IT8368166A1 - Materiale da costruzione a base di legante idraulico rinforzato con fibre e procedimento per la sua fabbricazione. - Google Patents

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

La preseirte invenzione si riferisce ad un materiale da

costruzione costituito essenzialmente da un legante idraulico

rinforzato con fibre, come pure al procedimento per la fabbricazione del detto materiale.

E' noto di sostituire, nei prodotti da costruzione a

base di cemento o di legante idraulico e di amianto, le fibre

di amianto con fibre di altra natura, organica e/oppure minerale. Poich? la fabbricazione di prodotti in amianto-cemento

si effettua generalmente a partire da una miscela di fibre di

amianto e di cemento messe in sospensione in acqua, quindi fil_

tratq,per ottenere uno strato che viene successivamente trasfor g mato in lastre o tubi, ? necessario utilizzare fibre di sosti p r5co '3 tuzione che permettano la filtrazione, da una parte, e che as

sicurino il rinforzo del prodotto finito, dall?altra. Come

filtrazione si intende il trattenimento, su una parete filtran

te, delle fibre che foimnano allora un reticolo ed impediscono

cos? il passaggio delle particelle di cemento attraverso la

detta parete. Analogamente, le fibre di rinforzo hanno lo sco

po di ovviare alla fragilit? intrinseca in un prodotto costituii

to da cemento puro. Se le fibre di amianto soddisfano simultaneamente a queste due condizioni, non succede lo stesso con

le fibre di sostituzione attualmente utilizzate ed ? allora

necessario ricorrere a due tipi di fibre differenti, una delle quali facilita la filtrazione e l'altra apporta la resisten

za meccanica al prodotto finale grazie al rinforzo.

?' cos? che le fibre di cellulosa, procurano soltanto

poca resistenza meccanica al prodotto lavorato, migliorano la

filtrabilit? delle sospensioni contenenti altre fibre di rinforzo. Tuttavia queste fibre sono sensibili all'umidit? che

ne provoca un rigonfiamento generatore di microfessure e sono

soggette a degradazioni a causa dei microorganismi, in modo che

? preferibile evitare la posa di un prodotto contenente fibre

di cellulosa in ambienti umidi o all'esterno degli edifici.

La presente invenzione ovvia a questi inconvenienti.

Essa ha come scopo un materiale da costruzione del tipo costi_

tuito principalmente da un legante idraulico rinforzato con fi ' ss bre e non contenente amianto, caratterizzato dal fatto che le * fibre hanno un diametro compreso tra 3 e 8 micron ed una resi I ci

stenza a trazione superiore a 800 W/mm . ? In modo sorprendente, si ? constatato che dal momento

in cui le fibre di sostituzione dell 'amianto soddisfano a que

sta doppia condi zione, esse possono soddisfare alle due esigenze di comodit? di filtrazione e di rinforzo meccanico sufficiente.

Come indicato prec edent eraent e , le fibre utili zzate po_s

sono avere un diametro medio compreso tra 3 e 8 micron . E' po_s

sibile che possa essere adatto un diametro di fibre inferiore a

3 micron, ma la tecnologia attuale non permeife di ottenerli .

Se il diametro oltrepassa 8 micron, il reticolo .delle fibre

trattenute ha, una maglia troppo grande che lascio, allora pajs

sare una frazione troppo rilevante delle particelle di.cemento

nel corso della situazione. La natura delle fibre ? indifferen

te, dal momento in cui esse resistono all'azione alcalina del

legante idraulico e presentano una resistenza a trazione superiore a 800 N/mm . Questo valore ? stato determinato dopo esame delle caratteristiche meccaniche del prodotto finito, le

quali secondo l'utilizzazione prevista, tubo o lastra di coper

tura, devono essere sufficienti, almeno nel senso longitudinale corrispondente al senso di scorrimento del feltro sul quale

viene raccolto il pane di filtrazione. Le fibre organiche sintetiche sono ben adatte, in particolare il polietilene, il po ? lipropilene, il poliacronitrile, la poliacrilamraide, lhlcool P f &co rg di polivinile. Le fibre minerali possono anche essere utilizza

te con vantaggio, con la.riserva che esse presentino una compo

sizione resistente agli alcali adeguata.

Le fibre fini vengono impiegate sia sotto la forma venduta dal fornitore, sia dopo trattamento superficiale che migliora il loro ancoraggio nella matrice di cemento. Queste

fibre sono generalmente di sezione circolare, ma pu? anche essere adatta una focma a lobo, semplice o multipla o a nastro.

In un simile caso, so sostituisce il diametro delle fibre con

il diametro equivaler?e:

(jT ?quiv 2

o in cui S ? la.sezione

La lunghezza delle fibre ? di almeno 1 mm, in modo che

il collegamento tra le fibre e la matrice di cemento sia assicurato, anche se nel prodotto finito dovessero comparire delle microfessure. Essa ? inferiore a 10 mm, lunghezza oltre la qua

le compaiono difficolt? di realizzazione.

Il materiale secondo l'invenzione comprende pure un legante idraulico, quale il cemento, con o senza aggiunte, che pu?

essere un cemento alluminoso, un cemento di scoria, oppure un

cemento di-alto forno. Analogamoite, possono essere adatti il

) gesso, la scagliola o la calde.

Secondo il modo noto, il materiale conti ene ancora ca- ? r riche inerti o attive le quali impartiscono al prodotto finale le caratteristiche desiderate, come la resistenza al calore

oppure la inibizione della calce libera durante la presa del

cemento

?' pure vantaggioso prevedere dei floculanti di tipo

noto, quali quelli a base di polimeri solubili i quali hanno

la funzione di aumentare la ritenzione delle parti nelle solid e

e di agenti disperdenti la cui azione evita la formazione d i am

massi o di fiocchi di fibre nella sospensione sottoposta alla filtrazion e.

?

Il procedimento per la fabbri cazione d el material e

w secondo l ' invenzione si effettua nel modo segu ente. un

Le fibre vengono dapprima messe in sospensi one nel l 'no

qua, in una quantit? che ? determinata dalle condizioni di buon funzionamento della macchina. Questa quantit? ? compresa tra

1 e 5% i<n >volume di fibre rispetto al prodotto finito; tuttavia, per tenere conto delle differenti nature di fibre utiliz

zabili, si introduce un parametro che fa intervenire la densi^

t? delle fibre, cio? la "proporzione specifica" Pf/^ in cui

Pf ? la percentuale in peso di fibre rispetto al peso totale

dei materiali secchi e ? ? la massa volumica delle fibre espre_s

sa in g/cm^m Questa proporzione specifica ? vantaggiosamente

compresa tra 1 e 5?

Il cemento viene successivamente aggiunto, in ragione

di 60^-98 parti in peso rispetto al totale dei materiali secchi . V Quando i prodotti vengono fabbricati su macchine del tipo "mac

chine per cartone" , le cariche attive o inerti non superano

in teoria il 30$ in peso del cemento, il che rappresenta 0-30

parti in peso del totale dei materiali secchi . La proporzione

di carica pu? essere pi? elevata quando la tecnica di fabbricazione ? differente: per esempio colata, stampaggio , centrifu

gazione, estm sione .

Dopo omogenei zzazione mediante rimescolamento del la so

spensione acquosa, quest 'ultima vi ene introd.otta in macchine

di cui i due principali tipi sono quelli che utili zzano i l pr?

cedimento con setaccio, come la macchina HATSCHEK, e quelle

che si riferiscono al procedimento senza setaccio , quali la

ma.cchina MAGNANI .

Nel procedimento con setaccio , una vasca riceve la sospensione acquo sa, la quale ? filtrata attraverso una rete metallica disp?sta su un cilindro ruotante. Sul setaccio si depo

sita allora un fine strato di fibre e di cemento che, dopo tra

sferimento sul feltro, forma uno strato elementare. La sovrapposizione di parecchi strati elementari , nel caso di parecchie

vasche con setaccio, fornisce un monostrato il quale vi ene avvolto su un cilindro sino ad ottenere lo spessore desiderato

del prodotto. Quando questo ? stato raggiunto, un dispositivo

di taglio secondo una generatrice permette di srotolare la pa

3 sta sotto forma di un foglio piano che viene successivamente ? e maturato sotto forma piana, ondulata o profilata. Un 'altra u- ? ? ? co tilizzazione corrente di questa miscela ? la fabbricazione di

"? tubi. m

In entrambi i casi, i prodotti ottenuti vengono matura

ti sia all'aria libera, sia nell 'acqua, sia in forno per parec

chie ore in un ambiente saturo di umidit?.

Parecchi e mi scele vengono preparate nelle condizioni

secondo l ' invenzione, allo scopo di confezionare provini pia

ni che vengono sottoposti a prove di rottura, quali quelle pre

viste dalla norma ASTM D-38.80-80. La tabella finale allega-ta raggruppa i risultati ottenuti con parecchi tini di fibre

in funzione dei differenti parametri delle macchine, come pu

re a titolo di riferimento, i risultati ottenuti su un provi

no contenente amianto.

Esemnio 1

Secondo un primo esempio di fabbricazione, si prepara

una miscela contenente cemento e fibre di viscosa commerciali^

zate dalla RHONE POULENC TEXTILES con il marchio depositato

"FIBRANNE", il cui diametro ? 6,5 micron, la lunghezza 5^ 0

2

la resistenza a rottura 800 ??/mm . La miscela ? costituita da

5% in peso di fibre e vi si aggiunge un flocculante di tipo

noto (E 318) in ragione di 3 g/litro. Il foglio piano ottenu

to a partire dal monostrato risultante dalla filtrazione viene compresso ad una pressione di 100 bar, quindi lo si lascia

maturare a temperatura ambiente. Si procede allora alle prove

di rottura, dopo 14 giorni, allo stato saturato e si rileva

la resistenza a flessione, sia nel senso di scorrimento L del

nastro della macchina che nel senso perpendicolare T a questo scorrimento.

Esempio 2

Viene impiegato lo stesso tipo di fibre dell?esempio 1

nelle stesse condizioni, ma le prove vengono effettuate dopo <? >????<|>

21 giorni, allo stato secco. La densit? ? allora 1,65.

io 3

Le fibre utilizzate sono in viscosa ad elevata tenacit?, con diametro di 6 micron, lunghezza 5 mm e resistenza al-2

la rottura 930 N/mm , La mi scela sottoposta alla filtrazione

conti ene 2% di fibre e in peso d i cemento, e la maturazio

ne vi ene effettuata a temperatura ambient e, in ambi ente confi

nato. La densit? della lastra sottoposta tal quale alle prove

di rottura dopo 14 giorni ? di 1,75*

Esempio 4

Fibre di alcool polivinilico (PVA) , del diametro di 7

2 micron, lunghe 6 mm e con la resistenza a rottura di 1100 N/mm , vengono mescolate con cemento in ragione di 4 parti in peso per

96 parti di cemento. La lastra non viene compressa dopo fabbricazione. Essa subisce una maturazione in ambiente saturo e le

prove di rottura vengono effettuate tal quale, dopo 14 giorni .

la densit? della lastra ? di 1,55*

Esempio 5

Le fibre di uguale natura all ' esempio 4 vengono addizio

nate al cemento in ragione di 4 parti per 96 parti di cemento

in peso. La lastra viene compressa a 200 bar dopo fabbri cazio

ne, ma le altre condizioni di maturazione e di prova rimangono identiche a quelle dell ' esempio 4.

Esempio 6

Una quantit? di 1,5$ in peso di fibre di alcool polivi_ nilico, del diametro di 12 micron, lunghezza 6 mm e resi sten-2

za a rottura 1100 N/mm , viene aggiunta al 98, 5$ di cemento

e la mi scela viene filtrata. Nel corso di questa operazione,

si constata che ? impossibile ottenere uno strato elementare

di composi zione adatta sul setaccio, poich? l ' 80-90/& delle m particelle di cemento viene eliminato con l 'acqua di filtrai? v y

? / zione ed il feltro non raccoglie quasi fibre.

Esempio 7

L' elemento di riferimento ? costituito da amianto, d el

tipo cri sotilo sotto forma di mi scela, di grado 4-5-6 , 80 ?fa del.

le fibre hanno un diametro compreso tra 1 e 10 micron. Come

prima, viene preparata una lastra, senza compressione dopo fab

bricazione, ma con maturazione alla temperatura ambiente in am_

biente confinato . Questa lastra subisce successi vamente le pr?

ve di rottura.

Si constata dalla lettura della tabella che dopo induri

mento il materiale si distingue dall 'amianto-cemento per una

capacit? di deformazione maggiore, che procura una sicurezza !

di impiego migliorata. E' possibil e in prs.tica ammettere uno o r v P

pi? superamenti casuali del limite di elasticit? senza che si

verificano necessariamente fessure o rotture pericolose.

Si nota pure che la densit? del filtrato o densit? di

materiale scartato, nel corso d ella fabbri cazion e, rappresen?

ta la buona filtrazione della mi scela in so spesione , procura?

ta dalle fibre secondo 1 ' invenzione.

L?utilizzazione di queste fibre apporto uro. not evole

semplificazione del la preparazione delle mi scele e delle so?

/

spensioni, poich? esse non richiedono alcun trattamento pre?

ventivo di raffinazione od altri travamenti che consumano no?

tevolmente energia.

Come variante, il materiale da costruzione secondo la

invenzione pu? essere preparato a partire d--<1 >una miscela di

fibre differenti ed il legante idraulico, le sole condizioni da rispettare essendo quelle relative alle caratteristiche dimensionali delle fibre (diametro, lunghezza), alla resistenza mec

canica ed alla resistenza agli alcali

? V F ESEMPI 1 2 3 4 5

Natura della fibra Viscosa Viscosa Viscosa ad alta PVA PVA tenacit?

Diametro delle fibre (u) 6,5 6,5 6 7 7 lunghezza (mm) 5 5 5 6 6 Resistenza R rottura (N/nim*) 8oo 800 930 1100 1100 1 Composizione della miscela

(% in peso fibre /total e) 5 5 2 4 4

Densit? vasca del setaccio 1,020 1,020 1,048 - 1,036 1,070 1,070 Densit? filtrato 1,003 - 1,004 1,003 - 1,004 1,006 - 1,012 1,003 - 1,026 1,003 - 1,026 Compra 3 Rione dopo fabbri celione ni (100 bar) Si (100 bar) No Ito Si ( 200 bar) Ihturazione Tu acqua Ta acqua. Ila ambiente Ta ambiente Tb. ambiente confinato confinato confinato Densit? prodotto finale 1,63 1,65 1,75 1,55 1,80 Condizioni di rottura 14 e 21 g 14 g 14 e 14 g saturato secco tal quale tal quale tal quale Resistenza a L 17,7 22,8 18,2 27,3 35,5 flessione (MPa) T 14,1 16,5 12,0 18,5 25,2 Deformazione a L 1,8 1,9 2,61 32,6 17,9 flessione (xlCT^) T 1,3 1,3 1,48 13,8 3,7

Nodulo a flessione L 12.500 14.600 12.700 14.400 21.900

(HPa) T 10.800 12.100 11-.500 13.200 19.300

!NVM3d ? VLL3SV0 - I00WQ3W !

RIVENDICAZI ONI

1. Materiale da costruzione del tipo costituito principale

mente d.a un legante idraulico rinforzato con fibre e non conte

nente amianto, caratterizzato dal fatto che le fibre hanno un

diametro compreso tra 3 e 8 mi cron ed una resi stenza, a trazio?

2

ne superiore a 800 N/mm . '

2. Mat eriale secondo la , rivendicazione 1 , caratterizzato

dal fatto che, quando la sezione della fibra non ? circolare,

il suo diametro equivalente fornito da

5 ?quiv = '?? ?'. | i ?? I

i

? f in cui S ? la sezione, ? compreso tra 3 e 8 micron.

3. Materiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1

o 2, caratterizzato dal -fatto che la lunghezza delle fibre ?

compresa tra 1 e 10 mm,

4. Materiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni

1?3, caratterizzato dal fatto che le fibre utilizzate sono

fibre organiche sintetiche.

5. Materiale secondo la rivendicazione 4, caratterizzato

dal fatto che le fibre utilizzate sono in alcool di polivinile.

6. Materiale second.o una qualsiasi delle rivendicazioni

1-3, caratterizzato dal fatto che le fibre sono di origine mi_

nerale.

7. Procedimento per la fabbricazione del materiale secon

do una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, del.tipo secondo 11

Claims (1)

1. quale si mescolino nell'acqua fibre, un legante idraulico e ca?

   riche eventuale, si. filtra allo scopo di raccogliere uno o pi?

   strati elementari formanti un monostrato che vi.ene avvolto, quin

   di tagliato, messo in forma e trattato in stufa., caratterizzato

   dal fatto che la proporzione specifica delle fibre, o rapporto

   tra la percentuale del P?SO delle fibre rispetto all'insieme dei

   /

   materiali secchi e la massa specifica delle fibre espressa in

   g/ cm\ ? compreso tra 1 e 5*

   8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizza

   to dal fatto che il cemento ? aggiunto in ragione di 60-98 parti

   rispetto al totale dei materiali secchi. e r J* 9. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizza V e r to dal fatto che le cariche attive o inerti, vengono aggiunte alla |2?

   miscela di fibre e di cemento in sospensione nell'acqua in ragio

   ne di 0-30% in peso rispetto al totale dei materiali secchi.

   PER INCARICO

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