NO162848B - Fremgangsmaate for tilsetning av silica stoev til en toerr sproeyte-betongblanding. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for tilsetning av silica støv til en tørrsprøytebetongblanding.

Sprøytebetongstøping etter tørrmetoden er en prosess for pneumatisk påsprøyting av en mørtel eller betong med høy hastighet på en overflate eller en struktur.

Ved sprøytebetongstøping etter tørrmetoden blandes alle ingredienser, unntatt vann og flytende akseleratorer, i tørr tilstand og blandingen transporteres ved hjelp av en luftstrøm gjennom slanger eller rør til et sprøytemunn-stykke hvor vann tilsettes og blandingen inkludert vann sprøytes mot den struktur som skal dekkes.

En av ulempene ved sprøytebetong etter tørrmetoden er de meget høye prelletapene av betong. Når det benyttes konvensjonelle betongblandinger kan prelletapene overstige 40 vekt % av den totale betongmengde som sprøytes på overflaten. Ved bruk av konvensjonelle betongblandinger er tykkelsen av hvert lag som påsprøytes begrenset til 5 cm eller mindre.

Det er kjent å benytte silica støv i den tørre sprøyte- - støpningsmetoden. Dette gjøres ved å blande tørt silica støv med de andre tørre bestanddelene, sement og sand, hvoretter den tørre blanding transporteres ved hjelp av luft til sprøytemunnstykket hvor vann tilsettes.

Det ovenfor nevnte silica støv utgjøres av ekstremt små sfæriske partikler inneholdende ca. 90 vekt % SiO„. Den spesifikke overflate er mellom 15 og 30 m 2/g og partiklene har en diameter mellom 0,1 og 0,2^um.

Dette silica støvet utvinnes fra avgasser fra elektriske smelteovner for fremstilling av silisium eller ferro-silisium. Silica støvet kan også fremstilles ved reduksjon av SiC>2 til SiO-gass og reoksidasjon av SiO i luft.

På grunn av den meget små partikkelstørrelse og det store overflateareal oppstår det problemer når silica støvet tilsettes den tørre blanding i den tørre sprøytestøpings-metoden. Først og fremst oppstår det et støvningsproblem. Videre er det meget vanskelig å oppnå en god fukting av silica støv partiklene i sprøytemunnstykket. Det er derfor nødvendig å benytte et munnstykke med to vannringer. Den tørre blanding blir således først fuktet ved å tilsette vann gjennom en første vannring før den endelig vannmengde tilsettes gjennom den andre vannring i munnstykket. Selv med denne forfuktingen blir ikke silica støv partiklene fuktet i en tilfredsstillende grad slik at når sement-blandingen treffer overflaten som den sprøytes mot, er blandingen ikke homogen. Prelletapene er derfor mye høyere enn for våt sprøytebetongblanding som inneholder silica støv, men de er bare omtrent halvparten av prelletapene for konvensjonelle blandinger for tørrsprøytestøping.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en fremgangsmåte for tilsetning av silica støv til betongblandinger for tørr sprøytebetongstøping hvorved dé oven-nevnte ulemper ved den kjente fremgangsmåte for tilsetning av silica støv ved tørr sprøytebetongstøping overvinnes.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for tilsetning av silica støv til en betongblanding for tørr sprøytebetong og fremgangsmåten er kjennetegnet ved at silica støvet tilsettes i form av en blanding bestående av vann og silica støv i sprøytemunnstykket.

Silica støvet tilsettes fortrinnsvis til vannet i form av en slurry av vann og silica støv hvilken slurry har et innhold av silica støv på mindre enn 50 vekt %. I henhold til en foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse har vannet som tilsettes via munnstykket et innhold av silica støv mellom 5 og 25 vekt %. For å oppnå de beste resultater har vannet som tilsettes via munnstykket et innhold av silica støv mellom 10 og og 25 vekt %. Ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse er silica støv partiklene allerede blandet med vann når de tilsettes til den tørre sprøytebetongblandingen. Det forekommer således ikke noen problemer med fukting av silica støv partiklene. Videre oppnås det en ekstrem god blanding av silica støvet i betongen. Prelletapene blir derved redusert til mellom 5 og 10 I. Videre oppnås det en viktig økning av betongstyrken og betongens tetthet økes med en faktor på minst 10.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan silica støvet tilsettes på minst to forskjellige måter.

I henhold til en foretrukket utførelsesform tilsettes det kontinuerlig en vanndig slurry som inneholder mindre enn 50 % silica støv til vannrøret i en mengde som er tilstrekkelig til å oppnå det ønskede innhold av silica støv i vannet som ledes til sprøytemunnstykket. Denne utførelsesform har den fordel at mengden av silica støv som tilsettes sprøytebetongen ikke er avhengig av mengden av vann som tilsettes til sprøytebetongen. Dersom vannmengden til sprøytemunnstykket reguleres, vil således mengden av silica støv forbli den samme da mengden av silica støv kun er avhengig av mengden av silica støv slurry som tilsettes til vannrøret.

I henhold til en annen utførelsesform av foreliggende

oppfinnelse fremstilles det en batch silica støv slurry med et ønsket innhold av silica støv. Slurryen tilføres så til en tank eller silo før sprøyteprosessen starter og alt vann og silica støv tilføres direkte fra tanken til sprøytemunn-stykket under selve sprøyteprosessen. I henhold til denne utførelsesform vil en endring av vannmengden til munnstykket også innebære en endring av silica støv tilsatsen til sprøytebetongen.

Den foretrukne mengde av silica støv i den ferdige sprøyte-betongblandingen er mellom 5 og 25 % basert på vekten av sement og fortrinnsvis mellom 6 og 10 % basert på vekten av sement.

Grove partikler bør unngås i silica støvet da slike partikler kan tette åpningene i vannringen i sprøytemunn-stykket. Åpningene i vannringen er normalt mellom 0,6 og 2,5 mm. Som nevnt ovenfor har silica støv partiklene en størrelse mellom 0,1. og 0,2^um og silica støv partiklene vil derfor normalt ikke blokkere eller tette åpningene i vannringen.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningene, hvor:

Figur 1 viser en skjematisk oversikt over den tørre sprøytestøpingsmetode med tilsetning av silica støv i henhold til en første utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse, Figur 2 viser en skjematisk oversikt over den tørre sprøytestøpingsmetode med tilsetning av silica støv i henhold til en andre utførelsesform av foreliggende oppfinnelse og hvor Figur 3 viser et forstørret snitt gjennom vannringen tatt langs linjen I - I i Figur 1.

På figur 1 og 2 er det vist en silo 1 for en blanding av sement og sand. Blandingen chargeres med en forutbestemt hastighet til en slange 2 ved hjelp av en utmatnings-anordning 3.

Blandingen transporteres gjennom slangen 2 ved hjelp av trykkluft 4 til munnstykket 5. Munnstykket 5 er utstyrt med en vannring 6 som er nærmere vist på figur 3. Vannringen er utstyrt med åpninger 7 for å sprøyte en "vann-gardin" foran blandingen som føres gjennom munnstykket. Vann tilføres vannringen gjennom et rør 8. Det beskrevne utstyr utgjør konvensjonelt utstyr for tørr sprøytebetong.

Ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse blir en silica støv slurry med et silica støv innhold på 50 vekt % eller mindre ført gjennom røret 8 til munnstykket 5. I den utførelsesform som er vist på figur 1 er en tank 9 fylt med silica støv slurry som inneholder ca. 50 % silica støv og ca. 50 % vann. En slik silica støv slurry er et kommersielt produkt som leveres av Elkem a/s under vare-merket EMSAC. Et på forhånd innstilt mengde av EMSAC slurry i tanken 9 tilføres kontinuerlig til vannrøret 8 for å oppnå en slurry av vann og silica støv med ønsket innhold av silica støv. Vannrøret 8 er tilknyttet en normal vannforsyningskilde 11. Hvis det tilgjengelige vanntrykk er for lavt, kan vanntrykket økes ved hjelp av høytrykks vannpumpe. En ventil eller pumpe 11 er anordnet for å regulere strømmen av EMSAC slurry fra tanken 9 til røret 8.

En regulering av vannmengden vil. ikke påvirke mengden av silica støv som tilsettes sprøytebetongen.

I henhold til den utførelsesform som er vist i Figur 2 blir en silica støv slurry med ønsket silica støv innhold forhåndsblandet i tanken 9 før sprøytestøpingen starter.

I henhold til denne utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelse blir alt vann levert fra tanken 9.

Herdeakseleratorer, vannreduserende midler etc. kan tilsettes silica støv slurryen for å oppnå ønskede rheologiske egenskaper av sprøytebetongen.

EKSEMPEL

Et fullskalaforsøk ble utført i en fjelltunnel. Det ble benyttet en tørr blanding av 350 kg sement/m^ og sand med en partikkelstørrelse mellom 0 og 8 mm. Den tørre blandingen hadde et vanninnhold på ca. 3 %. Silica støv slurry inneholdende 33 vekt % silica støv og 67 vekt % vann ble fylt i tanken 9 på Figur 2. Denne slurryen ble ført til vannringen 6 i sprøytemunnstykket 5 i en mengde tilstrekkelig til å oppnå et forhold mellom vann og sement + silica støv på ca. 0,40. Resultatene viste at prelletapene ble redusert med en faktor på ca. 4 sammenlignet med konvensjonell tørr sprøytebetong uten silica støv tilsetning. Klebrigheten av sprøytebetongen var meget god og et lag på 30 cm kunne lett påsprøytes på en vertikal tunnel1 vegg.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for tilsetning av silica støv til en blanding for tørrsprøytebetong, karakterisert ved at silica støvet tilsettes i form av en slurry bestående av vann og silica støv i sprøytemunnstykket.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at slurryen bestående av vann og silica støv, hvilken slurry har et innhold av silica støv på mindre enn 50 vekt %.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert ved at slurryen av silica og vann inneholder mellom 5 og 25 vekt % silica støv.

4. Fremgangsmåte i henhold til kravene 1-3, karakterisert ved at en slurry av silica støv og vann inneholdende mindre enn 50 vekt % silica støv kontinuerlig tilføres til vannrøret som fører til sprøyte-munnstykket i en mengde som er nødvendig for å oppnå en slurry av silica støv og vann i sprøytemunnstykket inneholdende mindre enn 40 vekt % silica støv.

5. Fremgangsmåte i henhold til kravene 1-4, karakterisert ved at tilsetningsmidler som herdeakseleratorer og vannreduserende midler tilsettes til slurryen av silica støv og vann.