NO146903B - Tilsetningsmiddel for moertler, fremgangsmaate ved fremstilling av tilsetningsmidlet og anvendelse av dette - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et forbedret tilsetningsmiddel for mørtler basert på uorganiske bindemidler, f.eks. sement og kalk, og oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling av et slikt tilsetningsmiddel som er fordelaktig å anvende for å forbedre mørtlers herdeegenskaper.

Til tross for den enorme betydning som uorganiske bindemidler, som sement og kalk, har for bygningsindustrien, er de langt fra til-fredsstillende i flere henseender. De har således vanligvis en for lang herdetid som fører til forsinkelser på byggeplassen og til høye omkostninger for former under de daglange perioder som er nødvendige f.eks. for forskjellige sementprodukter før formene kan fjernes. Dessuten er sement- og kalkmørtler

vanligvis for sterkt vannabsorberende efter herding, og dette kan føre til sprengning ved frysing og derav som regel dårlig varme-isolasjon. Dessuten er magnesiumoxydsement beheftet med den ulempe at den ikke er motstandsdyktig overfor aldring på grunn av at magnesiumoxyd oppløses. De har også ofte utilfredsstillende binde-egenskaper i forhold til andre bygningsmaterialer, som stål og tre, og i forhold til ønskede lettere og mer isolerende ballastmaterialer, som halm, trefibre, sagmugg eller torv etc. Den sist-nevnte egenskap er spesielt fremherskende for såkalt magnesiumoxydsement som er blitt møtt med spesielle vanskeligheter på markedet. Spesielt er halm fra vanlige vekster og hvor overflaten er be-skyttet med et vokslag, avvisende overfor binding til sement, spesielt til magnesiumoxydsement, og denne kjensgjerning motvirker en mer generell anvendelse av dette ellers ønskede ballast- og armeringsmateriale i forskjellige typer av sementprodukter.

Ved forsøk på å fjerne det beskyttende vokslag på halm ved hjelp av et alkali for å forbedre halmens vedheftina til sement, spesielt til magnesiumoxydsement, har det vist seg at alkalibe-handlingen ikke bare fører til at vokslaget oppløses, men også til at andre stoffer i halmen oppløses slik at dens fibre eksponeres. Den således erholdte fibermasse utgjør efter at alkaliet er blitt klemt ut og efter vasking et utmerket armeringsmateriale for sement- og kalkmørtler.

Det er imidlertid ikke bare den eksponerte halmfiber som er av interesse. Den erholdte alkaliekstrakt har vist seg å utgjøre et fordelaktig middel for sement- og kalkmørtler og dessuten for produkter hvor slike mørtler er tilstede som bindemidler, idet de ovennevnte ulemper i sterk grad unngås og bruksområdet for mørtlene utvides. Denne alkaliekstrakt som forbedrer egenskapene, kan ikke bare erholdes ved behandling av strå fra forskjellige typer korn-vekster, men også av strå fra andre lignende stråplanter, som gress og strå til tekning etc. Selv om foreliggende oppfinnelse vil bli hovedsakelig beskrevet i forbindelse med alkalibehandling av halm, skal det bemerkes at ifølge oppfinnelsen kan alle typer av lignocelluloseholdige materialer anvendes.. Med betegnelsen "halm" menes vanligvis de stilker eller strå som blir igjen efter at modne nyttevekster er blitt tresket.

Den foreliggende oppfinnelse er derfor basert på den ekstrakt av celluloseholdige materialer som fås ved å behandle slike materialer med alkali, fortrinnsvis ved værelsetemperatur. Materi-alet, som halm, kan behandles i den tilstand det innhøstes, men det kan være fordelaktig først å kutte det opp i kortere stykker og eventuelt også å utsette materialet for en lett mekanisk knusing, f.eks. mellom valser, for å påskynde oppslutningen.

Oppslutningen utføres med alkali med en konsentrasjon av minst 5%, basert på vekt som forøvrig alle andre prosenter angitt heri dersom intet annet er antydet. En sterkere alkalikonsentrasjon enn 20% fører ikke til en nedsatt oppslutningstid. Av prak-tiske hensyn er det derfor gunstigst å anvende en alkalikonsentrasjon på ca. 20%, men den erholdte ekstrakt bør før den anvendes fortynnes med 4-5 ganger dens volum med vann for å lette den på-følgende blandeprosess. Når alkali i en konsentrasjon av 5% anvendes, fås en anvendbar ekstrakt efter ca. 24 timer ved værelsetemperatur, mens også fibrene vil oppsluttes i sterk grad efter ca. 36 timer. De tilsvarende tider når alkali i en konsentrasjon av 20% anvendes, er hhv. 6 og 13 timer. Når behandlingen utføres i en åpen beholder, vil en oppvarming ikke føre til noen vesentlig påskyndelse av oppslutningen. I motsetning hertil påskyndes oppslutningen ved å knuse stilkene, f.eks. mellom valser, slik at når alkali i en konsentrasjon av 20% anvendes, kan oppslutningen for å eksponere fibrene utføres i løpet av 2 timer. Når alkali i en konsentrasjon av 20% anvendes, har det vist seg at en egnet forholdsvis mengde halm er 15-20 kg pr. 100 liter alkali. Den erholdte ekstrakt når konsentrert alkali anvendes, har en lignende konsistens som en forholdsvis tykk flytende olje, og viskositeten øker til en gellignende konsistens dersom en lengre oppslutningstid anvendes. Dette er en av grunnene til at ekstrakten bør fortynnes før den påfølgende anvendelse.

Alkaliekstrakten fremstilt son beskrevet ovenfor kan ikke blandes som sådan med sement- eller kalkmørtler da dette straks fører til en reaksjon som gjør mørtelen klumpet til gruslignende. Denne tilbøyelighet til å reagere må derfor påvirkes, og dette kan enkelt utføres ved en form for nøytralisering av ekstraktens alkalinitet. Denne nøytralisering eller kanskje mer korrekt for-såpning utføres ifølge oppfinnelsen med fettsyrer som er flytende ved eller litt over værelsetemperatur, som ved en temperatur opp til ca. 3 5°C. Fettsyrene behøver imidlertid ikke å anvendes som sådanne da det har vist seg at like gode resultater fås ved anvendelse av oljelignende estere av fettsyrene, f.eks. i form av vegetabilske oljer. Utmerkede resultater er således blitt erholdt med rapsolje, jordnøttolje, maisolje, sukkerolje ("sweet oil"), olivenolje og sennepsolje. Egnede forholdsvise mengder av olje for anvendelse i blanding med alkaliekstrakten er 2,5-5 volum-delerolje pr. 100 volumdeler fortynnet ekstrakt.

Både natron og kalilut er anvendbare ved fremstillingen av alkaliekstrakten, men kalilut har vist seg å føre til fordeler ved at den gjør mørtelen mer fleksibel og mindre skummende, og kalilut foretrekkes derfor til tross for dens høye pris.

Når en masse fremstilles som er blitt forbedret ved å anvende ekstrakten ifølge oppfinnelsen, blandes 3-10 volum% ekstrakt i det anvendte vann, idet et lavere innhold fører til en nedsatt hardhet og et høyere innhold til en øket hardhet for sluttproduk-tet.

Som anvendt heri er betegnelsen "mørtel" ment å dekke alle typer av masser som herder til et fast materiale. De vanlige bindemidler i slike masser er sement og kalk, og når sand og grus eller knust sten blandes med f.eks. en sement-masse, holdes disse på plass i et tett materiale som betegnes som betong. Når bare sand blandes med Portland-sement, fås en ren mørtel. Det er sementmassen som er bestemmende for de fleste av den ferdige betongs viktige egenskaper som konstruk-sjonsmateriale og kjemiske egenskaper.

Oppfinnelsen angår således et forbedret tilsetningsmiddel for mørtler, og tilsetningsmidlet er særpreget ved at det omfatter en alkaliekstrakt av lignocelluloseholdige materialer, idet ekstrakten er blitt modifisert med en fettsyre eller en oljelignende ester derav som er flytende ved eller noe over værelsetemperatur.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling av tilsetningsmidlet ifølge oppfinnelsen, hvor

et lignocelluloseholdig materiale behandles med en alkalisk oppløsning, og

den derved erholdte ekstraktoppløsning utvinnes, og frem-gangsmåten er særpreget ved at ekstraktoppløsningen modifiseres ved å behandle denne med en fettsyre eller en oljelignende ester derav som er flytende ved eller noe over værelsetemperatur .

Det forbedrede tilsetningsmiddel ifølge oppfinnelsen er istand til å forbedre herdeegenskapene for mørtler for byg-ningsformål basert på et uorganisk bindemiddel. Dette utgjøres fortrinnsvis av sement og/eller kalk.

Den forbedring som fås når ekstrakten ifølge oppfinnelsen anvendes, gir seg hovedsakelig tilkjenne ved ekstraktens gunstige innvirkning på herdetiden eller den såkalte formfjernelsestid. Mens formfjernelsestiden for vanlig Portland-sement som anvendt på byggestedet vanligvis er ca. 7 dager, kan denne gjøres kortere ned til 2 dager ved tilblanding av den behandlede ekstrakt ifølge oppfinnelsen. For magnesiumoxydsement kan den tilsvarende formfjernelsestid senkes fra ca. 2 dager til ca. 4 timer. Når ekstrakten tilsettes til vanlig kalkmørtel, fåes en betydelig nedsettelse av tørretiden. Når ekstrakten tilsettes til sementmørtler, vil disse bli mer fleksible, lettere å vibrere og gi bedre fylling av formene ved f.eks. prefabrikering av forskjellige profiler. Dessuten forbedres vedheftningen til ballastmaterialer ikke bare hva gjelder sand, grus og singel, men også hva gjelder ubehandlet halm, sagmugg og trefibre. Mørtelen hefter også bedre til andre konstruksjonsmaterialer for bygningsindustrien, som gammel betong, stål, glass, stener og tre. Det fullstendig herdede sluttprodukt har ved alle undersøkte anvendelser gitt en bedre, poreløs sementhud og en forbedret motstandsdyktighet mot støt. Spesielt har det vist seg at en tilsetning av ekstrakten til magnesiumoxydsement fullstendig motvirker nedbrytningen av denne på grunn av oppløsning av magnesiumklorid som ellers tiltag-ende ville ha funnet sted. En gjentatt behandling av prøve-stykker av magnesiumoxydsement avvekslende i varmt og kaldt vann i 7 dager har ikke vist noen oppløsning av MgC^ i vann og har ikke på noen måte nedsatt trykkfastheten.

Mørtel av magnesiumoxydsement eller Portland-sement som er blitt forbedret ved tilsetning av tilsetningsmidlet ifølge oppfinnelsen, kan også med fordel blandes med et syntetisk bindemiddel som består av like volumdeler acrylatpolymer og carb-oxymethylcellulose (CMC). For magnesiumoxydsement er det gun-stig å oppløse CMC i en del av magnesiumkloridoppløsningen for anvendelse i mørtelen, hvorefter det flytende acrylat innblandes og den således erholdte blanding blandes med resten av mør-telblandingen. For Portland-sement oppsluttes CMC i en del av det for mørtelen beregnede vann, hvorefter acrylatet innblandes og blandingen blandes med de gjenværende bestanddeler av mørte-len. Den tilsatte mengde acrylat og den tilsatte mengde ikke-vandig CMC kan med fordel utgjøre ca. 5 % av mørtelens vannvo-lum. På denne måte er det mulig sterkt å øke forholdet mellom ballastmateriale tog sement i mørtelen, slik at når f.eks. flis eller fibre av tre, torv, halm og bark anvendes som ballast, er det mulig ved støpning å fremstille trelignende produkter med et stabiliserende sementskjelett, og disse produkter lar seg utmerket spikre og kan bearbeides med skjæreverktøy.

Claims (6)

1. Tilsetningsmiddel for mørtler, omfattende en alkaliekstrakt av lignocelluloseholdige materialer, karakterisert ved at ekstrakten er blitt modifisert med en fettsyre eller en oljelignende ester derav som er flytende ved eller noe over vaere Ise tempera tur.

2. Tilsetningsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at det består av en ekstrakt av halm erholdt ved anvendelse av 5 -20% alkali og modifisert med 3-5% av en vegetabilsk olje, basert på ekstraktens volum.

3. Fremgangsmåte ved fremstilling av tilsetningsmidlet ifølge krav 1 eller 2, hvor et lignocelluloseholdig materiale behandles med en alkalisk oppløsning og den derved erholdte ekstraktoppløs-ning utvinnes, karakterisert ved at ekstraktoppløsningen modifiseres ved å behandle denne med en fettsyre eller en oljelignende ester derav som er flytende ved eller noe over værelsetemperatur.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at behandlingen av det lignocelluloseholdige materiale utføres med natron- eller kalilut med en alkalikonsentrasjon av 5-20 vekt%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at ekstraktoppløsningen modifiseres ved å behandle denne med en vegetabilsk olje.

6. Anvendelse av en alkaliekstrakt av lignocelluloseholdige materialer og modifisert med en fettsyre eller oljelignende ester derav som er flytende ved eller noe over værelsetemperatur, som tilsetningsmiddel til mørtler som er basert på et uorganisk bindemiddel, fortrinnsvis sement eller kalk, og som eventuelt også inneholder et organisk bindemiddel.