NO761314L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av

produkter som inneholder hydrauliske

bindemidler

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for ved pressing

ved hbyt trykk å fremstille produkter' som inneholder hydrauliske bindemidler, fortrinnsvis^cement, med en fasthet som vesentlig overstiger hva som tidligere har vært mulig.

Hydrauliske bindemidler fremstilles ved at utgangs-materialet oppvarmes mer eller mindre kraftig, og herdingen . skjer'deretter ved vannopptak. Ved fremstilling av f.eks. portlandcement oppvarmes materialblandingen til temperaturer rundt 1<1>+00°C og avkjoles etter .avsluttet brenning meget raskt for at de verdifulle, hydraulisk reaktive reaksjonsprodukter skal "fryses inn".

De ved denne fremstillingsmetode produserte mineraler har et meget hoyt innhold av energi, som .delvis frigjores når' 'portlandcementen rores ut med vann. Ved reaksjon med vannet dannes hydrater med lavere energi-innhold, og det overskudd av energi som da frigjores gir opphav, til en mer eller mindre kraftig varmeutvikling i legemet.

Ved konvensjonell forming av .betong er'det nodvendig

at betohgmassen har en mer eller mindre plastisk konsistens,

og det kreves da minst 30 -<*>+0 % vann, regnet av cemeritvekten.

I en del tilfeller kreves hoyere vanncementtall for at det

skal oppnås en formbar masse. For fullstendig å"hydratisere f.eks. portlandcement medgår ca. hO % vann, regnet av cement-' vekten. Dette svarer til et vanncementtall, vet. på 0,<*>+0.

Ved at alt nodvendig vann tilsettes ved utblandingen

vil reaksjonen mellom cementmineralene og vannet fore til en sterk temperaturøkning i betongmassen. Det er fremfor alt kalciumaluminatets reaksjon med.tilsatt gips som under den

forste fase av cementminéralenes hydratisering bidrar til denne varmeutvikling. Senere vil.reaksjoner mellom vann og andre klinkermineraler også bidra til den temperaturøkning som legemet 'utsettes for. Temperaturøkningen vil fore til at legemets fasthet nedsettes da strekkspenninger i legemets indre vil oppstå som folge av den termiske krympning som opp-' står når. legemets temperatur senkes. Disse strekkspenninger'

kan gi opphav til mikrosprekker, som sammen med gjenværende spenninger vil nedsette legemets fasthet.

Også i de tilfeller hvor vanncementtallet overstiger 0,>+0,. vil en reduksjon av fastheten- gjore seg gjeldende.

Dersom vanncementtallet er for hoyt vil det i overskudd til-satte vann gi opphav til porer i cementgelen, hvilket vil fore til et fasthetstap.

Det er alminnelig kjent at man bor holde vanncementtallet så lavt som mulig. Ifolge en metode for fremstilling av f.eks, plater av betong, er vanncementtallet, ved en senkning av bindemiddelets temperatur til under vannets frysepunkt og en deretter foretatt blanding av cementen med pulverisert is, senket til ca. 0,20. Formingen skjer deretter ved pressing i en oppvarmet presse, hvorved isen smelter ved innvirkning" dels av varme, dels av trykk. Ved denne, fremgangsmåte benyttes et presstrykk på ca. 20.bar.

Porevolumets innvirkning på fastheten av cementpastaen, dvs. en blanding av vann og' cement, har f ra. lang tid tilbake interessert forskerne. Allerede i 1937 ble såkalte compacts fremstilt ved pressing 'av cementpasta for at man skulle forsoke å redusere de i cementgelen oppståtte porer. Man benyttet et trykk på ca. '2,5 kbar og oppnådde en trykkfasthet på 180 MPa (L'Hermite & Valera). 11970 ble det publisert en Cement and Concrete Association-undersokelse i hvilken C.D.•Lawrence hadde studert visse egenskaper hos compacts .av

.cementpasta. Lawrence fremstilte legemer av cement uten vanntilsetning. Etter pressingen tillot man legemene å

reagere med vann. idet de ble oppbevart i vann frem til proving..

Senere har A. Bajza samt D.M. Roy, G.R. Gouda og

A. Bobrowsky studert egenskaper hos compacts fremstilt ved.

pressing, av cementpasta ved. trykk opp til ca. 8 kbar.

De fremkomne resultater tyder på at en helt porefri cementgel har en trykkfasthet av ca. 500 - 700 MPa..Som sammenligning kan nevnes at cement ved normproving har en trykkfasthet på 50 - 60 MPa.

Den foreliggende oppfinnelse baserer- seg på det ålment kjente forhold at vanncementtallet i en betong skal holdes så lavt som det er praktisk mulig ved formingen. Til

■ grunn for oppfinnelsen ligger også den i og for seg kjente metode å forme legemer av cementpasta ved ,pressing ved hoyt trykk.

Det er blitt gjortforsok på å armere tynne plater ■

av betong, som er formet under trykk. Betong har i seg selv en forholdsvis dårlig strekk- og slagfasthet. En metode for å oke denne er å armere gjenstanden av betong med fibre,

f.eks. stålfibre. Dessverre har det vist seg at det ved pressingen av f.eks. plater oppstår, skader,bl.a. forårsaket av at fibrene ved trykkavlstningen soker å gjeninnta noe av sin opprinnelige form, og cementpastaen har da hatt for dårlig kohesjon til å motvirke dette. Resultatet er blitt at man ikke har lykkes i å produsere fiberarmerte produkter ved pressing.

Det har imidlertid vist seg mulig, ved en kombinasjon av et hoyt trykk og en' prehydratisering av cementen ved lavt vanncementtall, å produsere fiberarmerte plater som ikke skades ved trykkavlastningen. Med prehydratisering menes her en fremgangsmåte ved hvilken cementmineralene delvis har fått reagere med innblandet vann for formingen av produktene påbegynnes..

Ved fremstillingen av produkter ifblge oppfinnelsen blandes vann og cement med et .vanncementtall som ikke overstiger 0,15, fortrinnsvis et vanncementtall som ikke overstiger 0,10. Cement-vannblandingén blandes inntil tilsatt vann er jevnt fordelt i den nesten torre masse. Prehydratiseringen kan finne sted ved romtemperatur i en tid av opp til ^-8 timer, men-kan også påskyndes ved tilsetning av akseleratorer, f.eks. natriumcarbonat, eller ved tilforsel av varme. I det tilfelle at det tilfores varme, holdes temperaturen på 100°C , fortrinnsvis på hO - 70°C.

Etter avsluttet prehydratisering blandes pressmassen, etter at cement-vannblandingen er blitt siktet for å fjerne eventuelle klumper som' ville kunne forårsake skader på det . f erdigpressede produkt..Pr-es smås aen fylles deretter i formen og det pålegges et trykk på opp.til 10 kbar, fortrinnsvis 3 - 5 kbar. Pressingen skjer etter en presskurve med en trykkokning opp- til arbeidstrykket i 30 - 2^-0 sekunder, arbeidstrykket holdes deretter.konstant i en tid på opp til 900 ■ sekunder, fortrinnsvis opp til 300 sekunder, hvoretter trykket senkes til atmosfæretrykk i en tid på opp til 2^-0 sekunder. Ved fremstilling av visse produkter har det vist seg fordelaktig å pålegge trykk i en tid av' 3'0 - 2<*>+0 sekunderbg deretter, etter .at topptrykket er oppnådd ,. umiddelbart å

senke trykket igjen i en tid på opp til 2^-0 sekunder.

Etter pressing lagres produktene.i et fuktig lagrings-rom med en relativ fuktighet på 90 -100$, eller nedsenket i vann når det gjelder mindre detaljer.

Ifblge oppfinnelsen kan således konvensjonelle bygningselementer fremstilles , men også mer kompliserte gjenstander kan produseres.

Pressingen av produktene kan skje dels på konvensjonell måte ved at.presstrykket anbringes enakslet, men' man kan også innenfor oppfinnelsens ramme benytte seg av isostatiske presser.

Ved fremstilling av produkter av plater eller paneler kan disse belegges med metallplate, armerte eller uarmerte plastplater, finer etc.

Oppfinnelsen illustreres ytterligere av fblgende.ut-for elseseksempler.

Eksempel 1

Sylinderformede prbvelegemer b.le fremstilt- av ren cement med.et vanncementtall på 0,10 og 0,15. Som bindetidsakselerator ble benyttet CaCNO^^ som ble tilsatt i en mengde-av 5$ av cementvekten. For trykkbkningen.og trykksenkningen ble-benyttet samme tid, 120 sekunder, og topptrykket på 5kbar ble bibeholdt i ^, 00 sekunder. Etter pressformingen ble prove-legemene lagret i vann i 7-dogn hvoretter de ble provet.

Resultatet som funksjon av vanncementtallet ble:

Forsok ble også gjort med en ekstra finmalt cement ved vanncementtallet 0,10, hvorved trykkfastheten ble 3^° MPa.

Eksempel 2

Sylindriske provelegemer ble fremstilt av ren cement

med vanncementtallet 0,10 og-Na2C0^som bindetidsakselerator.

Véd forsoket ble benyttet'samme presskurve som i eksempel 1,

men topptrykket ble variert.

Resultatet ble:

Eksempel

En cement-vannblanding med vanncementtall 0,07 ble prehydratisert i 5)16 og 2h timer. Blandingen, som. syntes å være et tort pulver, ble siktet umiddelbart for formpressingen til sylindriske formlegemer. Samme tider for trykkokning og trykksenkning som i eksempel 1 ble benyttet mens topptrykket ble variert, liksom også tiden for topptrykk og hydratiserings-tid. Nedenstående tabell viser resultatene og de variable.

Eksempel h

En prove med vanncementtallet 0,10 ble pressformet etter oppvarmning til ^ 0°C ved-et trykk på 5 kbar i 300 sekunder. Etter 7 dbgns vannlagring hadde provelegemet en trykkfasthet på 190 MPa.

Eksempel 5

En cementblanding med. vanncementtallet 0,10 ble pressformet med. et topptrykk på 5 kbar i "300 sekunder. Proven ble deretter lagret i vann og trykkfasthetsprover ble utfort etter 1, 7, 28 og 91 dogn.

Resultatet ble:

De sylinderformede provelegemer som ble benyttet for ovenstående prover hadde en diameter av<*>+0 mm og en hoyde av h0 mm.

Forsok er også blitt utfort med plater.■

Eksempel 6

Av prehydratisert cement ble presset armerte og uarmerte plater med målene 25 x ^-0 cm. Den benyttede cementblanding hadde vanncementtallet 0,10.'Boyestrekkfasthet

og slagfasthet ble provet dels på. uarmerte og dels' på armerte plater. Boyestrekkfastheten for uarmerte plater var 27,8

og tilsvarende verdi for armerte plater var 28,9 MPa. Slagfastheten for uarmerte plater var 1,90 KNm/m<2>, mens de armerte plater hadde én slagfasthet på 1,5,90' KNm/m 2.. •

Oppfinnelsen gir produkter som har ca. 10- ganger hoyere trykkfasthet enn konvensjonelt fremstilt betong, og slagfastheten er ca. 1<*>+ ganger .hoyere enn ved uarmert betong.

Ved under fremstillingen å belegge én eller flere flater med metall, blikkplater, finer, plast eller andre. materialer, fås plater som uten ytterligere overflatebehandling kan benyttes såvel innendors som utendors.

For å oke boyestrekkfastheten kan man ved fremstillingen armere produktene,med nettarmering, som da tilpas-ses etter gjenstandens .storrelse.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for ved pressforming å fremstille pro dukter som inneholder' hydrauliske bindemidler, k a r a k-, t e r i s e r t ved en prehydratisering av bindemiddelet i en tid på opp til V8 timer.og et hoyt trykk på 0,5 til 10 kbar, fortrinnsvis 3-5 kbar j hvorved, pressf ormingen skjer, i overensstemmelse med en kurve slik at presstrykket pålegges i en tid på 30 - 2^0 sekunder, holdes konstant i en tid på opp til 900 sekunder og avlastes i en tid- på opp til 2k0 sekunder.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved . at produktene armeres med fibre, fortrinnsvis stålfibre, eller forsynes- med nettarmering.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at prehydratiseringen akselereres ved_ til-setningsmidler og/eller varmetilforsel. <!> +. Fremgangsmåte ifolge krav 1 - 3? karakterisert ved at én eller- flere sider av produktet' ved frem- • stillingen belegges med metall; såsom blikkplater eller folier av stål,.plastmateriale eller cellulosemateriale.