NO320406B1 - Lett tilslagsstoff og stopemasse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et lett tilslagsstoff som angitt i innledningen av krav 1 og dets anvendelse, en flytedyktig, herdbar støpemasse som angitt i innledningen av krav 3, et på stedet støpt element som inngitt i innledningen av krav 13 og en fremgangsmåte som angitt i innledningen av krav 19.

Skumglass tilbys på markedet i plateform eller som styrt-gods. For fremstilling av skumglassplater bakes nyglass, blandet med forskjellige tilsetninger i former, og skummes, deretter avkjøles og kuttes det i plater. Styrtgodsets skumglassbiter er fragmenter av et skumglasskikt som fremstilles ved baking ved inntil ca. 900° av returglasspulver blandet med mineraliske tilsetninger. Opprinnelsen av glasset er underordnet. Det kan også anvendes nyglass ved fremstilling av skumglasspukken. Fremstillingsmåten for denne skumglasspukk er beskrevet f.eks. i europeisk patent nr. 0 292 424.

Skumglass er kjent som inert isolasjonsmateriale med relativt høy trykkfasthet. Skumglasspukken anvendes bl.a. ved ytterisoleringer, som dreneringsskikt under byggverk, som lettvektig pukk i trykkutjevningsskikt ved veibygging. Herved utnyttes først og fremst den lave romvekt og skumglassets isolasjonsevne, men også dets gode og stabile for-tetningsevne. Dessuten er spesielt vannpermeabiliteten av den fortettede pukkstruktur fordelaktig. Vannpermeabiliteten er basert på de store hulromtverrsnitt mellom skumglassbiter med praktisk talt enhetlig størrelse. Takket være fraværet av finandeler, kan vannpermeabiliteten utnyttes varig uten fare for å bli vasket ut. Da de enkelte skumglassbiter i strukturen med sine skarpe kanter i de utallige sprukne glassporer i overflaten av skumglassbitene klorer seg i hverandre, oppviser skumglasspukk en helnings-vinkel (rasvinkel) på ca. 45°. Den kan således anvendes også på skråningssikringsområdet.

Med glass forståes i denne sammenheng en vid palett av for-glasset og glasslignende materialer så som nyglass av alle mulige sammensetninger, returglass med hvilken som helst opprinnelse, slagg fra forbrenningsanlegg og spesielt slagg fra høyovn. Det har vist seg at høyovnslagg fra stålverk kan bearbeides til skumglass i en prosess som bruker praktisk talt ingen energi. Det således utvunnede produkt har øyensynlig til og med en høyere trykkfasthet og en lavere romvekt enn skumglassproduktet av returglass som er beskrevet nedenfor. Prisen for det er dessuten mye gunstigere enn returglass-skumglasset fremstilt under relativt høyt ener-giforbruk.

Ifølge "Enzyklopådie Naturwissenschaft und Technik", Verlag Moderne Industrie, Miinchen 1980, har en normal betong (normal tungbetong) en råtetthet på 2,2 til 2,5 t/m<3>, en trykkfasthet på 16 til 60 MPa (=N/mm<2>) og en varmeledeverdi på 1,97 W/mK. For å oppnå en lavere vekt og et lavere varmeledetall, kan en del av tilslagsmaterialet sand, grus eller finpukk erstattes med forskjellige lettere tilslagsstoffer med gassloramer, f.eks. pimpsten eller svelleleire, eller en seigtflytende finmørtel fylt med gassbobler. Således oppnås lettbetong. Ifølge nevnte Enzyklopådie kan lettbetong inn-deles i fire grupper: Første Gruppe: Tett lett tilslagsbetong som kan anvendes konstruktivt i høyhus- og industribygg, samt broer. Karakteristiske verdier: råtetthet 1,4 til 1,9 t/m<3>; trykkfasthet 16 til 45 MPa (=N/mm<2>) og varmeledeverdi 0,58 til 1,38 W/mK. For denne betong anvendes de normale betongtilslags-stoffer, men erstattes delvis med lette tilslagsstoffer. Som spesielle tilslagsstoffer er det angitt svelleleire og svelleskifer. Strukturtypen er lukket. Som ytterligere mu-lig lett tilslagsstoff for en betong av denne første gruppe foreslåes det i US 4 086 098, EP 0 012 114 og JP-A-10 203836 skumglassbiter.

US 4 086 098 omtaler kuleformede glassperler med to stør-relsesfraksjoner for støpemasser.

I EP 0 012 114 er det beskrevet en fremgangsmåte ved fremstilling av et skumglassgranulat av glassmel med pastafor-mede svellemidler som består av organiske og uorganiske substanser. Granulatet består av bruddstykker av et skum-glasslegeme og oppviser 100'000 til 3 mill. små bobler med tilnærmet samme størrelse pr. cm<3> granulatmasse. Det har en trykkfasthet på 130 kg/cm<2>. I en utførelsesform har granu-latlegemene bertlede kanter. For å oppnå de bertlede kanter, bearbeides granulatet mekanisk f.eks. i en anordning i kategori med en dragértrommel slik at kantene brytes. Granulatet fremstilt etter denne fremgangsmåte er ifølge pub-likasjonen finporet, meget lett, og kan anvendes som tilslagsstoff i lettbetong eller fyllstoff i kunststoffer.

Ut fra kjente fremgangsmåter ved fremstilling av kuleformede skumglasslegemer som kan anvendes som fyllmateriale for lettmørtel, og slike som kan anvendes ved fremstilling av plateformet skumglass, beskrives i JP-A-10 203 836 en fremgangsmåte som er praktisk talt identisk med fremgangsmåten ifølge det vesentlig eldre patent EP 0 292 424. Iføl-ge denne publikasjon oppnås således et skumglass med en udefinert massiv form som har en relativ tetthet på 0.12, en adhesjonsvannandel på 7 % og en gjennomsnittlig korndia-meter på 3 cm. Som fordelaktig anvendelse for dette skumglass blir det foreslått: løfting av grunn-nivået ved mykt og svakt underlag hvor- ved det kan undertrykkes en sideveis flytebevegelse

- drenskikt, f.eks. under tennisplasser

varmeisolasjon i tak- eller gulvområdet

- vektreduserende tilslagsstoff i> betong

lydisolasjon og jordskjelvbeskyttelse

En andre gruppe lettbetong er ifølge "Enzyklopådie Naturwissenschaft und Technik" slaggporet lett tilslagsbetong. Denne kan anvendes på konstruktiv og varmeisolerende måte i form av hulblokkstener, store plater og store blokker. Karakteristiske verdier: råtetthet 1,0 til 1,4 t/m<3>; trykkfasthet 2,5 til 8 MPa (=N/mm<2>) og varmeledeverdi 0,41 til 0,58 w/mK. Som tilslagsstoffer for denne betong er det angitt svelleleire og svelleskifer, men også støperipimpsten, askesinter o.a. Strukturen er åpen.

En tredje gruppe danner porebetongen (gassilikat-, skumbe-tong) som kan anvendes konstruktivt og varmeisolerende i form av veggelementer, takplater og isolasjonsbetong. Kjent er også porebetongblokkstener. Karakteristiske verdier: råtetthet 0,3 til 1,0 t/m<3>; trykkfasthet 0,5 til 15 MPa (=N/mm2 ) og varmeledeverdi 0,058 til 0,41W/mK. Som tilslagsstoffer for denne betong er det angitt finsand, flyve-aske og slaggsand. Strukturen er finporet.

Ifølge den nevnte Enzyklopådie danner isolasjonsbetong som kun kan anvendes varmeisolerende i form av isolasjons-plater, en fjerde gruppe. Karakteristiske verdier: råtetthet 0,3 t/m<3>; trykkfasthet utilfredsstillende for bærende deler, og varmeledeverdi 0,035 til 0,35 W/mK. Som tilslags-stof f er for denne betong er det angitt kiselgur og perlitt.

Disse fire betonggrupper viser tydelig at trykkfastheten hos de kjente lettbetongtyper faller under 16 N/mm<2> så snart varmeledetallet faller under 0,5 W/mK eller romvekten under 1,4 t/m<3>. Det fremgår også at det oppnås maksimalt en trykkfasthet på 15 N/mm<2> og ingen bedre varmeledeverdi enn ca. 0,4 W/mK ved en romvekt på ca. et tonn pr. kubikkmeter. En trykkfasthet på over 8 MPa oppnås kun, når det som tilslagsstoff anvendes svelleleire eller svelleskifer, eller når porebetong fremstilles av finmalte tilslagsstoffer og gassdannende additiver. Svelleleire og svelleskifer bruker imidlertid begrensede resurser, og porebetong kan på grunn av kvalitetssikring ikke brukes for bærende betong som er blandet på stedet.

Herav fremgår at det ikke finnes noen på byggeplassen støp-bar konstruksjonsbetong med en råtetthet på under 1,4 t/m<3 >og en varmeledeverdi på under 0,58 W/mK. Riktignok vil porebetong kunne støpes på byggeplassen, men dens kvalitet er meget avhengig av de ytre betingelser. Oppnåelsen av en ønsket poredannelse, og således en ønsket varmeisolasjonsevne, letthet, og bærefasthet, til og med et ønsket volum, er således ikke sikret.

I lang tid har returglass blitt anvendt som betongtilslags-stoff. Til dette formål knuses returglass til glass-sand. I "Schweizer Ingenieur und Architekt", hefte nr. 3 av 18. ja-nuar 2000, publiserte Begleitkommission SIA 162 "Beton-bauten" en kommentar til anvendelsen av returglass som sanderstatning i betong. Der vises det til faren for at glass er et tilslagsstoff utsatt alkali-silikat-reaksjoner, og kan reagere med de i betongporevannet oppløste alkalier. Denne reaksjon fører til voluminøse reaksjonsprodukter, som kan føre til indre spenninger og spekker og en ødeleggelse av betongstrukturen. Dessuten blir det henvist til at glassfremmede materialer så som lokk (aluminium, bly) og etiketter etc. knuses sammen med returglasset, og kan føre til ytterligere problemer. Dessuten henvises i denne kommentar til at forbindelsen mellom sementmatrise og den glatte overflate av glasskornene heller er svak, og at anvendelsen av glass kan vanskeliggjøre den senere resirkule-ringen av betongen. Derfor frarådes av Begleitkommission SIA 162 og AG SIA 162-4 "Beton" å anvende glass som sanderstatning i konstruksjonsbetong.

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse består således i å tilveiebringe en flytedyktig, herdende masse med i forhold til teknikkens stand relevant bedre og på forhånd bestem-bare egenskaper med hensyn til romvekt, trykkfasthet og/eller varmeledeverdier. Spesielt skal det foreslås en for bygning over jorden og under jorden egnet konstruksjonsbetong som skal blandes på byggeplassen og støpes på stedet i en forskaling, med kornede lette tilslagsstoffer. Som lette tilslagsstoffer skal det kunne anvendes avfalls-produkter eller resirkulert utgangsmateriale.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved et lett tilslagsstoff som angitt i krav 1, en flytedyktig og herdbar støpemasse som angitt i krav 3, et på stedet støpt element som angitt i krav 13 og en fremgangsmåte som angitt i krav 19.

Som bindemiddel kommer i første rekke sement på tale. Dette resulterer i en lettbetong med knuste skumglassbiter som lett tilslagsstoff. Det kan også anvendes ytterligere uorganiske, men også organiske bindemidler. Det lette tilslagsstoff kan her foreligge som eneste tilslagsstoff, eller være blandet med konvensjonelle småkornede tilslagsstoffer så som sand. Ved anvendelse av knuste skumglassbiter kan kornstørrelsen velges ved knusingen eller ved den påfølgende sikting av det knuste korn. Alt etter anvendel-sesområde, tilstrebes et monokorn eller en blanding av forskjellige kornstørrelser tilsvarende en ønsket siktekurve. Anvendelsen av knuste skumglassbiter i en herdbar støpe-masse er ikke bare i stand til å senke romvekten av legemet som er støpt av støpemassen. På grunn av overflatestruk-turen av de knuste biter, som har et antall brutte porer, er f.eks. også forbindelsen mellom bindemiddel og skumglassbitene meget sterk. Ved sement er forbindelsen ster-kere enn mellom betonggrus og sement. Denne utmerkede forbindelse muliggjør en høy trykkfasthet og en i forhold til tungbetong bedre bøyestrekkstyrke.

En slik lettbetong utmerker seg med hensyn til krymping og kryping med egenskaper som ligner normal tungbetong. Pois-sons konstant og dampledetallet skal settes slik som ved normalbetong. Imidlertid er varmeledningskoeffisienten, avhengig av romvekten, tydelig lavere enn ved annen slaggporet lett tilslagsbetong. Varmeutvidelseskoeffisienten ligger ca. 15 % under den for normalbetong. Brannmotstanden er høy, en høy frost- og frostutsaltningsmotstand kan oppnås ved hjelp av poredannende tilsetninger.

Ved bruk av monokorn som lett tilslagsstoff kan det fremstilles en meget lettvektig filtrerende betong med stort

gjennomstrømbart tverrsnitt, eller ved mindre korn, en iso-lasjonspuss. Ved anvendelse av tilslagsstoffer med en fyllstoff-siktekurve kan det oppnås en trykkfast, lukket struktur. Herved kan alle fraksjoner dannes ved hjelp av skumglassbitene, eller det kan tilsettes en eller flere korn-størrelser, f.eks. 0 til 1 mm, som vanlig sand. Siktekurven kan også målrettet avvike fra fyllstoffkurven.

Slik som ved normal tungbetong eller konvensjonell lettbetong, kan det til støpemassen også tilsettes ett eller flere additiver. Fordelaktig er spesielt et poredannende additiv som ved siden av den positive effekt på frost- og frostutsaltningsmotstanden på betong også kan erstatte en viss andel av findeler i tilslagsstoffet. Det kan også anvendes et fyllstoff for å redusere sementandelen.

Takket være skumglassets struktur med lukkede porer, for-blir skumglassbitene, også ved innvirkning av fuktighet, tørr på innersiden, og porene fylt med gass. Skumglasset kan innleires i våt mørtel uten at poreandelen dermed mins-ker. Da skumglasset er inert, utelukkes en reaksjon ved kontakt av det lette tilslagsstoff med andre stoffer, f.eks. syrer og oljer. Korrosjonsbeskyttelsen av en stålar-mering på grunn av betongens alkalitet, er ikke i fare, da glasset i denne forbindelse ikke påvirker betongkjemien.

Som bindemiddel kan det også anvendes en organisk harpiks eller en annen kunststoff, kalk, kasein, vannglass etc. Kunststoffer er spesielt egnet for mindre prefabrikkerte deler så som vannrenner, sjaktbunn, ventilasjonssjakter etc. Kalk og kasein kan heller anvendes i puss- og over-flateområdet.

Fordelaktig er skumglassbitene kantbrukket. Ved kantbrekking av de opprinnelige skumglasslegemer går nesten ingen-ting av volumet tapt. Ved første forsøk ved fremstilling av skumglassbetong har søker fulgt fagmannens oppfatning, at en god betongstruktur trenger et rundkorn, og har fremstilt rundkorn. I motsetning til kantbrekking av skumglasset fø-rer imidlertid en brekking av rundkornet til massive skader og dannelse av alt for mye finandeler. Selv om brutte skumglassbiter med sine kanter og hjørner kiler seg fast inn-byrdes og klorer seg i hverandre med store mellomrom, er bearbeidbarheten og fortetningen av en støpemasse med kan-tede skumglassfragmenter som tilslagstoff like god som ved rundkorn.

Hvis det skal oppnås en tett, trykkfast og lett struktur, foreligger skumglassbitene i en støpemasse fortrinnsvis i forskjellige kornstørrelser. For å oppnå en struktur av kun lette tilslagsstoffer og bindemiddel, har de lette tilslagsstoffer på fordelaktig måte en siktekurve tilnærmet fyllstoffkurven.

For fremstilling av en tilslagsstoffkurve som tilfredsstil-ler kravene, knuses skumglass og siktes i fraksjoner, og fraksjonene blandes målrettet. Sammensetningen av støpemas-sen, hhv. tilslagsstoffene med hensyn til mengde, materiale og kornstørrelse av fraksjonene, vurderes ved hjelp av en materialfyldeberegning. Således kan et spesifikt krav til Lambda-verdi og trykkfasthet hos elementene bringes nærmere. Dette muliggjør fremstillingen av spesifikke sammensetninger for målrettede anvendelsesområder. Således kan f.eks. vindugesimsens varmeisolasjonsevne forbedres på bekostning av trykkfastheten, mens derimot trykkfastheten for betong blandet på stedet for vegger i underetasjer, kan økes på bekostning av varmeisolasjonsevnen. For sikkerhets skyld testes prøveterninger før byggearbeidet settes i gang, og de beregnede parametere kontrollmåles slik at sammensetningen kan tilpasses basert må målingene.

Fortrinnsvis tilsettes til støpemassen en fiber- eller sponarmering som likeledes kan erstatte finandelene så som fyllstoffer eller tilslagsstoffer med kornstørrelse 0 til 0,5 mm som poredannende additiv. Denne armering øker dessuten belastbarheten av den herdede masse.

Fortrinnsvis er skumglassbitene fremstilt av glass og/eller glasslignende materiale og av en aktivator. Aktivatoren, som bevirker poredannelsen i glasset ved svelling i svel-lingsovnen eller -røret, er satt sammen av silisiumkarbid og karbon samt boraks eller i det minste ett metalloksid.

Flytende slagg eller flytende gass kan skummes direkte ved innblanding av et gassdannende skummingsmiddel i den flytende smelte. Skummingsmiddelet setter gassen fri allerede umiddelbart etter kontakt med det varme slagg og får det til å skumme opp.

Ved en for tiden ennå ikke publisert fremgangsmåte for skumming av høyovnslagg fra stålverk, skjer innblandings-prosessen på følgende måte: På en roterende skive helles flytende slagg. Ved hjelp av sentrifugalkraften utbrer slagget seg på skiven til en tynn film med stor overflate. På denne film strøs nå skumingsmiddelet, en blanding av silisiumkarbid og karbon samt boraks eller i det minste ett metalloksid, pulverformet utover, hvorpå slagget straks be-gynner å skumme. På skivekanten slynges slagget/skummings-middelblandingen utover mot en rørformet vegg. Da slaggets temperatur fremdeles ligger over dets smeltetemperatur, flyter det videre skummende nedover langs veggen. På veg-gens nedre kant drypper skummet på et platebånd som trans-porterer det bort.

Temperaturen av det dannede slaggskum ligger på over 1000°C. I det minste i begynnelsen er skummet således på innersiden av transportbåndet fremdeles mykt og seigtflytende. Ved passiv avkjøling i luft brekker slaggskummet i biter med praktisk talt jevn kornstørrelse. Disse varme slaggskumbiter samles opp med platebåndet.

For fremstilling av skumglassbiter av returglass blandes melet av glass eller glasslignende materiale med en mengde på 1,5 til 2,5 % av den melformede aktivator, og blandingen svelles i et eneste fremgangsmåtetrinn ved en temperatur på mellom 750 og 950°C.

Det resulterende produkt er et glass-skumlegeme som ved eg-nede forutsetninger brekker automatisk under avkjølingen i et monokorn. Fremgangsmåten for fremstilling av et slikt skumglass er beskrevet i EP 0 292 424, som her skal uttryk-kelig refereres til. Som aktivator foreslås i denne fremgangsmåte en av følgende blandinger: A) 50 til 80 vektdeler silisiumkarbid, 20 til 50 vektdeler boraks og 1 til 10 vektdeler karbon i tørr tilstand, eller B) 85 til 95 vektdeler silisiumkarbid, 1 til 10 vektdeler manganoksid og 1 til 10 vektdeler karbon, eller C) 45 til 50 vektdeler silisiumkarbid, 1 til 10 vektdeler karbon, 20 til 26 vektdeler kobberoksid og 20 til 26 vektdeler blyoksid i tørr tilstand.

For sikring av en god funksjonsmåte av fremgangsmåten kan det til glassmelet som skal blandes med aktivator B), før homogeniseringen av aktivator og glassmel, også tilsettes metalloksid, f.eks. kobber- eller blyoksid. Mengden av metalloksid angis med 0,5 til 1,5 vekt% av glassmelet. Som karbon foretrekkes lampesot. Denne oskiderer nesten full-stendig, noe som er fordelaktig ved bestemmelsen av po-restørrelsen. Som manganoksid kan det anvendes brunsten.

Skumglasset fra denne prosess, som også slaggskummet, utmerker seg ved en høy trykkfasthet. Begge er luktnøytral og inert. Egenskapene kan varieres målrettet. I det minste kan glasskum farges med fargende tilsetninger. Tilsetningen av bly i form av blyoksid eller blyglass, senker f.eks. strå-legj ennomtrengeligheten.

Fortrinnsvis har skumglassbitene for en slik støpemasse en trykkfasthet på over 1 N/mm<2>, fortrinnsvis over 3 N/mm<2>, spesielt foretrukket gjennomsnittlig over 5 N/mm<2>. Skumglassbitenes trykkfasthet, som oppnås med den ovenfor be-skrevne fremgangsmåte, kan ha inntil gjennomsnittlig 6 Nmm/m<2>. Det lette tilslagsstoffets høye trykkfasthet sikrer en høy trykkfasthet hos den herdete støpemasse. Trykkfastheten hos de armerte testlegemene oppnådde skumglass på over 30 N/mm<2>, til og med 45 N/mm<2> og mer, takket være verdien av det der utelukkende anvendte tilslagsstoff, som tilsvarer i det minste grenseområdet mellom betong B I og B II, og således en betong som er egnet for middels og høyt belastede betong- og stålbetongelementer.

Fortrinnsvis har skumglassbitene lukkede celler for at ingen væske kan trenge inn i porene. Således blir f.eks. bi-tens isolasjonsegenskaper også i våte omgivelser uforand-ret. Også romvekten av en slik masse kan bare innen visse grenser endre seg, f.eks. på grunn av vannopptak. Porene kan på grunn av bindemiddelet ikke fylles.

Ved en slik støpemasse for en spesiell anvendelse, f.eks. lett fyllbetong for mellomgulv, tre-betong-laminat, statisk belastbare prefabrikkerte leddbetongdeler, så som trapper, støtter, karmer, ikke bærende elementer så som brystninger, mellomvegg, varmende elementer, gulv, veggbelegg, lyddem-pende elementer, er råtettheten og/eller porestørrelsen hos skumglassbitene på fordelaktig måte tilpasset denne anvendelse av støpemassen. Man kan derfor gå ut fra at det for høy trykkfasthet ønskes en høy romvekt og en liten po-restørrelse. For egenskaper som demper luftbåren lyd er et åpent, rommelig poreverk med høy romvekt, og med lav romvekt en tynnvegget utforming av skumglasset med store porer fordelaktig.

For en spesiell anvendelse av støpemassen, f.eks. strålevern på røntgenområder, for bunker eller avskjerming av produksjonsområder med stråleemisjoner, eller dekorover-flater ved støpte gulv, fliser, lister etc, er skumglassbitenes egenskaper fordelaktig tilpasset denne anvendelse av støpemassen. Til dette formål er en målrettet formule-ring av sammensetningen av råstoffene for fremstilling av skumglassbitene, f.eks. ved tilsetning av bly eller farge-stoffer, hensiktsmessig.

Hittil ble lette tilslagsstoffer for betong tilsatt som monokorn i betongmassen, idet en spesiell kornstørrelse av tilslagsstoffene som oppviser omtrent en fyllstoff-siktekurve, ble tilsatt. Ved en flytedyktig og herdbar støpe-masse, spesielt lettbetong, med et bindemiddel, spesielt sement, og minst ett lett tilslagsstoff, oppviser alle til-slagsstof f ene på fordelaktig måte en velproporsjonert siktekurve. Det lette tilslagsstoff har dertil en mellom 0 og den største kornstørrelse gradert siktekurve med minst 3, fortrinnsvis mer enn 5, spesielt foretrukket minst 8 korn-størrelser. Således kan andelen av lette tilslagsstoffer økes. Fortrinnsvis utgjør herved det lette tilslagsstoff minst 80 % av tilslagsstoffet, fortrinnsvis 90 %, spesielt foretrukket 100 %.

Oppfinnelsen vedrører også et prefabrikkert element av et bindemiddel og minst ett tilslagsstoff, f.eks. flis eller fasadeplate, fortausplate, dekorelement, rekkverkelement, prefabrikkert trapp, veggskive, gulvplate, bærebjelke, overkarm, gesims, betongverksten etc. Et slikt element har ifølge oppfinnelsen knuste skumglassbiter som tilslagsstoff. Fordelene med disse er angitt ovenfor. Ved prefabri-kasjon er spesielt vekten av de prefabrikkerte deler ut-slagsgivende. På grunn av materialets utmerkede trykkfasthet og bøyestrekkstyrke ved lav romvekt, kan f.eks. etasje-trapper fremstilles i ett stykke og flyttes med en kran. Veggelementene og de bærende byggedeler kan i forhold til normal tungbetong ved samme vekt oppvise inntil det dob-belte volum.

Et slik prefabrikkert element kan fortrinnsvis ha kuttede, sagede, slepne og/eller freste overflater. Den ved sliping, saging etc. oppnådde overflate viser en struktur med et po-røst skumglasstilslagsstoff. Denne struktur kan utnyttes f.eks. dekorativt, lydteknisk eller til en bedre adhesjon av gipsarbeide. Som eksempel skal det nevnes fliser, dannet ved hjelp av skiver kuttet med en stav, veggplater med dekorativ og lydspredende virkning, profilstaver for dekora-sjonsøyemed med den samme overflate som de separat trans-porterte veggelementer, lettvektige og således ved trans-port ryggskånende fortausplater med sklisikker overflate. Anvendelsesmulighetene har ingen grenser.

På samme måte vedrører oppfinnelsen også bygningselementer, støpt på stedet, for bygninger over jorden og under jorden, med skumglassbiter som tilslagsstoff. Anvendelsesområder er f.eks. bærende og ikke bærende vegger, pilarer, tak og gulv, pæler, termisk isolerende fundamentplater, veibelegg, broer, underlagsgulv og sklisikre gulvbelegg. Praktisk talt er hver komponent som kan fremstilles av tungbetong eller konvensjonell lettbetong, kan også fremstilles som skumglassbetong. Her kan de spesielle fordeler, spesielt lettvekt og trykkfasthet, lukkede porer og varmeisolasjonsevne, motstandsdyktig mot kjemikalier, støpningsevne, pumpeevne, tilpasningsevnen av blandingene etc, utnyttes.

En slik bygningsdel eller element har fortrinnsvis en romvekt på under 1400 kg/m<3>, fortrinnsvis under 1200, spesielt foretrukket rundt eller under 1000 kg/m<3>. Lette elementer muliggjør ofte en reduksjon av fundamenteringen, en minsk-ning av elementdimensjonene eller en økning av spennevid-den. Elementer kan ved mindre spesifikk vekt være desto større. Spesielt ved brobygging eller høyhusbygging, eller for bygninger på dårlig bærende terreng, er reduksjonen av bygningenes egenvekt meget fordelaktig. Mantlingen av led-ninger kan med slik lett byggemateriale utføres svømmende i vann.

Fortrinnsvis har en slik byggedel eller element en trykkfasthet på minst 12, fortrinnsvis 18, spesielt foretrukket over 25 N/mm<2>. Fra fasthetsklassene Bn 150 og Bn 250 kan lettbetongen eller sammenlignbart lett byggemateriale anvendes for statisk belastede elementer.

Hvis byggedelen eller elementet har en varmeledeevne på maksimalt 0,4, fortrinnsvis under 0,35, spesielt foretrukket under 0,32 W/mK, så er det dessuten varmeisolerende og kan således øke brannsikkerheten i en bygning.

En byggedel eller et element utmerker seg ved et forhold på trykkfasthet i N/mm<2> og romvekt (tørr) i kg/m<3> på over 1:80, fortrinnsvis over 1:60, spesielt foretrukket over 1:50. Jo større verdien av dette forhold, desto bedre, da de samme eller større laster kan fjernes med et lettere element.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte ved fremstilling av strukturerte overflater i støpte byggeelementer. Ved denne fremgangsmåte helles en støpemasse med et bindemiddel og skumglassbiter som tilslagsstoff i en forskaling eller form, og etter herdningen av støpemassen fjernes overflaten. For fjerning av overflaten kan den ytre hud som er dannet av bindemiddelet, slipes av, freses av, skrapes av, spyles av, stukes av, etc. Den nye overflate er deretter preget av strukturen fra det porerike tilslagsstoff. Dette gir en dekorativ, sklisikker, lydteknisk interessant overflate.

Denne overflate kan deretter forsegles for å lukke de brutte porer. Bindemiddelet og/eller skumglassbitene kan farges før støpingen. Således kan elementets fargevirkning utfor-mes .

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av eksempler: Det bakte skumglass forlater svelleovnen med en platetykkelse dannet ved glass-støvets skikt-tykkelse på inngangssiden. Denne skumglassplate brekker på grunn av temperaturforskjellene som oppstår i platen i biter, med enhetlig størrelse, alt etter platens tykkelse og overflåtestruktur. Bitenes minste standardmål er ca. 10/25 mm. For mindre kornstørrelser må dette korn knuses. Ved en første forsøksrekke med skumglassbetong oppnås det ved en enkel knusing av monokornet som kommer fra svelleovnen, en siktekurve av skumglassbitene som er omtrent tilnærmet fyllstoffkurven som har hevdet seg for betong.

Siktekurven på 0 til 16 mm av skumglasset som er brukt i denne forsøksrekke, har en andel på 28 % av fraksjonen mellom 0 og 1 mm (betonggrus ca. 12 %), 18,3 % mellom 1 og 4 mm (betongpukk ca. 24 %) og 53.7 % mellom 4 og 16 mm (betongpukk ca. 64 %). I forhold til idealandelene av den ønskede fyllstoffkurve er her andelen mellom 0 og 0,25 mm tydelig undergjennomsnittlig og andelen mellom 0,25 og 1 mm tydelig overgjennomsnittlig. Således må det regnes med en overgjennomsnittlig andel sement. I det følgende skal det angis fire betongblandinger som eksempler på denne første forsøksrekke.

En første betong fremstilles av 650 kg/m<3> sement, uten fyllstoff, med 258 kg/m<3> vann, 120 kg/m<3> skumglass 0-1 mm, 79 kg/m<3> skumglass 1-4 mm, 231 kg/m<3> skumglass 4 til 16 mm og 3.9 kg/m<3> betongtilsetning til poredannelse i mørtelen. Dette resulterer i en betong som etter 28 dager har en romvekt på 1350 kg/m<3>. Den reduserer etter tørkning til 1220 kg/m<3>. Trykkfastheten oppviser 25 n/mm<2>, bøyestrekkfast-heten 3 N/mm<2>. Varmeledeevnen av den tørkede betong utgjør ca. 0,38 W/mK, E-modulen ca. 8500 N/mm<2>.

En andre betong med 550 kg/m<3> sement, 153 l/m<3> vann, 3.3 kg/m<3> av betongtilsetningen og 4 60 kg/m<3> skumglass med samme siktekurve, resulterer i en betong med 1265 kg/m<3> etter 28 dager. Tørket veier den bare 1100 kg/m<3>. Trykkfastheten ligger etter 28 dager ved 22 N/mm<2>, bøyestrekkfasthet ved 2,8 N/mm<2>. Varmeledeevnen ligger rundt 0,34 W/mK, E-modulen rundt 7000 N/mm<2>.

En betong av 450 kg/m<3> sement, 233 l/m<3> vann, 2.7 kg/m<3> poredannende betongtilsetning og 505 kg/m<3> skumglass, oppviser etter 28 dager en våt romvekt på 1190, tørr 1040. Trykkfastheten på dette tidspunkt ligger ved 19 N/mm<2>. Varmeledeevnen og E-modulen gir ca. 0,31 W/mK og 6000 N/mm<2>.

En betong som tørket veier fremdeles 970 kg/m<3>, fremstilles av 350 kg/m<3> sement, 2171/m3 vann, 2,1 kg/m3 betongtilsetning og 535 kg/m<3> skumglass og 0-16 mm med samme siktekurve. Trykkfastheten og bøyestrekkfastheten ligger etter 28 dager ved 12 hhv. 2.2 N/mm<2>. Varmeisolasjonsevnen oppnår ca. 0,28 W/mK og E-modulen ca. 4'500 N/mm<2>.

Med diss verdier oppnås tross tydelige avvik fra en hittil som ideelt gyldig fyllstoff-siktekurve av tilslagsstoffene allerede en betong som ikke lenger passer inn i de vanlige klasseringene. Skumglassbetongen kan på overraskende måte støpes og pumpes som vanlig tungbetong. Separasjonen av betongen er også ved vibrering ubetydelig. Det oppnås således en betong på under 1,4 t/m<3>, som på en byggeplass kan bearbeides som vanlig tungbetong, som har minst tre til fem ganger trykkfastheten av en konvensjonell lett-tilslagsbetong som ut fra romvekten kan sammenlignes her, og samtidig en med 25 til 35 % bedre varmeisolasjonsevne.

Med en trommelknuser kan skumglassets kornfordeling forbedres. Kornstørrelsesfordelingen i skumglass-tilslagsstoffet kan optimeres ved knusing i trommeknuseren, etterfølgende utsiktning og sammensetning av den ønskede siktekurve av de forskjellige siktede kornstørrelser. Ved en forbedring av siktekurven av tilslagsstoffene til fordel for trykkfastheten og tilsetningen av stålfiberarmering, kan det ifølge en videreutvikling av oppfinnelsen ved en romvekt på noe over 1300 kg/m<3> oppnås trykkfastheter til over 30 N/mm<2>. Dette gir et effektforhold mellom trykkfasthet og romvekt i de angitte enheter på over 1:45. Dette tilsvarer effekten av en tungbetong på 2,5t/m<3> romvekt og 55 N/mm<2> trykkfasthet. Ved en god kornoppbygging ligger trykkfasthetene av en lettbetong ifølge oppfinnelsen med 900 til 1000 kg/m<3> fremdeles mellom 13 og 17 N/mm<2>. Ved en romvekt på 1000 til 1100 kg/m<3> kan det oppnås trykkfastheter mellom 17 og 21 N/mm2, ved 1100 til 1200 kg/m<3> mellom 21 og 26 N/mm<2>. En forbedring av disse verdier kan forventes i løpet av den videre forbedring av reseptorene. Ved en trykkfasthet på 45 N/mm<2>, som kan måles på et armert element, ligger det ovenfor nevnte forhold over 1/30.

Sammenfattende kan det sies, at det ved anvendelsen av knust skumglass som tilslagsstoff for en med et bindemiddel bundet støpemasse ble oppnådd et byggemateriale som mulig-gjør en meget bredspektret anvendelse. Som spesielt fordelaktig skal det nevnes: - høy trykkfasthet og høy rivefasthet ved lav romvekt og lav varmeledeevne - høy brannmotstandsevne takket være lav varmeledetall og lav elastisitetsmodul - god volumkonstant takket være den lave varmeutvidelses- koeffisient lav vannopptagningsevne takket være det ikke sugedyktige

tilslagsstoff med lukkede porer

høy korrosjonsbeskyttelse for stålarmeringen takket være det høye innhold av sementsten; men også bearbeidbarheten, spesielt

- blandbarheten og transporterbarheten (lav vekt)

støpeevne og pumpeevne

tetningsevne og vibreringsevne

Dessuten er den optiske, akustiske og/eller taktile virkning av det knuste, sagede eller slipte element spesielt fordelaktig ved

støpte eller lagte gulvbelegg,

- elementer som danner støpte eller blandete, synlige overflater, f.eks. på vegger og tak, - akustikkelementer og lydisolerende elementer,

dekorelementer.

Forsøk med skumglassbiter som er dannet av høyovnslagg, er for tiden ennå ikke tilgjengelig. Det kan forventes at de ovenfor angitte resultater med skumglassbiter av returglass kan overtreffe høyovnslagg-produktet på grunn av dets letthet og trykkfasthet. Miljøforenligheten og den økologiske verdiskapning av returprodukter så som returglass eller høyovnslagg er ytterligere kvaliteter hos dette vektbespa-rende byggemateriale som ikke må undervurderes. Produk-sjonskostnadene ved skummet høyovnslagg er dessuten lave slik at produktet kan konkurrere med konvensjonell betonggrus.

Claims (20)

1. Lett tilslagsstoff for en med et bindemiddel bundet støpemasse omfattende skumglassbiter av knust skumglass, karakterisert ved at skumglassbitene oppviser en sikteanalysekurve som er gradert mellom 0 og den største kornstørrelse med minst 3 kornstørrelsesfraksjoner, fortrinnsvis mer enn 5, spesielt foretrukket minst 8 fraksjoner.

2. Anvendelse av et lett tilslagsstoff ifølge krav 1, ved fremstilling av en med et bindemiddel bundet støpe-masse .

3. Flytedyktig og herdbar støpemasse, spesielt lettbetong, med et bindemiddel, spesielt sement, og et lett tilslagsstoff, idet det lette tilslagsstoff består av knust skumglass, karakterisert ved at det lette tilslagsstoffet oppviser en sikteanalysekurve som er gradert mellom 0 og den største kornstørrelse med minst 3 kornstørrelse-fraksjoner, fortrinnsvis mer enn 5, spesielt foretrukket minst 8 fraksjoner.

4. Støpemasse ifølge krav 3, karakterisert ved at tilslagsstoffenes kornstørrelse totalt sett har en balansert sikteanalysekurve, fortrinnsvis tilnærmet Fuller-kurven.

5. Støpemasse ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at andelen av skumglassbiter utgjør minst 80 %, fortrinnsvis 90 %, spesielt foretrukket 100 % av tilslagsstoffene.

6. Støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 5, karakterisert ved at alle tilslagsstoffer med en kornstørrelse på 4 mm og større består av knust skumglass.

7. Støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 6, karakterisert ved at alle tilslagsstoffer med en kornstørrelse inntil 4 mm består av knust skumglass.

8. Støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 7, karakterisert ved at skumglasset er kantbrukket.

9. Støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 8, karakterisert ved en fiber- eller sponarmering.

10. Støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 9, karakterisert ved at skumglassbitene har en gjennomsnittlig trykkfasthet på over 1 N/mm<2>, fortrinnsvis over 3 N/mm<2>, spesielt foretrukket gjennomsnittlig over 5 N/mm<2>.

11. Støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 10 for lett fyllstoffbetong, statisk belastbare prefabrikkerte lettbe-tongdeler, ikke-bærende elementer, gulv, lydisolasjonsele-menter o.l., karakterisert ved at råtettheten og/eller porestørrelsen av skumglassbitene er tilpasset denne anvendelse av støpemassen.

12. Støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 11 for en spesiell anvendelse, f.eks. strålevern, dekoroverflate, karakterisert ved en målrettet formule-ring av sammensetningen av råstoffene ved fremstilling av skumglassbitene, f.eks. ved tilsetning av bly eller farge-stoffer slik at skumglassbitenes egenskaper er tilpasset denne anvendelse av støpemassen.

13. På stedet støpt element for byggekonstruksjoner over eller under jorden eller prefabrikkert element karakterisert ved at det er fremstilt av en støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 12.

14. Konstruksjonsdel eller element ifølge krav 13, karakterisert ved en kuttet, saget, sle-pet og/eller frest overflate.

15. Konstruksjonsdel eller element ifølge krav 13 eller 14, karakterisert ved at romvekten ligger under 1400 kg/m<3>, fortrinnsvis under 1200, spesielt foretrukket rundt eller under 1000 kg/m<3>.

16. Konstruksjonsdel eller element ifølge ett av kravene 13 til 15, karakterisert ved en trykkfasthet på minst 12, fortrinnsvis 18, spesielt foretrukket over 25 N/mm<2>.

17. Konstruksjonsdel eller element ifølge ett av kravene 13 til 16, karakterisert ved en varmeledeevne på maksimalt 0,4, fortrinnsvis under 0,35, spesielt foretrukket under 0,32 W/mK.

18. Konstruksjonsdel eller element ifølge ett av kravene 13 til 17, karakterisert ved et forhold mellom trykkfasthet i N/mm<2> og romvekt (tørr) i kg/m<3> på over 1:80, fortrinnsvis over 1:60, spesielt foretrukket over 1:50.

19. Fremgangsmåte ved fremstilling av en støpemasse ifølge ett av kravene 3 til 12, karakterisert ved at skumglasset behand-les ved at det knuses og siktes i fraksjoner, og at de knuste fraksjoner blandes etter ønske.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at sammensetningen av støpemassen hhv. sammensetningen av tilslagsstoffene med hensyn til mengde, materiale og kornstørrelse av skumglass-fraksjonene vurderes ved hjelp av en materialfyldeberegning.