NO177469B - Anvendelse av et flytende fortykningsmiddel ved spröytestöping - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en fremgangsmåte ved sprøytestøping av betong, mørtel eller puss hvorved det på vanlig måte dannes en sprøytemasse bestående av sement, sand og singel eller pukk, vann, som regel plastifiserende middel og andre, 1 og for seg kjente, tilsetningsstoffer som silikastøv og fiber/stålfiber, henholdsvis dannes en kalkpussmasse, som er kjennetegnet ved at massen umiddelbart før utsprøyting tilsettes et flytende fortyknlngsmlddel, eventuelt en blanding av fortykningsmidler. Det er videre beskrevet anvendelse av fortyknlngsmlddel i sement-, mørtel- eller kalkpussblanding for å redusere prelletapet ved sprøytestøping.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av et flytende fortykningsmiddel ved sprøytestøping av betong, mørtel eller puss.

Sprøytebetong eller —mørtel er betong eller mørtel som sprøytes mot et vertikalt underlag eller nedenfra og opp mot undersiden av et horisontalt underlag, f.eks. vegger og tak i en tunnel. Sprøytebetongen og sprøytemørtelen består av Portlandsementer, sand og singel eller pukk, vann, som regel vannreduserende tilsetningsstoffer, også kalt plastifiserende midler, og eventuelt andre typer av tilsetningsstoffer og —materialer, så som silikastøv og fiber/stålfiber. Sprøyte-mørtel har lignende sammensetning bortsett fra at den ikke inneholder grovere (eller grovt) tilslag.

Det finnes to forskjellige teknikker for betongsprøyting, tørrsprøyting og våtsprøyting. Ved tørrsprøyting blandes alle de tørre delmaterialene på forhånd og vannet tilsettes like før betongen sprøytes på underlaget. Ved våtsprøyteteknikken blandes betongen ferdig på forhånd. For at betongen skal kunne sprøytes, må den ha en relativt flytende konsistens, på fagspråket betegnet relativt høy slump. Et problem ved sprøyting av betong er at en større eller mindre del av den påsprøytede betongen ikke blir hengende fast på underlaget, men preller av og faller/renner ned, spesielt ved tykkere lag. Dette prelletapet fører til forsinkelse i arbeidet og tap av materialer.

Betongens kohesivitet eller sammenholdende evne kan justeres og forbedres ved hjelp av spesielle delmaterialer uten at det går ut over sprøytbarheten. For å redusere prelletapet til et minimum brukes imidlertid såkalte sprøytebetongakseleratorer som blandes med betongen i sprøytemunnstykket. Dermed størkner betongen omtrent samtidig som den treffer underlaget og prelletapet reduseres radikalt.

Slike sprøytebetongakseleratorer, som brukes idag, er sterkt alkaliske stoffer som alkalimetallsalter av aluminater, silikater og karbonater. Disse stoffene er etsende eller i det minste hudirriterende og representerer et arbeidsmiljø-problem. Videre medfører bruk av denne type størknings-akseleratorer en reduksjon i betongens sluttfasthet. I noen tilfeller er det ønskelig å pusse overflaten av det påførte laget av sprøytebetong eller —mørtel. Dette er ikke mulig ved bruk av de nåværende nevnte sprøytebetongakseleratorene fordi de forårsaker momentan størkning av betongen eller mørtelen.

I Teknisk Ukeblad nr. 6, 1993, s. 28-29, beskrives et sprøytebetongkonsept for reparasjon av betongkonstruksjoner uten bruk av akselerator. I dette tilfellet tilsettes mørtelen et tiksotroperingsmiddel i form av fint silikastøv. Mørtelen får dermed en plastisk konsistens og vil lettere omslutte armeringen. En alvorlig ulempe ved dette konseptet er at doseringen av det fine pulveret krever anvendelse av kostbart utstyr.

NO-patentsøknad nr. 923681 er rettet mot å forbedre størk-ningsretarderte sementsammensetninger som er vesentlig ikke-fortynnbare ved høye temperaturer. Som middel som gir forsinket viskositetsutvikling, som gir viskositet ved høye temperaturer, anvendes en komplekseringsmiddelbehandlet, depolymerisert galaktomannangummi. Som foretrukket størk-ningsretarderende tilsetningsstoff anvendes det en kopolymer av 2-akrylamido, 2-metylpropansulfonsyre og akrylsyre. Ved foreliggende oppfinnelse anvendes det også en akrylkopolymer. Denne kopolymeren har imidlertid en helt annen virkning enn kopolymeren ifølge den ovenfor nevnte patentsøknaden, den avviker videre fra denne når det gjelder sammensetning.

NO-P 172255 omhandler en fremgangsmåte ved innblanding av tilsetningsstoffer i en støpemasse, samt tilsetning til bruk ved fremgangsmåten. I denne publikasjonen beskrives en to-komponent tilsetning. Det er reaksjonen mellom de to komponentene som gir den ønskede konsistensforbedrende virkningen. Komponentene samvirker med hverandre, men ikke med massen. Det anvendes en komponent som øker betong-blandingens slump, f.eks. et vannreduserende middel og/eller superplastiserende middel, og den andre komponenten utgjøres av et stoff som opphever virkningen av det vannreduserende middelet og gir en rask forandring av konsistensen samt herding. Den ene komponenten tilsettes direkte i støpemassen, mens den andre komponenten tilsettes først i sprøytemunn-stykket under trykk. Det er vesentlig at stoffene ikke tilsettes samtidig, idet reaksjonen mellom stoffene først må finne sted i utstøpningsøyeblikket. Dette patentskriftet beskriver følgelig et helt annet prinsipp enn det som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er følgelig å frem-skaffe muligheter for å unngå de ovenfor angitte ulempene ved sprøytestøping av betong eller mørtel.

Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig anvendelse av et fortykningsmiddel i form av en akrylkopolymer, eller en blanding av fortykningsmidler, i en sement—, mørtel— eller kalkpussblanding for å redusere prelletapet ved sprøyte-støping.

Ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen unngår man de svakhetene som de hittil brukte sprøytebetongakseleratorene medfører. I motsetning til de nevnte sprøytebetongakseleratorene virker fortykningsmiddelet ikke størkningsakselererende. Det har derimot en momentan fortykkende effekt. Når det tilsettes til betongen i sprøytemunnstykket, fortykkes betongen og den mister evnen til å flyte. Dermed blir den hengende på underlaget og prelletapet reduseres til et minimum. I motsetning til påført sprøytebetong, hvor de nevnte størk-ningsakseleratorer har vært brukt, kan sprøytebetong eller -mørtel hvor fortykningsmiddelet i henhold til foreliggende oppfinnelse anvendes, pusses og glattes i overflaten.

En annen viktig fordel som oppnås ved anvendelsen ifølge foreliggende oppfinnelse er at fortykningsmiddelet ikke gir redusert sluttfasthet i betongen/mørtelen eller pussen.

Ytterligere fordeler ved anvendelsen av fortykningsmiddelet er at det ikke er etsende eller helsefarlig. Middelet har den ønskede virkningen når det kommer i kontakt med betongen, mørtelen eller pussen, uavhengig av om massen inneholder andre tilsetningsstoffer eller ikke. Den eneste forut-setningen for å få den fortykkende virkningen er at mørtelen eller betongen har en pH som ligger i riktig område for fortykningsmiddelet. Dette oppnås så vel i sementbasert betong og mørtel som i ren kalkmørtel, fordi de inneholder henholdsvis Portlandsement eller kalk.

Som nevnt ovenfor anvendes det ved foreliggende oppfinnelse som fortykningsmiddel en akrylkopolymer. Spesielt gode resultater er oppnådd ved anvendelse av en dispersjon av en akrylkopolymer med unøytraliserte karboksylgrupper. Fortykningen vil i dette tilfellet finne sted når karboksylgrup-pene nøytraliseres.

For en fagmann er det kjent at en slik organisk forbindelse som inneholder karboksylgrupper vil ha en sterkt retard-erende effekt på sementhydratasjonen og dermed fasthetsutvik-1 ingen. Det har ved foreliggende oppfinnelse overraskende vist seg at fortykningsmiddelet utøver den ønskede fortykkende virkningen allerede ved meget lav dosering. Ved denne lave doseringen er retardasjonen av fasthetsutviklingen enten ikke tilstede eller er så lav at den er uten praktisk betydning.

Ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen benyttes følgelig fortykningsmiddelet i mengder fra 0,01 vekt-# på tørrstoff-basis. Den øvre grensen for anvendelsen er gitt ved at den nevnte retardasjonen vil bli merkbar ved sterkt økende mengde av fortykningsmiddel. I forbindelse med foreliggende oppfinnelse er det derfor satt en øvre grense på 5,0 vekt-#. Utover denne grensen fungerer systemet fortsatt, men f asthetsutvikl ingen vil ta lenger tid enn for masser hvor tradisjonelle akseleratorer anvendes.

Det bør her understrekes at den optimale mengden fortykningsmiddel videre vil avhenge av hvorledes blandingen er innstilt. En tyktflytende masse vil naturlig nok kreve mindre fortykningsmiddel enn en mer tyntflytende blanding. En foretrukket mengde fortykningsmiddel for mange masser synes å være 0,1-2,0 vekt-#.

Foreliggende oppfinnelse kan finne anvendelse både ved tørrsprøyting og våtsprøyting av betong. I begge tilfeller er det en forutsetning at det flytende fortykningsmiddelet tilsettes til massen etter at vanntilsetningen er foretatt.

Oppfinnelsen skal belyses nærmere ved hjelp av det etter-følgende eksempelet.

Eksempel

Innledende forsøk

Det ble innledningsvis utført en serie forsøk i laboratorie-målestokk for å fastlegge det mengdeområdet hvori det flytende fortykningsmiddelet utøver den ønskede virkningen.

Sprøyteforsøk

I forsøket ble det brukt en kommersiell sprøytemørtel med maks. kornstørrelse på sanden på 4 mm. Mørtelen inneholdt 24 vekt-# Portlandsement og 0,6$ silikastøv. Ved blanding ble det tilsatt 0,6$ (på tørrstoffbasis) av et melaminbasert superplastifiserende betongtilsetningsstoff og en vannmengde tilsvarende et vann/sementforhold på 0,43. Dette ga en flytende konsistens slik at mørtelblandingen var godt pumpbar. Mørtelen ble sprøytet på en vertikal betongvegg med et aggregat som er laget for, og brukes til, mørtelsprøyting.

Ved påsprøyting av denne mørtelblandingen uten andre tilsetninger ble det påførte laget (ca. 3 cm) ikke hengende fast på den vertikale betongflaten, men seg ned. Ved forsøk på pussing fikk en oppriving av flaten, trolig på grunn av sig.

I hovedforsøket ble det nevnte flytende fortykningsmiddelet i form av en di sper sjon av en akrylkopolymer med unøytrali-serte karboksylgrupper, blandet inn i mørtelen like ved utløpet der mørtelen sprøytes mot veggen. Fortykningen skjedde umiddelbart og det ble påsprøytet et mørtellag på opp til 5 cm som ble sittende på veggen uten å sige ned. Mørteloverflaten lot seg lett pusse.

I dette forsøket ble det ikke gjort noen systematisk undersøkelse for å optimalisere doseringsmengde av fortykningsmiddelet, men i gjennomsnitt for hele forsøket ble det brukt 1% på tørrstoffbasis av sementmengden.

Temperaturen under sprøyteforsøket var ca. 8"C og den gikk ned mot 0°C den etterfølgende natten. Etter 4-5 timer ble det observert begynnende størkning/herding, og etter ca. 16 timer var mørtellaget helt hardt som vanlig. Dette tyder ikke på at fortykningsmiddelet har medført uønsket retardasjon.

Claims (3)

1. Anvendelse av et flytende fortykningsmiddel i form av en akrylkopolymer, eller en blanding av fortykningsmidler, i en sement—, mørtel— eller kalkpussblanding for å redusere prelletapet ved sprøytestøping.

2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor fortykningsmiddelet foreligger i form av en oppløsning eller dispersjon.

3. Anvendelse ifølge krav 1 eller 2, hvor mengden av fortykningsmiddelet utgjør 0,01 til 5,0 vekt-# på tørrstoff-basis.