NO761997L - - Google Patents

Description

Sementblariding og fremgangsmåte ved fremstilling derav

Oppfinnelsen angår sementer som ekspanderer når de størkner. Oppfinnelsen angår også nye sementblandinger som ekspanderer når de størkner og som har en forbedret evne til å spenne stålarmeringsdeler som anbringes i plastiske betonger som inneholder slike blandinger.

Portland-sementbetong er et av de mest utstrakt anvendte bygningsmaterialer. Det er imidlertid beheftet med den egenskap at det krymper ved tørking. Denne krymping ved tørking kan forårsake at sprekker dannes i den erholdte betong. Sprekker av forskjellig størrelse kan vanligvis finnes i de fleste konstruksjoner av armert betong. Når krymping forekommer i den herdende betong, settes betongen under strekk, og hvis disse strekkrefter overskrider materialets strekkfasthet, vil en sprekk dannes.

Av denne grunn ble sementer som ekspanderte når de størknet, utviklet slik at betong kan fremstilles fra disse sementer og

■få en volumøkning under" herdesyklusen. De krefter som dannes under denne volumøkning av betongen, hemmes på en slik måte at det er mulig å utnytte disse krefter for å regulere den sprekkdannelse i betongen som forårsakes av krympingen under tørking.

En metode for utnyttelse av volumøkningen av betong for å kontrollere sprekkdannelse i betongen, er kjent som krympnings-kompen asjon. Denne metode krever at hastigheten og mengden av ekspansjonen i betongen forekommer samtidig med og er av samme størrelsesorden som krympingen ved tørking. Denne avbalansering av krefter vil eliminere de strekkspenninger som vanligvis fører til at sprekker dannes i betongen. I praksis har det vært vanskelig å oppnå og kontrollere en slik avbalansering av ekspansjon og krymping ved tørking for oppnåelse av en ikke-krympende eller dimensjonsstabil betong, da det innen betong-teknikken anvendes en rekke forskjellige materialer og sterkt

varierende temperatur og relativ fuktighet.

En annen metode for utnyttelse av volumøkning i betong for•å kontrollere sprekkdannelse i betong er å oppfange den kraft som utvikles ved betongens ekspansjon, i armeringsstål på en slik måte at disse krefter kan anvendes for å motvirke den strekkspenning som dannes ved krympingen ved tørking. Denne metode ér betegnet som spenningsinduksjon. Armeringsstål anbringes i den nylagede plastiske betong. Under bindingen danner betongen en binding med eller "griper fatt i" armeringsstålet. Efter hvert som betongen ekspanderer, fører den stålet med seg og bevirker således at stålet utsettes for en strekkspenning. Disse strekkspenninger i armeringsstålet setter betongen under spenning, og når ekspansjonen foregår, vil den derfor bli mindre og foregå med en mer kontrollert hastighet og gir en sterkere og mer tett betong. Denne kjemiske spenning av stålet er analog med en mekanisk for-spenning av stål i betongdeler, hvori en stålkabel anbringes og holdes under spenning inntil betongen er blitt bundet og har fått en viss minimumsfasthet. Kabelen frigjøres derefter, men inne i betongdelen vil den befinne seg under spenning og utsette betongen for trykk.

I begge tilfeller vil strekkspenningene i stålarmeringsdelene utø<y>e trykkspenninger mot betongen. Strekkspenninqene som dannes i betongen når krympingen ved tørking foregår, nøytraliseres eller avbalanseres (på grunn av at betongen befinner seg under trykk), inntil krympingen ved tørking er større enn strekkspenningene i stålarmeringen. Det har lenge vært antatt at så lenge den målte ekspansjon av betongen overskrider en eventuell senere krymping ved tørking, vil den innlagte stålarmering opprettholde en generell trykktilstand i betongen, og ingen sprekkdannelse .

vil forekomme.

Det har nylig vist seg at all betongekspansjon ikke direkte kan settes i forhold til de strekkspenninger som induseres i armeringsstålet. Det har vist seg at det forekommer en viss glidning mellom betongen og stålet under ekspansjonen, og bare en del av betongekspansjonen utnyttes derfor for strekking av stålet.

Når f.eks. en fullstendig binding forekommer mellom den ekspanderende betong og stålarmeringsstangen, vil den målte

ekspansjon for betongen være lik strekkspenningen mot stålet.

I denne situasjon vil stålet, holde betongen under trykk., og for enhver krymping ved tørking som er mindre enn den maksimale ekspansjon, vil krympesprekkdannelse hindres på grunn av de strekk-krefter som dannes når volumet avtar. I det annet ekstreme tilfelle vil dersom ingen binding forekommer mellom betongen og stålet, stålstangen holde seg slakk og ikke utøve trykkspenninger mot betongen. En påfølgende krymping ved tørking vil finne sted i betongen under strekk og forårsake sprekkdannelse. I dette henseende vil tilstedeværelsen av stålarmeringen bare bidra til å oppfylle de konstruksjonsmessige krav og ikke til å hindre sprekkdannelse .

I praksis vil ekspanderende sementbetong oppføre seg på en

måte som ligger mellom disse to ekstreme tilfeller. Det foreligger således et behov for en effektiv ekspansjonssement med en ekspansjonsgrad som lett kan reguleres, men som likevel vil bindes til eller "gripe fatt i" stålarmeringsdelene på en mer effektiv måte, slik at en større del av betongekspansjonen vil stå i et direkte forhold til de induserte strekkspenninger i armerings-delen.

Den første og mest vanlige type av ekspansjonssementer er

de såkalte "type K"-blandinger som er basert på en ekspansjonsmekanisme som fås ved anvendelse av et sulfoaluminat. Eksempler på slike blandinger er beskrevet i US patentskrifter nr. 3251701 og og nr. 3303037. Ekspansjonssementene av "type K" fas ved brenning av en spesiell klinker som inneholder den riktige mengde tetra-kalsiumtrialuminatsulfat (C^A^S). Det skal bemerkes at innen sementnomenklaturen er C = CaO, S = SiC^, A = A^O^ , F = Fe20^

og S = SO^• Efter hydratisering vil dette materiale vanligvis danne ettringitt, og det fås en samtidig volumøkning.

En annen ekspanderende sementblanding som er basert på den ekspansjonsmekanisme som fås ved anvendelse av et sulfoaluminat,

er ekspansjonssementen av den såkalte- "type S" som er en Portland-sement som inneholder en stor mengde C^A og som er blitt modifisert ved hjelp av et overskudd av kalsiumsulfat utover den mengde som vanligvis finnes i Portland-sement. En ytterligere vanlig ekspansjonssement er sementen av den såkalte "type M' som er en blanding av Portland-sement, kalsiumaluminatsement og kalsiumsulfat eller et sammalt produkt laget fra de ovennevnte enkelte

sementklinkere.

De ovennevnte ekspanderende sementblandinger har hatt bare

■begrenset fremgang på grunn av at ekspansjonsmengden og -hastigheten har vært vanskelig å regulere innenfor aksepterbare parametre. Dessuten selv når slike sementer har gitt en regulerbar ekspansjon, har sementenes dårlige evne til å bindes til eller "gripe fast i" armeringsstål hindret en fremgangsrik anvendelse av ekspanderende sementbetong.

Ekspansjonssementer basert på kalsiumoxydreaksjoner er nylig blitt utviklet. Slike ekspansjonssementer lages typisk ved brenning av en klinker av leirholdige og kalkholdige materialer i en slik grad av silikatet vil foreligge i form av C^S og slik at i det vesentlige intet C2S vil foreligge i blandingen, og slik at et overskudd av fritt, ubundet kalsiumoxyd vil foreligge i blandingen sammen med de andre bestanddeler i form av en flytende fase inneholdende C^AF og C^A. Blandinger av denne type er beskrevet i US patentskrift nr. 3785844 og i den samtidige US patentsøknad nr. 404934 innlevert 10. oktober 1973. Disse ekspansjonssementer kan reguleres slik at de gir et vidt område av ekspansjoner og derved kan anvendes mer effektivt enn sulfoaluminatsementene både for krympningskompensasjon og for spenningsindusering. Selv med denne forbedrede blanding viste det seg imidlertid at bare en liten prosent av ekspansjonspotensialet ble utnyttet i betong på grunn av en delvis binding til eller "fastgriping" av armeringsstålet .

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at tilsetning av en liten, men effektiv,mengde MgO til en ekspanderende sementblanding som inneholder fri kalk, vil øke blandingens evne, når den hydratiseres i en mørtelpasta eller i en betongblanding, til å sette armeringsdeler i denne under spenning.

Oppfinnelsen angår således en ekspanderende sementblanding av leirholdige og kalkholdige materialer og som er særpreget ved at den inneholder 1-70 vekt% fritt CaO og 2-7 vekt% MgO jevnt fordelt i blandingen, idet den øvrige del av materialene hovedsakelig utgjøres av trikalsiumsilikat og .blandingen er i det vesentlige fri for dikalsiumsilikat.

Det frie CaO i sementblandingen ifølge oppfinnelsen virker

som ekspansjonsmiddel, og det i blandingen inneholdte MgO øker betongens evne til å sette armeringsdeler i betongen under spenning.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling

av den ekspanderende sementblanding, og fremgangsmåten er særpreget ved at (a) materialer som vil gi magnesiumoxyd, og leirholdige og kalkholdige reaktantmaterialer tilsettes til innmatningsenden av en ovn, idet de kalkholdige reaktantmaterialer inneholder tilstrekkelig CaO-dannende materialer for fullstendig omsetning med de leirholdige materialer i ovnen og for tilveiebringelse av et overskudd av uomsatt CaO i den brente klinker i en mengde av 1-70 vekt% av klinkeren og idet materialene som er istand til å gi magnesiumoxyd, vil gi MgO i en mengde av 2-7°vekt% av blandingen, (b) materialene brennes i en brennsone i ovnen ved en temperatur av 1371-1594°C og i tilstrekkelig tid til å omdanne i det vesentlige alt silikat i de leirholdige materialer til trikalsiumsilikat og slik at det i det vesentlige ikke dannes dikalsiumsilikat, men en mengde av 1-70 vekt% fritt CaO i den erholdte brente klinker,

og for jevnt å dispergere det dannede MgO i den erholdte brente klinker, og (c) klinkeren males for fremstilling av en pulverformig<v>hydraulisk, ekspanderende sementblanding.

Oppfinnelsen angår også en ekspansjonssement som omfatter en blanding av den ovenfor beskrevne ekspanderende sementblanding og en hydratiserbar sement, som Portland-sement.

Det har således ifølge oppfinnelsen vist seg at tilsetning

av en liten mengde MgO til' en ekspanderende sementblanding som inneholder fri kalk, vil føre til at blandingen får en forbedret evne til å gripe fast i stålarmeringsdeler. Sementblandingen som inneholder fri kalk, må være<er>blanding hvori i det vesentlige alt tilstedeværende silikat foreligger som C^S og hvori i det vesentlige intet C2S foreligger (ikke over ca. 5 vekt%C 2S)• Blandingen må inneholde en effektiv mengde fri kalk eller ubundet' kalk som vil gjøre blandingen ekspanderende. 1-70' vekt% av blandingen må vanligvis utgjøres av fritt CaO. Blandingen kan fremstilles fra vanlige bestanddeler som vanligvis tilføres til en Portland-sementovn. Det kan derfor være tilstede andre bestanddeler enn fri kalk og trikalsiumsilikat og MgO i blandingen. Denne vil f.eks. vanligvis inneholde aluminat i form av trikalsiumaluminat (C-jA) og jern vanligvis i form av tetrakalsiumaluminiumferritt (C^AF). Dessuten kan blandingen inneholde mindre mengder av andre forurensninger som vanligvis finnes i tilførselsmaterialer for Portlandsementovner, som fosfater og alkaliske materialer.

Dessuten kan mineraliseringsmidler, som flusspat, tilsettes.

• Som nærmere omtalt nedenfor vil blandingen ifølge oppfinnelsen vanligvis ha en væskefase som dannes ved brenningen av klinkeren i en mengde av 15-35 vekt% av blandingen.

Det er ikke forstått hvorfor den lille mengde MgO i den ekspanderende sementblanding som inneholder fri kalk, vil for-bedre blandingens evne til å "gripe fast i" stålarmeringsdelene. Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at når en terskelmengde av MgO er tilstede i den ekspanderende sementblanding som inneholder fri kalk, vil blandingens evne til "å gripe fast i" eller dens evne til å bindes til og strekke stålarmeringsdelen sterkt øke. Det er nødvendig at det inneholdte MgO er jevnt fordelt i blandingen. Det har ifølge oppfinnelsen vist' seg at når magnesiuminnholdet i den ekspanderende sement er under ca. 2 vekt%, vil som regel sannsynligheten for at det vil fås en lav prosentuell "fastgriping" sterkt øke. Når denne terskelmengde av MgO over-skrides, vil den prosentuelle "fastgriping" forbedres sterkt.

Det har dessuten vist seg ifølge oppfinnelsen at på grunn av magnesiumoxyds begrensede oppløselighet i den flytende fase og. silikatfasen i klinkeren kan magnesiumoxydet gi en uheldig virkning dersom en for stor mengde periklas (fritt, krystallinsk MgO) dannes i klinkeren/spesielt dersom magnesiumoxydet er dårlig fordelt i klinkeren og har en stor partikkelstørrelse. Det foretrekkes derfor at det inneholdte MgO er jevnt fordelt i klinkeren i form av en fast oppløsning i den flytende fase og diffundert inn i silikatfasen., og i form av krystaller eller krystallitter av MgO hvorav i det vesentlige alle har en størrelse på 10 jum eller derunder. Det foretrekkes vanligvis at minst 75 vekt% av MgO-krystallene eller -krystallittene som er tilstede i blandingen, har .en størrelse på 10/um eller derunder, og helst at minst ca.

90 vekt% av disse har en størrelse på 10 pm eller derunder. En

tilstedeværelse av større mengder av MgO-krystaller med en større partikkelstørrelse vil vanligvis ikke ha noen virkning på ekspansjonsblandingens evne til "å gripe fast i" stålarmeringsdelene, men kan føre til uperfekte sementer eller betonger fordi det er kjent at slike større krystaller av MgO vil forårsake en forsinket og muligens ødeleggende ekspansjon i mørtler og betong på grunn av en ekspansjon som adfølger en langsom hydratisering av de store periklaspartikler. De mindre partikler av MgO som

anvendes i blandingen ifølge oppfinnelsen, forårsaker ikke en forsinket og ødeleggende ekspansjon. Det foretrekkes at det inneholdte MgO ikke er tilstede i blandingen i en større mengde enn ca. 7 vekt% av blandingens vekt, selv om større mengder kan anvendes under visse betingelser. Den mest foretrukne mengde MgO i klinkeren er 3-5 vekt% av klinkeren.

Effektiviteten av MgO-innholdet for å befordre "fastgripings"-virkningen for en ekspanderende sementblanding som inneholder fri kalk, varierer noe med det prosentuelle innhold av fri kalk i den ekspanderende blanding. Et MgO-innhold innen de ovenfor angitte foretrukne områder virker mest effektivt når innholdet av fri kalk i ekspansjonsblandingen er 5-30 vekt% av denne. Når innholdet av fri kalk er så høyt som ca. 40 vekt% eller derover, vil en blanding som inneholder den foretrukne mengde MgO, fremdeles gi et langt bedre resultat sammenlignet med en lignende ekspansjonsblanding som inneholder fri kalk, men som inneholder en mindre mengde MgO, selv om også egenskapen for den sistnevnte blanding vil ha blitt forbedret.

Den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen lages fortrinnsvis fra leirholdige og kalkholdige reaktantmaterialer som er vanlig anvendt ved fremstilling av Portland-sementklinker, og av materialer som gir magnesiumoxyd. Råmaterialet for magnesiumoxydet kan foreligge i de kalkholdige og leirholdige reaktantmaterialer, da det er velkjent at avhengig av geografisk opp-rinnelse, kan slike materialer utvinnes som fra naturens side inneholder store mengder magnesiumoxyd, ofte i form av mineralet brucitt.

Ved anvendelse av andre leirholdige og kalkholdige reaktantmaterialer som inneholder vesentlig mindre mengder magnesiumoxyd, som beskrevet for blandingen ifølge oppfinnelsen, må materialer tilsettes som har et høyt innhold av magnesiumoxyd for derved å

øke det samlede magnesiumoxydinnhold i den ekspanderende sementblanding til 2-7 vekt% av denne. Av materialer som kan anvendes, kan nevnes hvilke som helst leirholdige, kalkholdige eller magnesiumoxydholdige reaktantmaterialer som har en sammensetning som er forenelig med sammensetningen for Portland-sement. Eksempler på egnede materialer er dolomitt, magnesia, kalksten, magnesium-hydroxyd, magnesiumoxyd, magnesiumcarbonat og visse magnesium-silikater, som serpentin, eller blandinger derav.

De leirholdige og kalkholdige reaktantmaterialer og de magnesiumoxydgivende materialer omsettes vanligvis i en vanlig sementovn, som en roterovn, som drives under slike betingelser at silikatutgangsmaterialene i de leirholdige materialer vil reagere med kalken i det kalkholdige materiale i den grad de støkiometriske lover tillater dette, under dannelse av hovedsakelig trikalsiumsilikat og en overskuddsmengde av fri kalk.

Denne fremgangsmåte vil alltid føre til at MgO jevnt vil fordeles

i klinkeren. Denne fremgangsmåte utføres ved å drive ovnen under "normale" til "hardbrennings"-betingelser. Ovnen drives ved en temperatur av 1371-1594°C, fortrinnsvis 1454-1510°C, og materialene omsettes i ovnens brennsone i tilstrekkelig tid til at, alle eller i det vesentlige alle silikatmaterialer vil omdannes til trikalsiumsilikat. Dette vil alltid fordele MgO i klinkeren og gjøre det mulig for dette å komme over i væskefasen i form av en fast oppløsning, diffundere inn i silikatfasen og bli diffundert i blandingen i form av meget fine krystallitter eller krystaller av periklas, hvorav den hovedsakelige mengde har en størrelse som ikke er over ca. 10 p. m. Dessuten bør klinkeren ikke avkjøles mer langsomt enn den hastighet hvormed ekspanderende sementklinkere som inneholder fri kalk, vanligvis blir avkjølt. En langsommere avkjøling av klinkeren kan forårsake at for store mengder av periklaskrystalier vil dannes med en partikkelstørrelse over ca.

10 pm.

For å lette brennbarheten av de ovennevnte kalkholdige, leirholdige og magnesiumoxydholdige materialer nedmales de råmaterialer som tilføres, til ovnen, fortrinnsvis til en tilstrekkelig finhet til at en fullstendig omsetning vil forekomme mellom alle reaktanter i ovnens brennsone. Hvis f.eks. dolomitt anvendes som råmateriale for magnesiumoxyd, befordres diffusjonen og opp-løseligheten av dette i klinkergrunnmassen dersom det foreligger som findelte partikler, da dette materiale vanligvis er ganske hårdt sammenlignet med andre leirholdige og kalkholdige reaktantmaterialer, og en utilstrekkelig nedmaling eller sikting vil gjøre det mulig for større dolomittpartikler å komme inn i ovnen. Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at disse større partikler

er tilbøyelige til å gi en for sterk uhomogenitet av periklas i klinkeren. På lignende måte vil store kvarts- eller silicium-dioxydpartikler i reaktantblandingen reagere med omgivende kalk

og danne C^S og derefter C^S. På grunn av den store partikkel-størrelse for slike materialer vil imidlertid det straks inntil-liggende omgivende område bli fullstendig utarmet på kalk, og dersom kalsiumionene ikke har tilstrekkelig tid til å diffundere til dette sted, vil resultatet bli et såkalt "belite nest" som er en ring av C^ S som omgir resten av kvartspartikkelen. For å unngå disse komplikasjoner bør råmaterialene fortrinnsvis ha en partikkel-størrelse slik at ikke under ca. 97 vekt% av råmaterialetvil passere gjennom en 50 mesh sikt (Tyler sikter) og ikke under ca. 80% av

råmaterialene vil passere gjennom en 200 mesh sikt.

Den forbedrede ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen inneholder en væskefase som utgjør 15-35 vekt%, fortrinnsvis 25-30 vekt%, av blandingen, beregnet ved hjelp av den vel-kjente metode ifølge Lee og Parker som er beskrevet i Building

Research Technical Paper No. 16, His Majesty's Stationary Office, London, 1935.

Når f.eks. blandingen ifølge oppfinnelsen fremstilles ved den foretrukne temperatur av 1454-1510°C, vil den prosentuelle mengde væskefase ved denné temperatur utgjøre 3,0 (%A1203) +

2,25 (%Fe203) + %MgO + %K20 + %Na20, basert på de prosentuelle innhold av Al20^, Fe20^, MgO, K^Oog Na20 i klinkeren. Da den • prosentuelle mengde av den dannede væskefase er avhengig av brenntemperaturen og er lavere når også brenntemperaturen er lavere, bør det bemerkes at når blandingen ifølge oppfinnelsen fremstilles ved en temperatur av ca. 1399°C, vil den prosentuelle mengde væskefase være 2,95 (%A1203) + 2,20 (%Fe203) + %MgO + %K20 + %Na20. Mengden av MgO skal ikke overskride 2% i de ovennevnte beregninger for væskefasen.

Efter at klinkeren er blitt brent ved den foreliggende fremgangsmåte, kan den nedmales s.eparat eller sammales med en vanlig'Portland-sementklinker efter ønske. Når den nedmales separat, bør klinkeren nedmales til en partikkelstørrelse som ikke er over ca. 80 mesh, og til en Blaine-finhet på ikke over ca. 4700 cm 2/g, som bestemt ifølge ASTM C204-68. Det er ennu mer foretrukket at ekspansjonsblandingen ifølge oppfinnelsen har en partikkelstørrelse slik at i det vesentlige alle partikler vil passere en 100 mesh sikt, og en finhet av 2000-3700 cm 2/g.

Dersom ekspansjonsblandingen ifølge oppfinnelsen nedmales til en meget lav finhet, vil den hydratiseres med nedsatt hastighet og føre til en høy og noe forsinket eller utvidet ekspansjonshastighet. Når derimot blandingen ifølge oppfinnelsen nedmales til en finhet som er langt høyere enn ca. 4700 cm 2/g, vil ekspansjonen foregå hurtigere og være mindre, selv om den prosentuelle mengde tilgjengelig fri kalk i begge disse tilfeller er den samme som i en blanding som er blitt nedmalt til den ovennevnte foretrukne finhet.

Den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen kan anvendes alene som ekspanderende sementblanding. Vanlige mengder gips kan da nedmales sammen med denne for oppnåelse av en kon-troll med herdingen. Dessuten kan den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen blandes med vanlige sementblandinger for erholdelse av ekspansjonsegenskaper i slike vanlige blandinger. Som forklart nedenunder kan dessuten den ekspanderende sementblandings-klinker ifølge oppfinnelsen sammales med klinkere av de vanlige sementblandinger. Den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen kan f.eks. blandes eller sammales med alle typer Portland-sement, omfattende ASTM type I-IV, murverk-portland-sement, spesial-farvet Portland-sement og pozzolansement, som ASTM type IP.

Slike pozzolansementer omfatter sementer inneholdende flyaske, slagg, kalsinerte leirer eller skifer, eller andre materialer som ofte anvendes som en blanding i forskjellige Portland-sementer. Dessuten kan sementblandingen ifølge oppfinnelsen anvendes sammen méd sementer som ikke er av Portland-typen, som kaisiumaluminat-sementer eller gipssementer.

Det bør bemerkes at det frie kalsiumoxyd i ekspansjonsblandingen er et meget sterkt tørremiddel og at ekspansjonsblandingen må beskyttes mot fuktig luft og andre fuktighetskilder.

Dette er vanskelig å oppnå i praksis da selv krystallvann i gips som males sammen med ekspansjonsklinkeren for oppnåelse av en bindingsregulering, langsomt kan fjernes og adsorberes av de frie kalsiumoxydpartikler. En slik prosess kan være tilstrekkelig til å bevirke en viss nedbrytning av de malte sementpartikler. Denne såkalte nedbrytning eller reduksjon av partikkelstørrelsen har vist seg å foregå langsomt i lagrede ekspansjonssementer som inneholder fri kalk, spesielt i ekspansjonssementer som lagres i store siloer eller binger i en sementfabrikk. I løpet av flere måneder kan f.eks. den gjennomsnittlige partikkelstørrelse for ekspansjonsblandingen, uttrykt ved Blaine-finhet,øke med så meget som 1000 cm 2/g. Det er derfor ønsket å nedmale ekspansjonsklinkeren til et så lavt overflateareal som vil gi en tilstrekkelig ekspansjon og ekspansjonshastighet, for derved å oppnå et tilstrekkelig spille-rom for mulig tap av bruksegenskaper ved lagring.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen har det vist

seg at dersom ekspansjonsklinkeren for sementblandingen ifølge oppfinnelsen sammales med Portland-sementklinker for erholdelse av en ekspanderende sementblanding som kan anvendes direkte uten for-tynning eller tilsetning av ytterligere Portland-sement,. synes økningen i finhet (nedbrytning) under lagring å bli mindre, og den tillatelige lagringstid.blir derfor lenger.

Når den ekspanderte sementblanding ifølge oppfinnelsen inneholder under ca. 10 vekt% fri kalk, kan den vanligvis anvendes direkte som ekspansjonssement. Når den anvendes blandet med Portland-sementblandinger, vil de ekspanderende sementblandinger ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis inneholde 5-45 vekt% fritt CaO, og helst 5-30 vekt% fritt CaO, og vanligvis 2-7 vekt% MgO, og helst 3-4 vekt% MgO. Den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen kan kombineres med en hvilken som helst vanlig Portland-sement i et hvilket som helst egnet forhold, f.eks. 1-99 vekt% ekspanderende sementblanding i den erholdte blanding. Den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen kan skreddersys for å oppnå en nærmere presisert ekspansjon, ikke bare ved å regulere mengden av fri kalk og MgO i blandingen, men også ved å regulere blandingens partikkel-størrelse. Blandingens finhet vil vanligvis regulere hydratiser-ingshastigheten og ekspansjonshastigheten. Meget enkle under-søkelser av partikkelstørrelsen i forhold til ekspansjonstiden kan utføres med sement for et hvilket som helst spesielt bruksformål.

Foruten evnen til den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen og til betongblandinger som inneholder en slik blanding, til effektivt å bindes til og sette stålarmeringsdeler i denne under spenning på en forbedret måte utviser ekspansjonsblandingen ifølge oppfinnelsen en tydelig forbedring sammenlignet med en rekke vanlige ekspansjonsblandinger ved at den er lett an-vendbar ved forhøyet temperatur og forlenget blandetid. En av manglene ved de kjente ekspanderende sementblandinger av sulfoaluminattypen er at i varmt vær når betongens temperatur er over 38°C, vil praktisk talt hele ekspansjonsevnen gå tapt, og betongen ikke gi -det forventede resultat. I motsetning hertil utviser den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen både gode ekspansjonsegenskaper og en forbedret evne til å sette stålarmeringsdeler under spenning ved den blanding ved forhøyet temperatur og de ifyllingsbetingelser som er vanlige og typiske i de sydlige og vestlige stater av USA under sommermånedene. Den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen kan bearbeides under slike varme-betingelser ved den praksis som er vanlig fulgt innen bygnings-industrien og som omfatter fornyet temperering av blandingen på byggstedet med ytterligere vann for å oppnå en mer bearbeidbar flytbarhet for betongen.

De forbedrede egenskaper til den ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen er nærmere beskrevet i de nedenstående eksempler.

Eksempler

I de følgende eksempler ble det apparat og den metode som er beskrevet i US patentsøknad nr. 546705, innlevert 3. februar 1975 under tittelen "Måling av ekspansjonssement", anvendt for å under-søke en ekspanderende sementblandings evne til å bindes til og strekke stålarmeringsdeler. I denne patentsøknad er beskrevet et spesielt prøvestykke som ble utviklet for å bestemme bindings-graden av betong til et armeringsstål og dermed strekkingsgraden for en slik stålarmering i forhold til betongens ekspansjonsgrad. Dette prøvestykke består av en støpt betongplate med en størrelse på 12,7 x 35,6 x 94,0 cm og inneholdende en viss lengde av en nr. 3 deformert stålarmeringsstang eller en stålstang med en hvilken som helst ønsket størrelse, anordnet på langs i platen i én avstand av 6,4 cm under platens øvre overflate og 6,4 cm fra platens ene side. Stålstangen har en tilstrekkelig lengde til at den strekker seg på langs gjennom platen og ut gjennom dens.to ender. Rektangulære stigerør sveises til begge ender av armeringsstangen og slik at de rager utenfor prøvestykkets ender, og hvert stigerør inneholder en uttaksfordypning i en avstand fra hver ende av 102 cm. Dessuten er innsatsstykker av messing lagt inn i den uherdede betong i en avstand av 25,4' cm over platens overflate og på linje med armeringsstangens lengdeakse. Anbringelsen av innsatsstykket og av uttaksfordypningene på stigerørene er slik at derefter innsatte måleplugger av rustfritt stål av typen Whittemore vil ligge langs en linje som sammenfaller med armeringsstangens lengdeakse,

og hvert nabopar av slike plugger vil være i en avstand av ca.

25,4 cm fra hverandre.

Efter at betongen er blitt sluttherdet vil ved et slikt prøvestykke formen fjernes, og opprinnelige målinger utføres med et spenningsmåleapparat av typen Whittemore over de fire 25,4 cm avstander fra en ende av armeringsstangen til den annen. Ved egnede tidsmellomrom måles igjen spennlengdene, og en ekspansjons-forskjell for hver spennlengde skrives ned. Ekspansjonen for stålarmeringsstangen beregnes ved å ta summen av lengdeforandringene over de fire spenn og dividere denne med 3,7 (av stålstangens nominelle lengde på 102 cm er 94 cm lagt inn). Ekspansjonen av betongen som sådan direkte over stålarmeringsstangen bestemmes ved å ta gjennomsnittet av ekspansjonsforskjellen for de to senterspenn, som består av de tre måleplugger lagt inn i betongen under dens overflate i en avstand av 25,4 cm fra hverandre. Forholdet mellom stålets ekspansjon og betongens ekspansjon betegnes "fastgriping" og er et mål for den strekking av stålet som forårsakes av den ekspanderende betong. En fullstendig binding ville gi en "fastgriping" på 100%, mens en fullstendig glidning av stålet eller en manglende binding ville gi "fastgriping" på 0%.

"Fastgriping" er med andre ord lik

Dessuten anbringes innsatsstykker av messing og måleplugger i betongoverflaten i en rad som er parallell med armeringsstangens akse, men i en avstand av 12,7 eller 25,4 cm på platens overflate eller i begge avstander. Disse måleplugger gjør det mulig å måle betongens ekspansjon i forskjellige avstander fra stålstangen og derved oppnå en indikasjon på hvor sterkt stålets hemmende virkning utøves mot betongen. Slike målinger vil i virkeligheten angi den "innvirkningsgrad" som stålstangen har på betongen i stålstangens nærhet.

Eksempel 1

I dette eksempel ble 'vanlige sulfoaluminatholdige og fritt CaO-holdige ekspanderende sementblandinger sammenlignet med den forbedrede blanding ifølge oppfinnelsen hva gjaldt ekspansjon og evne til å "gripe fast i" stålarmeringsdelen. De ekspanderende sulfoaluminatholdige sementer ble anvendt direkte i den form de er tilgjengelige i handelen. Ekspansjonssementen som inneholdt CaO, og den forbedrede ekspansjonssement ifølge oppfinnelsen som inneholdt CaO-MgO, ble blandet med Portland-sement av typen I i ét slikt forhold at den ønskede ekspansjonsgrad ble oppnådd. Ekspansjonsblandingen nr. 1 var en ekspansjonssement av sulfoaluminattypen som selges under varemerket "Crakgard". Ekspansjonsblandingen nr. 2 var en ekspansjonssement av sulfoaluminattypen som selges under varemerket "ChemComp". Ekspansjonsblandingen nr. 4 var en forsøksekspansjonssement som inneholdt fritt kalsiumoxyd. Ekspansjonsblandingen nr. 3 var en CaO-MgO-holdig ekspansjonssement ifølge oppfinnelsen. Den kjemiske sammensetning for hver av de ovennevnte ekspanderende sementblandinger er angitt i den nedenstående tabell 1.

Ekspansjonsblandingen nr. 3 og ekspansjonsblandingen nr. 4 ble begge blandet med Portland-sement av typen I i en mengde av 25% ekspansjonsbestanddel og 75 vekt% Portland-sement. Derefter ble hver av de fire ekspansjonsblandinger blandet under anvendelse av en standard 5,5 sekk pr. 0,9 m blandeoppskrift bestående av 44 vektdeler sement, 103,8 vektdeler sand, 175,3 vektdeler aggregat og tilstrekkelig vann til å få en slump på 14 cm som bestemt ved metoden ifølge ASTM C143-69. De erholdte betongblåndinger som inneholdt ekspansjonsblandingene nr. 1, 2, 3 og 4, ble betegnet som hhv. "betongblanding" nr. 1, 2, 3 og 4. Hver av betongblandingene ble støpt til platene med en størrelse på 12,7 x 35,6 x 94,0 cm som inneholdt de 102 cm av den deformerte armeringsstål-stang nr. 3 med de rektangulære stigerør sveiset til stålstangens ender og også med uttaksfordypningene og målepluggene av typen Whittemore anbragt på stigerøret og på platens overflate, som beskrevet i avsnittene foran disse eksempler. Hvert av prøve-stykkene fikk herde under omgivelsesbetingelser, og ekspansjonen av stålarmeringsstangen i platen, ekspansjonen av betongen i platene (a) nær stålarmeringsstangen, (b) 12,7 cm fra stålarmeringsstangens aks.e og (c) 25,4 cm fra stålarmeringsstangens akse ble målt, hvorefter "fastgripingen" av betongen til armeringsstangen i forskjellige avstander ble beregnet som beskrevet i avsnittene foran disse eksempler. Resultatene er gjengitt i tabellene 2-6 .

Det fremgår tydelig av de ovenstående tabeller 2-6 at betongblandingen nr. 3 som inneholdt den forbedrede ekspansjonssement-bestanddel ifølge oppfinnelsen, ga overlegne bruksegenskaper ved at den ga en i det vesentlige jevn ekspansjon og spenning av stålarmeringsstangen og derfor en høy beregnet "fastgriping" under en tid av 1 år. Under denne tid var krympingen som følge av tørking ubetydelig.

Ek sempel 2

I dette eksempel ble fire ekspanderende sementblandinger fremstilt som inneholdt fritt CaO og hvori den hovedsakelige forskjell i sammensetningen utgjordes av den anvendte mengde MgO

i hver blanding. Hver blanding ble fremstilt ved å brenne malt leirholdig og kalkholdig bergart ved en temperatur av 1482-

1538°C i en laboratorieforsøksroterovn, og det erholdte hårde, fortettede klinkerprodukt ble bråkjølt i luft. Den erholdte klinker fra ekspansjonsblandingen nr. 5, dvs. kontrollblandingen,

inneholdt ca. 1 vekt% MgO, klinkeren fra ekspansjonsblandingen nr. 6 inneholdt ca. 3 vekt% MgO, klinkeren fra ekspansjonsblandingen nr. 7 inneholdt ca. 5 vekt% MgO, og klinkeren fra ekspansjonsblandingen nr. 8 inneholdt 7 vekt% MgO. Analysene for disse klinkerprodukter er angitt i den nedenstående tabell 7.

Derefter ble alle ekspansjonsklinkere nr. 5-8 malt i en stålkulemølle sammen med gips i en mengde av 24 vektdeler klinker og 1 vektdel gips. Hvert av de malte produkter ble derefter ført gjennom en 100 mesh sikt (Tyler-sikter), og alle partikler som ble holdt tilbake på sikten, ble vraket. Den malte sement av klinkerblandingen nr. 1 hadde et Blaine overflateareal av 3245 cm 2/g, den malte sement av klinkerblandingen nr. 2 hadde et Blaine overflateareal av 3040 cm 2/g, den malte sement av klinkerblandingen nr. 3 hadde et Blaine overflateareal av 3054 cm 2/g, og den malte sement av klinkerblandingen nr. 4 hadde et Blaine overflateareal av 3054 cm<2>/g, alle bestemt ifølge ASTM C204-68.

En ekspanderende sementblanding ble fremstilt fra hver av

de malte sementer av ekspansjonsblandingene nr. 5, 6, 7 og 8 ved å blande 25 vekt% av hver blanding med 75 vekt% Portland-sement av typen I. Betongblandinger 5, 6, 7 og 8 ble fremstilt som inne-

holdt den malte ekspanderende sementblanding hhv. nr. 5, 6, 7 og 8, ved å blande hver av de ovenfor beskrevne ekspanderende sementblandinger med agglomerater og vann ifølge en standard blandeoppskrift med en sementfaktor pa c 5,5 sekker sement pr. 0,76 m 3 ferdig betong. Hver fremstilt betongprøve inneholdt 44 vektdeler sement, 103,8 vektdeler sand, 175,3 vektdeler grove agglomerater (knust kalksten) og tilstrekkelig vann (ca. 28 vektdeler) til at de erholdte prøveblandinger fikk en slump på 14 cm bestemt ved hjelp av metoden ifølge ASTM C143-69.

Porsjoner av hver av betongblandingene 5, 6, 7 og 8 ble derefter adskilt støpt i treformer for fremstilling av den ovenfor • beskrevne 12,7 x 35,6 x 94,0 cm plate inneholdende den angitte lengde av nr. 3 deformert stålarmeringsstang anordnet på langs, i platen, som beskrevet i de innledende avsnitt før eksemplene. Nærmere bestemt ble stålstangen på 102 cm anbragt på langs i platen i en avstand av 6,4 cm under platens øvre overflate og 6,4 cm fra en av platens sider. Rektangulære stigerør ble fastsveiset til begge ender av armeringsstangen, og hvert stigerør inneholdt en uttaksfordypning på 102 cm. sentra. Dessuten ble, som beskrevet i de innledende avsnitt før eksemplene, innsatsstykker av messing lagt ned i det uherdede materiale i en avstand av 25,4 cm over platens overflate og på linje med armeringsstangens lengdeakse. Anbringelsen, av innsatsstykkene og uttaksfordypningene på stige-røret vår slik at senere innsatte måleplugger lå langs en linje som falt sammen med armeringsstangens lengdeakser,og slik at hvert nabopar av slike plugger befant seg i en avstand fra hverandre av ca. 2 5,4 cm.

Efter støpingen fikk prøvestykkene på 12,7 x 35,6 x 94,0 cm størkne under fuktig sekkestrie i ca. 6 timer, og formen ble da fjernet. Stålmålepluggene ble derefter ført inn i de tilsvarende gjengeskårne fordypninger, som beskrevet i de innledende avsnitt foran eksemplene. De første målinger ble derefter tatt med et spenningsmåleapparat av typen Whittemore, og platene ble belagt med en herdeforbindelse for å holde tilbake fuktighetstap fra platen. Platene ble oppbevart på laboratoriegulvet ved en temperatur av ca. 75°C og en relativ fuktighet av 50% i ca. 1 måned og derefter fjernet til et sted utenfor laboratoriet hvor de ble utsatt for de atmosfæriske betingelser. Målinger ble tatt med mellomrom på 1 uke i den førs te'måned, med et mellomrom på 1 måned i de neste tre måneder, og derefter hver tredje måned i en samlet tid av 1 år. Resultatene som viser ekspansjonen av stålarmeringsstangen i hver plate, er gjengitt i den nedenstående tabell 8, ekspansjonen av betongen i prøveplaten inntil stålarmeringsstangen er gjengitt i den nedenstående tabell 9, og "fastgripingen" av betongen til armeringsstangen ble beregnet ved hjelp av den metode som er beskrevet i de innledende avsnitt foran eksemplene, og er gjengitt i den nedenstående tabell 10.

Det fremgår tydelig av tabellene 8, 9 og 10 at så snart en terskelverdi for magnesiumoxyd i blandingen er blitt overskredet, øker "fastgripingen" sterkt. Nærmere bestemt foreligger forholdsvis mindre forskjeller i "fastgripingen" mellom betongblandingene 6, 7 og 8 selv om magnesiumoxydinnholdet varierte fra 3 til 7% i den ekspanderende bestanddel og innholdet av fritt CaO i den ekspanderende bestanddel varierte fra 22,6 til 25,4 vekt% av betongblandingene. Betongblandingen nr. 1 som inneholdt-under 1% MgO i betongblåndingens ekspanderende bestanddel, ga en langt lavere "fastgriping" enn noen av de andre blandinger.

En porsjon av hver av betongblandingene 5, 6, 7 og 8 ble adskilt støpt i standard 7,6 x 7,6 x 25,4 cm former, hvorav halvparten inneholdt en 0,64 cm gjenget stålarmeringsstang som var ført på langs gjennom formen og som ved formens motstående ender var forbundet med to stålplater, og den annen halvpart ikke inneholdt stålarmering.

Efter støping og størkning i ca . 6 timer ble stengene på

7,6 x 7,6 x 25,4 cm fjernet fra formene, målt med et lengdesammen-ligningsmåleapparat og derefter anbragt i et fuktig rom hvor de ble oppbevart under forsøksperioden ved en temperatur av 23°C

og en relativ fuktighet av ca. 100%. Prøvestengene på 7,6 x 7,6 x 25,4 cm ble målt daglig i 1 uke og derefter hver uke inntil en måned hadde passert. På dette tidspunkt ble de anbragt i et vanndampskap med en temperatur på 8 2°C' i 3 dager. Efter at de var blitt fjernet fra vanndampskapet, ble de avkjølt over natten i et fuktig rom og målt for å fastslå lengdeforandringene som skyldtes behandlingen med vanndamp. Derefter ble stengene som var blitt behandlet med vanndamp, behandlet i en autoklav i 3 timer ved et trykk pa 211 kg/cm 2, hvorefter de igjen ble avkjølt over natten i et fuktig rom og målt. Resultatene er gjengitt i de nedenstående tabeller 11 og 12.

Resultatene angitt i tabell 11 angir sammenlignet med resultatene angitt i tabell 9 typen av de forskjeller som fås mellom de små støpte stenger som holdes under en fuktighet på ca. 100%, og de mer realistiske større plateprøvefctykker. i løpet av måleperioden på 28 dager utviste de fullstendig hemmede stenger en sterkere ekspansjon enn platene som bare ble hemmet i den grad som er antydet ved tallet for "fastgripingen" av betongen til stålarmeringsstangen. Det fremgår dessuten av tabell 12 at ekspansjons-nivåene var ennu høyere når stengene fikk gjennomløpe en fullstendig uhemmet ekspansjon.

Ekspansjonen som skyldes vanndampbehandlingen og behandlingen i autoklav, antyder den størst mulige ekspansjon ved høytemperatur-betingelsene, og da denne ekspansjonsverdi forandrer seg lite med innholdet av magnesiumoxyd, er det klart at en slik ekspansjon hovedsakelig skyldes tilstedeværelsen av fri kalk og muligens rekrystallisering av meget små kalsiumhydroxydkrystallitter og tilstedeværelsen av større krystaller. Det er velkjent innen den kjemiske litteratur at grovere krystaller fås ved varmebehandling. Forskjeller i ekspansjonen for de fire betongblandinger ligger således innenfor en forventet forsøksvariasjon og viser ingen bestemt tendens på grunn av tiltagende forandringer i sammensetningen.

Dette underbygges' ytterligere av de resultater som er angitt

i tabellene 8-10 som viser ekspansjonen for betongplater som er blitt lagret utendørs og utsatt for alle variasjoner fra vinter-kulde til sommervarme og for sterkt forskjellige fuktighetsinn-

hold og som ble stabilisert i den første periode på 6 måneder med meget små dimensjonsforandringer under den neste periode på 6 måneder. Dette eksempel viser således tydelig ikke bare den gunstige virkning av magnesiumoxydet i ekspansjonsblandingen som inneholder fritt kalsiumoxyd, men også slike blandingers stabilitet over lengre tid.

Eksempel 3

En ytterligere ekspansjonsblanding ifølge oppfinnelsen ble fremstilt ved å brenne en råblanding av leireholdig og kalkholdige materialer og som inneholdt malt dolomitt (kalsiummagnesium-carbonat), i en ovn. De forholdsvise mengder av råmaterialene ble regulert slik at den erholdte blanding inneholdt ca. 40 vekt% fritt CaO og ca. 4 vekt% MgO. En annen kontrollblanding ble fremstilt på samme måte, men manglet en ytterligere kilde for magnesiumoxyd. Denne blanding ble regulert slik at den erholdte blanding inneholdt 40 vekt% fritt CaO og ca. 1 vekt% MgO.

Begge blandinger ble innført i en ovn og oppvarmet til en temperatur av 1454-1482°C. Klinkeren fra ovnen og som inneholdt ca. 4 vekt% MgO, ble malt med gips i et forhold av 24 vektdeler ekspansjonsklinker pr. 1 vektdel gips, til en Blaine-finhet av

2

2810 cm /g, og den erholdte ekspanderende sementbestanddel ble betegnet som ekspansjonsblanding nr. 9. Kontrollklinkeren som inneholdt ca. 1 vekt% MgO, ble malt med gips i den samme forholdsvise mengde til en Blaine-finhet av 2720 cm 2/g, og den erholdte ekspanderende sementbestanddel ble betegnet som ekspansjonsblanding nr. 10. De to ekspanderende sementblandinger ble analysert,

og resultatene av analysene er gjengitt i tabell 13.

To ekspanderende betongblandinger ble fremstilt som hver inneholdt 44 vektdeler sement (bestående av 15% av de ovenfor beskrevne ekspansjonsblandinger og 85% standard Portland-sement av typen I), 103,8 vektdeler sand, 175,3 vektdeler grove agglomerater (knust kalksten) og tilstrekkelig vann (ca. 28 vektdeler) til at de erholdte prøveblandinger fikk en slump på 14 cm som bestemt ved hjelp av metoden ifølge ASTM C143-69. Betongen fremstilt fra ekspansjonsblandingen nr. 9 er betegnet som betongblanding nr. 9, og betongen fremstilt fra ekspansjonsblandingen nr. 10 er betegnet som betongblanding- nr. 10.

Begge ekspansjonsblandinger ble støpt til 12,7 x 35,6 x 94,0 cm plater som hver inneholdt en lengde av nr. 3 deformert armeringsstål og som hver var forsynt med messinginnsatsstykkene som beskrevet i de innledende avsnitt før eksemplene. Derefter ble hver plate herdet og målt som beskrevet i eksempel 2.

De første målinger ble tatt for begge plater med et spenningsmåleapparat av typen Whittemore efter ca. 6 timer da formene ble fjernet, og platene ble derefter målt periodevis i opp til

. 6 måneder. Målingene for platene på 12,7 x 35,6 x 94,0 cm er gjengitt i de nedenstående tabeller 14, 15 og 16, hvorav ekspansjonen av stålarmeringsstangen i hver plate er gjengitt i tabell

14, ekspansjonen av betongen inntil armeringsstangen er gjengitt i tabell 15, og den prosentuelle "fastgriping" av betongen til armeringsstangen og dessuten i en avstand av 1.2,7 og 25,4 cm fra armeringsstangens lengdeakse er gjengitt i tabell 16.

Det fremgår av resultatene angitt i de ovenstående tabeller 14-16 at når innholdet, av fritt CaO øker til 40% og derover, avtar innvirkningen av MgO på fastgripingen til stålet av betongen på et sted inntil stålet. Dette innebærer at "fastgripingen" inntil stålet er utmerket i begge tilfeller, med og uten tilsatt magnesiumoxyd. Når imidlertid innholdet av fri- kalk er høyere, befordrer tilsetningen av magnesiumoxyd til ekspansjonsblandingen en utvidelse av "innvirkningsområdet" for stålarmeringsstangen ved at den ekspanderende betong hemmes i en større avstand fra denne. I det tilfelle som er beskrevet i dette eksempel, er variasjonen i "fastgriping" mellom betongblandingen nr. 9 og betongblandingen nr. 10 ubetydelig direkte inntil stålet, men den blir mer betydelig i en avstand av 12,7 og 25,4 cm fra armeringsstangens lengdeakse. Efter 6 måneder er "fastgripingen" for betongblandingen nr. 9 som inneholder nesten 4% magnesiumoxyd, 42% større i en avstand av 12,7 cm fra stålstangens akse enn "fastgripingen" for betongblandingen nr. 10 som bare inneholder 1% magnesiumoxyd. I en avstand av 25,4 cm fra armeringsstangens lengdeakse er derfor "fastgripingen" for betongblandingen nr. 9 46% større enn den tilsvarende "fastgriping" for betongblandingen nr. 10.

Det fremgår derfor av dette eksempel at virkningen av magnesiumoxydtilsetninger til en ekspanderende sementblanding som inneholder .fritt kalsiumoxyd og som er fremstilt ifølge oppfinnelsen, fremdeles er nyttig ved et innhold av fri kalk på 40% derover, og i dette tilfelle er den hovedsakelige virkning ikke bare at de forventedeøkninger og den hø.ye prosentuelle "fastgriping" for betongen til stålarmeringsstangen opprettholdes,

men også at "innvirkningsområdet" av armeringsstangen på den ekspanderende betong utvides.

Eksempel 4

En annen ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen ble fremstilt ved å brenne en blanding av leirholdige, kalkholdige og magnesiumoxydholdige råmaterialer i en laboratorieroterovn. Forholdet mellom-reaktantene ble avpasset slik at den erholdte blanding inneholdt ca. 28 vekt% MgO. Blandingen ble brent i to trinn. Først ble halvparten av råbtandingen inn-

ført i ovnen og oppvarmet til en temperatur av ca. 1343°C. Klinkeren fra ovnen ble avkjølt og derefter malt sammen med gips

i et forhold av 23,75 deler ekspansjonsklinker pr. 1,25 deler gips, til et Blaine-overflateareal av 2810 cm 2/g. Denne malte sement ble kalt ekspansjonsblanding nr. 11.

Den annen halvpart av den opprinnelige råblanding ble likeledes innført i ovnen og oppvarmet til en temperatur av ca. 1482°C. Klinkeren ble avkjølt i luft og malt sammen med gips i det samme forhold som for ekspansjonsblandingen nr. 11, til et Blaine-overflateareal av 2790 cm<2>/g. Denne malte sement ble kalt ekspansjonsblandingen nr. 12.

En annen blanding av råmaterialer ble fremstilt som ved egnet avpasning av de forholdsvise mengder av de leirholdige, kalkholdige og magnesiumholdige råmaterialer ga en klinker inneholdende ca. 28 vekt% fri kalk og ca. 4 vekt% magnesiumoxyd efter brenning i én laboratorieroterovn. Blandingen av råmaterialer ble også brent i to trinn. Den første halvpart ble innført i ovnen og oppvarmet til en temperatur av 1343°C. Den erholdte klinker ble avkjølt i luft, malt sammen med gips i en kulemølle i et forhold av 23,75 deler klinker pr. 1,25 deler gips, til et Blaine-overflateareal av 2810 cm 2/g. Denne malte sement ble kalt ekspansjonsblanding nr. 13. Den annen halvpart av blandingen

av råmaterialer ble brent i ovnen ved en øket temperatur på ca. 1482°C. Den erholdte klinker ble på lignende måte avkjølt, i luft og malt med den samme forholdsvise mengde av gips som den første halvpart av klinkeren som ble brent ved den lavere temperatur, til et Blaine-overflateareal av 2810 cm 2/g. Denne malte sement ble kalt ekspansjonsblanding nr. 14.

De fire blandinger ble analysert, og resultatene av disse analyser er gjengitt i den nedenstående tabell 17.

Betongprøveplater på 12,7 x 35,6 x 94,0 cm som beskrevet

i de innledende avsnitt foran eksemplene, ble fremstilt for ekspansjonsforsøk under anvendelse av ekspansjonsblandingen nr. 11 og ekspansjonsblandingen nr. 12. Betongblandingen nr. 11 ble frem--stilt ved anvendelse av 25% av ekspansjonsblandingen nr. 11 og 75% av en Portland-sement av type I for å utgjøre sementandelen i den erholdte blanding. Betongblandingen nr. 12 ble fremstilt ved anvendelse av 25% av ekspansjonsblandingen nr. 12 og 75% av en Portland-sement av type I for å utgjøre sementandelen i denne erholdte blanding. Betongblandingen nr.- 13 ble fremstilt ved anvendelse av 25% av, ekspans jonsblandingen nr. 13 og 75% av en Portland-sement av type I for å utgjøre sementandelen i den erholdte blanding. På lignende måte ble betongblandingen nr. 14 fremstilt ved anvendelse av 25% av ekspansjonsblandingen nr. 14

, og 75% av en Portland-sement av type I for å utgjøre sementandelen i den erholdte blanding.

I alle fire tilfeller besto den ferdige betongblanding av

44 vektdeler av de ovenfor -beskrevne sementblandinger, 103,8 vektdeler sand, 175,3 vektdeler grove agglomerater og tilstrekkelig vann (28-29 vektdeler) til at betongen fikk en slump på 14 cm.

De erholdte plater på 12,7 x 35,6 x 94,0 cm som hver inneholdt en lengde av nr. 3 deformert armeringsstang, ble støpt, herdet og målt som beskrevet i eksempel 2. Ekspansjonene for stålarmeringsstangen i prøveplaten er gjengitt i tabell 18, ekspansjonene for betongen inntil armeringsstangen er gjengitt i tabell 19, og den prosentuelle "fastgriping" av betongen til armeringsstangen er gjengitt i tabell 20.

Det fremgår at de to grupper av ekspansjonsbetong som hver besto av en ekspanderende sementbestanddel brent ved en lav og en høy temperatur, har tilnærmet de samme ekspansjonsegenskaper opp til ca. 28 dager. Efter dette tidspunkt ble betongen som inneholdt den ekspanderende sementbestanddel (betongblandingene nr. 11

og nr. 13) som var blitt malt fra en klinker som var blitt brent ved en lavere temperatur, utsatt for en meget hurtig ekspansjons-økning, og dersom den ikke hemmes tilstrekkelig, vil den derfor muligens kunne nå en ekspansjon som ville kunne betraktes som ødeleggende eller i det minste føre til et tap av mekanisk fasthet på grunn av dannelse av mikrosprekker.

I alle de i dette eksempel angitte fire tilfeller holdt den prosentuelle "fastgriping" seg høy takket være den gunstige innvirkning av et forhøyet magnesiumoxydinnhold som anvendt ifølge oppfinnelsen. Denne høye prosentuelle "fastgriping" forekom også

i tilfellene med forsinket sterk ekspansjon.

Eksempel 5

En annen ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen ble fremstilt ved å brenne en blanding av leirholdige, kalkholdige og magnesiumoxydholdige råmaterialer i en stor teknisk roterovn. Forholdet mellom råmaterialene ble regulert slik at den erholdte blanding inneholdt 26-27 vekt% fri kalk og 4 vekt% magnesiumoxyd. Blandingen ble innført i ovnen og oppvarmet til en temperatur av

ca. 1510°C. Fra ovnen ble klinkeren overført til et ristkjøle-apparat og ble avkjølt med luft og derefter overført til en slutt-mølle og en lagringstank. Den ble malt i-en lukket malekrets sammen med gips inntil en Blaine-finhet på 3270 cm p/g og 99,3 vekt% av partiklene passerte gjennom en 100 mesh sikt, 95,0 vekt% av partiklene passerte gjennom en 200 mesh sikt, og 80,9'vekt% av partiklene

passerte- gjennom en 325 mesh sikt. Den erholdte malte sementblanding inneholdt 26,1% fri kalk og 3,7% magnesiumoxyd, og de øvrige bestanddeler besto av trikalsiumsilikat, trikalsiumaluminat og tetrakalsiumaluminiumferritt. Denne sement ble kalt ekspansjonsblanding nr. 15. Blandingen ble analysert, og resultatene av analysen er gjengitt i den nedenstående tabell 21.

Denne ekspansjonsblanding nr. 15 ble anvendt for å bestemme virkningen av blanding av betongen i lengre tid ved forhøyet temperatur som vanlig er på en rekke steder under årets sommermåneder. Tre ekspanderende betongblandinger ble fremstilt hver med den samme sammensetning, og de ble blandet i forskjellig tid, ved forskjellig temperatur og med et forskjellig vanninnhold. De ble derefter støpt til 12,7'x 35,6 x 94,0 cm prøveplater som beskrevet<1>de innledende avsnitt i eksemplene.

Den anvendte betongblanding inneholdt 44 vektdeler sement

som besto av 20 vekt% ekspansjonsblanding nr. 15 og 80 vekt% Portland-sement av type I, 103,8 vektdeler sand, 175,3 vektdeler grove agglomerater og tilstrekkelig vann til at det ble erholdt en slump på 14 cm. Dessuten ble en kontrollblanding fremstilt hvor sementandelen av betongen besto av 100% Portlandsement av type I. Ingen plate ble støpt med denne betong.

Betongblandeapparatet som ble anvendt for disse forsøk, ble forkondisjonert ved at det fikk henstå i flere timer i den varme sommersol. Dessuten ble den anvendte sand og de grove agglomerater kondisjonert i en ovn til en temperatur på 38°C. Alt anvendt vann ble forvarmet til en temperatur av 32°C. Den første betongblanding, betegnet som betongblanding nr. 15, ble fremstilt ved anvendelse av en sementandel som besto av 100% Portlandsement av type I og av de andre ovenfor beskrevne oppvarmede materialer. Slumpen ble regulert til 14 cm med varmt vann, og betongens temperatur ble målt. Den varme betong ble blandet i 5 minutter, hvorefter blande-apparatet ble stanset i 4 minutter. Blandingen ble gjenopptatt i 1 minutt, og på dette tidspunkt fikk betongen hvile i ytterligere

4 minutter. Efter blanding i 1 minutt ble så slumpen fastslått,

og betongens temperatur ble målt. Denne syklus for betongen som fikk hvile.i 4 minutter og ble blandet i 1 minutt, ble fortsatt,

og både slumpen og temperaturen ble bestemt hvert tiende minutt inntil en samlet tid på 40 minutter hadde gått. På dette tidspunkt ble betongblandingen nr. 15 vraket.

Den ekspanderende betongblanding nr. 16 ble fremstilt på

samme måte som betongblandingen nr. 15, men den inneholdt en sementandel som besto av 20% ekspansjonsblanding nr. 15dg 80% Portland-sement av type I. Også denne blanding ble til å begynne med regulert til en slump på 14 cm, og temperaturen ble målt. På lignende måte som ved det foregående forsøk fikk betongen hvile i 4 minutter efter at den var blitt bla-ndet i 5 minutter, og betongen ble derefter blandet i 1 minutt, fikk hvile i 5 minutter og ble blandet i minutt, hvorefter slumpen og temperaturen ble målt. Denne fremgangsmåte ble igjen fortsatt i en samlet tid på 40 minutter, og på dette tidspunkt ble den ekspanderende betongblanding nr. 16

støpt til en 12,7 x 35,6 x 94,0 cm plate inneholdende en lengde av deformert armeringsstamg nr. 3, som beskrevet i de innledende avsnitt i eksemplene.

Betongblandingen nr. 17 hadde den samme sammensetning som ekspansjonsblandingen nr. 16. Den ble blandet med varme utgangsmaterialer og ved avvekslende hviling og blanding i en samlet tid på 1 time. På dette tidspunkt ble den igjen temperert med varmt vann for å få tilbake den opprinnelige slump på 14 cm, og derefter. ble den støpt til en 12,7 x 35,6 x 94,0 cm plate, som inneholdt en lengde av deformert armeringsstang nr. 3, som beskrevet i de innledende avsnitt i eksemplene.

Betongblandingen nr. 18 hadde en lignende sammensetning med

en sementandel som besto av 20% ekspansjonsblanding nr. 15 og 80% Portlandsement av type I, og med den ovenfor beskrevne forholdsvise mengde av sand og grove agglomerater. Denne ekspanderende betong-

blanding ble fremstilt i laboratoriet med bestanddeler som var blitt kondisjonert til værelsetemperatur (ca. 24°C), og den ble derefter blandet i de vanlige 5 minutter. Tilstrekkelig med vann ble tilsatt under blandeprosessen til at det ble erholdt en slump på 14 cm. Den standard fremgangsmåte som ble anvendt for fremstilling av denne betong, var lignende den som er beskrevet i eksempel 2. Betongblandingen nr. 18 ble derefter støpt til en 12,7 x 3'5,6 x 94,0 cm plate som inneholdt en lengde av deformert armeringsstang nr. 3, som beskrevet i de innledende avsnitt i eksemplene. Virkningen av forhøyet temperatur og forlenget blandetid på betongblandingene nr. 15, 16 og 17 er gjengitt i den nedenstående tabell 22.

De tre 12,7 x 35,6 x 94,0 cm betongplater som hver inneholdt en lengde av deformert armeringsstål nr. 3 og som ble støpt fra de ekspanderende betongblandinger nr. 16, 17 og 18, ble herdet og målt som beskrevet ovenfor i eksempel 2. Stålarmeringsstangens ekspansjoner i prøveplaten er gjengitt i tabell 23, betongens ekspansjoner inntil armeringsstangen er gjengitt i tabell 24, og den prosentuelle "fastgriping" av betongen til armeringsstangen er gjengitt i tabell 25.

Det fremgår av tabell 22 at slumptapet for de to ekspanderende betongblandinger (betongblandingene nr. 16 og 17) ikke er forskjellig fra det tap som forekommer i en vanlig Portland-sementbetong (betongblanding nr. 15) når de utsettes for forhøyede temperaturer og forlengede blandetider. Disse betingelser er typiske for sommer-værbetingelser og de vanlige transportider fra et betongblandean-legg til et spesielt arbeidssted. Det fremgår av tabell 22 at slumpen har sunket i alle tre tilfeller med ca. halvparten fra dens opprinnelige verdi. Den vanlige praksis når betong anvendes på byggestedet, er å tilsette ytterligere blandevann for å øke slumpen og dermed flytbarheten og lettheten hvormed betongen kan bringes på plass. Betongblandingen nr. 17 ble derfor på ny temperert med varmt vann for å øke slumpen tilbake til dens opprinnelige verdi og for derefter å fastslå hvilken virkning denne handling ville ha på ekspansjonsegenskapene og den prosentuelle "fastgriping" for et 12,7 x 35,6 x 94,0 cm prøvestykke fremstilt fra denne betong.

I tabellene 23, 24 og 25 er gjengitt resultatene av en sammenligning av de tre ekspanderende betongplater fremstilt med de samme bestanddeler i de samme forholdsvise.mengder, men med forskjellig temperatur, blandetid og den vannmengde som var nødvendig for å oppnå en opprinnelig slump på 14 cm. Betongblandingen nr. 16 som ble blandet i forlenget tid ved forhøyet temperaturytrengte opprinnelig ca. 30 vektdele-r vann. Betongblandingen nr. 17 som også ble utsatt for varmblanding i forlenget tid og som derefter på ny ble temperert for å gjenvinne den opprinnelige slump, trengte opprinnelig ca. 33 vektdeler vann. Endelig trengte betongblandingen nr. 18 som ble blandet i kort tid ved standard værelsetemperatur- betingelser, opprinnelig ca. 28 vektdeler vann for å få den krevede slump på 14 cm.

Betongblandingen nr. 18 ga den sedvanlige gode "fastgriping" som er ventet av en betong fremstilt fra en ekspansjonssement fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte. Dessuten var den erholdte ekspansjon også på det nivå som var ventet for en ekspanderende sementblanding inneholdende ca. 20% av en komponent som inneholdt ca. 26% fri kalk, og 80% Portland-sement av type I.

Med betongblandingen nr. 16 førte imidlertid anbringelsen av en varm betong med lav slump til en nedsatt ekspansjon og også til en dårligere og mer feilaktig prosentuell "fastgriping". På flere tidspunkter ved målingen (dvs. 28 dager og 6 måneder) viste stålarmeringsstangen overhodet ingen ekspansjon og var fullstendig slakk.

Med betongblandingen nr. 17 var imidlertid den prosentuelle "fastgriping" utmerket under hele måleperioden, og ekspansjonen både for stålet og betongen var høyere enn ekspansjonen for den under normale betingelser.blandede betong som var betongblandingen nr. 18.

Dette eksempel viser også tydelig at ekspansjonsblandingen ifølge oppfinnelsen med fremgang kan anvendes ved forhøyet temperatur og ved forlengede blandetider. Den gir i virkeligheten en overlegen bruksegenskap under slike temperatur- og blandebetingelser dersom den på ny tempereres med vann som vanlig er på byggestedet. Denne egenskap står i direkte motsetning til de nu vanlig anvendte ekspanderende sulfoaluminatsementer som i alminnelighet har et større slumptap enn normalt ved blanding ved forhøyet temperatur og som også nesten fullstendig mister.deres evne til å ekspandere under slike blandebetingelser ved forhøyet temperatur.

Eksempel 6

En ytterligere ekspanderende sementblanding ifølge oppfinnelsen ble fremstilt ved å male bruddsten, høykvalitetskalksten, valse-glødeskall og dolomittsand i en teknisk kulemølle med to avdelinger for fremstilling av en leirholdig, kalkholdig og magnesiumoxyd-holdig råoppslemning inneholdende ca. 38% fuktighet. Forholdet mellom de reaktanter som'ble anvendt i denne blanding, ble regulert slik at det erholdte produkt fikk et innhold på 16-18 vekt% fri kalk og 3-4 vekt% magnesiumoxyd. Blandingen ble tilført til en stor teknisk roterovn og oppvarmet til en temperatur på 1454-1482°C.

Klinkeren ble fra ovnen overført til en kjølerist og ble derefter fylt i en lagringssilo for en sluttnedmalingsmølle. Klinkerens sammensetning er gjengitt i den nedenstående tabell 26.

Klinkeren ble malt i en lukket malekrets med gips og en klinker av Portland-sement av type I i en slik forholdsvis mengde at den erholdte sammalte ekspansjonssement fikk et fritt kalkinnhold på 7-8 vekt% og et SO^-inntiold på ca. 2,2 vekt% . Avgangen fra møllen ble innført i en sentrifugeseparator som ble inn-stilt slik at blandingen fikk en Blaine-finhet på ca. 3200 cm 2/g og 99,3 vekt% av partiklene passerte gjennom en 100 mesh sikt, 94,2 vekt% av partiklene passerte gjennom en 200 mesh sikt, og ca. 80 vekt% av partiklene passerte gjennom en 325 mesh sikt. Denne sement ble kalt ekspansjonsblanding nr. 19.

Den nymalte ekspansjonsblanding ble fylt i en lagringssilo.

4 uker efter nedmalingen ble siloen åpnet, og en prøve av ekspansjonssementen ble fjernet. Denne sementprøve ble betegnet som ekspansjonsblanding nr. 20. Efter 10 uker efter den første ned-

maling ble igjen en annen sementprøve fjernet fra siloen. Denne sement ble betegnet som ekspansjonsblanding nr. 21. Blaine-overflatearealet og det frie kalkinnhold i hver av ekspansjonsblandingene nr. 19, 20 og 21 er gjengitt i den nedenstående tabell 27.

Straks hver sement var blitt erholdt, ble den tatt til laboratoriet, og betongblandinger ble fremstilt. Betongblandingen fremstilt med ekspansjonsblandingen nr. 19 betegnes som betongblanding nr. 19, betongblandingen fremstilt fra ekspansjonsblandingen nr. 20 betegnes som betongblanding nr. 20, og betongblandingen fremstilt fra ekspansjonsblandingen nr. 21 betegnes som betongblanding nr. 21.

Hver fremstilt- betongblanding inneholdt 44 vektdeler ekspansjonssement, 103,8 vektdeler sand, 175,3 vektdeler grove agglomerater (knust kalksten) og tilstrekkelig vann til å gi en slump på 14 cm. Betongblandingen nr. 19 trengte 28,0 vektdeler vann, betongblandingen nr. 20 29,0 vektdeler vann og betongblandingen nr. 21 28,8 vektdeler vann.

Hver av de tre betongblandinger ble straks de var blitt fremstilt, støpt til en 12,7 x 35,6 x 94,0 cm plate inneholdende en lengde av deformert armeringsstål nr. 3, som beskrevet i de innledende avsnitt i eksemplene. Den øvrige betong ble støpt i standard 7,6 x 7,6 x 25,4 cm former hvorav enkelte inneholdt en 0,64 cm gjenget stålstang som strakte seg på langs gjennom formen og var festet til to stålplater på de motstående ender av denne, mens andre former ikke inneholdt en stålarmering.

Platene på 12 , 7 x 35,6 x 94,0 cm og st.engene på 7,6 x 7,6 x 25,4 cm ble derefter herdet og målt som beskrevet i eksempel 2.

Første målinger ble gjort for platene med et spenningsmåleapparat av typen Whittemore efter ca. 6 timer da formene ble fjernet, og derefter periodevis i inntil 3 måneder. Ekspansjonen av stålarmeringsstangen i hver plate er gjengitt i tabell 28. Den samtidige ekspansjon av betongen inntil stålarmeringsstangen er gjengi-tt i tabell 29. Den beregnede prosentuelle " f astgriping" av betongen til stålarmeringsstangen er gjengitt i tabell 30.

På lignende måte ble betongstengene på 7,6 x 7,6 x 25,4 cm fjernet fra formen efter 6 timer, og første målinger ble utført med et lengdesammenligningsapparat. Påfølgende målinger ble gjort periodevis i inntil 1 måned. Hver stang ble derefter anbragt i et vanndampskap ved en temperatur av 82°C i 3 dager, avkjølt over natten i det fuktige rom og derefter målt. Vanndampbehandlede stenger ble dessuten anbragt i en autoklav og oppvarmet i 3 timer ved et vanndamptrykk av 21 kg/cm 2. De ble derefter fjernet, av-kjølt over natten i det fuktige rom og målt.

De hemmede ekspansjonsverdier for betongstenger i løpet av 1 måned og med den beskrevne påfølgende vanndampbehandling er gjengitt i tabell 31. Lignende ekspansjonsverdier for uhemmede betongstenger er gjengitt i tabell 32.

Betydningen av dette eksempel er at det viser stabiliteten for ekspansjonsblandincfnif ø'lge oppfinnelsen under normale betingelser ved lagring i fabrikksilo. Den normale variasjon i innholdet av fri kalk som skyldes den forventede virkning av nedmalingsut-styret, og variasjonen i ekspansjonsklinkeren som ble sammalt med Portland-klinker av type I, fremgår av tabell 27 hvori lagrings-tiden for den sammalte ekspansjonssement varierer fra nymalt materiale til et materiale" som er 10 uker gammelt. Det vil imidlertid bemerkes hva gjelder sementens Blaine-finhet at det er en tiltagende økning av overflatearealet som mest sannsynlig skyldes en langsom nedbrytning av sementpaftikler som skriver seg fra en uunpgåelig adsorpsjon av fuktighet. Partiklene av fri kalk i ekspans jonsblandingen er reakti.ve overfor fuktighet, og enhver fuktighet fra dehydratiseringen av den sammalte gips eller fra luft som .siver inn i siloen, vil føre til en for tidlig hydratisering av den frie kalk. Det er således rimelig å forvente at ved lagring i lengre tid vil ekspansjonsblandingens effektivitet være tilbøyelig til å avta noe. Dette vil vise seg ved en økning av .den målte Blaine-finhet og ved en nedsatt ekspansjonsevne for enhver betong fremstilt med ekspansjonssementblandingen.

I tabellene 28, 29 og 30 er vist virkningen av silolagring

på den angjeldende sements ekspansjonseffektivitet. Det synes som om bare en liten forandring av ekspansjonsevnen har forekommet, selv om det for sementer som er blitt lagret i lengre tid, kan være en tilbøyelighet til at den prosentuelle "fastgriping" vil avta. I alle tilfeller er den prosentuelle "fastgriping" høy på grunn av de gunstige innvirkninger av magnesiumoxydet i ekspansjonsklinkeren fremstilt med en sammensetning ifølge oppfinnelsen. Det

bør bemerkes at en større nedbrytning og et større tap av ekspansjonsevne tidligere er blitt notert for lagrede prøver av en ren ekspansjonskomponent for sement med høyt innhold av fri kalk enn for den sammalte sement beskrevet i dette eksempel.

Et tap av ekspansjonsevne er imidlertid blitt notert for de resultater for en 7,6 x 7,6 x 25,4 cm stang som er angitt i

tabellene 31 og 32. Efter en måned ble hemmede betongstenger fremstilt fra ekspansjonssement som var 10 uker gammel, utsatt for en ca. 38% minskning av ekspansjonsevnen sammenlignet med hemmede betongstenger fremstilt fra nymalt ekspansjonssement. På lignende måte hadde uhemmede betongstenger fremstilt fra en 10 ukers gammel ekspansjonssement en målt ekspansjon som var ca. 44% lavere enn for uhemmede betongstenger fremstilt fra nymalt ekspansjonssement. Selv om dette tap ikke var så tydelig for den samme betong støpt til plater på 12,7 x 35,6 x 94,0 cm og kan bli noe overdrevet på grunn av den annerledes geometri og mindre størrelse for stengene på 7,6 x 7,6 x 25,4 cm, antyder dette at en nedsettelse av ekspan-.sjonspotensialet forekommer langsomt under lagring, men mindre frem-hevet for en sammalt ekspansjonssement enn for en ren ekspansjonskomponent.

Betong med en alder på 28 dager som dessuten utsettes for en behandling med vanndamp ved 8 2°C fulgt av en behandling j autoklav

ved "et trykk på 21 kg/cm 2, viser den forventede ytterligere ekspansjon. Denne ekspansjon som skyldes behandlingen med vann.og i autoklav, er også tilbøyelig til å avta med økende lagringstid for ekspans jon-ssementen som anvendes for den undersøkte ■ betong. Den samme tilbøyelighet til en lavere ekspansjon som er blitt notert

for betong fremstilt fra nymalt ekspansjonssement sammenlignet med betong fremstilt fra ekspansjonssement som er blitt tatt 4 og 10

uker senere, gjelder således like meget for størrelsen av den målte ekspansjon da de samme stenger ble behandlet med vanndamp og i en autoklav.

I tillegg til det ovenstående viser en sammenligning mellom

.betongblandingen nr. 19 (nymalt ekspansjonssement brent i teknisk målestokk) i tabellene 31 og 32 og betongblandingene nr..6-8 (malt i laboratoriet og brent i en liten laboratorieovn) i tabellene 10 og 11 at den forlengede brenningstid og blandingén av den første

blanding har ført til en forbedret homogenitet og reaktivitet for klinkermineraler, spesielt fri kalk og periklaskrystallitter, slik

at den ytterligere ekspansjon som ble erholdt på grunn av vanndampbehandlingen og behandlingen i autoklav av betongen fremstilt med en ekspansjonssement som var blitt brent i teknisk målestokk, var betydelig mindre enn den ytterligere ekspansjon som ble erholdt ved vanndampbehandlingen og behandlingen i autoklav av betong fremstilt med en laboratoriefremstilt ekspansjonssement ifølge oppfinnelsen. I begge tilfeller var imidlertid ekspansjonene og. den prosentuelle "fastgriping" som ble målt ved metoden hvor platen på 1,27 x 35,6 x 94,0 cm anvendes, langt bedre enn de som ble erholdt for betongprøvestykker fremstilt med ekspansjonsblandinger som • ikke var blitt fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte.

Claims (36)

1. Ekspansjonssementblanding laget av leirholdige og kalkholdige materialer, karakterisert ved at den inneholder 1-70 vekt% fritt CaO og" 2-7 vekt% MgO jevnt fordelt, idet den øvrige del av materialene utgjøres hovedsakelig av trikalsiumsilikat og sementblandingen inneholder i det vesentlige intet dikalsiumsilikat.

2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at MgO foreligger i blandingen i form av en fast oppløsning og krystallpartikler hvorav minst 75% ikke er større enn ca. 10 pm.

3. Blanding ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den har en partikkelstørrelse på ikke over ca. 80 mesh (Tyler sikter) og en finhet på ikke over ca. 4700 cm 2/g.

4. Blanding ifølge krav 1-3, karakterisert ved at den inneholder 5-30 vekt% fritt CaO.

5. Blanding ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den har en partikkelstørrelse på under 100 mesh og en finhet 2 pa ikke over 3700 cm /g.

6. Blanding ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den har en finhet på 2000-3700 cm 2/g.

7. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den er fremstilt ved brenning av blandinger av utgangsmaterialer for magnesiumoxyd og av leirholdige og kalkholdige reaktantmaterialer som inneholder et overskudd av CaO i forhold til siliciumdioxyd, under slike betingelser åt i det vesentlige alt siliciumdioxyd er blitt omdannet til trikalsiumsilikat og magnesiumoxydet er blitt jevnt fordelt i blandingen.

8. Blanding ifølge krav 7, karakterisert ved at den dessuten omfatter en flytende fase som dannes under brenningen og som utgjør 15-35 vekt% av blandingen.

9. Blanding ifølge krav 8, karakterisert ved at magnesiumoxydet foreligger i blandingen i fast oppløsning i den flytende fase og i blandingens silikatfase og i form av krystaller hvorav minst ca. 75% har en størrelse på ikke over ca. 10 jum.

10. Blanding ifølge krav 7-9, karakterisert ved at den har en partikkelstørrelse på ikke over ca. 80 mesh og en finhet på ikke over ca. 4700 cm 2/g.

11. Blanding ifølge krav 7-10, karakterisert ved at den inneholder 5-30 vekt% fritt CaO.

12. Blanding ifølge krav 7-10, karakterisert ved at den inneholder 5 til under 40 vekt% fritt CaO.

13. Blanding ifølge krav 7-12, karakterisert ved at den har en partikkelstørrelse på under 100 mesh og en finhet på ikke over 3700 cm 2/g.

14. Blanding ifølge krav 7-13, karakterisert ved at den har en finhet av 2000-3700 cm <2> /g.

15. Blanding ifølge krav 7, karakterisert ved at den inneholder 1-70 vekt% fritt CaO og en liten, men effektiv, mengde MgO som er tilstrekkelig til å øke den erholdte blandings evne ved hydratisering til å gripe fast i stålarmeringsdeler i blandingen, idet den øvrige del av blandingen hovedsakelig ut-gjøres av trikalsiumsilikat og blandingen inneholder i det vesentlige intet dikalsiumsilikat.

16. Ekspans jonssement,. karakterisert ved at den omfatter en blanding av (a) en hydratiserbar sement og (b) en ekspansjonsblanding laget av leirholdige og kalkholdige materialer og inneholdende 1-70 vekt% fritt CaO og 2-7 vekt% MgO jevnt fordelt, idet den øvrige del av blandingen hovedsakelig utgjøres av, trikalsiumsilikat og blandingen inneholder i det vesentlige intet dikalsiumsilikat.

17. Ekspansjonssement ifølge krav 16, karakterisert ved at den hydratiserbare sement er Portland-sement.

18. Ekspansjonssement ifølge krav 16 eller 17, karakterisert ved at blandingen er laget ved å sammale en Portland-sementklinker og en klinker av ekspansjonssementblandingen.

19. Ekspansjonssement ifølge krav 16-18, karakterisert ved at ekspansjonsblandingen inneholder 5 til under ca. 40% vekt% CaO.

20. Ekspansjonssement ifølge krav 16-19, karakterisert ved at ekspansjonsblandingen inneholder 5-30 vekt% CaO.

21. Ekspansjonssement ifølge krav 16-20, karakterisert ved at ekspansjonsblandingen har en partikkelstørrelse på ikke over ca. 80 mesh og en finhet på ikke over ca. 4700 cm 2/g.

22. Ekspansjonssement ifølge krav 16-21, karakterisert ved at ekspansjonsblandingen har en partikkelstørrelse på under 100 mesh og en finhet på ikke over 3700 cm 2/g.

23. Ekspansjonssement ifølge krav 16-22, karakt'eri-sert ved at ekspansjonsblandingen har en finhet på 2000-3700 cm <2> /g.

24. Ekspansjonssement ifølge krav 16-23, karakterisert ved at den inneholder 1—99 vekt% Portland-sement og 99-1 vekt% ekspansjonsblanding.

25. Ekspansjonssement ifølge krav 16-24, karakterisert ved at ekspansjonsblandingen inneholder 5 til under ca. 40 vekt% av det frie CaO.

26. Ekspansjonssement ifølge krav 16-25, karakterisert ved at ekspansjonsblandingen inneholder 5-30 vekt% av det frie CaO.

27. Ekspansjonssement ifølge krav 16, karakterisert ved at den hydratiserbare sement er en pozzolansement.

28. Fremgangsmåte ved fremstilling av en ekspansjonssementblanding, karakterisert ved at (a) utgangsmaterialer for magnesiumoxyd og leirholdige og kalk holdige reaktantmaterialer innføres i påmatningsenden for en ovn, idet de kalkholdige reaktantmaterialer inneholder tilstrekkelig med CaO-dannende materialer til fullstendig å reagere med de leirholdige materialer i ovnen og til å gi et overskudd av ureagert CaO i den brente klinker i en mengde av 1-70 vekt% av denne, og idet utgangsmaterialene for magnesiumoxyd gir MgO i en mengde av 2-7 vekt% av blandingen, (b) materialene brennes i en brennsone i ovnen ved en temperatur av 1371-1594°C og i tilstrekkelig tid til å omdanne i det vesentlige alt silikat i de leirholdige materialer til trikalsiumsilikat og til å gi i det vesentlige intet dikalsiumsilikat, men 1-70 vekt% fritt CaO i den erholdte brente klinker og til jevnt å dispergere MgO i den erholdte brente klinker, og (c) klinkeren males for fremstilling av en pulverformig, hydraulisk ekspansjonssementblanding.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 28, karakterisert ved at utgangsmaterialene for magnesiumoxyd og de leirholdige og kalkholdige reaktantmaterialer tilføres til ovnen med en slik partikkelstørrelse at ikke under ca. 97% av partiklene passerer gjennom en 50 mesh sikt og ikke under ca. 80% av partiklene passerer gjennom en 200 mesh sikt.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 28 eller .29, karakterisert ved at det under brenningen dannes en flytende fase av materialene i en mengde av 15-35 vekt% av den erholdte brente klinker.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 28-30, karakterisert ved at brenningen utføres slik at MgO jevnt fordeles i blandingen i form av en fast oppløsning og i form av krystaller hvorav minst 75% har en størrelse på ikke over ca. 10 |um.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 28-31, karakteris'ert ved at nedmalingen utføres slik at det fås partikler med en størrelse på ikke over ca. 80 mesh og med en finhet på ikke over 2 ca. 4700 cm /g.

33 Fremgangsmåte ifølge krav 28-32, karakterisert ved at det fremstilles en blanding hvori innholdet av fritt CaO utgjør 5 til under ca. 40 vekt% av blandingen.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 28-33, karakterisert ved at det fremstilles en blanding hvori CaO utgjør 5-30 vekt% av blandingen.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 28-34, karakterisert ved at klinkeren nedmales til en partikkelstørrelse på under 100 mesh og til en finhet på ikke over 3700 cm 2/g.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 28-35, karakterisert ved at klinkeren nedmales til en finhet på 2000-3700 cm 2/g.