NO872789L - Forbedringer vedroerende sementholdige blandinger. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører sementholdige blandinger inneholdende fluidiserende midler, dvs. mykningsmidler eller super-mykningsmidler.

Mykningsmidler eller super-mykningsmidler er kjemiske tilsetningsmidler som fordelaktig anvendes i en mørtel eller betong for å øke fluiditeten av den nyfremstilte sementblanding med sand/vann sementforhold og således forbedre bearbeidbarheten av blandingen og sikre lett utstøping av denne. Alternativt kan de samme tilsetningsmidler anvendes som vannreduksjons-midler for å tillate oppnåelse av den samme grad av bearbeid-barhet mens vann/sementforholdet nedsettes slik at alle egen-skapene av den herdede mørtel eller betong derved forbedres.

I henhold til ASTM standarder må super-mykningsmidler kunne redusere blandevannet med minst 12% for den samme fluiditet, mens mykningsmidler må kunne redusere balndevannet med minst 5%. Disse tilsetningsmidler kan tilsettes blandevannet ved fremstillingen av betong- eller mørtel-blandingen eller kan tilsettes sementen under dennes fremstilling, slik at de er tilstede i tørr form i den tørre sement.

Det er nå overraskende funnet at den fluidiserende eller vann-retensjonseffekten av mykningsmidler og super-mykningsmidlerøkes når sementen er blitt underkastet fukting før blandingen.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en fremgangsmåte for fremstilling av en sementholdig blanding omfattende trinnet med å blande et hydraulisk bindemiddel, tilslagsmaterial og vann i nærvær av i det minste et tilsetningsmiddel valgt fra mykningsmidler og super-mykningsmidler, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det hydrauliske bindemiddel behandles med vann før bland-trinnet slik at det tilbakeholder fra 0,1 - 10 vekt% vann.

Foretrukne sementholdige blandinger er mørtler og betonger. Det hydrauliske bindemiddel kan være portlandsement, aluminiumoksydsement eller blandingsement, f.eks. pozzolansement, slaggsement eller andre typer, idet portlandsement foretrekkes. Et ytterligere foretrukket bindemiddel er en pozzolansement tildannet ved maling av klinker og kalsiumsulfat sammen med bunnaske fra kullfyrte kraftverk. Foretrukket blir bunnasken, som fuktes i vann, og som normalt har et vanninnhold på omtrent 20 - 30 vekt%, tørket til et vanninnhold på mindre enn 12%, mer foretrukket 4-7 vekt%, før maling. Foretrukket inneholder bunnasken mer enn en vekt% ubrent karbon, og mindre enn 1 vekt% sulfater.

Egnede mykningsmidler inkluderer produkter basert på glukonater, lignosulfonater og hydroksylerte polymerer, mens egnede super-mykningsmidler inkulderer kondensasjonsprodukter basert på naftalensulfonat eller melaminsulfonat og formaldehyd, polystyrensulfonater og hydroksyakrylater. Foretrukket inneholder blandingen i det minste ett super-mykningsmiddel, mer foretrukket ett kondensat basert på beta-naftalensulfonat, særlig i form av kalsiumsaltet.

Ytterligere tilsetningsmidler som er konvensjonelle innen sementteknologien, f.eks. størkningsakseleratorer eller for-sinkere, luftinnførende midler, frostbeskyttelsesmidler, pig-menter, etc. kan også være tilstede i de sementholdige blandinger som fremstilles ved oppfinnelsen.

Det fluidiserende middel (mykningsmiddel eller super-mykningsmiddel) kan tilsettes blandingen sammen med blandevannet, eller være tilstede i den fuktede sement før blandingen. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer vidre et hydraulisk bindemiddel inneholdende minst ett tilsetningsmiddel valgt fra mykningsmidler og super-mykningsmidler, og inneholdende fra 0,1 - 10 vekt% absorbert vann. Foretrukket er mengden av fluidiserende middel tilstede i sementen fra 0,1 - 1 vekt%, mer foretrukket 0,2 - 0,5 vekt% basert på den tørre vekt av sementen.

Et slikt bindemiddel kan fuktes før tilsetningen av det fluidiserende middel, eller et bindemiddel som allerede inneholder fluidiserende middel kan underkastes fukting. Alternativt kan

bindemidlet fuktes med en vandig oppløsning av det fluidiserende middel slik at fukting og tilsetning av f luidiserende

middel foregår samtidig.

Fukting av det hydrauliske bindemiddel eller sementen gjennom-føres ved å underkaste sementen, foretrukket etter maletrinnet, for vann i form av væske, aerosol eller damp, slik at vannet absorberes homogent i en mengde fra 0,1 - 10 vekt% av sementen, foretrukket 0,5-5 vekt%, mest foretrukket 0,5-2 vekt%. Disse vektprosentandeler representerer vekten av adsorbert vann og ikke vekten av det vann som tilføres. Foretrukket tilsettes vann i form av en fin væskedusj til sement enten umiddelbart etter maleprosessen eller etter en viss tids-periode .

Et passende apparat for gjennomføring av vannbehandlingstrinnet er vist skjematisk i fig. 1. Sement innføres i en beholder 1 gjennom et tilførselsrør 2 som fører til et konisk utløp 3. Et tilførselsrør 4 med mindre diameter enn røret 2 fører til et sprøytemunnstykke 5 hvorigjennom pumpes vann eller en vandig oppløsning av det fluidiserende middel. En luftstrøm blåses gjennom den perforerte bunn 6 av beholderen. Dette blander den fuktige sement og fører den ut gjennom ut-løpsrøret 7.

Det er kjent at tørr sement inneholdende fluidiserende midler kan oppnås ved å sprøyte sementen under malefasen med en vandig oppløsning av midlet, som f.eks. beskrevet i US patent-skrift 2.141.571og 3.856.542. Som beskrevet i disse patent-skrifter er imidlertid sementen ved en temperatur hvor vannet fordampes hurtig og etterlater det tørre fludiserende middel avsatt på sementpartiklene, uten å addere til vanninnholdet i det ferdige produkt.

Det er mulig å gjennomføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ved å tilsette vann under maleprosessen i en mengde eller ved en temperatur slik at noe vann blir tilbake i det ferdige produkt, men pga. av vanskeligheten med å styre mengden av absorbert vann foretrekkes det å fukte sementen etter malingen.

Den optimale mengde av tilstedeværende vann vil variere ved den kjemiske sammensetning og finheten av sementen, idet fin-malt sement generelt krever ganske mye mere vann enn grovmalt sement.

Vannet blir prinsippielt absorbert iform av de hydratiserte mineraler ettringitt (3 CaO.Al203.3 CaSC>4.31 H20) og/

eller monosulfat (3 CaO. A12C>3 . CaSC>4 .16 H20) på over-

flaten av sementpartiklene, i slike mengder at de kan detek-teres ved differensial-sveipekalorimetri (DSC), differensial termogravimetri (DTG) eller differensial termisk analyse (DTA) metoder. Fig. 2 viser det DSC-sveipinger oppnådd fra to

prøver av sementen, begge inneholdende 0,4% tørrvekt av super-mykningsmidler, men hvorav den ene ikke har fått noen vannbe-handling, vist ved den stiplede kurve, og den annen etter behandling med 1 vekt%, vist ved den heltrukne kurve. Topper pga. tap av vann fra etteringitt (topp a) og monosulfat (topp b) kan klart sees på sveipekurven for den vannbehandlede prøve. Topp (c) er toppen som skyldes vanntapet fra gips.

En sementholdig blanding fremstilt i samsvar med den foreliggende oppfinnelse gir en utmerket kombinasjon av bearbeidbar-het av blandingen og styrkeegenskaper av den resulterende herdede betong eller mørtel, f.eks. fremstilte betonggjen-stander. Dette resultat er spesielt overraskende idet det generelt antas at vannabsorpsjon av sement er uønsket og har negative virkninger på styrken av den resulterende betong (se f.eks. S. Sprung"Einfluss der Miihlenatmosphåre auf das Erstarren und die Festigkeit von Zement" i "Zement-Kalk-Gips" 5 (259-267, 1974) og W.H. Duda "Cement data-book", Bauverlag

GmbH, Wiesbaden og Berlin pp 155, bemerkning).

De følgende eksempler hvori alle deler, forhold og prosentan-deler er på vektbasis, illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

Seks mørtelblandinger ble fremstilt, hver inneholdende 1 del portlandsement med høy styrke og 3 deler sand og med et vann/ sement forhold på 0,45. Hver inneholdt 0,4 tørr vekt% (1% av en 40% vandig oppløsning) basert på vekten av sementen, av et super-myknings-tilsetningsmiddel basert på et kalsiumbeta-naftalensulfonat-kondensasjonsprodukt med formaldehyd. To mørtelblandinger ble fremstilt fra hver av tre forskjellige kommersielle portlandssementer med høy styrke. I hvert tilfelle ble en blanding framstilt fra sement som mottatt, og en blanding ble fremstilt fra sement behandlet med 1% vann. For hver mørtel ble fluiditeten av den nyfremstilte blanding målt ved hjelp av flytebordtesten i henhold til UNI 7044, og trykkstyrken ble målt etter 1 døgn, 7 døgn og 28 døgn. Tabell 1 viser de gjennomsnitlige verdier for tre forskjellige sementer Sementene behandlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse fremstilt i nærvær av super-mykningsmiddel, mørtler med fluiditet vesentlig høyere enn fra de ubehandlede sementer, og med lik eller litt større trykkstyrke.

Eksempel 2

To mørtler ble fremstilt med samme mengder av de samme bestanddeler som i eks. 1, men i stedet for å tilsettes super-mykningsmidlet separat, ble det anvendt en sement hvori 0,4% av det samme super-mykningsmiddel var blitt innlemmet under fremstillingsprosessen. For en mørtel ble sementen anvendt som motatt, for den annen ble sementen behandlet med 1% vann. Resultatene av flytebordtest og trykkstyrketester på de to mørtler er vist i tabell 2. blitt behandlet med 0,5% vann. Hver mørtel inneholdt 0,1 tørr vekt% (0,2% av en 50% vandig oppløsning), basert på vekten av sementen, av et myknings-tilsetningsmiddel som enten var kalsiumlignosulfonat eller natriumglukonat. Flytebord-måling-er med blandingene er vist i tabell 3.

Eksempel 4

Åtte mørtler ble fremstilt, hver inneholdende 1 del portlandsement med høy styrke, 3 deler sand og 0,48% tørr vekt (1,2% av en en 40% vandig oppløsning), basert på vekten av sementen, av supermykning-tilsetningsmidlet anvendt i eksempel 1. For syv av mørtlene var sementen anvendt ved deres fremstilling fuktet med fra 0,05 - 10% vann. Mengden av vann anvendt ved blandingen av mørtelen ble tilpasset under hensyntagen til vann tilstede i sementen, slik at det totale vann/sementforhold var 0,45 i alle tilfeller. Fluiditeten av de resulterende mørtler er vist i tabell 4.

Det er klart at endog om man betrakter fuktevannet som en del av blandevannet, har mørtler 2-8 fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse vesentlig høyere fluiditet enn kon-trollmørtel nr. 1. Fukting med 0,5 - 5% vann sees å gi spesielt gode resultater.

Eksempel 5

Seks mørtler ble fremstilt, hver inneholdende 1 del sement, 3 deler sand og 0,48% tørr vekt (1,2% av 40% vandig oppløsning), basert på vekten, av supermyknings-tilsetningsmidlet anvendt i eks. 1, og med et totalt vann/sementforhold på 0,45. Tre forskjellige typer av sement ble anvendt a) pozzolansement (med naturlig pozzolan)

b) slagsement

c) pozzolansement (med flyveaske)

d) pozzolansement (med bunnaske)

bunnasken inneholdt opprinnelig 25% vann og

var blitt tørket til 5% vann.

Hver sement ble anvendt enten som mottatt eller etter fukting med 1% vann. Resultatene ved fluiditetstestene er vist i tabell 5.

Det er klart at den forbedrede mykningsmiddelvirkning også finnes for andre sementer enn portlandsement.

Eksemepl 6

Fire mørtler ble fremstilt, hver inneholdende 1 del portlandsement med høy styrke og 3 deler sand og med et totalt vann/ sementforhold på 0,45. Hver inneholdt 0,4% (1% av en 40% vandig oppløsning) av super-mykningsmidlet i eks. 1, men dette var tilsatt ved forskjellig trinn, som vist i det følgende. 1) Super-mykningsmiddel tilsatt blandevannet. Sement ikke fuktet. 2) Super-mykningsmiddel tilsatt under fremstillingsprosessen. Tørr sement + super-mykningsmiddel ikke fuktet. 3) Sement etter maling fuktet med 1% av 40% super-myknings-middeloppløsning. 4) Sement etter maling fuktet med 2% av en oppløsning oppnådd ved blanding av den 40% super-mykningsmiddelholdige opp-løsning med et like stort volum vann.

Mørtler 3) og 4) fremstilles således i henhold til den foreliggende oppfinnelse mens mørtler 1) og 2) er kontrollmørtler.

Tabell 6 viser fluiditetsegenskapene av de resulterende mørtler.

Eksempel 7

To betonger ble fremstilt under anvendelse av portlandsement som var behandlet under sin maleprosess i sementfabriken med 0,4% tørr vekt (1% av en 40% vandig oppløsning) av super-mykningsmidlet i eks. 1. I et tilfelle ble sementen anvendt som mottatt, i det annet tilfelle ble den fuktet med 1% vann. Begge betongblandinger inneholdt 400 kg/m<3>sement, samme mengde av det samme tilslagsmaterial (maksimal størrelse 20 mm), og ble blandet med vann til den samme konsistens (220 mm + 10 mm slump).

Tabell 7 viser vanninnholdet nødvendig for å gi denne slump, og trykkstyrken av de resulterende betonger.

Det sees at den vannreduserende virkning av super-mykningsmidlet forbedres ved behandling av sementen i henhold til oppfinnelsen.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en sementholdig blanding omfattende trinnet med sammenblanding av et hydraulisk bindemiddel, tilslagsmaterial og vann i nærvær av i det minste ett tilsetningsmiddel valgt fra mykningsmidler og super-mykningsmidler , karakterisert ved at det hydrauliske bindemiddel behandles med vann før blandetrinnet slik at det inneholder fra 0,1 - 10 vekt% vann.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at mykningsmidlet eller super-mykningsmidlet tilsettes blandevannet.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at mykningsmidlet eller super-mykningsmidlet er tilstede i det tørre hydrauliske bindemiddel før sammenblanding.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at vannbehandlingstrinnet gjennomføres etter malingen av det hydrauliske bindemidlet.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det hydrauliske bindemiddel behandles før blandetrinnet med en vandig oppløsning av mykningsmiddel eller super-mykningsmiddel.

6. Fremgangsmåte som angitt i hvilke som helst av de fore-gående krav, hvori super-mykningsmidlet er et formaldehyd-konsentrat av en sulfonert aromatisk forbindelse og/eller kalsiumsaltet av et beta-naftalensulfonsyre/formaldehyd-kondensat.

7. Hydraulisk bindemiddel, karakterisert ved at det inneholder minst ett tilsetningsmiddel valgt fra mykningsmidler og super-mykningsmidler og inneholdende fra 0,1 - 10 vekt% vann, særlig inneholdende fra 0,5 - 5 vekt% vann, og helt spesielt 0,5 - 2 vekt% vann.

8. Hydraulisk bindemiddel inneholdende minst ett tilsetningsmiddel valgt fra mykningsmidler og super-mykningsmidler, karakterisert ved at det fremviser topper ved en differensial-sveipekalorimetri tilsvarende ettringitt og kalsium-monosulfat.

9. Hydraulisk bindemiddel som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at det inneholder fra 0,2 - 0,5 vekt% av et super-mykningsmiddel som er formaldehyd-kondensatet av en sulfonert aromatisk forbindelse.

10. Hydraulisk bindemiddel som angitt i krav 7-9, karakterisert ved at det er basert på portlandsement.

11. Hydraulisk bindemiddel som angitt i krav 7-10, karakterisert ved at det er basert på en pozzolansement oppnådd ved maling av klinker og kalsiumsulfat sammen med bunnaske som er blitt tø rket til et vanninnhold på mindre enn 12%.

12. Sementholdig blanding fremstilt ved fremgangsmåte som angitt i krav 1 i form av mørtel eller betong.

13. Formet betong-gjenstand, karakterisert ved at den er oppnådd ved å herde den sementholdige blanding som angitt i krav 12.