NO140664B - Fremgangsmaate til fremstilling av hydrauliske sementsvellinger, betong og moertel - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling

av hydrauliske sementvellinger, betong og mørtel, hvor det til slike produkters vanlige bestanddeler tilsettes et herdbart, flyteevne-forbedrende middel som inneholder en melamin-formaldehyd-harpiks i vandig oppløsning.

Ved fremstilling av hydraulisk mørtel og betong ved blan-ding av sement og granulære materialer eller sand, fin grus, små-stein etc. og vann må blandingene være så flytende at de i det alt vesentlige fyller alle hulrom, blant annet omkring armeringen.

For dette formål er det i de fleste tilfeller nødvendig

at det under blandetrinnet tilsettes en vannmengde som er betydelig større enn den teoretisk nødvendige mengde for hydratiseringen av sementeri, hvilken mengde ligger nær 23 vekt% av sementen, idet overskuddet av vann virker som plastiseringsmiddel og således forbedrer produktets reologiske egenskaper. Det nødvendige over-

skudd av vann ligger normalt på ca. 22 vekt% av sementen. Den samlede vannmengde er følgelig av størrelsesorden 45 vekt% av sementen. Imidlertid er det velkjent at overskuddet av vann er ansvarlig for en rekke defekter i betongen: porøsitet som resulterer i gjennomtrengelighet, kontraksjonssprekker, utilstrekkelig kompakthet som resulterer i svekkelse av de mekaniske, egenskaper.

Mange forsøk er blitt utført med sikte på å redusere vannmengden som anvendes i blandetrinnet, slik at man unngår overnevnte ulemper og likevel oppnår en mørtel eller betong med tilstrekkelig flyteevne. Eksempelvis er det mulig å forandre vannets overflate-spenning og forbedre fuktningen av tilslagsmaterialene, men den således oppnåelige reduksjon i vannmengden er liten. Det er også mulig å forbedre mørtelens eller betongens flyteevne og øke styrken ved at tilslagsmaterialene belegges med en film av epoksyharpiks, men denne fremgangsmåte har vist seg å resultere i dannelse av uønskede konsentrasjoner av harpiks i selve mørtelen eller betongen, hvilket resulterer i en dårlig styrkning av sementens krystallinske struktur.

En annen kjent fremgangsmåte som tar sikte på å forbedre styrkningen av sementens krystallinske struktur, går ut på at det til den hydrauliske sementvelling, betong eller mørtel tilsettes et viskøst herdbart bindemiddel (særlig en epoksyharpiks) som på forhånd er blandet med et pulverformig bæremateriale, hvis korn-størrelse er mindre enn 80 ^um. Ved denne fremgangsmåte er det mulig å nedsette mengden av vann i blandetrinnet vesentlig og således forbedre sementvellingens, mørtelens og betongens mekaniske egenskaper betydelig og redusere gjennomtrengeligheten til det halve.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte til fremstilling av hydrauliske sementvellinger, betong og mørtel, hvor den mengde vann som er påkrevet i blandetrinnet, kan nedsettes ytterligere og det resulterende produkts mekaniske egenskaper forbedres tilsvarende.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, med fortrukne utførelses-former, er angitt i patentkravene, og det vises til disse.

Det ble overraskende observert at reduksjonen i mengden av blandevann som oppnås i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er vesentlig større enn den reduksjon som ville oppnås ved separat bruk av epoksyharpiksen eller melamin-formaldehyd-harpiksen. Forholdet mellom vann og sement (V/S) kan reduseres i en bemerkelsesverdig grad ned til en verdi på 0,25, som er nær den minimumsmengde som er påkrevet for fullstendig hydratisering av sementen, skjønt epoksyharpiksen og melaminformaldehydharpiksen hver for seg alene ikke tilveiebringer en nedsettelse av forholdet V/S til en verdi under 0,33. Som resultat oppnås bedre mekaniske egenskaper og en meget betydelig nedsettelse i gjennomtrengeligheten for vann og hydrokarboner.

En ytterligere reduksjon i mengden av blandevann i henhold til oppfinnelsen kan oppnås ved tilsetning av en emulsjon i vann av elastomere partikler, så som lateks, til harpiksene.

Oppfinnelsen kan endog gi sementvellinger, mørtel og betong

som er fullstendig tett mot vann og hydrokarboner.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er således særlig godt egnet til fremstilling av betong,mørtel og sementvellinger for konstruksjon av terasser og fortau. Generelt oppnås tett betong, mørtel og sementvellinger, og mer spesielt oppnås mørtel og sementvellinger som er godt egnet til bruk ved konstruksjon av reservoarer som er tette overfor vann og hydrokarboner.

Den vandige emulsjon av herdbar epoksyharpiks kan tilsettes betongen eller mørtelen ved at den fikseres på en bærer, for eksempel et pulverformig fast materiale av silisium- eller kalsiumoksyd-basert natur, når emulsjonen tilsettes. Det er også mulig å tilsette den på hvilket som helst tidspunkt under fremstillingen av betongen eller mørtelen, enten ved at tilslagsmaterialene på forhånd over-trekkes med den nevnte vandige emulsjon, eller ved at den iblandes sementen eller endog til en del av blandevannet.

Uansett hvordan harpiksen tilsettes til betongen eller mør-telens bestanddeler, ser det ut til at fcrdelene som fås ved tilsetning av harpiksen i form av en vandig emulsjon,skyldes at har-piksemulsjonen ikke forstyrrer sementens hydratisering og letter dispergeringen av harpiksen i blandingen av mørtel- eller betong-bestanddelene.

Epoksyharpiks-emulsjonen kan anvendes i mengder mellom 0,5 og 10 vekt% emulsjon beregnet på tørrvekten av sementen, fortrinnsvis i en mengde på 1-3%.

De epoksyharpikser som kan anvendes i den foreliggende fremgangsmåte, erholdes eksempelvis ved konvensjonell kondensasjon av bifenol A og epiklorhydrin. Den vandige emulsjon av harpiksen vil inneholde et herdemiddel av polyamintypen;

Den vandige løsning av melaminformaldehyd, anvendt i kom-binasjon med den vandige emulsjon av varmeherdende harpiks, har en konsentrasjon av melaminformaldehyd på 5-30%, fordelaktig ca. 20%.

Denne løsning av melaminformaldehyd anvendes i en mengde

på 1-10% beregnet på sementen. SementveIlingene, betongen og mør-telen som fremstilles under disse betingelser, er mindre gjennom-trengelige for vann og for hydrokarboner og har betydelig forbedrede mekaniske egenskaper sammenlignet med konvensjonelle sementvellinger, betong og mørtel: strekkfastheten forbedres med en faktor på 2-3, trykkfastheten med 50% og den hydrauliske kontraksjon er nær o.

Den sementvelling, mørtel og betong som oppnås i henhold til oppfinnelsen ved bruk av en epoksyharpiks i emulsjon sammen med en melaminformaldehyd-harpiks i løsning, kan gjøres tett overfor mineraloljeprodukter ved at det til bestanddelene tilsettes en emulsjon i vann av elastomere partikler (eller elastomer-lateks)

i mengder på 1-20 vekt% lateks beregnet på sementen, fortrinnsvis 5-10%.

Elastomeren kan enten være naturlig eller syntetisk, men man foretrekker å anvende en lateks basert på styren-butadien-kopolyner. Eksempelvis kan man med fordel bruke en lateks inneholdende 40 vekt% tørt materiale (elastomer). De produkter som fås under disse betingelser, er absolutt tette overfor vann og hydrokarboner.

De følgende sammenligningseksempler illustrerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og dennes fordeler.

EKSEMPEL 1

Det fremstilles en mørtel på kjent måte, idet man går ut fra en standardisert sand, CPA 325 sement i en mengde på 350 kg/m"* og vann.

Det nødvendige vann/sement-forhold for oppnåelse av en tilfredstillende hårdhet er 0,45.

Den således fremstilte mørtels bøyefasthet er nær 45 bar.

EKSEMPEL 2

Til en konvensjonell mørtel tilsettes på slutten av blandetrinnet, i henhold til en tidligere kjent fremgangsmåte, en vandig emulsjon av epoksyharpiks med lav viskositet inneholdende et herdemiddel og fortynnet med samme volum vann, hvilken emulsjon på forhånd er blandet med silika-korn med diameter mindre enn 20^um. Silika og epoksyharpiks iblandes henholdsvis i mengder på 10 vekt% og 2 vekt% beregnet på sementen. Emulsjonen inneholder

70 vekt% av epoksyharpiksen.

Vann/sement-forholdet som er påkrevet for oppnåelse av en håndterbarhet omtrent som i eksempel 1, er 0,33.

Gjennomtrenge1igheten for vann og hydrokarboner er ca. fire ganger mindre enn i eksempel 1.

EKSEMPEL 3

Til en konvensjonell mørtel tilsettes i begynnelsen av blandetrinnet en melamin-formaldehyd-harpiks som en 20%'s vandig løsning i en mengde på 10 vekt% løsning beregnet på sementen.

Vann/sement-forholdet reduseres til 0,35.

EKSEMPEL 4

Til blandingen ifølge eksempel 2 hvor mengden av epoksy-harpiks halveres, tilsettes en melamin-formaldehyd-harpiks i 20%'s vandig løsning i en mengde på 5 vekt% løsning beregnet på sementen.

Vann/sement-forholdet som kreves for oppnåelse av en håndterbarhet omtrent som i eksempel 1, er 0,28; det er derfor tydelig at melamin-formaldehyd-harpiksen forbedrer vannreduksjonsvirkningen av den emulgerte epoksyharpiks.

En således fremstilt mørtel er absolutt vanntett, bøyefast-heten er fra 130 til 140 bar og strekkfastheten går opp til 70 bar.

EKSEMPEL 5

Til blandingen i eksempel 4 tilsettes en gummilateks SBR inneholdende 40% tørt materiale i en mengde på 10 vekt% lateks beregnet på sementen.

Det v/S - forhold som var nødvendig for oppnåelse av en håndterbarhet omtrent som i eksempel 1, var 0,24, hvilket viser at SBR-lateksen forbedrer virkningen m.h.t. reduksjon i vannmengden som resultat av den kombinerte bruk av epoksyharpiksen i vandig emulsjon og melaminformaldehydharpiksen i vandig løsning.

Således fremstilt mørtel er absolutt tett overfor vann og hydrokarboner, og kontraksjonen reduseres med 90% i forhold til konvensjonell mørtel. Bøyefastheten er fra 145 til 150 bar. Strekkfastheten er fra 80 til 90 bar.

EKSEMPEL 6

Til en konvensjonell betongblanding inneholdende sement i en mengde på 350 kg/m 3 tilsettes under blandetrinnet en melamin-formaldehydharpiks som en 20%' s vandig løsning og en SBR-latéks inneholdende 40% tørt materiale, henholdsvis i mengder på 5 vekt% harpiksoppløsning og 10 vekt% lateks beregnet på sementen, samt en epoksyharpiks som en vandig emulsjon inneholdende 70%,tørt materiale på silika som bærer, idet mengden av epoksyharpiks og silika beregnet på sementen henholdsvis er 2% og 10%.

Betongen, som ble fremstilt med et vann/sement-forhold på 0,24, kan med godt resultat benyttes under anvendelse av de vanlige vibrasjonsmetoder.

Den er absolutt tett overfor vann og hydrokarboner og har dessuten en meget liten kontraksjon (mindre enn 0,1 mm pr. meter).

Denne betongens mekaniske egenskaper er som følger:

- strekkfasthet: 60 bar

- bøyefasthet: 100-130 bar

- trykkfasthet: 500-600 bar.

Til sammenligning angis nedenfor egenskapene til en betong fremstilt i henhold til konvensjonelle fremgangsmåter med et sementinnhold (CPA 325) på 350 kg/m 3 og et vann/sement-forhold på 0,45:

- strekkfasthet: 25 bar

- bøyefasthet: 3 0-4 0 bar

- trykkfasthet: 4 50 bar

- kontraksjon: 0,6 mm pr. meter.

En slik betong fremstilt etter konvensjonelle framgangs-måter viser dessuten en betydelig gjennomtrengelighet for vann og hydrokarboner.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av hydrauliske sementvellinger, betong og mørtel, hvor det til slike produkters vanlige bestanddeler tilsettes et herdbart, flyteevne-forbedrende middel som inneholder en melamin-formaldehyd-harpiks i vandig oppløsning, karakterisert ved at det til de nevnte vanlige bestanddeler tilsettes i det minste én epoksyharpiks i form av en vandig emulsjon i en mengde på 0,5-10 vekt% beregnet på tørrvekten av sementen, et herdemiddel for harpiksen og en 5-30 vekt% vandig løsning av melamin-formaldehyd-harpiks i en mengde på 1-10 vekt% beregnet på tørrvekten av sementen, samt eventuelt en elastomer-lateks i en mengde på 1-20 vekt% beregnet på sementvekten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den vandige emulsjon av epoksy-harpiks anvendes i en mengde på 1-3 vekt% beregnet på sementvekten.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at lateksen tilsettes i en mengde på 5-10 vekt% beregnet på sementvekten.