DK143938B - Alkaliresistente syntetiske mineralfibre og fiberforstaerket produkt paa basis af cement eller calciumsilikat som bindemiddel - Google Patents

Description

143938

Opfindelsen angår alkaliresistente, syntetiske mineralfibre og navnlig mineralfibre til brug til forstærkning af cementprodukter.

Cementprodukter, såsom beton, fremstillet udfra Portland cement eller andre cementtyper eller blandinger af cement og andre stoffer har en stor trykstyrke men en relativt lav trækstyrke.

Denne ulempe har man hidtil søgt at eliminere ved at indføre et fiberformet forstærkningsmateriale. Således har man i stort omfang anvendt asbestfibre som forstærkingsmateriale i cementprodukter til brug i byggeindustrien.

Ved anvendelse af asbestfibre ved fremstilling af sådanne fiberforstærkede cementprodukter opstår der imidlertid væsentlige sundhedsproblemer, hvilket har ført til, at det i nogle lande er blevet forbudt at anvende sådanne fibre. I andre lande forventes det, at der i nær fremtid vil blive udstedt et lignende forbud. Der er som følge heraf blevet gjort mange forsøg på at erstatte asbestfibrene i sådanne produkter med syntetiske mineralfibre, herunder stenuldsfibre, slaggefibre og glasfibre. Anvendelsen af sådanne syntetiske mineraluldfibre har imidlertid ikke ført til forstærkede cementprodukter med tilfredsstillende styrkeegenskaber, idet det har vist sig, at sådanne fibre på grund af deres manglende modstandsdygtighed mod angreb af basisk reagerende stoffer i cementmatrix'en helt eller delvis nedbrydes.

Man har forsøgt (DAS nr. 1.796.213) at råde bod på glasfibres manglende alkaliresistens ved at overtrække fibrene med methyl-siloxan og ved at fremstille glasfibrene udfra sådanne råmaterialer, at glasfibrene får følgende sammensætning:

Si02 : 35-47%

Al203 : 5 - 18%

FeO + Fe203 : 2 - 15%

CaO : 2-23%

MgO : 1-30%

NagO + K20 : op til 4%

TiC>2 : op til 10% og enten

ZrC>2 : op til 10% eller

ZnO : op til 5%, idet summen af CaO og MgO udgør fra 14 til 38%.

2 143938 I tysk fremlæggelsesskrift nr. 1.026.928 er der omtalt silikatfibre med følgende sammensætning:

Si02 : 40 - 65%

Al203 : 5 - 24%

CaO : max. 1,5%

MgO : 15 - 40%

Na20 + KgO : max, 1,0%

FeO + Fe2°3 : 0 - 15%

Ti02 : 0-10% B203 : 0 - 10%, og det er heri forklaret, at fibre med et stort CaO-indhold ikke er forvitringsbestandige som følge af udvaskning af CaO. Ifølge dette fremlæggelsesskrift anvendes til kompensation for det ringe CaO-ind-hold forholdsvis store mængder MgO.

Hvis man vil holde indholdet af alkalimetaloxider, der har en ugunstig virkning pi fibrenes bestandighed, på et lavt niveau, må man for at opnå et passende forhold mellem smelteviskositet og temperatur anvende en vis mængde ^2°3" En sadan tilsætning er imidlertid uheldig, dels fordi B2C>3 reducerer fibrenes alkaliresistens, dels fordi dette oxid er relativt dyrt og dels, fordi B203 ved smeltning i en Skakfovn afgår sammen med forbrændingsgasserne.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe al kali res i stente, syntetiske fibre, som uden overtræk kan anvendes til forstærkning af produkter på basis af basisk reagerende bindemidler, og som samtidig besidder en god trækstyrke og alkaliresistens, og som har en for praktisk fremstilling passende smelteviskositet.

Dette formål opnås med mineralfibrene ifølge opfindelsen, hvilke mineralfibre er ejendommelige ved, at de har følgende sammensætning på vægtbasis: 3 143936

Si02 : 42 - 50%

Al203 : 8 - 13%

Jernoxider (beregnet som

FeO) : 6-11%

CaO : 4-11%

MgO : 17-22%

Ti02 : 0/5 - 3% R20 : 0,5 - 3,5%, hvor R betegner et alkalimetal.

Ved bestemmelsen af alkaliresistensen af mineralfibrene ifølge opfindelsen er der blevet anvendt den accelererede alkaliresistensprøve, som er beskrevet i A. J. Majumdar & J. F. Ryder: "Glass Fibre Reinforcement of Cement Products", Glass Technology, bind 9, nr. 3, juni 1968.

I dansk patentansøgning nr. 3311/77 er der beskrevet syntetiske mineralfibre, som adskiller sig fra de syntetiske mineralfibre ifølge opfindelsen ved, at de har et væsentligt større indhold af MgO

(30-45%).

Opfindelsen angår også et fiberforstærket produkt på basis af cement eller calciumsilikat og forstærket med alkaliresistente, syntetiske mineralfibre. Dette produkt er ejendommeligt ved, at fiberforstærkningsmaterialet består af de ovenfor beskrevne alkaliresistente, syntetiske fibre.

Ved anvendelse af mineralfibrene ifølge opfindelsen som forstærkning i cementprodukter, såsom produkter indeholdende Portland cement, calciumsilikat og lignende basisk reagerende materialer, har de fortrinsvis en gennemsnitlig diameter på mellem 3 og 15 pm. Ved anvendelse af fibre med en gennemsnitlig diameter på under 3 pm bliver den nedsættelse af styrken, som fremkaldes af det basisk reagerende medium, relativt stor. På den anden side set er det ikke ønskeligt at anvende fibre med en gennemsnitlig diameter på over 15 pm, da den forstærkning, der frembringes pr. arealenhed i et tværsnit gennem det forstærkede produkt, aftager med stigende fiberdiameter.

Opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til efterfølgende eksempel, som illustrerer fremstillingen af syntetiske mineralfibre med varierende sammensætninger: 4 143938

Eksempel

Ved fremstillingen af de syntetiske mineralfibre anvendtes som udgangsmaterialer diabas, kalk, magnesit, korund, titandioxid og kvarts. Blandingen af udgangsmaterialer smeltedes i en digel, og smelten blev ved hjælp af en kaskadespinder omdannet til et fibermateriale.

Sammensætningen af de således fremstillede fibre og disses egenskaber vil fremgå af følgende tabel : 143938 5 +> Φ T3

O

Xl μ o o in m m m o m σι m m M-i

K. ·*. **»>. χ·»·* co σ* (N

03 σ> cti ud oo cn cm r\j lo - «

&< ^ ""S

m m m o o o m u-, to 03 n tn m oo σι m σι o cm cm m - j·) fc ^ N ’“g, 1X5 lD ιοιηοοο CO ID ID * ?3 σι t— co Φ μ

Cfl 00 CM Γ-· CO Γ' CM O LO * -Sn

fe ^ ^ M

om o o m m o oo m1 m ft '

rn κ h. * * * ^ * m cn cm tn C

co οοτ-Γ'Γ^Ογ-π r- ' SS

fe ^ ^ *" 5 φ m m o m m o o io o o tn+|

».·.».«.* m r- cn -w-H

tn co i- m m o <n m r~ - f *

fe ^ - N ^ J μ S

om o m m m o vDinto ^-H tn ,_ ^ » «,...*** m 03 (Μ C H fe CQ QOr-cor-σΐτ-η CO * 'SSm fe * - *- mm momoo «- i" o i^. (ti>-{ ^ro .. » ^ ^ ^ ^ - o·*»·«- tn Φ MW mcMC0r-mr-m r- - 2 $ g Λ; mæ m· *- r-v- ρ Φ ” fe

ph mo moomo coiom £ ii ii iB

tn r-CMOOoor-r-m *- - ji ^ ^ 2 W ^ ^ ^ “ fe fe § mo mmoom o ro r~- if K “2 ή| ^ VD r- r- 130603 tn mo r- σι o cm cm co * C 9,,¾ S _ ,- r 0) Λ 4JJ3 ^ ^ X <a o o omoom *- co ® , <u ,. m1 m o m+J mas i^.o σι σι oi cm T- r- - (OgtUtn j « CM t— T- ? ή 1-1 v tj3 ffi j_, tn c c φ få fe β ^ X)

C <U

+3 > ' tn

fB O CO

— om omomm om o 5 ,2 „

^i» ·» *» *. *. O CN Γ0 £< ^ Ό CD

0 r-'moomocNfo 131 * g 2? fj H

tt! rj< r- r- I— x- 5 ^ C. " ^ g Cr 03 —. cd fe to fe cn 6 xi 6 o φ φ φ C II fe ί! fe * <#> iji 03 μ fe o φ o Φ c φ o) ' μ fe cq cn 6

jj pc. *~+ (U

p; 4J CM Λ t- CVJ CO

03 6 c <2 - .. o 0 Q) c 03 0 tn u tu — C C O ϋ ™

fe fei -+JMI i i m id to 'O

ri fe MCfe 3-lfefetti

fe03 SS-μ QJStOC

ffl (B -ουοι Λ ί0? 03> feOftJ td *· M to c ^φ·ηό dl ι. ΟΙ ο C ' m X r-l φ S tNOC+J > *> cm* β μ (d fe go cm^oooooo Φ>ι^:μ (dfefe φίΒ td tnfe CM tu fe η 3 wtnrt;i-o>tjSEHfe wcnriim

Claims (3)

143938 Som det fremgår af ovenstående resultater, har fibrene ifølge opfindelsen i det væsentlige samme styrke som de kendte stenuldsfibre, hvorimod de har en væsentligt større alkaliresistens. Samtidig bemærkes, at surhedsgraden, der som nævnt er et udtryk for smelte-viskositeten, og som bør være fra 1,05 til 1,50, befinder sig inden for det ønskede område.

1. Alkaliresistente, syntetiske mineralfibre, kendetegnet ved, at de har følgende sammensætning: Si02 : 42 - 50% Al203 : 8 - 13% Jernoxider (beregnet som FeO) : 6-11% CaO : 4 - 11% MgO : 17-22% Ti02 : 0,5 - 3% R20 : 0,5 - 3,5%, hvor R betegner et alkalimetal.

2. Fiberforstærket produkt på basis af cement eller calciumsilikat som bindemiddel og forstærket med alkaliresistente, syntetiske mineralfibre, kendetegnet ved, at fiberforstærkningsmaterialet består af de i krav 1 omhandlede fibre med følgende sammensætning: Si02 : 42 - 50% Al203 : 8 - 13% Jernoxider (beregnet som FeO) : 6-11% CaO : 4-11% MgO : 17 - 22% Ti02 : 0,5

- 3% R20 : 0,5 - 3,5%,