SK287541B6

SK287541B6 - Spôsob prípravy urýchľovača betónu

Info

Publication number: SK287541B6
Application number: SK977-2002A
Authority: SK
Inventors: Thomas Hofmann
Original assignee: Construction Research & Technology Gmbh
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2011-01-04
Also published as: EP1237827A2; CN100363290C; DE60002918T3; AP2002002573A0; WO2001042165A3; ZA200204826B; AP1364A; US6692564B2; ES2199894T3; HRP20020519B1; BR0016261A; NO20022662L; HRP20020519A2; DE60002918D1; WO2001042165A2; CN1407954A; SK9772002A3; MXPA02005709A; PT1237827E; BR0016261B1

Abstract

Spôsob prípravy urýchľovača pre striekaný betón spočíva v (i) rozpustení síranu hlinitého a hydroxidu hlinitého vo vode, ktorá prípadne obsahuje aspoň jeden v nej rozpustený amín za vzniku číreho roztoku a (ii) prípadné pridanie aspoň jedného stabilizátora a aspoň jedného odpeňovacieho prostriedku, pričom výsledný produkt obsahuje od 3 až do 12 % hmotn. síranu hlinitého, merané ako oxid hlinitý, do 30 % hmotnostných amorfného hydroxidu hlinitého, do 15 % hmotnostných amínu, do 3 % hmotnostných odpeňovacieho prostriedku a do 0,06 mol.kg-1 stabilizátora, kde tento stabilizátor je vybraný zo skupiny zahŕňajúcej hydroxykarboxylové kyseliny, kyseliny fosforečné a nealkalické soli kyselín fosforečných. Je opísané i použitie urýchľovača pripraveného uvedeným spôsobom v striekanom betóne.

Description

Predložený vynález sa týka spôsobu prípravy urýchľovača pre striekaný betón.

Doterajší stav techniky

Nanášanie betónu na podklad pomocou striekania z dýzy (bežne označované ako „torkretovanie“ alebo striekanie betónu) je dobre známa technológia, ktorá je v širokej miere používaná v takých aplikáciách, ako je obmurovávanie tunelov. Je dôležité, že nastriekavaný betón na podklade rýchle tuhne a to sa dosahuje pridaním urýchľovača do betónu v nastrekovacom zariadení. Tieto urýchľovače sú veľmi odlišné od tých, ktoré sa bežne používajú v bežných betónoch a tradične zahŕňa také látky, ako sú hydroxidy alkalických kovov, hlinitany a silikáty.

Vysoko alkalická povaha týchto materiálov spôsobuje problémy pri podávaní. To tiež znamená, že ich použitie v uzavretých priestoroch, ako sú tunely, spôsobuje veľmi nepríjemné pracovné prostredie. Pokusy, vykonávané v poslednej dobe, vylúčiť takéto materiály zahrnujú využitie zlúčenín hliníka a typické príklady sa dajú nájsť v európskych patentoch č. 0 076 927, 0 775 097 a 0 742 179, austrálskom patente č. 706917 a európskych patentoch č. 0812812a0 946 451.

Teraz sa zistilo, že je možné jednoduchým spôsobom pripraviť urýchľovač pre striekaný betón, pričom tento urýchľovač funguje obzvlášť dobre.

Podstata vynálezu

Predmetom tohto vynálezu je spôsob prípravy urýchľovača pre striekaný betón, ktorého podstata spočíva v tom, že zahrnuje s ohľadom na podstatu spôsobu nasledujúce kroky:

(i) rozpustenie síranu hlinitého a hydroxidu hlinitého vo vode, ktorá prípadne obsahuje aspoň jeden v nej rozpustený amín za vzniku číreho roztoku a (ii) prípadné pridanie aspoň jedného stabilizátora a aspoň jedného odpeňovacieho prostriedku, pričom pomery prítomných zložiek sú také, že výsledný produkt obsahuje od 3 až do 12 % hmotn. síranu hlinitého, merané ako oxid hlinitý, do 30 % hmotnostných amorfného hydroxidu hlinitého, do 15 % hmotnostných amínu, do 3 % hmotnostných odpeňovacieho prostriedku a do 0,06 mol.kg'¹ stabilizátora, kde tento stabilizátor je vybraný zo skupiny zahrnujúcej hydroxykarboxylové kyseliny, kyseliny fosforečné a nealkalické soli kyselín fosforečných.

Predmetom tohto vynálezu je tiež použitie urýchľovača pripraveného opísaným spôsobo, alebo akýmkoľvek výhodným uskutočnením uvedeného spôsobu, v striekanom betóne.

Ďalej sa uvádza detailnejší opis predmetného vynálezu a jeho výhodné uskutočnenia.

Použitým síranom hlinitým môže byť ktorýkoľvek komerčne dostupný materiál. Sírany hlinité sa líšia svojou čistotou a štruktúrou, najbežnejšie sú takzvané „17 %“, pretože obsahujú 17 % oxidu hlinitého. Prakticky vzaté, hmotnostné percentá 17 % síranu hlinitého, A1₂(SO₄)₃ . 14,3 H₂O, ktorý môže byť použitý pri spôsobe podľa predloženého vynálezu, ležia v rozsahu do 30 % až do 60 %, výhodne od 40 % až do 48 %.

Hydroxidom hlinitým môže byť ktorýkoľvek komerčne dostupný amorfný hydroxid hlinitý. Hoci všetky takéto hydroxidy hlinité poskytnú uspokojujúce výsledky, vo všeobecnosti je pravda, že čím novší je dátum výroby, tým lepší je výsledok. Hydroxidy hlinité, ktoré navyše vďaka špeciálnemu spôsobu výroby obsahujú malý podiel uhličitanu hlinitého (do 5 %), sú ľahko rozpustné a sú výhodnými látkami. Toto chovanie nemožno získať jednoduchým pridaním uhličitanu hlinitého k čistému hydroxidu hlinitému. Hoci sa môžu použiť veľmi malé množstvá hydroxidu hlinitého (je možné menej ako 0,1 %), významné zlepšenie sa pozoruje pri množstve 5 % alebo viac. Výhodný rozsah hmotnostných pomerov je od 8 až do 25 %, výhodne od 15 až do 25 %.

Hoci síran hlinitý, hydroxid hlinitý a voda, pokiaľ sú použité dohromady pri spôsobe podľa predloženého vynálezu, poskytujú urýchľovače s dobrými vlastnosťami, môžu byť vlastnosti urýchľovača podstatne zlepšené použitím jednej alebo viac z troch voliteľných, ale výhodných zložiek.

Prvou z nich je amín. Nie sú žiadne iné obmedzenia vo voľbe amínu s tou výnimkou, že musí byť rozpustný vo vode. Výhodné amíny sú alkanoamíny, ako je diglykolamín, dietanolamín a trietanolamín, pričom dietanolamín je obzvlášť výhodný. Amín sa môže použiť až do hmotnosti 10 %, výhodne od 4 do 7 % hmotnostných.

Druhou výhodnou zložkou je stabilizátor, ktorý sa môže pridať na konci postupu. Ide o látku, ktorá zabraňuje tomu, aby sa roztok hydroxidu hlinitého/síranu hlinitého zrážal alebo tvoril gél. Bez stabilizátora bude roztok dobre pôsobiť ako urýchľovač, ale bude mu často chýbať stabilita a teda bude mať obmedzenú do bu skladovania, čo nutne vyžaduje jeho použitie krátko po jeho výrobe, a to nie je vždy praktické. Je možné a prípustné použiť viac ako jeden stabilizátor.

Stabilizátory na použitie podľa tohto vynálezu sú kyseliny hydroxykarboxylové, kyseliny fosforečné a nealkalické soli kyselín fosforečných. Hydroxykarboxylovou kyselinou môže byť zvolená ktorákoľvek kyselina známa v odbore. Výhodnou kyselinou je kyselina citrónová, ale môže sa použiť mnoho ďalších kyselín, ako sú kyselina mliečna a kyselina askorbová.

Výraz „kyselina fosforečná“ označuje jednu z týchto kyselín: kyselinu ortofosforečnú (H₃PO₄), kyselinu metafosforečnú ((HPO₃)_X) a kyselinu dvoj fosforečnú (H₄P₂O₇). Výraz „nealkalické soli“ označuje soli, ktoré neobsahujú alkalické soli sodík a draslík. Napríklad sa teda môžu použiť soli kyseliny fosforečnej s lítiom, vápnikom alebo horčíkom.

Ako tretia výhodná dodatočná zložka, odpeňovací prostriedok, sa môže použiť ktorákoľvek taká látka známa v odbore. Väčšina z nich sú chránené komerčne dostupné látky, ktorých presné zloženie sa neuvádza, ale ktorákoľvek takáto látka známa v odbore je vhodná. Typické príklady zahrnujú silikónové druhy, ako je AGITAN (ochranná známka) a polyétery mastných kyselín, ako je LUMITEN (ochranná známka) EL.

Odpeňovací prostriedok sa môže použiť v množstve do 5 % hmotnostných (na sušinu celku), výhodne od 0,5 až do 3 %. Použitie odpeňovacieho prostriedku uľahčuje použitie menej čerstvého hydroxidu hlinitého. Verí sa, bez obmedzenia rozsahu vynálezu akýmkoľvek spôsobom, že jeho prítomnosť napomáha odstráneniu oxidu uhličitého, ktorý sa behom času hromadí na povrchu hydroxidu hlinitého. Prekvapivo, v prípade, že odpeňovací prostriedok neobsahuje silikón a nie je prítomný v množstve väčšom ako 3 %, poskytuje výrazné zlepšenie doby tuhnutia v porovnaní s rovnakou zmesou bez odpeňovacieho prostriedku alebo s prostriedkami silikónového typu.

Spôsob podľa predloženého vynálezu sa ľahko vykonáva so štandardným vybavením a kvalifikovaná osoba nebude mať problémy pri jeho uskutočňovaní. Uznáva sa, že na zaistenie roztokov v rôznych fázach môže byť nevyhnutné určité zahrievanie, bežne do zhruba 50 až 60 °C.

Pri spôsobe môže byť číry roztok dosiahnutý ktorýmkoľvek bežným postupom. Síran hlinitý a hydroxid hlinitý sa môžu pridávať do vody postupne v akomkoľvek poradí. Môžu sa tiež pridať do vody spoločne, alebo sa môžu rozpustiť alebo dispergovať jednotlivo v dvoch rôznych množstvách vody a potom tieto zmiešať.

Výhodne sa síran hlinitý a hydroxid hlinitý pridávajú do vody postupne. Výhodne sa prvý vo vode rozpustí síran hlinitý, síran hlinitý sa rozpustí zahrievaním. K tomuto roztoku sa potom pridá hydroxid hlinitý. Získa sa číry roztok.

Je možné, hoci však menej výhodné, ako prvý do vody pridať hydroxid hlinitý. Hydroxid hlinitý sa vo vode nerozpúšťa ľahko, ale poskytuje jemnú suspenziu. Do tejto suspenzie sa pridá síran hlinitý. Získa sa číry roztok.

Presná povaha produktu procesu nie je známa. Určite nie je púhou zmesou pôvodných zložiek (dôkazom je fakt, že produktom je číry alebo ľahko zakalený roztok a nie opakná suspenzia, typická pre hydroxid hlinitý) a bez obmedzenia vynálezu v akomkoľvek smere sa verí, že produkt je oligomérovej alebo polymérovej povahy.

Takto pripravený urýchľovač poskytuje vynikajúce výsledky, pokiaľ sa použije ako urýchľovač pre striekaný betón. Urýchľovačom upravený striekaný betón tuhne rýchlo a má dobrú výslednú pevnosť. Urýchľovač má dlhú dobu použiteľnosti, je odolný k zmenám teploty a je celkovo nealkalický, čo vedie k lepším pracovným podmienkam.

Uvedený vynález je ďalej ilustrovaný pomocou nasledujúcich príkladov, ktoré však vynález neobmedzujú.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklady 1 až 3

Príprava urýchľovača podľa tohto vynálezu

Použité hmotnostné podiely sú uvedené ďalej

	Príklad 1	Príklad 2	Príklad 3
17 % Síran hlinitý	46%	48%	40%
Amorfný hydroxid	18%	18%	18%
hlinitý
Voda	30%	28%	28%
Dietanolamín	6%	6%	4%

(90 % roztok)

Dietanolamín sa rozpustí vo vode a v tomto roztoku sa potom rozpustí síran hlinitý. Toto sa dosiahne zahriatím roztoku na teplotu 50 až 60 °C a pridávaním za miešania, kedy miešanie pokračuje do získania číreho roztoku. K tomuto zahriatemu miešanému roztoku sa postupne pridáva hydroxid hlinitý a miešanie pokračuje do získania číreho roztoku.

Príklad 4

Urýchľovač sa pripraví spôsobom a s využitím látok z príkladov 1 až 3 s tým rozdielom, že obsah vody sa zníži na 28,7 % a potom sa pridá 1,3 % monohydrátu kyseliny citrónovej. Táto sa pridá po pridaní hydroxidu hlinitého. Roztok sa pred pridaním ochladí na teplotu miestnosti. Výsledkom je číry roztok.

Príklad 5

Overovanie urýchľovačov v malte

Malta použitá na skúšky mala toto zloženie:

Portlandský cement Normo 4 Piesok štandardný SIA 215-1 Stabilizátor¹ hydratácie cementu založený na kyseline fosfónovej Polykarboxylátový superplastifikátor²

450 dielov 1350 dielov 0,3 % hmotnosti cementu 0,6 % hmotnosti cementu

’DELVO (registrovaná ochranná známka) stabilizátor od MBT ²GLENIUM (registrovaná ochranná známka) 51 od MBT

Potrebná voda sa pridá v pomere voda/cement 0,47.

Ku vzorke malty sa pridá jeden každý z urýchľovačov z príkladov 1,2 až 4 v množstve 7 % hmotnostných vzhľadom na hmotnosť cementu a testovacie postupy Vicat podľa EN 196-3 sa merajú východiskové a výsledné časy tuhnutia. Skúšal sa taktiež komerčne dostupný bezalkalický urýchľovač MEYCO (ochranná známka) SKUPINA 160. Výsledky sú uvedené ďalej.

	Príklad 1	Príklad 2	Príklad 3	Komerčný urýchľovač
Východiskový	4	1	3,5	3
(min.)
Výsledný	8	5,5	8,5	6
(min.)

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Spôsob prípravy urýchľovača pre striekaný betón, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa tieto kroky:

(i) rozpustenie síranu hlinitého a hydroxidu hlinitého vo vode, ktorá prípadne obsahuje aspoň jeden v nej rozpustený amín za vzniku číreho roztoku a (ii) prípadne pridanie aspoň jedného stabilizátora a aspoň jedného odpeňovacieho prostriedku, pričom pomery prítomných zložiek sú také, že výsledný produkt obsahuje od 3 až do 12 % hmotn. síranu hlinitého, merané ako oxid hlinitý, do 30 % hmotnostných amorfného hydroxidu hlinitého, do 15 % hmotnostných amínu, do 3 % hmotnostných odpeňovacieho prostriedku a do 0,06 mol.kg'¹ stabilizátora, kde tento stabilizátor je vybraný zo skupiny zahŕňajúcej hydroxykarboxylové kyseliny, kyseliny fosforečné a nealkalické soli kyselín fosforečných.

2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že vo vode je prítomný aspoň jeden vo vode rozpustný amín.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa tu pridáva jedna z nasledujúcich zložiek, ktorými sú aspoň jeden stabilizátor a aspoň jeden odpeňovací prostriedok.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že sa pridá aspoň jeden stabilizátor.

5. Spôsob podľa nároku 3,vyznačujúci sa tým, že sa pridá aspoň jeden odpeňovací prostriedok.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že odpeňovací prostriedok neobsahuje silikón a je prítomný v množstve najviac 3 %.

7. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že stabilizátorom je aspoň jedna hydroxykarboxylová kyselina.

8. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že číry roztok sa pripravuje krokmi:

(i) rozpustí sa síran hlinitý vo vode, ktorá prípadne obsahuje aspoň jeden rozpustený amín a (iii) rozpustí sa amorfný hydroxid hlinitý v roztoku (i) až do získania číreho roztoku.

9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že k číremu roztoku sa pridá aspoň jedna z ďalej uvedených látok, ktorými sú:

(a) aspoň jeden odpeňovací prostriedok a (b) aspoň jeden stabilizátor, vybraný zo skupiny zahŕňajúcej kyseliny hydroxykarboxylové, kyseliny fosforečné a nealkalické soli kyselín fosforečných, pričom výhodne sa použijú kyseliny hydroxykarboxylové.

10. Použitie urýchľovača pripraveného spôsobom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6 v striekanom betóne.

Koniec dokumentu