NO134460B

NO134460B -

Info

Publication number: NO134460B
Application number: NO4977/70A
Authority: NO
Inventors: Knud Erik Claus Nielsen
Original assignee: Knud Erik Claus Nielsen
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1970-12-29
Publication date: 1976-07-05
Also published as: BE760983A; DE2064251A1; DK128889B; GB1267756A; CA949593A; NL7018480A; NO134460C; FR2074426A5; CH553137A; ES386866A1

Description

Hydrauliske bindemidler er velkjente materialer og Hydraulic binders are well-known materials and

som klasse omfatter de Portland sement, aluminiumholdig sement, slaggsement, pozzolana, gips og blandinger av disse materialer. Når de tilsettes vann, blir de faste og herdner også under as a class they include Portland cement, aluminous cement, slag cement, pozzolana, gypsum and mixtures of these materials. When they are added to water, they become solid and also harden underneath

vann. water.

Hydrauliske bindemidler har en meget liten partikkel-størrelse og et meget stort antall produkter fremstilles på basis av dem, spesielt av Portland sement. Hvis en passende vannmengde tilsettes sement.blir produktet en sementpasta, og en ytterligere tilsetning av fint tilslag, f.eks. sand, resulterer i. sement-mørtel. Hvis det fine tilslag utfylles med et grovt tilslag, såsom sten, vil produktet være betong. Et annet produkt er sementmaling som består av sement, vann og en vannfrastøtende tilsetning. Et tredje produkt er asbestsement, bestående av sement og asbestfibre og formet som plater, rør eller andre gjenstander. Hydraulic binders have a very small particle size and a very large number of products are manufactured on their basis, especially from Portland cement. If a suitable amount of water is added to the cement, the product becomes a cement paste, and a further addition of fine aggregate, e.g. sand, results in. cement-mortar. If the fine aggregate is supplemented with a coarse aggregate, such as stone, the product will be concrete. Another product is cement paint, which consists of cement, water and a water-repellent additive. A third product is asbestos cement, consisting of cement and asbestos fibers and shaped as sheets, pipes or other objects.

Uttrykkene "sementpasta, sementmørtel, sementbetong The terms "cement paste, cement mortar, cement concrete

og sementmaling" gjelder produktene både når disse er ferske og når de er i herdet tilstand. and cement paint" applies to the products both when they are fresh and when they are in a hardened state.

Det er et alminnelig trekk ved disse produkter at It is a common feature of these products that

selv om de har en forholdsvis god trykkstyrke er deres strekkstyrke i alminnelighet utilstrekkelig både absolutt og i forhold til trykkstyrken. Videre vil volumforandringer også føre til sprekkdannelser med dermed følgende større gjennomtrengelig-het for gass og væsker og nedsatt styrke og levetid. Produktene er dessuten ofte sprø. even if they have a relatively good compressive strength, their tensile strength is generally insufficient both absolutely and in relation to the compressive strength. Furthermore, changes in volume will also lead to the formation of cracks with the consequent greater permeability for gas and liquids and reduced strength and service life. The products are also often brittle.

Armering av sementprodukter med stål eller med natur-lige eller syntetiske fibre er vanlig praksis. Normalt blir blandinger av sement, vann og eventuelle andre materialer støpt rundt armeringen som i dette tilfelle i alminnelighet anordnes parallelt med retningen for de maksimale strekkpåkjenninger som produktet blir utsatt for. For asbestfibre og spesielt når det gjelder asbestsement, blir imidlertid asbestfibre og sement opp-slemmet i vann til en oppslemning, og denne benyttes til fremstilling av asbest-sement-produkter, såsom plater og rør. Reinforcement of cement products with steel or with natural or synthetic fibers is common practice. Normally, mixtures of cement, water and any other materials are cast around the reinforcement, which in this case is generally arranged parallel to the direction of the maximum tensile stresses to which the product is exposed. However, for asbestos fibers and especially when it comes to asbestos cement, asbestos fibers and cement are slurried in water to form a slurry, and this is used for the production of asbestos-cement products, such as sheets and pipes.

Ved de tidligere kjente stoffsammensetninger av den By the previously known substance compositions of it

art det her er tale om har man imidlertid fått en meget dårlig utnyttelse av fibrenes egenskaper på grunn av manglende tilpas-ning mellom fiberdimensjoner og artikkelstørrelsen i det hydrauliske bindemiddel. species in question, however, a very poor utilization of the fibers' properties has been achieved due to a lack of adaptation between fiber dimensions and the article size in the hydraulic binder.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en stoffsammensetning som vil gi produkter med bedre fysiske egenskaper enn de man kjenner fra tilsvarende produkter laget av stoffsammensetninger med hydrauliske bindemidler som hittil The purpose of the present invention is to arrive at a material composition which will give products with better physical properties than those known from similar products made from material compositions with hydraulic binders as hitherto

er benyttet. Fibrene tjener til å øke strekkstyrken og elasti-sitetsmodulen for de herdede faste materialer sammenliknet med de tilsvarende egenskaper for liknende produkter,fremstilt ved tilsetning av vann til de andre bestanddeler av materialbehand-lingén alene. is used. The fibers serve to increase the tensile strength and modulus of elasticity for the hardened solid materials compared to the corresponding properties for similar products, produced by adding water to the other components of the material treatment alone.

I henhold til oppfinnelsen er man kommet frem til According to the invention, it has been arrived at

en slik stoffsammensetning som foreligger som et tørt pulver som herdner til et fast produkt ved tilsetning av vann, og stoffsammensetningen gir bedre produkter fordi mengden av fibre og deres dimensjoner er tilpasset den gjennomsnitlige kornstørrelse i det hydrauliske bindemiddel. Det har vist seg at et meget lite innhold av fibre under visse omstendigheter gir en god økning i fastheten, og det hår vist seg at produkter laget av fore-trukne blandinger utført i henhold til. oppfinnelsen er vesentlig bedre enn produkter som er laget av tidligere kjente materialer, når det gjelder strekkstyrken og trykkstyrken, volumstabilitet, seighet og slitestyrke. such a material composition which exists as a dry powder which hardens into a solid product when water is added, and the material composition gives better products because the amount of fibers and their dimensions are adapted to the average grain size in the hydraulic binder. It has been shown that a very small content of fibers under certain circumstances gives a good increase in firmness, and it has been shown that products made from preferred mixtures perform accordingly. the invention is significantly better than products made from previously known materials, in terms of tensile strength and compressive strength, volume stability, toughness and wear resistance.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og oppfinnelsen vil bli beskrevet mer i detalj i det følg-ende med henvisning til eksempler på stoffsammensetningen og fremgangsmåten til dens fremstilling. Da fremstillingen av asbestsementprodukter krever anvendelse av forholdsvis lange asbestfibre og oppfinnelsen er basert på anvendelse av meget korte fibre, er oppfinnelsen ikke velegnet i forbindelse med fremstilling av asbestsementprodukter. The invention is characterized by the features reproduced in the claims and the invention will be described in more detail in the following with reference to examples of the material composition and the method of its production. As the manufacture of asbestos cement products requires the use of relatively long asbestos fibers and the invention is based on the use of very short fibres, the invention is not suitable in connection with the manufacture of asbestos cement products.

På tegningene viser: The drawings show:

Fig. 1 et apparat til fremstilling av glassfibre som foretrekkes i stoffsammensetningen, Fig. 1 an apparatus for the production of glass fibers which are preferred in the fabric composition,

fig. 2, 3 og 4 viser forskjellige måter å blande fibre og hydraulisk bindemiddel på, og fig. 2, 3 and 4 show different ways of mixing fibers and hydraulic binder, and

fig. 5 en annen måte å fremstille stoffsammensetningen fig. 5 another way of producing the material composition

i henhold til oppfinnelsen på. according to the invention on.

Glassfibre med de ønskede dimensjoner, det vil si med Glass fibers with the desired dimensions, that is, with

en diameter på mellom 2 og 5 mikron og en lengde på 50-500 mikron, kan fremstilles ved at man lar gass eller damp virke på stråler av glass som kommer gjennom munnstykker fra en smeltet glass-masse. Fig. 1 viser en beholder 1 av smeltet glass hvorfra stråler strømmer gjennom et stort antall munnstykkeåpninger 2 a diameter of between 2 and 5 microns and a length of 50-500 microns, can be produced by allowing gas or steam to act on jets of glass coming through nozzles from a molten glass mass. Fig. 1 shows a container 1 of molten glass from which jets flow through a large number of nozzle openings 2

på samme måte som ved fremstilling av glasstråler, og de treffes øyeblikkelig av gass eller damp som strømmer ut av rør 3. Ved å justere styrken, retningen og temperaturen på gassen eller dampen er det mulig å herde de utstrømmende stråler til filamenter som øyeblikkelig brytes opp i fibre av de ønskede små lengder, der diametrene av fibrene naturligvis bestemmes av diametrene på munnstykkeåpningene. in the same way as in the production of glass jets, and they are instantly struck by gas or steam flowing out of tube 3. By adjusting the strength, direction and temperature of the gas or steam, it is possible to harden the outgoing jets into filaments which are instantly broken up in fibers of the desired small lengths, where the diameters of the fibers are naturally determined by the diameters of the nozzle openings.

Ser man nu på selve stoffsammensetningene kan disse, hvis alle bestanddeler er tilgjengelige, hver for seg med ønskede partikkelstørrelser, ganske enkelt blandes godt. En hensikts-messig måte å blande på er vist på fig. 7., der fibrene suspenderes i én gasstrøm og de hydrauliske bindemidler i en annen, hvilke strømmer bringes til å møte hverandre. På fig. 2 ser man to rør 4 og 5 som tilføres luft -under trykk og hvori fibre og sement mates frem mecl transportører 6 og 7. De to suspensjoner som derved dannes strømmer nedad for sammen å gå inn i et felles rør 8, hvorfra de faller som en stoffsammensetning klar til salg og bruk til en lagersilo. If you now look at the substance compositions themselves, if all components are available, each with desired particle sizes, these can simply be mixed well. A convenient way of mixing is shown in fig. 7., where the fibers are suspended in one gas stream and the hydraulic binders in another, which streams are brought to meet each other. In fig. 2 shows two tubes 4 and 5 which are supplied with air under pressure and into which fibers and cement are fed forward with conveyors 6 and 7. The two suspensions which are thereby formed flow downwards to enter together into a common tube 8, from which they fall as a material composition ready for sale and use for a storage silo.

Fig 3 viser det samme som fig. 2, men man finner her Fig 3 shows the same as fig. 2, but can be found here

et tredje rør 9 gjennom hvilket den tredje gasstrøm tilføres til møtepunktet for de to første strømmer, hvorved homogeniseringen av blandingen forbedres ytterligere. Hvis det er behov for ett eller annet tilsetningsmiddel kan dette med fordel innføres i røret 9 ved hjelp av en transportør 10. a third pipe 9 through which the third gas flow is supplied to the meeting point of the first two flows, whereby the homogenization of the mixture is further improved. If there is a need for one or another additive, this can advantageously be introduced into the pipe 9 by means of a conveyor 10.

Særlig når fibrene er av glass og er fremstilt på den-måte som er vist på fig. 1, kan det hende at.ikke alle vil være av den ønskede lengde. I dette tilfelle eller i et hvilket som helst annet tilfelle da de fibre man har ikke er av de ønskede dimensjoner, kan gasstrømmen som fører med seg fibrene ledes gjennom en separator for fjernelse av de uønskede fibre før de møter den strøm som fører bindemidlet. Dette er vist på fig. 4 der man har en transportør 11 som mater fibre til et rør 12 gjennom hvilket luft strømmer under trykk, hvoretter den Especially when the fibers are made of glass and are produced in the manner shown in fig. 1, it may happen that not all will be of the desired length. In this case or in any other case when the fibers you have are not of the desired dimensions, the gas stream carrying the fibers can be passed through a separator to remove the unwanted fibers before they meet the stream carrying the binder. This is shown in fig. 4 where one has a conveyor 11 which feeds fibers to a tube 12 through which air flows under pressure, after which the

resulterende suspensjon av fibre ledes til en syklonseparator 13, der uønskede fibre skilles ut og forlater syklonen nær bunnen ved 14, mens de ønskede fibre føres videre gjennom et rør 15. Suspensjonen i røret 15 og en suspensjon av bindemiddel som dannes i et rør 16 møtes i.et felles rør 17. resulting suspension of fibers is led to a cyclone separator 13, where unwanted fibers are separated and leave the cyclone near the bottom at 14, while the desired fibers are passed on through a pipe 15. The suspension in the pipe 15 and a suspension of binder formed in a pipe 16 meet i.a common pipe 17.

En annen måte til fremstilling av en stoffsammensetning i henhold til oppfinnelsen, er å blande og male sammen fibrene og det hydrauliske bindemiddel i en rørmølle, som vist på fig. 5,.slik at man får en homogen stoffsammensetning med den ønskede partikkelstørrelse. Another way of producing a material composition according to the invention is to mix and grind together the fibers and the hydraulic binder in a pipe mill, as shown in fig. 5,.so that a homogeneous material composition with the desired particle size is obtained.

To transportører 18 og 19 mater sement som kan være grovere enn det man ønsker i den endelige blanding, og fibre, f.eks. fibre av asbest eller glass som er lenger og kan være tykkere enn de man ønsker i den ferdige blanding, til innløps-hylsen 20 for en rørmølle 21. I møllen blir fibrene og om det er behov for det, også sementen redusert til den ønskede stør-relse, samtidig med at man får-en homogen blanding som tas ut gjennom utløpshylsen 22, hvorfra blandingen kan transporteres pneumatisk til en silo. Two conveyors 18 and 19 feed cement which may be coarser than desired in the final mixture, and fibres, e.g. fibers of asbestos or glass which are longer and can be thicker than those desired in the finished mixture, to the inlet sleeve 20 for a tube mill 21. In the mill, the fibers and, if there is a need for it, also the cement are reduced to the desired size -relation, at the same time as obtaining a homogeneous mixture which is taken out through the outlet sleeve 22, from which the mixture can be transported pneumatically to a silo.

Som eksempel ble det laget en homogen blanding bestående av Portland sement med en kornstørrelse på rundt 0,005 mm og glassfibre med en tykkelse på rundt 0,005 mm og en lengde på 0,05 til 0,20 mm i et volumforhold på 3,3:1. Denne blanding ble så omdannet til en pasta med kremliknende konsistens ved tilsetning av vann, og plater 10 mm tykke som ble laget ved pressing av denne pasta, ble prøvet. Strekkstyrke under bøyning etter lagring under vann av et sett på tre prøvestykker i syv dager viste seg å være 14 7, 132 og 139 kg/cm med en tetthet på omtrent 2,0 kg/l. Disse strekkstyrker er omtrent 1^ ganger høyere enn de man får under tilsvarende forhold ved forsøk med tilsvarende plater laget ved pressing av en pasta bestående av bare Portland As an example, a homogeneous mixture consisting of Portland cement with a grain size of about 0.005 mm and glass fibers with a thickness of about 0.005 mm and a length of 0.05 to 0.20 mm was made in a volume ratio of 3.3:1. This mixture was then converted into a paste of cream-like consistency by the addition of water, and sheets 10 mm thick made by pressing this paste were tested. Flexural tensile strength after storage under water for a set of three test pieces for seven days was found to be 147, 132 and 139 kg/cm with a density of approximately 2.0 kg/l. These tensile strengths are approximately 1^ times higher than those obtained under similar conditions in tests with similar plates made by pressing a paste consisting only of Portland

sement og vann. cement and water.

Et annet eksempel sammenlikner de styrker man får med tre forskjellige sementpastaer: Blanding A besto av hurtigherdende Portland-sement med en kornstørrelse på omtrent 0,005 mm dg asbestfibre (chrysotil) med en tykkelse hovedsakelig på 0,010 mm og mindre og en lengde på mellom 0,001 mm til 0,500 mm, hovedsakelig mellom 0,010 mm og 0,200 mm. Blandingsforholdet sement:fibre var 1,7:1 målt som volum. Another example compares the strengths obtained with three different cement pastes: Mixture A consisted of rapid-hardening Portland cement with a grain size of approximately 0.005 mm dg asbestos fibers (chrysotile) with a thickness mainly of 0.010 mm and less and a length of between 0.001 mm to 0.500 mm, mainly between 0.010 mm and 0.200 mm. The mixing ratio of cement:fibres was 1.7:1 measured by volume.

Blanding B besto av hurtigherdende Portland-sement med en kornstørrelse på omtrent 0,005 mm og glassfibre med en tykkelse på 0,005 mm og en lengde hovedsakelig mellom 0,010 mm og 0,200 mm. Blandingsforholdet sement:fibre var 2:1 målt som volum. Mixture B consisted of rapid setting Portland cement with a grain size of about 0.005 mm and glass fibers with a thickness of 0.005 mm and a length mainly between 0.010 mm and 0.200 mm. The mixing ratio of cement:fibres was 2:1 measured by volume.

Blanding C besto av hurtigherdende Portland-sement med en kornstørrelse på omtrent 0,005 mm uten fibertilsetning. Mix C consisted of rapid setting Portland cement with a grain size of approximately 0.005 mm without fiber addition.

Blandingene ble så omdannet til oppslemninger ved tilsetning av vann under kraftig omrøring. Etter filtrering under avsugning av overflødig vann ble de gjenværende kremliknende pastaer presset til plater. Strekkstyrken ved bøyning etter lagring under vann for 14 dager fant man å være (som gjennom-snittstall for fire prøvestykker). The mixtures were then converted to slurries by adding water under vigorous stirring. After filtration with suction of excess water, the remaining cream-like pastes were pressed into plates. The tensile strength in bending after storage under water for 14 days was found to be (as an average figure for four test pieces).

Blanding A: 2 38 kp/cm 2 ved en tetthet på 1,60 kg/liter. Blanding B: 139 kp/cm<2> ved en tetthet på 1,76 kg/liter. Mixture A: 2 38 kp/cm 2 at a density of 1.60 kg/litre. Mixture B: 139 kp/cm<2> at a density of 1.76 kg/litre.

Blanding C: 108 kp/cm<2> ved en tetthet på 1,92 kg/liter. Mixture C: 108 kp/cm<2> at a density of 1.92 kg/litre.

Ved omregning av disse verdier til tettheten 1,60 kg/ liter vil strekkstyrken ved bøyning være for blanding A-238 2 2 2 kp/cm , blanding B - 115 kp/cm og blanding C - 76 kp/cm , noe som helt tydelig viser den positive virkning av fibrene, særlig chrysotilfibre. When converting these values to the density 1.60 kg/litre, the tensile strength at bending will be for mixture A-238 2 2 2 kp/cm, mixture B - 115 kp/cm and mixture C - 76 kp/cm, which is quite clear shows the positive effect of the fibres, especially chrysotile fibres.

Claims

1. Material composition, consisting of a mixture of a hydraulic binder and inorganic fibers with or without other additives, characterized in that the lining is a dry powder which will harden into a solid product when water is added, and that the fibers are made up of 10- 50% of the entire mixture held as volume, and has a thickness of between 0.1 and ten times the average grain size of the hydraulic binder agent, while the length of the fibers is between ten and a hundred times its thickness and has a tensile strength and modulus of elasticity greater than that of a hardened paste made by adding water to the hydraulic binder alone, without fibers.

2. Material composition as specified in claim 1, characterized in that the hydraulic binder is Portland cement and the fibers are glass fibers.

3. Method for producing a material composition as specified in claims 1 and 2, characterized in that the fibers are suspended in one gas stream and the hydraulic binder in another, and that the two gas streams are brought to meet each other, the mixture being collected below the meeting point of the two streams.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that a third gas stream is led to the meeting point of the first two streams in order to improve the homogenization of the mixture.

5. Method as stated in claim 4, characterized in that a third gas stream carries with it a suspension of one or more additives which form part of the material treatment.

6. Method as stated in any one of claims 3-5, characterized in that the gas flow carrying the fibers is led through a separator for separating out unwanted fibers before the gas flow meets the flow carrying the binder.