SE507470C2 - Förfarande för sprutning av betongblandningar, som innehåller minst en stabilisator samt torrblandad sprutbetongkomposition - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 507 470 2 stabilisatorer i den sprutade betongen kan uppnå längre arbetstid, så att avbrott på flera timmar i arbetet kan tolereras. Trots detta kan den stabiliserade betongmixern aktiveras när som helst genom inarbetning av de vanliga acceleratorerna och den kan sprutas på vanligt sätt, detta utan men för tryckhållfastheten hos den sprutade betongen.

Under ett avbrott behövs ingen form av rengöring eller till- syn. Vid torrsprutningsprocesser uppstår heller inte någon skadlig effekt till följd av återslag och dammbildning, utan till och med förbättring (reduktion) därav, och man undviker den ökade risken för blockering i matarröret.

Uppfinningen erbjuder därför ett förfarande för sprut- ning av betong, som innehåller minst en kemisk förening med förmåga till kelatering med kalcium. Sådana kemiska före- ningar både betongblandningen och retarderar dess bindningstid och. de kan användas vid såväl våt- som stabiliserar torrsprutning av betong. Dessa kemiska föreningar kommer i det följande att beskrivas som "stabilisatorer“. Betongbland- ningarna kan aktiveras med konventionella acceleratorer, vilka kan tillsättas i sprutningssteget.

Stabilisatorerna, vilka också verkar som retarderande tillsatsmedel har alla förmåga att bilda kelat med kalcium och varje förening som uppfyller detta krav är en stabili- sator för syftena med uppfinningen. Det finns ett antal typer av föredragna stabilisatorer. En av dessa typer är klassen som har hydroxi- eller aminogrupper. En fosfonsyraderivat, föredragen grupp av sådana material är den serie av före- som marknadsförs av Monsanto Co. under varumärket typiska ningar, “Dequest". En uppräkning av "Dequest"-föreningar anges nedan tillsammans med deras kemiska beteckningar: - "Dequest" 2000: aminotri(metylenfosfonsyra) - "Dequest" 2006: aminotri(metylenfosfonsyra)-pentana- triumsalt 1-hydroxietyliden-l,l-difosfonsyra 1-hydroxietyliden-l,l-difosfonsyra- - "Dequest" 2010: - "Dequest" 2016: tetranatriumsalt - "Dequest" 2041: etylendiamintetra(metylenfosfonsyra) 10 15 20 25 30 35 507 470 3 - "Dequest" 2047: etylendiamintetra(metylenfosfon- syra)-kalcium/natriumsalt - "DequesU'205l: hexametylendiamintetra(metylen- fosfonsyra) - "DequesU'2054: hexametylendiamintetra(metylen- fosfonsyra)-kaliumsalt - "Dequest" 2060: dietylentriaminpenta(metylenfosfon- syra) - "Dequest" 2066: dietylentriaminpenta(metylenfosfon- syra)-natriumsalt.

Det är tillåtet att använda blandningar av två eller flera av dessa fosfonsyrabaserade stabilisatorer.

Andra klasser av stabilisatorer, vilka fyller denna kelateringsfunktion och är användbara när man arbetar enligt uppfinningen, inbegriper: - hydroxikarboxylsyror och deras salter, exempelvis sali- cyl-, citron-, mjölk-, glukon-, vin-, mukon- och gluko- heptansyror; - polykarboxylsyror och deras salter, däribland polymera syror, exempelvis malein-, fumar-, itakon-, bärnstens-, malon- och ftalsyror och polyakryl-, polymetakryl- och polyfumarsyror, varvid de polymeriserade syrorna före- trädesvis har låg molekylvikt; - antioxidanter, exempelvis askorbin- och isoaskorbin- syror; - polymerer, exempelvis akrylsyrasampolymerer innehållande sulfonsyragrupper och polyhydroxisilaner, varvid dessa polymerer företrädesvis har låg molekylvikt; - aldoser och ketoser, exempelvis socker och majssirap och lignosulfonater, exempelvis kalciumlignosulfonat; - oorganiska komplexbindningsmedel, exempelvis fosfater och borater; - organiska komplexbindningsmedel, exempelvis EDTA och NTA; samt - zeoliter. 10 15 20 25 30 35 507 470 4 Även här är det tillåtet att använda blandningar av två eller flera av dessa stabilisatorer. De föredragna stabilisa- torerna av denna typ är hydroxikarboxylsyror, polyfosfater, pyrofosfater och blandningar därav.

Föredragna stabilisatorer är blandningar av minst ett fosfonsyraderivat och minst en annan stabilisator. Eftersom många av de stabilisatorer, som inte tillhör gruppen fosfon- syraderivat, också har vattenreducerande egenskaper, så ökar de även tryckhållfastheten hos den hårdnade betongen. En typisk kombination är ett fosfonsyraderivat med glukonsyra eller ett salt därav.

Speciellt föredragna stabilisatorer är blandningar av ett av de tidigare uppräknade fosfonsyraderivaten med citron- syra och salter därav, speciellt aminotri(metylenfosfonsyra) och citronsyra eller ett salt därav. Föredragna förhållanden mellan ovannämnda fosfonsyraderivat och citronsyra är från 1:1 till 2:1.

Acceleratorer som normalt används i sprutbetong. vid uppfinningen är produkter, Sålunda kan inte bara alkalialuminater och deras blandningar med pott- aska, utan även silikater såsom vattenglas starta cementhyd- ratisering utan extra användning av någon annan aktivator och resultatet blir snabb härdning av den sprutade betongen. Den använda mängden är, som alltid, beroende av många marginella betingelser och varierar mellan 1,0 och 25% av cementvikten, företrädesvis 3-10%. Mängderna för torrsprutningsprocessen är ca 6 vikt-% av bindemedlet (cement eller cement + mineral- tillsatsmedel) och för våtsprutning ca 8%.

Mängderna av stabilisatorer vid förfarandet enligt uppfinningen, beror på olika faktorer som är väl- som kan användas och acceleratorer, som räknat som används vikt-% av betongmixen, kända för fackmannen. Dessa inbegriper följande faktorer: 1) Sammansättningen av använd stabilisator och aktivator. 2) Varaktigheten på den önskade fördröjningen [normalt 2- l8h (över natten), ibland också upp till 72h (vecko- slut)]. 3) Typen av cement. ASTM typ I-V kan användas, men typerna lO 15 20 25 30 35 507 470 5 I och II är föredragna. Hänsyn tas också till halten mineraltillsatsmedel, utöver cementhalten. 4) Tiden mellan produktionen av betongmixen och tillsatsen av stabilisatorn. Den senare kan tillsättas till den oförbrukade delen av betongmixen så länge som betong- mixen fortfarande har de egenskaper, som krävs av färsk betong. Stabilisatorn tillsätts företrädesvis upp till maximalt l,5h efter produktionen av mixen. Ju längre detta tidsintervall är, desto mer stabilisator behövs. 5) Temperaturen på betongmixen. Ju högre temperaturen är, desto snabbare hårdnar mixen och desto mer stabilisator behövs. På grund av den snabbare härdningen bör stabili- satorn tillsättas inom en timme efter produktionen av betongmixen vid temperaturer över 20°C.

Stabilisatorerna för användning vid uppfinningen används typiskt sett i en proportion från 0,1 till 5,0 vikt-%, före- trädesvis 0,4 till 2,0 vikt-% av cementen och eventuellt förekommande mineraltillsatsmedel.

Andra tillsatsmedel kan också sättas till betongen. En speciellt användbar klass av sådana tillsatsmedel är klassen vattenreducerande tillsatsmedel. Företräde ges för de som betecknas som "Type A admixtures" i ASTM C 494. Dessa vatten- reducerande medel har själva inga väsentliga retarderande eller accelererande egenskaper. En sådan produkt säljs av företaget Master Builders Inc. under varunamnet "Pozzolith Polyheed" MBT under "Rheobuild" 1000.

Sådana tillsatsmedel används typiskt sett i proportioner upp till 2,5 vikt-% av cement och eventuellt rnineraltillsats- och av varunamnet medel.

Betongsprutningsförfarandet utföras med användning av konventionell apparatur och teknik.

Ett värdefullt kännetecken för 'uppfinningen är |nöjligheten att tillhandahålla en blandning för torrsprutning, som bara behöver tillsats av vatten vid munstycket. Därför erbjuds som innehåller enligt uppfinningen kan även en torrblandad sprutbetongkomposition, från 12 till 20 vikt-% cement, från 0,4 till 2,5 vikt-% av kompositionen av mineraltillsatsmedel, från 68 till 80 vikt-% 10 15 20 25 30 35 507 470 6 av kompositionen av ballast, från 0,1 till 5,0 vikt-% av cement + mineraltillsatsmedel av minst en stabilisator, som är en kemisk förening med förmåga att bilda ett kelat med kalcium, upp till 2,5 vikt-% av cementen av andra tillsats- medel än mineraltillsatsmedel och en maximal vattenhalt av 10 vikt-% av kompositionen.

Uppfinningen illustreras mera utförligt :i de följande exemplen. Procentuppgifterna är viktbaserade och tempera- turerna är angivna i grader C.

Exgmpgl 1 (våtsprutad betong) Den använda betongsprutmaskinen är en "Guni" 48 betong- pump (t.ex. Turbosol) med en 40 m slangledning (diameter 5 cm). Den sprutade betongen är en betongmix bestående av portlandcement, vatten och ballast med kornstorlek 0/4 mm, siktserie B och hög halt av fina partikelstorlekar. Vatten/- cement-förhållandet är ca 0,56 och sättningen ca 60 cm.

Stabilisatorn är en vattenlösning av 12,8* aminotri(metylen- fosfonsyra) och 8% citronsyra, och acceleratorn är en vatten- lösning av natriumaluminat och pottaska (“Barra gunite" F 96 från MBT).

För att testa den färdigblandade betongen beträffande konsistens i pumpen och i slangledningarna blandas en betong- mix med sammansättningen: portlandcement 375 _ 450 delar stendamm 50 delar sand 0/1 680 delar sand 1/4 1000 delar stabilisator 9 delar vatten 261 delar i betongblandaren, fylls i pumpen, pumpas i cirkelrörelse, pumpen stoppas under lång tid, startas åter och betongkonsi- stensen, pumptrycket och betongtemperaturen mäts.

Från början till slutet av testet (efter Sh) förblir pumptrycket detsamma vid 10 bar. Temperaturen på betongen i pumpen förblir konstant under loppet av 4h och är 12° och i 10 15 20 25 567 470 7 slangen, ökar temperaturen till 160.

Konsistensen (mätt med skakbord) faller från 62 cm med 1 cm till 61 cm under den första timmen och till 56 cm efter ytterligare 1,5h, vilket dock inte har någon inverkan pà pumptrycket. Genom tillsats av färsk betong till betongmixen ökar konsistensen àter till 62 cm och faller inom loppet av ytterligare 2,5h till 58 cm.

Vid sprutning av industriblandad betong med liknande sammansättning och tillsats av acceleratorer (8% baserat pà cementvikten), fastställdes att denna blandning, trots den relativt höga stabilisatordosen om 2% av cementvikten, hade liknande hàllfasthet som betong utan stabilisator. Systemets reaktionsförmåga inom nâgra timmar är sålunda oberoende av detta i motsats till konventionell sprut- betong som får sämre reaktivitet när den åldras. som ligger i solen, betongens ålder, Exggpgl 2 (torrsprutningsprocess) En torr mix bereds från 400 delar portlandcement 375 och 1850 delar ballast (kornstorlek 0/8, siktserie B, 5% fukt) och under blandning i blandningskärlet tillsätts en stabili- sator som i. Exempel 1. i en mängd av l,3% av cementmassan (dvs. 5,2 delar). Blandningen fortsätts under 5 minuter och två mixer jämförs: en som sprutas l6h efter beredningen och den andra lh efter beredningen, med användning av 6% "Barra gunite" LL accelerator (kommersiell pulvertyp av sprutbetong baserad på aluminat). Hàllfastheten motsvarar värden, som är vanliga vid användning av sprutbetong. Ingen skillnad kan påvisas mellan blandningar, som har lagrats under kort resp. lång tid. Tryckhållfastheten efter 7 och 28 dygn för process- tiden 16,5h var högre än vid lagring under lh.

Claims (10)

10 20 25 507 470 8 PATENTKRAV

1. Förfarande för att genom sprutning på ett substrat applicera en betongblandning, som innehåller minst en stabilisator, k ä n n e t e c k n a t av att stabilisatorn är en kemisk förening, som har förmåga att bilda ett kelat med kalcium och som företrädesvis ingår i en mängd från 0,1 till 5,0 vikt-% av cement och eventuellt ingående mineraltillsatsmedel, och att föreningen utgör en del av den betongblandning som ska sprutas.

2. F örfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att betongblandningen vid sprutning aktiveras medelst en accelerator, som företrädesvis ingåri en mängd av från 1 till 25 vikt-% av cement och eventuellt ingående mineraltillsatsmedel, och som företrädesvis är en blandning av ett alkalialuminat och pottaska.

3. F örfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att betongblandningen är en färdig betong och våtsprutas.

4. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att stabilisatorn utgör en del av en torr betongblandning för användning vid en torrsprutningsprocess.

5. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att stabilisatorn är ett fosfonsyraderivat med minst en grupp vald bland hydroxi och amino.

6. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a t av att fosfonsyraderivatet är valt ur den grupp, som består av aniinotri(metylenfosfonsyra), aminotri(metylenfosfonsyra)-pentanatriun1salt, 1- hydroxietyliden- 1, l-difosfonsyra, l-hydroxietyliden- 1, 1-difosfonsyra-tetranatriumsalt, etylencliamintetrafiiietylenfosfonsyra), etylendiamintetra(metylenfosfonsyra)- kalcium/natriumsalt, hexametylen-diamintetra(metylenfosfonsyra), hexametylen- diamintetra(metylenfosfonsyra)-kaliumsalt dietylentriaminpenta(metylenfosfonsyra) och dietylentriaminpenta(metylenfosfonsyra)-natriumsalt. 10 15 507 470 9

7. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att stabilisatorn är vald ur den grupp som består av hydroxikarboxylsyror och deras salter, polykarboxylsyror och deras salter, askorbinsyra och isoaskorbinsyra, aldoser, ketoser, oorganiska och organiska komplexbindningsmedel och lígnosulfonater.

8. Förfarande enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t av att stabilisatorn är vald ur den grupp som består av hydroxikarboxylsyror, polyfosfater, pyrofosfater och blandningar därav.

9. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att stabilisatorn är en blandning av ett fosfonsyraderivat, som har minst en grupp vald bland hydroxi och amino, och en annan stabilisator, vilken företrädesvis är citronsyra eller ett salt därav.

10. Torrblandad sprutbetongkomposition, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller från 12 till 20 vikt-% cement, från 0,4 till 2,5 vikt-% mineraltillsatsmedel, från 68 till 80 vikt-% ballast, från 0,1 till 5,0 vikt- %, räknat på cement + mineraltillsatsmedel, av minst en stabilisator, som är en kemisk förening med förmåga att bilda ett kelat med kalcium, upp till 2,5 vikt-%, räknat på cement, av andra tillsatsmedel än míneraltillsatsmedel och en maximal vattenhalt av 10 vikt-%.