NO137495B - Fremgangsm}te ved fremstilling av lettbetong - Google Patents

Description

Danna oppfinnelse vedrorer lettbetong som kan være armert

eller være uarmert.

Det finnes et antall måter å gjore betong lettere på.. Den

grad i hvilken dette kan .gjorss er avhengig av den metode som anvendes.

Folgende metoder er kjente:

.a) "Betong uten fine partikler", i hvilken en viss reduk-

sjon av vekten erholdes ved at man utelater de fine partiklene fra den grove'ballasten og sementblandingen, slik at det derved dannes hulrom i betongen og dette ?ir den generelle effekt at betongens vekt reduseres fra 2<!>+00 kg/rn^ til ca. 2160 kg/rn^.

b) Ved å innfore lettere ballast istedenfor de vanlig anvendte ballaster av tung sten og tung grus. Graden av vektreduksjon for den

erholdte betong er avhengig av vekten av de tilsatte lettere ballaster. Eksempler på lette ballaster er pimpsten, skummet slagg, ovns-slagg, ekspandert leire, skifer eller skifer- og sintret pulverisert brenselaske.

Med disse metoder ligger densitetsområdet i størrelsesorden mellom 22)+0 kg/m^ ned til 1120 kg/m^ gjeldende nominell densitet.

For metodene a) og b) anvendes ingen avvikelser fra standard teknikk: da ingrediensene tilsettes i normale sementblandinger og betongen plasseres på normal måte og vibreres slik at det erholdes rett komprimeringsgrad.

Lettbetong av konstruksjonstypen som fremstilles ved hjelp av

de ovenfor nevnte fremgangsmåter har fordelen av at den kan ifylles til praktisk talt hvilken som helst hoyde i former eller lommer, uten at formens hoyde har noen skadelig effekt. Dette gir spesielt anvendbare applikasjoner, da man stoper bygningshoye skillevegger ved vertikal stop i ng i hulrommene i vertikale panelformer..

Da det er onskelig å redusere betongens densitet ennu mere enn det som erholdes ved de nevnte metoder (a) og (b) er det mulig å innfore luft, enten som et i forveien dannet skum eller ved at man utnytter kjemiske skumningsmidler såsom aluminiumpulver sammen med et alkali. Med slike metoder er det mulig å produsere lettbetong med en densitet i .området ^80 - 1200 kg/m^. Fremgangsmåte for fremstilling av gassbetong er beskrevet i de britiske patentskrifter nr. 6V8.280 og 1.0^0. M+2, av hvilke fremgangsmåter den sist beskrevne foretrekkes.

Som beskrevet er det ingen vanskeligheter med å gjore betongen lettere ved å erstatte- tung ballast med lett ballast og lignende. Det finnes imidlertid et antall ulemper o-g problemer som oppstår når man forsoker å produsere en lettbetong med fremgangsmåten forinnfor-ing av luft eller gass. Disse problemer kan angis som' folger: a) Det er ikke mulig å__st6pe et materiale med en storre dybde enn vanligvis kun ca. 0,6 'm, uten at betongen stabiliseres i en ikke homogen tilstand, hvilket resulterer i at betongen ikke'kan anvendes. b) Avhengig av massens' ekspansjon rundt stålet (om man antar at betongen er armert) så er det en tendens til at en lomme tilbake-blir på oversiden av armeringsstålet når materialet foyer seg rundt stålet, denne effekt er vanligvis kjent som en "skygge", hvilket enten odelegger eller i stor grad reduserer vedheftningen mellom armeringsstålet og betongen, hvorved betongens anvendbarhet og egenskaper begrenses.

c) Det er et teknisk vanskelig problem å erholde homogenitet

i hele massen.

d) Fordi materialet hever seg på en lignende måte som når en deig eser under tilvirkningen, dannes det en overliggende kake som

har en skumaktig eller luftig natur, som må fjernes innen materialet ytterligere behandles. e) Ved normale luftingsprosesser, eksempelvis den ifolge britisk patentskrift' nr. 6^8.280, er det ikke mulig på en tilfredsstil-lende måte å innarbeide lettere ballast, hvilket skyldes at massen nodvendigvis må være i en flytende form innen den helles i støpe-formene, hvorved ballasten enten flyter opp til overflaten eller synker ned til bunnen, slik at ballasten ikke holdes godt tilbake og er jevnt fordelt.

Ved fremgangsmåten som beskrives i britisk patentskrift nr. 1.0^0.M+2 unngås ulempen (e) og de ovrige minimaliseres.

Oppfinnelsen har i et viktig aspekt til hensikt å minimalisere de ovenfor nevnte ulemper og har spesielt til hensikt I angi stoping av luftfylt betong til et storre dyp enn hittil har vært mulig.. -Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte som angitt 1 krav l<T>s overbegrep, og. fremgangsmåten er særpreget ved at 1) formen anordnes med dens etasjehoye dimensjon vertikal, 2) et perforert,, stivt deksel anordnes over hele området av toppen av formen og med filtrer* ingsmateriale under dekslet for å g;jore det mulig, for gass og væske,, men ikke fas-te stoffer, å unnslippe,, og 3) blandingen får ekspandere slik at. den fyller formen og herder til en plate: under et trykk som dannes ved blandingens egen lufting.

Fortrinnsvis fremstilles blandingen ved at man til vannet, som har en forutbestemt temperatur i området 35 - 75;°C og fortrinnsvis ca. 65°Cj. tilsetter et. ":aktiveringsmiddel"' bestående av aluminium-p u-l v er av den type' som' er kjent under betegnelsen "atomisert"-' sammen med alkali og en katalysator, samt såpe, hvilke bestanddeler tilsettes i forutbestemte1 mengder. Det atomiserte aluminiumpulver er fortrinnsvis av en slik størrelsesorden, som er kjent under betegnelsen "120. dust" og markedsfores av Alcan Industries Limited. Reaksjonen mellom aluminium og alkali starter såsnart aktiveringsmidlet kommer i kontakt med vannet. Vannet innfores da umiddelbart i den fine ballasten og sementen i blanderen. Om det ikke kreves noe grovere ballast,, legges blandingen inn i formen når reaksjonen nar fremskredet i tilstrekkelig grad.

Hvis det er n<g>dvendig med en grov ballast,tilsettes denne

til blandingen i blanderen efter ca. 1 minutt eller 1 1/2 minutt efter tilsetning av vannet, når blandingen er bragt til en luftnings-tilstand som er tilstrekkelig for å bære den grove ballasten.Blande-prosessen fortsetter kun til man har erholdt homogenitet, og blandingen legges derefter umiddelbart i formen. Den grove ballast kan ha en storrelse av 6,35-19j05 mm og en volumvekt (bulkdénsitet) på 960 kg/m^, selv om hoyere densiteter kan anvendes om storrelsen reduseres.

Ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan formene fylles til meget stor hoyde, eksempelvis til 2.,5 m eller mere, uten at noe påvisbar forstyrrelse av homogeniteten kan merkes. Blokkenes eller platenes ("slabs") hele hoyde kan anvendes. Grov ballast av passende type kan anvendes uten at separering oppstår, bg armering kan anvendes uten at det dannes noen "skygge".

En ovérrasKende fordel ved fremgangsmåten er at gode resultater kan erholdes under" anvendelse.av pimpesten som ballast, enten som fin

eller grov ballast eller'begge deler. Pimpesten er et .lett materiale med lav densitet som finnes i naturen i'store og lett■tilgjengelige kvantiteter. Pimpesten har til nå ikke vært anvendt for lettbetong

av hoyere kvalitet, dette skyldes i store trekk dens relativt'store vannabsorbsjon og varierende sammensetning.. Ved fremgangsmåten ifolge foreliggende oppfinnelse er det funnet at disse egenskaper ikke har noen vesentlig nedsettende effekt for produktene..

Bulkdensiteten for den pimpesten som anvendes ved utovelse av oppfinnelsen kan variere i området 160 - 560 kg/m^; Pimpestenen

■kan-utgjore en del av eller'alt av den fine'ballasten i blandingen og også en del av eller all den'grove ballasten, om sådan anvendes.

Den blokk som fremstilles ifolge oppfinnelsen, kan anvendes som sådan eller skjæres opp eksempelvis til tynnere plater. Tidligere, lettbetongprosesser har innbefattet fremstilling av en hovedblokk, som skjæres til plater ved hjelp av et antall tråder efter at materialet har ekspandert og herdet ved autoklavbehandlingen. Tidligere kjente fremgangsmåter (bortsett fra den ifolge britisk patentskrift nr. 1.0^6. ) kunne ikke benytte grov ballast og skjærevirkningen kan sammenlignes med skjæring av ost.. Denne skjæremetode skulle ikke fungere i forbindelse med grov ballast idet trådene skulle ha en tendens til å dra de storre partiklene med seg gjennom materialet. Av denne grunn ble blokkene saget efter autoklavbehandlingen, da fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen anvender grov ballast og blokkene må oppdeles. Ved hjelp av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan blokker fremstilles med meget storre hoyde enn tidligere, slik at det ofte blir mulig å utforme blokken for anvendelse som sådan, istedenfor å dele blokken opp som tidligere har vært vanlig.

Forskjellige.eksempler skal nu gis på blandinger for anvendelse ved utforelse av oppfinnelsen. Det aktiveringsmiddel som det ref-ereres til i eksemplene er i alle fall en torr pulverblanding, som ifolge det nedenstående består av: "atomisert aluminiumpulver" (markedsfort under betegnelsen "120 dust" av Alcan Industries Limited)

natriumcarbonat

natriumstearat

jern (Ill)oxyd.

I alle eksemplene skal den grove ballasten ha en siktekurve, som angitt i det folgende:

"Leca" og "Aglite" er varemerker for i handelen tilgjengelig sintrede, lettere leireballaster, av hvilke den forstnevnte har en bulkdensitet på ca. VOO kg/m^ og den sistnevnte har en bulkdensitet på ^ hh kg/m . Pimpe.sten knuses når den anvendes som grov ballast til en nominell storrelse på 9,55 mm hvorved ca. 80% tilbakeholdes på 12,7 mm sikten, og som har en bulkdensitet på 383 - <*>+^8 kg/tri^.

"Aske" er en flyaske som utgjor det som blir tilbake efter for-brenning av pulverisert kull, eksempelvis ved generering av elektri-sitet.

Sementen er vanlig rasktheredende Portlandsement (selv om sement slik det forståes i britisk patent mr. 1.090.261, kan være "micron sized" med reduksjon av den kvantitet som nevnes i dette patentskrift.).

I eksemplene henforer herdningsvolumet og densiteten seg til den fylte form. Det blir intet tap-,

Eksempel 1

Blandingstiden var <*>+,3 min og herdningsvolumet 0,396 mJ■3. Produktenes densitet var 1120 kg/m-31-.

Eksempel 2

Blandings tiden 'var ^-,3 min og herdningsvolumet 0,538 m^. Produktets densitet var 800 kg/m^.

Eksempel 3

Blandingstiden var ^O-min og herdningsvolumet 0,382 m^. Produktets densitet var. 1120-.kg/m-1.

Eksempel h

Blandingstiden var h min og herdningsvolumet 0,536 m^. Produktets densitet var 800 kg/m^.

Eksempel 5

Blandingstiden var h min og herdningsvolumet 0,^-98 m . Produktets densitet var 800 kg/m<J>.

Eksempel 6

Blandingstiden var <*>+,5 min og herdningsvolumet 0,331 nP. Produktets densitet var 1120 kg/m^.

Eksempel 7 _

Blandingstiden var 3?5 min og herdningsvolumet 0,^+95 m . Produktets densitet var 8^8 kg/m^.

Eksempel 8

Blandingstiden var h minutter og herdningsvolumet 0,536 m . Produktets densitet var 800 kg/m^.

Eksempel 9

Blandingstiden var h min og herdningsvolumet 0,^98 m^.. Produktets densitet var 800 kg/rn^.

Eksempel 10

Blandingstiden var h min og herdningsvolumet 0,^76 m^.. Produktets densitet var 7&+ kg/m^.

Eksempel 11

Blandingstiden var h min og herdningsvoTurnet 0,322 m^. Produktets densitet var 1120 kg/m^.

Eksempel 12

Blandingstiden var h, l min og herdningsvolumet 0,^53^. Produktets densitet var 8l6 kg/m^.

I det vanlige tilfelle når blandingen helles i åpne former , stoppes -ihellingen av blandingen i formen når blandingen ligger i en spesifikk avstand fra formens ovre del, for å regulere det trykk som utvikles i formen til et passende trykk for en gitt formhoyde. Et lokk settes deretter umiddelbart på formen, hvilket lokk er tilstrekkelig tett til å hindre betongen fra å komme ut men dog slik at inne-stengt luft kan slippe ut når betongen ekspanderer.

Lokket består fortrinnsvis av perforerte plater av tre,metall eller plast og som er forsynt med hull i størrelsesorden 6,35 tnm x 19,05 mm,hvorved et filterpapir eller annet halvporost materiale holdes på plass av lokket. Med disse foranstaltninger er det. mulig å la over-skudd av gass og vann avgå fra blandingen slik at (a) formen Ikke brister og (b) maksimal vannmengde kommer ut gjennom-filtermediet via hullene i det stottende formlokket, hvilket i stor grad forbedrer produktenes egenskaper. Om så onskes kan også andre deler av formen,

utenom lokket, være perforerte.

Fjernelse av overskuddsvann er meget verdifullt av folgende grunner. Det er. kjent at vannsementtallet er kritisk for alt betong-arbeide. For å få blandingen til å.flyte tilstrekkelig må 'man anvende en viss mengde.vann, både for betong^med normal densitet.og mere spesielt ved blåst betong, innbefattende blåst betong ifolge foreliggende oppfinnelse under anvendelse av lettvektaggregater. Den

minimale vannmengde for tilstrekkelig fluiditet.hos blandingen er storre enn den absolutt nodvendige vannmengde for hydrering. Det er innenfor industrien kjent, spesielt ved fremstilling av massive betongplater (eksempelvis gatesten) at det er mulig å bli kvitt dette overskuddsvann ved å påfore et meget hoyt trykk i en presse, hvilket oker betongens densitet. Ved den foretrukne utforelsesform av oppfinnelsen, fjernes endel av overskuddsvannet fra betongen ved det trykk som utvikles av dens luftning, uten at man derved forhoyer densiteten.

Betongen ekspanderer i formen på grunn av aluminiumpulver-reaksjonens påvirkning, til formen er fylt. Dette skjer på et tids-punkt betydelig for ekspansjonen skulle ha vært avsluttet, om formen hadde vært åpen. „ Denne avsluttende ekspansjon forhindres av formens styrke, slik at hele massen settes under trykk. Storrelsen av trykket bestemme.s med hensyn til- den onskede sluttdensitet av materialet og den hoyde til hvilken materialet skal s-topes.- Tiden for stoping og holding av blandingen (dvs. mengden av den luftning' som fremdeles tilbakestår), den dybde til hvilken betongen skal stopes og det arrange-ment som anvendes for å la gass og vann avgå, må bestemmes empirisk.

Valget av aluminiumspulver og andre kjemikalier, samt de tempera-turer som anvendes ved prosessen er slike at man oppnår en meget rask ekspansjon i blanderen for å muliggjore at ballasten kan oppebæres og også for å gjore det mulig at innen man heller blandingen oppnår en så hoy andel av den totale ekspansjon at formen kan fylles i en storre grad enn det som hittil har vært mulig ved kjente lettbetongfremstil-lingsmetoder■

Den avsluttende ekspansjon utvikler derefter et trykk i formen og dette fortsetter lenger enn det som ville ha vært vanlig med kjent teknikk ved åpne former, slik at trykket holdes i formen til materialet har storknet, hvilket forbedrer bindingen eller heftningen mellom materialet og eventuelt armeringsstål samt også mellom det fine materiale og den grove ballasten. Uten denne avsluttende ekspansjon skulle det være en tendens til at materialet slipper fra lokket. Hvis dette skjer i noen grad betraktes produktene som ikke anvendbare.

Ve.d den foretrukne utforelsesform for den oenfor beskrevne oppfinnelse, helles betongen fra oversiden inn i former som derefter lukkes. Om så onskes kan betongen pumpes inn i en lukket form,, eksempelvis fra bunnen, på lignende måte som plast innsprbytes ved sproytestbpning.

Et eksempel på en form for anvendelse ved utfbrelse av fremgangsmåten vises i de vedlagte, skjematiske tegninger i hvilke:

.Fig. 1 viser et perspektivsnitt av overdelén av formen,

fig. 2 viser i seksjon en del av lokket til formen og viser visse deler fra undersiden, og

. fig. 3 viser et plansnitt av en del av lokket.

For nu å henvise til tegningen så innbefatter den sammensatte formen vertikale sider 1, 2 og ender 3 og <!>+, samt fjernbare vertikale skillevegger 5. Formen har også en grunnplate som ikke er vist.

Alle disse deler er perforerte.

Formen har et lokk som generelt er betegnet med 6 og innbefatter en rad parallelle,bjelkelignende deler 7 som har oppbbyde kanter 8, som ved hjelp av bolter 9 er festet side ved side, og er forsterket av et par bjelkelignende deler 10 tvers over overdelén, hvilke deler 10 er festet med bolter 11. De bjelkelignende deler 7

og 10 i det viste eksempel er kabelbrett av standard type, men om onskes kan anvende et spesielt fremstilt enhetslokk. Delene 7 har hull med varierende stbrrelser fra slisser lh med dimensjone 6,35 x 19,05 mm med ovale ender, til runde hull 15 med en diameter på 6,35 mm, hvilke hull er anordnet så som vist i fig. 3. Hullstbrrelsen og

■plasseringen kan varieres innen store grenser.

Når formen er sammensatt med unntagelse av lokket 6, helles blandingen inn i de forskjellige rom 16 mellom skilleveggene 5, til blandingen kommer i nærheten av overdelén. Avstanden under overkanten, dvs. ved det sted hvor ihellingen avsluttes, bestemmes ved forsbk for gitte betingelser. Som eksempel kan i en form som er

2, 7h m hby helningen avsluttes 15 cm fra overkanten. I en meget grunn form med en hoyde på ca. 15 cm. kan helningen avsluttes 2,5 cm fra overkanten. Tomrommet ved overkanten bor være storre for dypere former,

men dette behover ikke være proporsjonalt. Avstanden vil også være avhengig av den densitet man onsker å gi betongen, hvorved lettere betong avgir mere gass.

Et filterpapir 20 legges på oversiden av formen hvorefter lokket 6 spennes' fast, eksempelvis ved hjelp av orene 21 på endeveggen 3 og h, samt sperrehaker 22 på forsterkningsdelene 10. Forskjellige typer filterpapir kan anvendes. Styrken som 'er nodvendig beror på storrelsen av det utviklede trykk, hvilket kan gå opp til 0,7 kg/ cm p, og storrelsen av hullene i lokket.

Om hullene er tilstrekkelig små, eksempelvis med en diameter

på ca. 1 mm vil meget lite fast materiale kunne passere, selv om man ikke anvender filterpapir.

Når betongen har stivnet fjernes lokket hvorefter blokken loftes ut eller fjernes på annen måte. Hver skillevegg mellom nær-liggende blokker kan loftes ut separat efter at trykket er avlastet fra endeveggene og sideveggene.

Folgende fordeler oppnås ved den beskrevne fremgangsmåte:

a) Da betongen kan være homogen opp til hoyder på 3 m kan store enkeltpaneler fremstilles, som, om de. overhode tidligere kunne fremstilles, skulle måtte fremstilles av et antall enkelte "planker" som måtte sammenfoyes. b) Ved normal blåst betong foreligger det' usedvanlige tekniske vanskeligheter og det trenges stor kyndighet' omskal kunne erholde en konstant densitet slik at man kan fremstille et'homogent materiale, selv i former med en dybde på opp til 0,61 m. Det er nodvendig å fjerne adskillige cm av overdelén av det stopte materiale, efter at dette har storknet. Den nylig beskrevne metode forbedrer homogeniteten selv til meget store dyp og man' unngår behovet for å skjære av overdelén av det stopte'materiale. c) En kjent materialvekt innfores i formen og det oppstår intet spill og den endelige densitet for materialet kan helt ut forutbestem-mes. d) Vibrasjon er unodvendig: det trykk som genereres i massen komprimerer materialet tett rundt eventuelt tilstedeværende armeringsstål, gir en god binding mot stålarmeringen i motsetning til vanlig luftet lettbetong, hvor ekspansjonen rundt stålet oppover danner det som vanligvis betegnes som en skyggeeffekt, dvs. en glipp mellom overdelén av armeringsstålet og materialet, hvilket på en alvorlig måte reduserer styrken av materialets vedheftning mot eventuelt armeringsstål. Komprimeringen av -materialet rundt armeringsstengene medvirker også'til å forhindre korrosjon av stålet.

e) Trykksettingen av betongen ved storkning oker ikke bare bindstyrken mellom materialet og eventuell stålarmering, men har den

samme effekt ved komprimering av materialet i og rundt den lette ballasten, hvilket forer til en forbedring av betongens fysikalske egenskaper. Da det ytterligere er onskelig å profilere eller stope et monster for dekorative eller andre formål i enheten, bevirker ekspansjonen under trykk til å gi et renkantet og nbyaktig resultat.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av etasjehøye bygnings-plater ("slabs") av lettbetong, hvor (a) en blanding omfattende sement, ballast, vann og et materiale for lufting av blandingen fremstilles, (b) idet det som materiale for lufting av blandingen anvendes et materiale inneholdende aluminiumpulver, alkali, katalysator og såpe som innføres i blandingen i vann med en temperatur av 35-75°C, (c) vannet med materialet for lufting av blandingen innføres straks i ballasten og sementen, (d) blandingen fylles i en form før luftingen av blandingen er avsluttet og uten at formen fylles fullstendig, og (e) formen fjernes og platen autoklavbehandles, karakterisert ved at (f) formen anordnes med dens etasjehøye dimensjon vertikal, (g) et perforert, stivt deksel anordnes over hele området av toppen av formen og med filtreringsmateriale under dekslet for å gjøre det mulig for gass og væske, men ikke faste stoffer, å unnslippe, og (h) blandingen får ekspandere slik at den fyller formen og herder til en plate under et trykk som dannes ved blandingens egen lufting.

2.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vanntemperaturen holdes innen området 60 - 70°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2 hvor man anvender fin og grov ballast, karakterisert ved at vannet umiddelbart tilføres til den fine ballast og sementen og dereftér, efter at blandingens luftning har begynt, tilsettes den grove ballast hvorved en ytterligere omblanding kun utføres for erholdelse av homogenitet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det som grov ballast anvendes en lettvektstype med en størrelsesorden på 6,35-19,05 mm og som har en volumvekt på o opp til 960 kg/cm 3.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det anvendes en form som har et lokk som innbefatter én eller flere perforerte plater som understøtter filtrerpapir og andre porøse materialer.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at blandingen innføres i formen ved injisering nedenifra.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at det anvendes en form som er en dyp, sammensatt form med fjernbare, vertikale skillevegger for fremstilling av et antall høye enheter.