NO791706L - Herdet betong og fremgangsmaate ved fremstilling derav - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår betong med forbedret trykkfasthet.

Betong er et hårdt, sterkt byggemateriale som fremstilles ved å blande sement, sand, grus og vann.. Vannet i blandingen gjør at sementen herder og binder hele blandingen til en hård

masse. Det er velkjent innen betongteknologien at styrken, som regel trykkfastheten målt i henhold til ASTM test C39-72, er

et pålitelig kriterium på betongens generelle kvalitet. Av denne grunn er betongteknologien blitt utviklet med det for øyet å oppnå en betydelig og praktisk styrke til så lave omkostninger som mulig og med maksimal bekvemhet ved bruk. Til tross for en utstrakt forskning er de fleste av de betonger som for tiden anvendes, enkle blandinger av sand og pukk som inneholder en mindre andel Portland-sement og med tilstrekkelig tilsatt vann til at det fås en.blanding som er tilstrekkelig flytbar til at den kan fylles i former.

Det er velkjent innen teknikkens stand at jo mindre vann som anvendes i betongen, desto høyere vil styrken være. Utstrakt .forskning er blitt rettet på å utvikle blandinger med forskjellige partikkelstørrelser av sand og sten og som vil gi en flytbar betong med lavest mulig vanninnhold. Forskjellige organiske og uorganiske tilsetningsmidler er blitt utviklet som muliggjør en reduksjon av vanninnholdet i betong. Et slikt tilsetningsmiddel er "Lomar D" som er natriumsaltet av nafthalensulfonatformaldehyd-kondensat og som anvendes kommersielt for dette formål.

I US patentskrift nr. 3537869 er beskrevet bruk av tilsetningsmidler som inneholder sulfonerte kondensasjonsprodukter av formaldehyd og nafthaien eller salter derav, i betongblandinger for å øke den herdede betongs trykkfasthet.

I US patentskrift nr. 3429724 er beskrevet bruk av sink-~ salter?" som sinkklorid, sinksulfat, sinknitrat og sinkacetat,

for å forsinke herdingen av betongblandinger.

Ifølge oppfinnelsen tilsettes en effektiv mengde sinknafthalenformaldehydsulfonat til betongblandingen for å forbedre trykkfastheten. Sinknafthalenformaldehydsulfonatet kan til-

settes på et hvilket som helst tidspunkt under fremstillingen av betongblandingen. Sulfonatet kan tilsettes i flytende eller fast tilstand avhengig av når det innføres.

Oppfinnelsen angår således herdet betong som er særpreget

ved de i krav l's karakteriserende del angitte trekk, og dessuten en fremgangsmåte ved fremstilling av herdet betong og som er særpreget ved de i krav 7's karakteriserende del angitte trekk.

Sinknafthalenformaldehydsulfonatet kan anvendes i en mengde av 0,05-3 vekt% i betongblandinger fremstilt med sementer av type I, II og III.

For å utvikle et mer effektivt middel .for å kunne senke vanninnholdet og basert på nafthalensulfonatformaldehyd (NSF)-kondensater, ble virkningen av sinkkationer i forhold til natrium-kationer på trykkfastheten undersøkt. Det viste seg at sinknaf thalenformaldehydsulf onat forbedrer betongens trykkfasthet betraktelig utover den forbedring som fås ved anvendelse av natrium-nafthalenformaldehydsulfonat for den samme nedsatte vannmengde. Denne virkning skyldtes sinkkationet da dette var den eneste variable i disse betongblandinger. I den nedenstående tabell II

er den vesentlige forbedring av trykkfastheten efter 3, 7 og 28 dager for sement av type I, II og III vist. Forbedringen i trykkfastheten lå innen området 133-185% avhengig av sementtypen.

Sinknafthalenformaldehydsulfonat er også kjent som sinksaltet av nafthalensulfonatformaldehydkondensater, formalinkon-densater av sink-3-nafthalensulfonat og sinksaltet av kondensasjonsprodukter av nafthalensulfonsyre med formaldehyd. Nafthalen-formaldehydsulf onsyre kan fremstilles ved å reagere en blanding

av nafthaien, formaldehyd og svovelsyre. Sinknafthalenformaldehydsulfonat kan fremstilles ved å reagere sinkoxyd med en vandig opp-løsning av nafthalenformaldehydsulfonsyre under; dannelse av det ønskede sinknafthalenformaldehydsulfonat, fulgt av filtrering for å fjerne uomsatt sinkoxyd. Om ønsket kan et sinksalt, som sink-carbonat, anvendes istedenfor sinkoxyd.

Sinknafthalenformaldehydsulfonat ble undersøkt kromatografisk ved hjelp av størrelsesutesluttende kromatografi ved anvendelse av en kolonne som inneholdt porestørrelser som selektivt kan separere molekylære volum efter størrelse. Det valgte oppløsningsmiddel ga minimal reaksjon mellom oppløst materiale og pakkingsmateriale og mellom oppløst materiale-oppløst materiale. Derved fås en korrekt molekylvolumprofil når eluentene vises på et påvisnings-strimmel-kart—registreringsapparat. En sammenligning med natriumnafthalen-formaldehydsulf pnatét beskrevet i US patentskrift nr. 3954491

viste identitet for de anipnaktive materialer. Dette innebærer at de anionaktive materialer har. den samme profil som natriumnaf thalenformaldehydsulf onatene med laveste elusjonsvolum av 61-70% av det samlede elusjonsvolum og ekvivalente elusjonsvolum av 61-70% av det samlede elusjonsvolum. Denne metode er beskrevet av Harold Edelstein i et foredrag med tittelen "Aqueous Gel Permeation Chromatograph of Some Nafthalene Sulfonic Acid Formaldehyde Condensates," som ble presentert på the Mini Symposium of the North Jersey Chromatograph Group Subsecion of the A.C.S., 6. mars 1978, i Hoffman La Roche Auditorium, Clifton, New Jersey, USA.

Sinknafthalenformaldehydsulfonatet kan tilsettes til betongblandingen på et hvilket som helst tidspunkt under prosessen. Det kan tilsettes til Portland-sementklinker før nedmalingen og blandes godt med sementen under nedmalingen. Sulfonatet kan også tilsettes til det malte sementpulver i form av et tørt pulver,

en oppslemning eller en vandig oppløsning, og bestanddelene kan blandes godt med hverandre slik at de blir jevnt dispergert. Sinknaf thalenf ormaldehydsulf onatet kan oppløses i vannet som sementen, sanden og grusen er blandet i. Sementen kan blandes på forhånd med vann og sulfonatet derefter tilsettes. Sinknafthalenformaldehydsulfonatet kan i alminnelighet tilsettes til betongblandingen på

et hvilket som helst trinn før denne sluttherder.

De sementer som anvendes ved fremstillingen av betongblandingenejomfatter sementer av type I, II og III. Sementenes egenskaper er velkjente og er beskrevet i the Portland Cement Association Engineering Bulletin, "Design and Control of Concrete Mixtures," 11. utgave, juli, 196.8, og "Kirk-Othmer Encyclopedia

of Chemical Technology," 2. utgave (Interscience Publischers,

N.Y., N.Y., 1967) volum 4, s. 690-692.

Disse sementer kan anvendes for fremstilling av betong blandinger som inneholder 100 vektdeler sement, 140-260 vektdeler sand, 100-200 vektdeler grus, .35-60 vektdeler vann og en effektiv mengde sinknafthalenformaldehydsulfonat som er tilstrekkelig til å forbedre den herdede betongs trykkfasthet, idet de foretrukne betongblandinger inneholder 100 vektdeler sement, 160-230 vektdeler sand, 140-180 vektdeler grus, 38-50 vektdeler vann og en effektiv mengde sinknafthalenformaldehydsulfonat som er tilstrekkelig til å forbedre den herdede betongs trykkfasthet. Konsentrasjonen av sinknafthalenformaldehydsulfonat i betongblandingene kan variere fra 0,05% til 3%, fortrinnsvis fra 0,3% til 1%, basert på vekten av sementen, for å oppnå herdet betong med forbedret trykkfasthet. Efter at de er blitt fremstilt, får betongblandingene herde for oppnåelse av herdet betong med forbedrede trykkfastheter.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet ved hjelp av de i

de nedenstående eksempler angitte utførelsesformer. I eksemplene er alle mengder, andeler og prosenter basert på vekt dersom intet annet er angitt.

Eksempel 1

I dette eksempel beskrives fremstilling av sinknafthalen-formaldehydsulf onat .

En samlet mengde av 300 g nafthalenformaldehydsulfonsyre ble fortynnet med 100 ml vann, og den erholdte oppløsning ble under omrøring oppvarmet til 85-90°C. 63 g sinkoxyd (med handels-betegnelsen XX503) ble derefter gradvis tilsatt til oppløsningen som ble holdt ved 85-90°C.

Efter at tilsetningen var over og reaksjonsblandingens pH hadde nådd 5,6, ble blandingen oppvarmet under omrøring i 30 minutter ved 85-90°C og ble derefter avkjølt. Reaksjonsproduktet var en oppløsning av sinknafthalenformaldehydsulfonat som ble avkjølt til 30-40°C og filtrert for å fjerne overskudd av uomsatt sinkoxyd. Produktet ble undersøkt kromatografisk ved hjelp av størrelsesutesluttende kromatografi og viste seg å svare til en handelsprøve av "Lomar D" .

Eksempel 2

I dette eksempel beskrives resultatene erholdt ved anvendelse av 0,5 vekt% sinknafthalenformaldehydsulfonat i betong blandingen, basert på vekten av sement, og av 0,5 vekt% natriumnaf thalenf ormaldehydsulf onat i betongblandingen, basert på vekten av sement, og resultatene erholdt med en kontrollbetongblanding.

Sinknafthalenformaldehydsulfonatet ble fremstilt som beskrevet i eksempel 1, og natriumnafthalenformaldehydsulfonatet var "Lomar D".

I tabell I er vi3t det standard forhold mellom bestanddelene som ble anvendt i betongblandingene. Denne tabell er tatt fra the Portland Cement Association Engineering Bulletin, "Design and Control of Concrete Mixtures," 11. utgave, juli 1968. Det standardforhold mellom bestanddelene i blandingen som er vist i tabell I ble anvendt for kontrollbetongblandingen og ga en betongblanding med rimelig bearbéidbarhet for undersøkelsene. For bedømmelsen av tilsetningsmidlene ble vannmengden i standard-blandingen redusert med 20% for å oppnå en bearbeidbar betongblanding. De anvendte sementer var av type I, II og III. Sand og 10 mm grus som tilfredsstiller ASTM standard C33-74a, ble anvendt. Bortsett fra en mindre forandring ble det for fremstilling av betongblandingssatsene anvendt et blandeapparat med skrå o trommel med en kapasitet av 0,07 m 3 og som tilfredsstilte ASTM standard C192-69. Den mindre forandring som fører til bedre reproduserbarhet for egenskapene til våt betong, omfatter til-setning av sinksulfona tet eller na tri ums ulfonatet sammen med den siste volumdel vann istedenfor til å begynne med sammen med grusen.

Slumpen ble målt i overensstemmelse med ASTM standard C143-74. Luftinnholdet i fersk betong ble periodevis undersøkt ved hjelp av trykkmetoden (ASTM standard C231-75). For enkelhets skyld ble imidlertid Ghasér-luftindikatoren hyppigere anvendt. Prøvestykker som ble anvendt for trykkfasthetsundersøkelsene var 75 x 150 mm sylindre som var blitt konsolidert ved hjelp av stamping med stang og herdet ved 21-24°C og 100% relativ fuktighet. Resultater ble registrert efter 1, 3, 7 og 28 dager og var basert på gjennom-snittet av verdiene erholdt for tre sylindre, i overensstemmelse med ASTM standard C39-72. Resultatene av denne undersøkelse er gjengitt i tabell II. I denne er sammenligningsdata for trykkfasthet gjengitt som viser at sinknafthalenformaldehydsulfonatet (betegnet med "sinksulfonat") var overlegent i forhold til natriumnaf thalenf ormaldehydsulf onatet (betegnet med "natriumsulfonat").

"Kontrollblandingen" ifølge tabell II var en betongblanding av hver sementtype og inneholdt ikke tilsetningsmidler. Tydelig forbedrede trykkfastheter ble notert efter 3 dagery og de økte kontinuerlig efter 28 dager. Forbedringene i trykkfasthet lå innen området 133-185% avhengig av sementtypen.

Claims (12)

1. Herdet betong med forbedret trykkfasthet, karakterisert ved at den er dannet fra en betongblanding inneholdende 100 vektdeler sement, 140-260 vektdeler sand, 100-200 vektdeler grus, 35-60 vektdeler vann og en effektiv mengde sinknafthalenformaldehydsulfonat som er tilstrekkelig til å forbedre den herdede betongs trykkfasthet.

2. Betong ifølge krav 1, karakterisert , ved at anionaktive materialer i sinknaf thalenformaldehydsulf onatet har et ekvivalent elusjonsvolum ved størrelsesutesluttende kromatografi av 61-70% av den samlede elusjon.

3. Betong ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat 0,05-3% sinknafthalenformaldehydsulfonat, basert på vekten av sementen,-er tilstede.

4. Betong ifølge krav 1-3, karakterisert ved at sementen av type I.

5. Betong ifølge krav 1-3, karakterisert ved at sementen er av typen II.

6. Betong ifølge krav 1-3, karakterisert ved at sementen er av typen III.

7. Fremgangsmåte ved fremstilling av herdet betong ifølge krav 1, karakterisert ved at en effektiv mengde sinknafthalenformaldehydsulfonat som er tilstrekkelig til å forbedre den herdede betongs trykkfasthet, tilsettes til en betongblanding inneholdende 100 vektdeler sement, 140-260 vektdeler sand, 100-200 vektdeler grus og 35-60 vektdeler vann.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det anvendes et sinknaf thalenformaldehydsulfonat hvori anionaktive materialer har et ekvivalent elusjonsvolum målt ved størrelsesutesluttende kromatografi av 61-70% av den samlede elusjon.

9. Fremgangsmåte ifølge krav,7 eller 8, karakterisert ved at 0,05-3% sinknafthalen-formaldehydsulf onat , basert på vekten av sementen, tilsettes.

10. Fremgangmsraåte ifølge krav 7-9, karakterisert ved at sement av type I anvendes.

11. Fremgangsmåte ifølge krav .7-9, karakterisert ved at sement av type II anvendes.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7-9, karakterisert ved at sement av type III anvendes.