NO117968B - - Google Patents

Description

Hydraulisk sementblanding.

Foreliggende oppfinnelse vedrører

sementblandinger som f. eks. tørr sement og betong eller mørtelblandinger fremstilt herav. Videre vedrører oppfinnelsen blandinger som skal tilsettes hydraulisk sement eller betong eller mørtelblandinger som inneholder hydraulisk sement i øyemed å forbedre trykkstyrken av slike blandinger ved alle alderstrinn og for å plasti-sere blandingene og gi disse andre ønskete egenskaper.

Hovedformålet for oppfinnelsen er å

tilveiebringe skikkete tilsetningsmidler for å øke herdingshastigheten og styrken av betong eller mørtelblandinger ved alle alderstrinn fra en dag og videre.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe

tilsetningsmidler for å øke styrken av betong eller mørtelblandinger ved alle alderstrinn, samtidig som det blir mulig at blandingene gis en bestemt konsistens med

et relativt vann-sement-forhold, hvilket ikke er mulig ved en vanlig betong- eller mørtelblanding som oppviser den samme menge av sement og tilsetningsstoffer.

Mere spesielt er det et formål for oppfinnelsen å tilveiebringe herdende kompo-sisjoner for hydraulisk sement, betong eller mørtelblandinger som vil påskynne sementens herdning og øke trykkfastheten av blandingene ved alle alderstrinn, mens utgangsblandingene gis en større plastisitet med et bestemt vann-sementforhold, og videre at .der tilveiebringes den ønskete plastisitet med et redusert vann-sement-forhold sammenlignet med en vanlig betong- eller mørtelblanding som oppviser den samme mengde av sement og tilsetningsmaterialer.

Ennu et formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe tørre sementblandinger som inneholder tilsetningsmidler som fører til betong- eller mørtelblandinger med de forskjellige egenskaper og fordeler som er an-ført ovenfor.

De ovennevnte formål for oppfinnelsen oppnås ved å innføre tre vesentlige bestanddeler i hydrauliske sementblandinger i små og bestemte mengder. En av disse vesentlige bestanddeler er en forbindelse som vil danne ioner i oppløsningen som inneholder glukonsyre-radikalet som f. eks. selve glukonsyren, natriumglukonat, kalsiumglukonat og glykol-delta-lakton, som i det følgende skal kalles «glukoniske for-bindelsér». En annen av disse vesentlige bestanddeler er salicylcyre eller et av den-nes alkaliske eller jordalkaliske salter, som f. eks. natriumsalicylat, kalsiumsalicylat, som i det følgende skal kalles «salicylsyreforbindelser». Den tredje vesentlige be-standdel er en kloridsaltakselerator som de forskjellige vannoppløselige metallklorider og ammoniumklorid. Av denne klasse av forbindelser foretrekkes alkali- og jord-alkali-metallkloridene, kalsiumklorid er det mest skikkete på grunn av dette stoffs lave pris.

Når alle disse tre typer av vesentlige bestanddeler anvendes i kombinasjon • i overensstemmelse med oppfinnelsen synes de å utøve helt forskjellige funksjoner enn når de anvendes enkeltvis eller de aktive-res på en eller annen måte av hverandre, hvilket vil framgå klarere av det følgende.

I kombinasjon med hverandre frembringer de resultater som man ikke ville kunne vente ut fra noe av det som er kjent angående deres egenskaper enkeltvis.

Ved utførelsen av oppfinnelsen kan glukonsyreforbindelsene anvendes i en vektsmengde basert på vekten av hydraulisk sement av fra 0,01 til 0,1 pst., fortrinsvis fra 0,02 til 0,05 pst. Under 0,02 pst. blir virkningen vesentlig mindre og over 0,05 pst. er en ytterligere gunstig virkning så liten at anvendelsen av større mengder blir '. uøkonomisk. Når glukonsyreforbindelsene anvendes uten de andre vesentlige bestanddeler ifølge foreliggende oppfinnelse, så har de en forsinkende virkning på sementens innledende herdning og nedsetter de tidlige styrker av sementblandinger til tross for at der frembringes forbedringer i styrken etter 28 dager. Denne forsinkelse er så stor at anvendelsen av større mengder enn ca. 0.1 pst. gjør anvendelsen for de fleste hydrauliske sement-øyemed uhensiktsmes-sig, enten glukonsyreforbindelsene anvendes 1 kombinasjon med de andre vesentlige bestanddeler ifølge oppfinnelsen eller ikke.

Salicylsyreforbindelser kan anvendes ifølge oppfinnelsen i en vektsmengde av fra 0.05 pst. til 0.25 pst. eller 0.35 pst. av den hydrauliske sement, fortrinsvis 0.08 til 0.20 pst. Det laveste tall 0.06 pst. representerer den omtrentlige mengde av en slik forbindelse hvor den blir tydelig effektiv ved anvendelsen i henhold til oppfinnelsen. Over det høyeste tall 0.35 pst. forsetter forbindelsen å være meget effektiv, men ytterligere forbedringer ved anvendelsen av så store mengder er så liten at det ikke blir reg-ningssvarende. Når stoffene anvendes i mengder opp til 0.1 pst. men uten at de andre vesentlige bestanddeler ifølge oppfinnelsen, har salicylsyreforbindelsene ingen vesentlig innvirkning på styrken av hydraulisk sement fra 7 dager og mere.

Klorid-akseleratoren kan anvendes ifølge oppfinnelsen i en vektsmengde av fra 0.05 til 0.3 pst. eller 0.4 pst. av den hydrauliske sement, fortrinsvis fra 0.1 pst. til 0.2 pst. og de angitte høyeste og laveste tall er basert på de samme overveielser som angitt ved salicylsyreforbindelsene. Mengder av klorid-akseleratoren opptil 2 pst. eller endog 3 eller 4 pst. innvirker ikke uheldig ved oppfinnelsens utførelse. En mengde som overskrider ca. 0.4 pst. vil i alminne-lighet ikke medføre noen ytterligere forbedring. Ved somme blandinger og således også ved blandinger som skal brukes i koldt vær kan imidlertid de ovennevnte større mengder anvendes.

Kalsiumklorid og lignende forbindelser anvendes vanligvis for å nedsette herd-nihgstiden av sementblandinger og for å påskynne den innledende herdningshastig-het og for dette øyemed brukes de i betydelige mengder av 1 pst. eller mere av sementens vekt. For å motvirke den nedsatte herd ningstid som oppstår i koldt vær er det vanlig å anvende kalsiumklorid i en mengde av ca. 2 pst. eller mere av sementens vekt. Små mengder som f. eks. 0.2 pst. med-fører en viss påskynnende virkning, men denne effekt er relativt liten, hvilket fremgår av det følgende.

Når de tre vesentlige bestanddeler inn-føres sammen i en hydraulisk sement, betong eller mørtelblanding kan de samlete vektsmengder av de tre tilsetningsstoffer, basert på den hydrauliske sement variere fra en minimumsmengde av ca. 0.15 pst., som medfører en merkbar forbedring, til ca. 0.75 pst. hvor ytterligere tilsetninger vil være uøkonomisk og kan medføre enkelte ikke ønskete resultater (bortsett fra at større mengder av en klorid-akselerator kan anvendes for spesielle øyemed, slik som nevnt ovenfor). Den fortrinsvis anvendte totale tilsetning er fra ca. 0.18 pst. til ca. 0.35 pst. for de fleste øyemed.

De tre vesentlige bestanddeler kan tilsettes til en betong eller mørtelblanding i form av en vandig oppløsning, en vandig pasta eller et tørt pulver og den tilsetnings-måte som anvendes er den som i hvert en-kelt tilfelle er mest hensiktsmessig eller økonomisk. Disse bestanddeler kan i de riktige mengder også blandes med den tørre sement eller males med sementen på det tidspunkt denne fremstilles hvis den mak-simale malingstemperatur er begrenset slik at spaltningen av tilsetningsmidlene hin-dres. Om ønskes kan disse bestanddeler alene eller sammen med andre tilsetningsstoffer tilsettes til en hvilken som helst av de andre komponenter i den hydrauliske sementblanding, på et hvilket som helst tidspunkt før blandingen eller under blandingen og før denne er tilendebragt.

De hydrauliske sementblandinger som oppfinnelsen kan anvendes i forbindelse med omfatter slike hvor en hvilken som helst hydraulisk sement av typen Portlandsement utgjør den vesentlige bestand-del og mengdene av de vesentlige bestanddeler ifølge oppfinnelsen bestemmes av mengden av denne sement-type som er til-stede i blandingen. Hvilke som helst av de vanlige tilsetningsmaterialer og fyllstoffer kan anvendes i forskjellige mengder for å tilfredsstille de forskjellige krav som stilles til blandingen. Slike stoffer omfatter sten, grus, slagger, sand, pozzulan-produkter, flyveaske og lignende og slike spesielle ma-terialer som metalliske aggregater, alumi-niumpulver osv. Oppfinnelsen er også an-vendbar på rene sementblandinger som ikke inneholder noen aggregater eller fyllstoffer. Alle slike blandinger skal i det føl-gende forstås å komme inn under uttrykket «hydraulisk sernent-blandinger». I slike til-feller hvor der anvendes pozzulan-materi-aler i nærvær av oppløselig kalsium har kombinasjonen en viss hydraulisk sement-egenskap, men vil ikke bli betraktet som en hydraulisk sement ved bestemmelsen av til-setningsmengdene som skal anvendes ifølge foreliggende oppfinnelse.

Som antydet ovenfor utelukker ikke oppfinnelsen anvendelsen av andre tilsetningsstoffer for å modifisere forskjellige egenskaper av blandingene for spesielle øyemed. F. eks. kan der anvendes luftinne-slutningsmidler, sementdispergeringsmid-ler, pigmenter, vannfrastøtende forbindelser osv.

For å lette forståelsen av oppfinnelsen skal der i det følgende anføres endel eksempler på hydrauliske sementblandinger som fremstilles ifølge oppfinnelsen, og der skal i forbindelse hermed anføres forskjellige sammenligningsprøver og data som vi-ser de fordeler som oppnås ved oppfinnelsen og den overraskende karakter av de herved oppnådde resultater.

Eksempel 1:

To særskilte sementblandinger ble fremstilt og hver blanding inneholdt Portlandsement, sand, grovt aggregat og vann så at der ble dannet a nominell slump på 11.5 cm og som har en nominell sement-faktor av 5 sekker sement per kubik yard (0.765 cm<1>)- Blanding nr. 1 tjente som en kontrollprøve og inneholdt ikke noe av tilsetningen ifølge oppfinnelsen. Til blanding nr. 2 ble tilsatt 0.35 pst., basert på sementens vekt, av en blanding bestående av 5 deler glukondeltalakton, 10 deler natriumsalicylat og 20 deler kalsiumklorid. Mengdene av disse tre bestanddeler enkeltvis basert på sementens vekt var 0.05 pst. resp. 0.10 pst. og 0.20 pst. Av hver betongblanding ble der fremstilt sylindre 15.2 X 30.5 cm og disse ble prøvet på trykkfasthet etter vanlige arbeidsmetoder. De tilhørende data innbefatter vanri-sementforhold (V/S) uttrykt i liter vann per sekk sement, sement-faktor (S/F) uttrykt i sekker (Skr) sement per m<:1>, plastisitet målt ved settingstall Ved slump-prøven, luftinnhold i volum målt ved hjelp av et luftmålingsapparat av Washing-ton-typen, og trykkfasthet i kg per cm-etter 1. 7 og 28 dager, slik som det fremgår av følgende tabell:

Som man ville vente var den store økning i l.-dags styrken i blanding nr. 2 av avset-ningsherdetiden vesentlig redusert.

Den 33 pst. økning i 28-dagers styrken, fra 313 kg per cm- til 416.9 kg per cm- som fås i det ovenfor anførte eksempel, ville være et utmerket resultat hvis 1-dags og 7-dagersstyrkene hadde forblitt uforandret. Men sterke økninger i 28-dagers styrken kan oppnås ved andre fremgangsmåter, er det hittil bare bare blitt oppnådd ved å gi avkall på én eller begge av egenskapene tidlig herdningsavslutning og tidlig oppnådde styrker. Oppnåelsen av denne 33 pst. økning i 28-dagersstyrken og på samme tid å øke 1-dagsstyrken fra 37.3 kg per cm- til 85.8 kg per cm- (ca. 135 pst.) og 7-dagersstyrken fra 189.8 kg per cm- til 330.4 kg per cm- (ca. 74 pst.) er meget bemerkelses-verdig.

At slike resultater kan oppnås ved den samtidige anvendelse av de tre vesentlige bestanddeler ifølge oppfinnelsen var overraskende og kunne ikke på noen måte for-utsies ut fra de virkninger som oppnås når bestanddelene anvendes alene. Dette vil forstås bedre ved betraktningen av følgen-de data angående deres virkninger enkeltvis:

Glukondeltalakton og natriumsalicylat anvendt alene eller sammen i mengder som angitt i eksempel 1 har ingen merkbar effekt på den tidlige oppnåelse av styrke. Glukondeltalakton har faktisk en forsinkende virkning når det anvendes alene. Tilsettes en betongblanding bare glukondeltalakton f. eks. i en mengde av 0.05 vektsprosent av sementen, så vil 1-dagsstyrken bli redusert fra 35 kg per cm- uten tilsetningen til 29.5 kg per cm<2> med tilsetningen. I en annen serie av forsøk av samme generelle karakter, men med forskjellige blandings-forhold fremgikk den forsinkende effekt av tilsetninger av større mengder av glukondeltalakton slik at det fremgår av følgende tabell. Fraværet av en vesentlig økning eller av-tagning av de tidligere styrker ved tilsetninger av salicylsyreforbindelsen alene fremgår av den følgende tabell som angir resultatene av salicylsyretilsetninger alene til en sementblanding i en mengde av 0.1 pst. basert på sementens vekt.

At tilsetningen av salicylsyreforbindelsen alene ikke har noen merkbar virkning på de tidligere styrker av sementblandinger har lenge vært kjent av fagfolk.

Skjønt kalsiumklorid i mengder av 1 pst. til 3. pst. i høy grad øker den tidligere oppnådde styrke, så ga tilsetningene alene i den lille mengde av 0.2 pst. til blanding nr. 1 i det ovenfor anførte aksempel 1 en økning i 1-dagsstyrken fra 37.3 kg/cm- i eksempel 1 til bare 53.4 kg/cm-, dvs. en økning av ca. 43.5 pst. Tilstedeværelsen av den forsinkende glukonsyreforbindelse og den ikke-akselererende salicylsyreforbin-delse, men med bare 0.2 pst. kalsiumklorid i blanding nr. 2 i det ovenfor anførte eksempel, frembragte en tilleggsstyrke av 85.8 kg/cm- eller en økning på ca. 130 pst.

Det følgende ytterligere eksempel an-føres for å vise variasjoner i de relative forhold av de tre vesentlige bestanddeler ifølge oppfinnelsen, i den tofale mengde av de tre bestanddeler og de hermed oppnådde resultater.

Eksempel 2:

Det ble fremstilt to særskilte sementblandinger og hver blanding inneholdt Portlandcement, sand, grove aggregater og vann, så at der ble oppnådd en nominell slump av 7.6 cm og en nominell sement-faktor av 6.5 sekker sement per m<*>. Blanding nummer 1 tjente som en kontroll - prøve og inneholdt ikke noe av tilsetnings-midlet. Til blanding nr. 2 var der tilsatte 0.25 pst. basert på sementens vekt av en blanding bestående av to deler glukondeltalakton, 15 deler natriumsalicylat og 8 deler kalsiumklorid. Mengdene av disse tre bestanddeler enkeltvis, basert på sementens vekt var resp. 0.02 pst., 0.15 pst. og 0.08 pst. Av hver betongblanding ble der fremstilt sylindre og disse ble prøvet på trykkfasthet på samme måte som angitt i eksempel 1 og de forskjellige tilhørende data er angitt på samme måte i den følgende tabell:

Sammenlignet med eksempel 1 ble i dette eksempel de relative mengder av de tre bestanddeler variert betraktelig, og den totale mengde av alle tre bestanddeler ble redusert betydelig med en større eller mindre reduksjon i den prosentvise forbedring av trykkfastheten etter 1, 7 og 28 dager, skjønt forbedringen i styrken etter 7 dager var nesten så stor som i eksempel 1.

Den betydelige økning i 1-dagsstyrken og også 7-dagersstyrken (74 pst.) som ble oppnådd ved hjelp av oppfinnelsen er et meget verdifullt resultat, idet den mulig-gjør en tidlig bortrivning av støpeformer fra betongstrukturer og en tidlig anvendelse av belastninger på dem i løpet av det fortsatte arbeide. Den hurtige innlednings-hérdning muliggjør en forkortet avslut-ningstid og dette er en annen verdifull for-del ved oppfinnelsen, særlig når den anvendes for å fremstille gulvheller og lignende.

Av det foran anførte vil det ses at

kombinasjonen av meget små mengder av

de tre vesentlige forbindelser ifølge oppfinnelsen medfører en økning av styrken ved alle aldre som ikke kan tilskrives sum-men av virkningene av stoffene enkeltvis, men må skyldes en innvirkning mellom stoffene eller en synergistisk virkning.

Dessuten vil det ses at kombinasjonen av de tre vesentlige bestanddeler ifølge oppfinnelsen utøver en betydelig plastiser-ende virkning på sementblandinger, idet det er mulig å utføre en sterk reduksjon av vann-sement-forholdet uten at plasti-siteten i vesentlig grad endres slik som det fremgår av de angitte slump data.

Av eksemplene vil det også ses at de tre vesentlige bestanddeler ifølge oppfinnelsen sammen medfører visse luftinne-slutningsegenskaper. I begge eksempler ble

mengden av innesluttet luft i blandingene I

som resulterer i anvendelsen av disse bestanddeler øket med omtrentlig 40 pst.

Claims (7)

1. En hydraulisk sementblanding karakterisert ved at den inneholder en hydraulisk sement av Portlandsement-typen

og fra 0.01 til 0.1 pst. av en glukonsyreforbindelse, fra 0.05 til 0.35 pst. av en salicyl-syreforbindelse og i det minste 0.05 pst. av en vannoppløselig kloridakselerator, samt-lige prosent vektsprosent basert på vekten av sementen.

2. Sementblanding som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at den inneholder ikke mer enn 0.25 pst. av salicylsyreforbindelsen.

3. Sementblanding som angitt i på-stand 1 eller 2, karakterisert ved at den inneholder i det minste 0.02 pst. av glukonsyreforbindelsen og i det minste 0.06 pst. av salicylsyreforbindelsen, og at de forenete vektsmengder av glukonsyreforbindelsen og salicylsyreforbindelsen ikke overskrider 6.35 pst. og fortrinsvis ligger mellom 0.18 og 0.35 pst., basert på vekten av sementen.

4. Sementblanding som angitt i en av de foregående påstander, karakterisert ved at den inneholder fra 0.02 til 0.05 pst. av glukonsyre-forbindelsen, fra 0.06 til 0.15 pst. av salicylsyreforbindelsen og i det minste 0.1 pst. av den vannoppløselige klorid-akselerator.

5. Sementblanding som angitt i en av de foregående påstander, karakterisert ved at glukonsyreforbindelsen er glukondeltalakton, glukonsyre, natriumglukonat eller kalsiumglukonat.

6. Sementblanding som angitt i en av de foregående påstander, karakterisert ved at salicylsyreforbindelsen er natriumsalicylat eller kalsiumsalicylat.

7. Sementblanding som angitt i en av de foregående påstander, karakterisert ved at nevnte vannoppløselige kloridakselerator omfatter kalsiumklorid.