NO754190L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår,primært en fremgangsmåte for fremstilling av betongprodukter som har en høy styrke etter kort herdetid. Med betong er ment en sammenset-ning fremstilt av fyllstoffer, primært sand og sten, vann og sement, fortrinnsvis Portland-sement, som kan være av vanlig eller av hurtigherdende type.

Ved støping med betong både på bygningsplasser

og ved fremstilling av prefabrikerte gjenstander slik som bygningselementer, er det ønskelig å korte ned herdetiden for betongen. Det er gjort forsøk på å oppnå dette ved å tilsette forskjellige stoffer til betongen og ved å øke temperaturen i betongblandingen. Imidlertid har disse' forsøk ikke vært spes-ielt vellykkede fordi herdingen enten har inntrådt så hurtig at betongen er blitt stiv mens den fremdeles var i' blanderen eller kvaliteten for den ferdige'betong ikke har vært tilfreds-stillende.

Ifølge foreliggende søknad er det nu funnet at herdetiden i det vesentlige kan reduseres uten noen ugunstige virkninger på den ferdige betong. ' Herdetiden betyr her det tidsrom som betongen må tilbringe i støpeformen, dvs. det er den tid som er nødvendig til betongen er blitt sterk nok til at støpeformen kan fjernes eller, når det gjelder forspent betong, til at forspenningskablene kan løsnes. Denne styrke kan naturligvis- variere avhengig av omstendighetene under støpingen, men vanligvis er det ønskelig at betongen har opp-

2'

nådd en kompresjonsstyrke på 100-250 kg/cm før den fjernes fra formen, og 300-400 kg/cm 2 før man slapper av på forspenningskablene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen karakteri-^seres ved at natriumsulfat tilsettes til betongblandingen i en mengde på 0,1-5$, fortrinnsvis 0,5-1,5$, av sementvekten, at betongblandingen holdes ved en temperatur på 30-90°C under blandingen og at støpebetongen holdes ved en temperatur på 30-90°C i et' tidsrom på minst 2 timer. Betongblandingen bør fortrinnsvis støpes i en form på en slik måte at det ikke opptrer noen vesentlig temperaturreduksjon under støpingen.

Mengden av natriumsulfat som tilsettes defineres

som krystallinsk natriumsulfat Na2S0^.10 HgO.

Den gunstige virkningen av natriumsulfatet ser ut til å oppnås fordi den, ved å øke ioneaktiviteten i vannfasen, forsinker hydratiseringen av sementkomponenten 3CaO.A^O^C^A) . Bearbeidbarheten av betongblandingen reduseres ikke merkbart under blandingen..Dette står i sterk motsetning.til det man skulle forvente fordi bearbeidbarheten av en forvarmet konven-sjonell betongblandingen (uten natriumsulfat) reduseres under blandingen. Hydratisering av sementkomponentene 3CaO. SiC>2 (C^S) og 2CaO.SiOg() inntrer hurtigere ved øket ioneaktivitet i vannfasen, men.fordi disse reaksjoner ikke inntrer umiddelbart etter tilsetningen av vann forårsaker det ingen forandring av bearbeidbarheten av, betongblandingen. Når hydratiseringen av C^S og C^S. starter inntrer reaksjonen meget hurtig og, gir varme og danner Ca(0H)2. Por å oppnå dette, må temperaturen ikke tillates å falle eller støping, ellers vil hele' herdeprosessen forsinkes.

Natriumsulfat tilsettes fortrinnsvis til betongblandingen mot enden av blandingen når de andre komponenter er grundig blandet. Den forhøyede temperatur oppnås fortrinnsvis ved forvarming av komponentene. Alternativt kan blanderen oppvarmes eksternt eller det kan også blåses damp inn i blanderen. I det sistnevnte tilfelle må det vann som tilsettes ved kondensasjons av dampen tas med i betraktning.

Når betong støpes i en form, er det tilrådelig at formen er forvarmet til i det minste samme temperatur som betongblandingen for å unngå retardering av herdingsprpsessen som nevnt ovenfor. Når betongen en gang er støpe, vil temperaturen gradvis stige spontant på grunn av varmen som opptrer ved hydratiseringen. Hvis temperaturøkningen ikke er tilstrekkelig hurtig eller tilstrekkelig høy til å nå det ønskede temperaturområde på 30-90°C, kan den støpte betong oppvarmes f.eks. ved damp. Det er foretrukket å forhindre vann å for-dampe fra enhver betongoverflate som er eksponert for luft. Dette kan skje på i og for seg kjent måte ved sprøyting av vann. på slike eksponerte betongoverflater eller å dekke disse med en plastfolie.■ Hvis det støpes store mengder betong, kan temperaturen inne i betongen bli for høy. I dette tilfelle kan • betongen-avkjøles på i og for seg kjent- måte, f.eks. ved hjelp av innleirede kjølerør.

Det■kan■derfor sies at natriumsulfatet forsinker■ hydratiseringen i det første trinn, dvs. under blaridingpros-essen, og akselererer hydratiseringen i et senere trinn når betongen er støpt.. Den spontane eller kunstig induserte temperaturøkning i dette senere trinn involverer en hvis risiko for at betongen skal krympe eller tørke ut slik at det dannes sprekker. Det er funnet at denne risiko-kan reduseres eller elimineres ved også å tilsette fine partikler av reaktiv amorf silisiumoksyd, Si02- Denne silisiumoksyd bør fortrinnsvis ha en partikkel-størrekse som tilsvarer en kolloidoppløsning der partikkelstør-elsen vanligvis er mindre enn 30 nm. Et slikt kolloidalt silisiumoksyd kan f.eks. fremstilles ved utfelling fra en sili-katoppløsning. Tilsetningen av slik kolloidal silisiumoksyd bør være omtrent av samme størrelsesorden som tilsetningen av natriumsulfat,'dvs. 0,05-3,0$ av vektenav sementen. Silisiumoksyd med grovere partikler kan også benyttes, f.eks. silisiumoksyd s.om er ekstrahert fra' utslippsgasser fra forskjellige pyrometallurgiske prosesser. Partikkelstørrelsen for denne silisiumoksyd kan være helt opp til 10 ym. Det bør i tilfelle benyttes større mengder av denne type silisiumoksyd enn når det gjelder den kolloidale silisiumoksyd, således fortrinnsvis 0,3-6 vekt-% av sementvekten..

Den gunstige virkning av silisiumoksydet ser ut til å skyldes reaksjonen mellom silisiumoksydet og det kalsium-hydroksyd som dannes ved hydratisering av sementkomponenten

som er nevnt ovenfor. Denne reaksjon er nyttig av to grunner. For det første forbrukes en del av kalsiumhydroksydet, noe som således induserer øket hydratisering, og for det andre dannes det kalsiumsilikathydrater, hvilke hydrater øker styrken-'i betongen slik at sprekkdannelse forhindres.

Det er også funnet nyttig å tilsette.et fuktemiddel til betongblandingen. Dette gir mer grundig fukting gjennom hele blandingen såvel som en bedre fordeling av de finere sementpartikler og også av silisiumoksydet hvis^ dette tilsettes. Mengden av fuktemiddel som tilsettes er fortrinnsvis 0,0002-1$ av sementvekten. Det er foretrukket å benytte en. såkalt lyotrop flytende krystall som fuktemiddel fordi denne stabiliserer en suspensjon av fine partikler betydelig bedre enn et fuktemiddel som ikke er en lyotrop flytende krystall.

Oppfinnelsen angår også et additiv for betong, ment for muliggjøring- av blandingen, støping og herding ved forhøyede temperaturer. Additivet karakteriseres ved at det består av en i det vesentlige mettet vannoppløsning av natriumsulfat hvori silisiumoksyd i form av fine partikler er suspendert i en mengde på 10-70 vekt-% av den totale vekt av additivet. Additivet inneholder også fortrinnsvis et fuktemiddel i en mengde på 0,002-2$ av den totale vekt for å holde silisiumoksydet i rela-tiv stabil suspensjon. Fuktemidlet har også den ovenfor angitte brukbare virkning i betongblandingen.

- Eksempel 1

Det ble. blandet betong under de nedenfor angitte betingelser. Betongblanding:

Denne betongblanding ble delt i tre satser. • Natriumsulfat ble tilsatt som angitt nedenfor.

Sats nr. 1: Ingen tilsetning

Sats nr. 2: 1,1 vekt-$ av sementen

Sats nr. 3: 5 vekt-% av sementen.

Konsistensen for disse tre satser ble målt med en såkalt "slump cone" (tysk: "Setzmessgeråt"). Resultatet angis i cm.- Konsistensen ble også målt med en såkalt "vebe- consist-ency meter" (tysk: "Vebe-Konsistenzmessgeråt"). Resultatet er gitt i sekunder. Resultatene av disse målingér er gitt i den nedenfor følgende .tabell:

Det ble fremstilt prøvelegemer fra de tre satser. Prøvelegmene ble herdet i et herdekammer hvori temperaturen ble øket som angitt nedenfor:

.Kompresjonsstyrkene for prøvelegemene ble under-søkt eller 2, 3 og' 4 timer. Resultatene er gitt i tabellen nedenfor. Styrken er gitt som kg/cm 2 og hvert tall som er gitt er gjennomsnitts-verdier for to prøvelegemer

Sats nr. 1 kan ikke brukes i praksis fordi betongen ble for hurtig fast. Sats nr. 2 er meget god, for det første fordi herdingen ble forsinket slik at betongen kunne - blandes og støpes mens den fremdeles befant seg i plastisk tilstand og for det andre fordi kompresjonsstyrken er høyere enn for sats nr. 1. Disse brukbare resultater er ennå mere utpreget i sats nr. 3 som hadde den høyeste tilsetning av natriumsulf at .

Eksempel 2

Det ble fremstilt et additiv som pr. kg inneholdt:

55.1,0 g vann

212.1 g natriumsulf at, Na^O^.lO H20 236.2 g kolloidal silisiumoksyd

0,7 g nonylfenylpolyoksyetylenmonoglykoleter

("Berol 02")

Natriumsulfatet' ble oppløst i vann og fuktemidlet ble deretter tilsatt. Etter at det var oppnådd en homogen bland-ing ble silisiumoksydet rørt inn.

Eksempel 3

Betong ble blandet under'de nedenfor angitte beting-, eiser. Det ble støpt prøvelegemer fra betongblandingen og disse ble lagret i den dampboks ved de angitte temperaturer og fuktig-hetsgrader. To prøvelegemer ble tatt ut etter angitte tidsrom og'kompresjonsstyrkene ble bestemt. Etter 4 timer ble de gjen-værende prøvelegemer overført til et herdekammer for herding i henhold til den stipulerte standardiserte metode' (såkalt "combined curing").

Betongblanding:

Eksempel 4

Det ble her benyttet de samme betingelser som i eksempel 3, men uten additiv. Det var ikke mulig å støpe betongblandingen fordi den begynte å bli fast under blandingspros-essen.

Eksempel 5

Det ble blandet betong under de nedenfor angitte betingelser. Det ble støpt prøvelegemer fra betongblandingen. Prøvelegemene ble herdet'i et oppvarmingskammer ved de angitte temperaturer. Etter 2, 3, 4, 5, 6 og 24 timer ble prøvelege-mene trykkprøvet. Styrkeøkningen er angitt i tabellen nedenfor:

Betongblanding:

Eksempel 6

Det ble benyttet de samme betingelser som i eks. 5, men uten additiv. Betongblandingen kunne ikke støpes fordi den ble fast under blandingen.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av betongprodukter,. k a r -a k t e r' i s e r t v e d at den omfatter fremstilling av en betongblanding, tilsetning av natriumsulfat•til betongblandingen i en mengde på 0,1-5$ av vekten av betongen, • hold-ing av betongblandingen ved en temperatur på 30-90°C under blandingen, støping av betongblandingen i en form og holdig av den støpe betong ved en temperatur på 30-90°C i et tidsrom på minst to timer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter tilsetning av silisiumoksyd med én partikkelstørrelse som er mindre enn 10 mikron til betongblandingen i en mengde på 0,05-6$ av sementvekten.

3- Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det anvendes et silisiumoksyd i en kolloidal partikkelstørrelse og at dette tilsettes-i en mengde på 0,05-3$ av semenvekten.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter tilsetting av et fuktemiddel til betongblandingen i en mengde på 0,-0002-1$ av sementvekten..

5- Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter tilsetning av natriumsulfat i en mengde på 0,5-1,5$ sementvekten.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at fuktemidlet er en lyotropisk flytende krystall.

7. Additiv for betong, karakterisert ved at den består av en i det vesentlige mettet vannoppløs-ning av natriumsulfat som i suspendert form inneholder 10-70$ av silisiumoksyd med fin partikkelstørrelse i en mengde på 10-70$ av den totale vekt av additivet.'

8. Additiv, ifølge krav 7, karakterisert ved at det videre inneholder et fuktemiddel i en mengde på 0,002-2 vekt-% av den totale vekt av additivet.

9. Additiv ifølge krav 8, karakterisert. ved" at fuktemidlet består av en lyotrop flytende krystall.