SE410101B - Sett vid gjutning av betong - Google Patents

Description

vaooovv-s 9 En betydligt äldre typ av härdningaav kalkbruk och kalkbetong är karbonatisering, där strukturbildningen sker huvudsakligen genom upptagning av koldioxid från luftens atmosfär pch dess bindning med kalciumhydroxid. Därvid bildas kalciumkarbonater. Processen är emellertid långsam och hållfastheten i allmänhet låg. Genom tillsats eav endast fint marmormjöl till bruket och med intensiv polering av tunna skikt lyckades redan grekerna och romarna i tidig ålder uppnå kalkputs av hög hållfasthet och med god beständighet.

Idén att påskynda kalkbrukets härdningsprocess genom tillför- sel av "konstgjord" koldioxid är ett nyare utvecklingssteg. Den har provats av flera under senaste seklet. Olika försök har utförts och flera av förfarandena har patenterats. En del har baserats på kalk- hydrat, andra på portlandcement samt slagg som bindemedel.

Ett vanligt förfarande för att påskynda härdning hos betong- varor är behandling med avgaser innehållande koldioxid och fuktig varmluft. Förfarandet används särskilt vid härdning av betongblock.

En härdningstid av 8-16 timmar har kunnat uppnås. Den tillförda gas- blandningen medför förutom påskyndad härdning en betydande minskning av krympningen. Metoden har sålunda bl.a. tillämpats för tillverk- ning av betongblock för bostadsbyggande. Denna process har kallats karbonatisering, men är dock ej renodlad sådan i dess egentliga me- ning då också ånga användes. Dessutom har man ansett denna härd- ningsprocess långsam.

Konstgjord karbonatisering av betongmassor för påskyndad härd- ning har provats och beskrivits i den amerikanska patentskriften 591.168 från år 1897. Efter packning av betongmassan införes element i en hermetiskt sluten behållare, där efter tillämpning av vakuum införes en gas, t.ex. koldioxid eller ånga. Efter härdning kan se-- nare dessutom en impregnering - även under vakuum - ske. Ytterligare exempel härpå står att finna i tysk utläggningsskrift 1.915.563, tysk öppetläggningsskrift 2.008.247 och brittisk patentskrift 1.460.284. i Sedan dess har flera förfaranden tillkommit för karbonatise~ ring såväl av kalkbundna massor (amerikanska patentskrifterna 3.149.986, 3.492.385) som för cement som bindemedel (amerikanska patentskrifterna 2.496.895, 3.468.993). I dessa patentskrifter har anspråk formulerats för såväl materialsammansättning som komprime- ring och karbonatiseringsbetingelser. Ett ytterligare förfarande beskrivas i brittisk patentskrift 591.168. 7800077-5 Under senare år har karbonatisering provats av flera forskare, dock endast laboratoriemässigt. I allmänhet har man högtryckpressat mindre provkroppar av cementpasta eller bruk och karbonatiserat dessa i hermetiskt tillslutna behållare. För att åstadkomma effek- tivare härdning har vakuum tillämpats före.karbonatiseringen. Krav på högt komprimeringstryck och tryckkärl begränsar förfarandet till speciella betongtyper och element.

I nämnda patentskrifter och forskningsarbeten har fysikalisk- kemiska grunder för karbonatisering och för efterföljande hydrati- sering beskrivits.

Föreliggande uppfinning avser att medge tillämpning av karbo- natisering vid i allmänhet alla typer av betong. Koldioxidbehand- ling av gjutna element och konstruktionsdelar skulle kunna ske även på en byggplats utan extra värme och användning av speciella härdningskammare för koldioxid. Enligt uppfinningen kombineras kar- bonatiseringshärdning med sedan lång tid tillbaka tillämpad avvatt- ning och komprimering av betong med hjälp av vakuum, medelst den s.k. vakuumbehandlingsmetoden.

Vakuumbehandling av betong är ett sedan 42 år känt förfarande enligt den svenska patentskriften 89.121 i namnet Billner från år 1935. Genom att på den gjutna betongytan påföra en mjuk matta eller styv skiva, som är ansluten till en undertryckskälla (vanligen vakuumpump), bildas en undertryckskammare mellan betongskiktet och mattan eller skivan, varvid det mot det gjutna betongskiktet ver- kande atmosfärstrycket bidrager till att uppsuga vattnet och komp- rimera betongen. Detta sker med hjälp av ett filtrerings- och drä- neringssystem. Förfarandet möjliggör användning av lätt gjutbara betongblandningar. Förfarandet skiljer sig principiellt från vakuumtorkningen i ett tryckkärl.

Föreliggande uppfinning bygger på insikten att man genom ovan angivet sätt för utsugning av vatten och komprimering av betong- massan erhåller ett kapillärsystem samt skapar inre tryck- och fuktförhållanden i denna som gör att koldioxidgas kan införas på väsentligt mer effektivt sätt än vad som annars är möjligt.

Uppfinníngen avser sålunda ett sätt vid gjutning av betong att använda härdningskammare eller autoklav, särskilt gjutning av tunna betongskikt och tunnväggiga betongprodukter, baserade på hydrauliska bindemedel såsom portlandcement, slagg, kalk eller lik- nande, varvid betongen efter blandningen av ingående komponenter 7800077-5 gjutes, varpå massan vakuumbehandlas, dvs. avvattnas och komprime- ras genom att åtminstone en av dess sidor utsättes för undertryck, vilket sätt väsentligen kännetecknas av att vid bibehållet under- tryck tillföres koldioxidgas, så att gasen till följd av under- trycket diffunderar in i betongmassan bildade kapillärer och där åstadkommer snabb härdning.' Karakteristiskt för uppfinningen är sålunda att båda opera- tionerna avvattning med komprimering samt karbonatisering avsedda för strukturbildning och härdning sker med utnyttjande av samma utrustning väsentligen i en enda process.

Vid sättets tillämpning i praktiken kommer genom en snabb reaktion mellan koldioxid, kalciumhydroxid, magnesiumkalciumhydroxid och andra salter att bildas kalkkarbonater m.m. och betongen härdar inom några få minuter. Samtidigt utvecklas en hög temperatur av 60-90°C, vilket i sin tur påskyndar påbörjad hydratisering av kalk- silikater och vidare härdning av betongmassan. Den avsevärt snabbare härdningen som åstadkommas med sättets tillämpning förklaras av att till följd av vattenutsugningen och komprimeringen närmar sig kapillär- väggarna i massan till varandra; de horisontellt orienterade genom trycket och de vertikala genom tvärutvidgning av kapillärerna. Då koldioxidgasen därefter tillföres, kommer den att till följd av det i kapillärerna rådande undertrycket och fuktförhållandena att diffundera lättare, och snabbt och effektivt intränga i kapillärerna och fördela sig över elementets tvärsnitt. Karbonatiseringsprocessen och den efterföljande hydratiseringsprocessen och härdningsförloppen överlagras varandra. Högre täthet, hållfasthet och mindre krympning erhålles. k Vid en karbonatiseringsprocess enligt föreliggande uppfinning, vilken företrädesvis sker utan värmetillförsel, erhålles redan efter cirka en kvarts timme ungefär 50-90% av sluthållfastheten.

Ett föredraget sätt att tillämpa uppfinningen, varvid betongen avvattnas med utnyttjande av en betongmassan påförd matta eller skiva, som t.ex. via en ledning är ansluten till undertryck, känne- tecknas av att förbindelsen med undertrycket frånkopplas, och att koldioxidgasen tillföres via mattan eller skivan med utnyttjande av rådande undertryck.

I praktiken är det sålunda möjligt att utnyttja en enkel två- vägs avstängningsventil, som efter slutförd avvattning omkopplas, så att koldioxidgasen via mattan eller skivan tillföres betongskiktet 7800077-5 och till följd av det fortfarande rådande undertrycket snabbt finner sin väg in i betongmassans kapillärer.

Betongmassan bör före avvattningen uppvisa ett vattencementtal av mellan 0,1-l, företrädesvis mellan 0,3 och 0,5. Lågt vattencement- tal befrämjar bildning av mindre kapillärer och underlättar därigenom koldioxidgasens inträngning.

Vattenreducerande, plasticerande, luftporbildande och stabili- serande tillsatser i vätske- eller partikelform samt tillslag såsom finmald kalkkarbonat, magnesiumkarbonat och kisel kan tillsättas den färska betongmassan vid blandningen för att medge olika fördelar.

Genom användning av nämnda tillsatser, särskilt vissa organiska tillsatser kan kapillärstrukturen ytterligare förbättra karbonatise~ ringens effekt.

Finmald kalkkarbonat bidrar till bättre bindning mellan natur- liga gamla och nybildade kalkkarbonater samt erbjuder högre hållfast- het under den fortsatta härdningen.

Sättet enligt uppfinningen är framförallt tillämpbart vid jäm- förelsevis tunna betongskikt resp. -produkter, särskilt om det före- ligger önskemål att hela det gjutna föremålet skall uppvisa homogen härdning. I vissa fall är det emellertid endast nödvändigt resp. önskvärt att man snabbt erhåller ett jämförelsevis tunt bärande resp. hållfast yttre skikt, varvid sättet enligt uppfinningen erbjuder stora fördelar.

I allmänhet utföres ensidig vakuumbehandling, men behandling från flera sidor eller ytor av ett gjutet element kan även företagas.

Det mot betongmassan utövade underatmosfäriska trycket kan upp- gå till mellan 0,2 och 0,95 kp/cmz och den tillförda C02-gasens tryck kan vara 0,1 ä 0,5 kp/cmz över det atmosfäriska.

Vid behov av intensivare behandling av vissa typer av betong- blandningar kan vakuumbehandling och karbonatisering upprepas två eller flera gånger utan eller med borttagning av mattan eller skivan.

I vissa fall när detta erfordras, kan man med hiälp av beskri- ven utrustning karbonatisera en tidigare delvis hydratiserad och härdad betong och på så sätt kan dess härdning kompletteras. Detta kan vara fördelaktigt t.ex. för mekaniskt ytbehandlade delvis härdade golvytor.

Vidare kan krympningsförloppet härigenom påskyndas. Betongytans slip- ning kan utföras under ett stadium vid vilket ytans hårdhet är på lämpligt sätt avpassad för slipoperationen.

Lågt reglerbart gastryck och litet utrymme för gästillför- seln medför att arbetsbetingelserna är gynnsamma ur arbets- 7890077-5 skyddssynpunkt.

Sammanfattningsvis medför sättet enligt uppfinningen synnerligen snabb korttidshärdning, hög sluthâllfasthet, låg krympning samt hög beständighet mot klimatiska och kemiska pâ- känningar hos den färdiga betongen. Härdningstiden kan sålunda regleras exempelvis mellan några minuter upp till några timmar, och i förväg bestämda egenskaper kan erhållas hos slutprodukten.

En annan fördel är att en lätt bearbetbar betong kan an- vändas och den behöver endast utjämnas eller ytvibreras, efter- som det tunna betongskiktet vid gjutningen som regel kan flyta ut av sig självt. Sådan utflytning kan för övrigt underlättas genom tillsats av kända plastificeringsämnen.

Vakuum- och efterföljande karbonatiseringsbehandling med- för även minskning av byggfukten i en betongkonstruktion.

Sättet enligt uppfinningen kan användas såväl för plats~ gjutna konstruktioner som vid tillverkning av olika typer av ele- ment och betongprodukter av vanlig betong eller lättballast och av mera speciella betongsammansättningar, t.ex. fiberarmerad betong.

Som exempel på platsgjutna konstruktioner kan nämnas betonggolv bestående av ett eller flera samtidigt gjutna skikt eller senare pâgjutna golv, industrigolv, vägbeläggningar, flyg- fält, broar, däck. Vid flerskiktsbehandling kommer även plats- gjutna horisontella eller vertikala väggytor ifråga. Sättet kan vidare förväntas få användning för olika militära ändamål och reparationer av skadade konstruktioner, där ju snabbheten ofta har stor betydelse.

Som exempel på betongprodukter som kan tillverkas medelst sättet enligt uppfinningen kan nämnas takpannor, tunna oarmerado och armerade element, terrazzoplattor, betongblock såsom vägblock och hålsten, trottoar~ och trädgårdsplattor, fasadplattor, "tilt-up"-element och dylikt.

På bifogade schematiska ritning åskâdliggöres ett sätt att tillämpa uppfinningen.

Fig. l är ett vertikalsnitt genom ett gjutet betongskikt under pågående vakuumbehandling med för ändamålet använd utrust- ning.

Fig. 2 visar ett mot fig. l svarande snitt varvid utrust- '7806077-5 ningen utnyttjas för en efter vakuumbehandlingen följande karbonatiseringsprocess.

I fig. l och 2 betecknar siffran l en eventuellt i en form (icke visad) nygjuten betongmassa, vilken undergâr vakuumbehandling, dvs. avvattning och komprimering medelst en massan påförd matta eller skiva 2, vilken via en ledning 5 är ansluten till en vakuumkälla (icke visad). Mellan det övre betongskiktet och mattan eller skivan 2 bildas härvid en undertryckskammare 2a, varvid det mot det gjutna betongskiktet verkande atmosfärtrycket bidrar till att uppsuga vattnet och komprimera betongen. Utmed mattans eller skivans kanter förlöper mot betongskiktet anliggande tätningar 3.

Undertrycket i ledningen 5 pålägges vakuumkammaren 2a via en tvåvägsventil 4, vilken i fig. l har ett läge, i vilket en ledning 6, som står i förbindelse med en koldioxidbehållare (icke visad) är avstängd.

Vakuumbehandlingen kan pågå under en tidsperiod av exem- pelvis 10 minuter, varefter ventilen 4 omställes så att den intar det i fig. 2 visade läget. Därvid brytes sålunda förbindelsen med vakuumkällan, under det att förbindelsen med den (icke visade) koldioxidbehâllaren via ledningen 6 i stället öppnas. Till följd av det fortfarande rådande undertrycket kommer koldioxidgasen att diffundera in i betongmassan bildade kapillärer och där åstad- komma snabb härdning genom karbonatisering. Den mellan mattan eller skivan 2 och betongmassan befintliga kammaren är sålunda härvid i stället en karbonatiseringskammare, vilket markeras med att den fått beteckningen 2b i fig. 2.

Till följd av snabb reaktion mellan koldioxid, kalcium- hydroxid, magnesiumkalciumhydroxid och andra salter bildas kalkkar- bonaternm .ochbetongen kommer att hårda inom några få minuter.

Samtidigt utvecklas en hög temperatur av 60-90°C, vilket påskyndar påbörjad hydratisering av kalksilikater och fortsatt härdning av betongmassan.

Vid den i fig. l och 2 visade utföringsformen användes sålunda samma utrustning för såväl vakuumbehandlings- som karbo- natiseringsprocessen, varvid man utnyttjar en enkel tvåvägs om- ställningsventil 4 för att urkoppla den ena och inkoppla den andra processen.

Några exempel på element som kan tillverkas medelst _7800077-5 sättet enligt uppfinningen och för de av tillverkning använda blandningar gives nedan.

Exemgel l Lättflytande bruk för golv, 3,5 cm tjockt.

Blandningsproportioner i viktförhållande Cement l Grus O-8 4,5 Vatten 0,4 Flyttillsats 1% (till cement) Vakuumbehandling l0 minuter, koldioxidbehandling 10 minuter.

Hållfasthet vid l/2 timmes ålder l0 Mfla.

Exemgel 2 Lättballastbetongplatta, 4 cm tjock, viktproportioner.

Cement l Sand 0-2 mm 1,0 Lättballast 0,5-8 mm 1,25 Vatten 0,50 Tillsats 0,5% (till cement) Vakuumbehandling 10 minuter, koldioxidbehandling 10 minuter.

Hållfasthet vid l/2 timmes ålder 7 MPa.

Exemgel 3 Mosaikplatta, 30 x 30 x 2,5 cm, pressad och vakuumbehandlad, sedan koldioxidbehandlad i 10 minuter. Viktproportioner.

Cement l Mald kalksten 0-0,5 mm 1,5 Dolomitsten 2,5 Vatten 0,30 Tillsats l% (till cement) Hållfasthet vid l/2 timmes ålder 30 MPa.

Claims (5)

1. '70800077-5 Patentkrav l. Sätt vid gjutning av betong utan behov att använda härdningskammare eller autoklav, särskilt gjutning av tunna betongskikt och tunnväggiga betongprodukter, base- rade på hydrauliska bindemedel såsom portlandcement, slagg, kalk eller liknande, varvid betongen efter blandningen av ingående komponenter gjutes, varpå massan vakuumbehandlas, dvs. avvattnas och komprimeras genom att åtminstone en av dess sidor utsättes för undertryck, k ä n n e t e c k- n a t av att vid bibehållet undertryck tillföres koldi- oxidgas, så att gasen till följd av undertrycket diffunde- rar in i betongmassan bildade kapillärer och där åstadkom- mer snabb härdning.

2. Sätt enligt krav l, varvid betongmassan avvattnas och komprimeras med utnyttjande av en denna påförd matta eller skiva, som t.ex. via en ledning är ansluten till undertryck, k ä n n e t e c k n a t av att förbindelsen med undertrycket frånkopplas, och att koldioxidgasen till- föres massan via mattan eller skivan med utnyttjande av rådande undertryck.

3. Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att betongmassan behandlas från en eller flera sido- ytor.

4. Sätt enligt något av krav l-3, k ä n n e t e c k- n a t av att mot betongmassan utövas ett underatmosfä- riskt tryck av 0,2 ä 0,95 kp/cm2 och att den senare till- förda koldioxidgasens tryck överstiger med 0,1 ä 0,5 kp/cm2 det atmosfäriska trycket.

5. Sätt enligt något av krav l-4, k ä n n e t e c k- n a t av att en betongmassa av vanlig betong eller bruk, lättballastbetong eller speciella betongtyper med ett vattencementtal av 0,1-l, företrädesvis 0,3-0,5, avvattnas före tillförseln av koldioxidgas. 7800077-5 16 e6§í Sätt enligt något av krav l-5, k ä n n e t e c k- n a t av att till den färska betongmassan tillsättes vattenreducerande, plasticerande, luftporbildande och/ t eller stabiliserande tillsatser i vätske- eller partikel- form samt ev. kalkkarbonat, magnesiumkarbonat och/eller kisel. 7. Sätt enligt något av krav l-6, k ä n n e t e c k- n a t .av att vakuumbehandling samt karbonatisering vid behov upprepas, varvid vakuummattan eller skivan kvar- lämnas. 8. Sätt enligt något av krav l-7, k ä n n e t e c k- pn a t av att vakuumbehandlingen och karbonatiseringen eutföres på en tidigare delvis hydratiserad och härdad "--betong. , ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Storbritannien 781 328, 1 460 284 Tyskland 1 915 563 (C045 15/12), 2 008 247 (C048 31/06) u