DK163298B - SHAPED ARTICLE AND COMPOSITION MATERIAL AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF - Google Patents
SHAPED ARTICLE AND COMPOSITION MATERIAL AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF Download PDFInfo
- Publication number
- DK163298B DK163298B DK195781A DK195781A DK163298B DK 163298 B DK163298 B DK 163298B DK 195781 A DK195781 A DK 195781A DK 195781 A DK195781 A DK 195781A DK 163298 B DK163298 B DK 163298B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- particles
- mpa
- exceeding
- concrete
- amount
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
iin
DK 163298 BDK 163298 B
GENERELLE PRINCIPPERGENERAL PRINCIPLES
Tæt pakkede systemer indeholdende homogent arrangerede ultrafine partikler, for kortheds skyld herefter i beskrivelse og krav kaldet DSP, er detaljeret beskrevet og defineret for første gang i inter-5 national patentansøgning nr. PCT/DK79/00047. Den foreliggende opfindelse angår vigtige videreudviklinger af DSP-systemer, herunder nye typer DSP-systemer og nye materialer inden for tidligere beskrevne typer af DSP-systemer, nye teknikker til etablering af DSP-systemer og nye anvendelser af DSP-systemer.Tightly packed systems containing homogeneously arranged ultrafine particles, for the sake of brevity hereinafter in the description and claims referred to as DSP, are described in detail and defined for the first time in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. The present invention relates to important further developments of DSP systems, including new types of DSP systems and new materials within previously described types of DSP systems, new techniques for establishing DSP systems and new uses of DSP systems.
10 DSP-systemer giver hidtil uopnåelige mekaniske kvaliteter, herunder styrke, tæthed og holdbarhed, hos materialer og genstande baseret på sådanne systemer og gør det muligt at etablere sådanne genstande og materialer ved fordelagtige hidtil ukendte metoder, der udvider mulighederne for etablering af avancerede mikrostrukturer af konstruk-15 tionsmaterialer med mange forskellige anvendelsesmuligheder.10 DSP systems provide hitherto unattainable mechanical qualities, including strength, tightness, and durability, of materials and articles based on such systems, and allow such articles and materials to be established by advantageous novel methods that extend the possibilities of establishing advanced microstructures of construction materials with many different applications.
I korthed omfatter de grundlæggende principper for DSP-systemer anbringelse af ultrafine legemer eller partikler med en størrelse på fra ca. 50 Å til ca. 0,5 μιη i homogent arrangement i hulrummene mellem i det væsentlige tæt pakkede bestanddele eller partikler, som 20 har en størrelse på fra ca. 0,5 μα. til ca. 100 μα, og som er mindst én størrelsesorden (1 tierpotens) større end de respektive ultrafine partikler. Nogle vigtige egenskaber ved DSP-systemer er indeholdt i følgende fem punkter: 1. DSP-systemer anvender kendte geometriske og kinematiske principper 25 for indbyrdes arrangement af legemer, især partikler, i ønsket konfiguration - især i meget tæt arrangement - i systemer af fine partikler eller legemer, som er 1 - 2 størrelsesordener finere end de systemer, hvor det hidtil har været muligt at drage nytte af kendt partikelgeometristrategi. Med DSP-systemer overvindes de problemer 30 med låsende overfladekræfter mellem tilstødende legemer, som hidtil har forhindret legemer eller partikler af kolloid størrelse i at blive arrangeret i en ønsket tæt konfiguration.Briefly, the basic principles of DSP systems include the placement of ultra-fine bodies or particles of size from about. 50 Å to approx. 0.5 μιη in homogeneous arrangement in the voids between substantially densely packed constituents or particles having a size of from approx. 0.5 μα. to approx. 100 μα, which is at least one order of magnitude (1 tierpotens) larger than the respective ultrafine particles. Some important features of DSP systems are contained in the following five points: 1. DSP systems employ known geometric and kinematic principles 25 for the mutual arrangement of bodies, especially particles, in the desired configuration - especially in very close arrangement - in fine particle systems. or bodies which are 1 to 2 orders of magnitude finer than those systems in which it has hitherto been possible to take advantage of known particle geometry strategy. With DSP systems, the problems of locking surface forces between adjacent bodies which have hitherto prevented bodies or particles of colloidal size from being arranged in a desired tight configuration are overcome.
22
DK 163298 BDK 163298 B
2. På trods af de fine legemer eller partikler i DSP-systemer kan DSP-materialer formes i et område med i det væsentlige lav spænding.2. Despite the fine bodies or particles of DSP systems, DSP materials can be formed in a region of substantially low voltage.
Dette er gjort muligt ved avanceret anvendelse af dispergeringsmidler (for eksempel i cementsystemet ved hjælp af sfore mængder (1-4 5 vægtprocent) af et betonsuperplastificeringsmiddel), der er op til én størrelsesorden større, end hvad der anvendes i den kendte teknik.This is made possible by the advanced use of dispersants (for example, in the cement system by the sheer amounts (1-4% by weight) of a concrete superplasticizer) up to one order of magnitude larger than that used in the prior art.
3. I DSP-materialerne er styrken og holdbarheden væsentligt forøget. Herudover er den mekaniske fiksering af armeringslegemer, for eksempel inkorporerede fine fibre, endnu mere forøget end styrken, idet 10 denne forøgelse er én eller flere størrelsesordener. Dette skyldes, at de dimensioner for ruhed og bølgekonfiguration på armeringslegemerne, som er nødvendige til opnåelse af "mekanisk fastlåsning" af armeringslegemerne i matrixen, er nedsat med 1-2 størrelsesordener.3. In the DSP materials, the strength and durability are significantly increased. In addition, the mechanical fixation of reinforcing bodies, for example, incorporated fine fibers, is even more increased than the strength, this increase being one or more orders of magnitude. This is because the roughness and wave configuration dimensions of the reinforcing bodies needed to achieve "mechanical locking" of the reinforcing bodies in the matrix are reduced by 1-2 orders of magnitude.
Dette åbner mulighed for "mekanisk fastlåsning" af fibre, som er én 15 til to størrelsesordener finere end de fibre, der hidtil har kunnet "fastlåses mekanisk".This allows for "mechanical locking" of fibers which are one 15 to two orders of magnitude finer than the fibers which have hitherto been able to "mechanically lock".
4. Kvaliteten af DSP-materialerne ifølge den foreliggende opfindelse (primært styrke og stivhed) kan yderligere forøges ved inkorporering af meget stærke yderligere partikler (f.eks. sand og sten af ildfast 20 bauxit til inkorporering i Portland cement-baserede DSP-materialer).4. The quality of the DSP materials of the present invention (primarily strength and stiffness) can be further enhanced by the incorporation of very strong additional particles (e.g., sand and rock of refractory 20 bauxite for incorporation into Portland cement-based DSP materials) .
5. Typiske DSP-materialer er materialer, som kan formes fra en masse med plastisk til lawiskos konsistens ved simpel forskydningsdeformation uden udveksling af materiale med omgivelserne, hvilket betyder, at ingen væske skal fjernes eller trykkes ud af massen under 25 dannelsen af den tætte struktur. Dette gør det muligt at fremstille produkter af høj kvalitet og med meget mere kompliceret form og større størrelse end hidtil - og gør det muligt at opnå forankring af komponenter, især alle former for armeringslegemer, der ikke tilfredsstillende (eller slet ikke) kan anvendes i tilsvarende matrixer 30 af høj kvalitet fremstillet på traditionel måde. Dette aspekt af DSP-materialer åbner også mulighed for nye og mere fordelagtige produktionsteknikker for kendte genstande.5. Typical DSP materials are materials that can be molded from a plastic-to-viscous pulp mass by simple shear deformation without exchanging material with the environment, meaning that no liquid should be removed or pushed out of the pulp during the formation of the dense structure. . This makes it possible to produce high-quality products with a much more complicated shape and size than before - and allows for anchoring of components, especially all types of reinforcing bodies that cannot be satisfactorily (or not at all) used in corresponding 30 high quality matrices made in the traditional way. This aspect of DSP materials also opens up the possibility of new and more advantageous production techniques for known objects.
I nærværende sammenhæng refererer udtrykkene "legemer" og "partikler" til områder med fysiske grænser, idet udtrykket "fysisk" refererer 3In this context, the terms "bodies" and "particles" refer to areas with physical boundaries, the term "physical" referring to 3
DK 163298 BDK 163298 B
til specifikke egenskaber, for eksempel mekaniske, elektriske, optiske og kemiske egenskaber.for specific properties, for example mechanical, electrical, optical and chemical properties.
DSP-MATRIXENS STRUKTURSTRUCTURE OF DSP MATRIX
Formede genstande indeholdende en DSP-matrix kan generelt defineres 5 som formede genstande indeholdende en sammenhængende matrix, hvor matrixen består af A) homogent arrangerede legemer eller partikler af en størrelse på fra ca. 50 Å til ca. 0,5 μια, eller en sammenhængende struktur dannet ud fra sådanne homogent arrangerede legemer 10 eller partikler, og B) tæt pakkede legemer eller partikler med en størrelse på ca.Shaped objects containing a DSP matrix can generally be defined as shaped objects containing a coherent matrix, wherein the matrix consists of A) homogeneously arranged bodies or particles of a size of from ca. 50 Å to approx. 0.5 μια, or a coherent structure formed from such homogeneously arranged bodies 10 or particles, and B) tightly packed bodies or particles having a size of approx.
0,5-100 /um, og som er mindst én størrelsesorden større end de respektive partikler nævnt under A), eller en sammenhængende struktur dannet ud fra sådanne tæt pakkede partikler, 15 idet partiklerne A eller den sammenhængende struktur, som er dannet deraf, er homogent fordelt i mellemrummene mellem partiklerne B, og idet den tætte pakning i det væsentlige er en pakning svarende til den, der kan opnås ved nænsom mekanisk på-20 virkning af et system af geometrisk ens formede store legemer eller partikler, hvor låsende overfladekræfter ikke har nogen væsentlig virkning, og en interpartikelsubstans (I) i mellemrummene mellem legemerne eller partiklerne A og B eller strukturen formet 25 af legemerne eller partiklerne A og B.0.5-100 µm, which is at least one order of magnitude larger than the respective particles mentioned under A), or a coherent structure formed from such tightly packed particles, the particles A or the coherent structure formed therefrom, is homogeneously distributed in the spaces between the particles B, and the dense gasket is substantially a gasket similar to that obtainable by the gentle mechanical action of a system of geometrically similar shaped large bodies or particles, where locking surface forces do not has any significant effect, and an interparticle substance (I) in the spaces between the bodies or particles A and B or the structure formed by the bodies or particles A and B.
Legemerne eller partiklerne A og B er typisk faste legemer eller partikler, men de kan også være gasfase- eller væskefase-legemer ellerpartikler. På samme måde kan interpartikelsubstansen I være fast, 4The bodies or particles A and B are typically solid bodies or particles, but they can also be gas-phase or liquid-phase bodies or particles. Similarly, the interparticle substance I may be solid, 4
DK 163298 BDK 163298 B
eller det kan være en gasfase- eller væskefasesubstans, forudsat at når interpartikelsubstansen i en formet DSP-genstand ikke er fast, tilvejebringes den nødvendige "sammenklæbning" til opretholdelse af genstandens form ved partikel-til-partikel binding.or it may be a gas-phase or liquid-phase substance, provided that when the inter-particle substance of a DSP shaped article is not solid, the necessary "bonding" is provided to maintain the shape of the article by particle-to-particle bonding.
5 Den i det væsenflige sammenhængende struktur hos matrixen i de ovenfor definerede DSP-genstande ifølge opfindelsen kan således skyldes, at de homogent arrangerede eller tæt pakkede legemer eller partikler A er kombineret med hinanden til dannelse af en sammenhængende struktur, eller at de ovennævnte faste partikler B er kombineret med hin-10 anden til dannelse af en i det væsentlige sammenhængende struktur, eller at både de ultrafine partikler A og partiklerne B i de formede genstande hver er kombineret med hinanden til dannelse af sammenhængende strukturer, og/eller at partiklerne A er kombineret med partiklerne B til dannelse af den sammenhængende struktur. Kombinationen 15 mellem partiklerne A eller mellem partiklerne B eller mellem partiklerne A og/eller partiklerne B kan være af en hvilken som helst karakter, der resulterer i en sammenhængende struktur. I systemer, der omfatter cementpartikler som partikler B og silicastøvpartikler (som defineret nedenfor) som partikler A, skyldes dannelsen af den sammen-20 hængende struktur partiel opløsning af de faste partikler i den vandige suspension, hvoraf genstandene er fremstillet, kemisk reaktion i opløsningen og udfældning af reaktionsproduktet, hvorhos silicastøvet er mindre reaktivt i denne henseende end cementen. I denne forbindelse skal det bemærkes, at afhængig af partiklerne A's og B's identitet 25 kan også andre mekanismer, der forårsager sammenhæng, have været ansvarlige for matrixens sammenhængende struktur, såsom f.eks. smeltning, sintring etc. Den ovennævnte kemiske reaktion kan finde sted mellem partiklerne A eller deres opløste bestanddele, eller mellem partiklerne B eller deres opløste bestanddele, eller mellem partik-30 lerne A og B eller mellem bestanddele af partiklerne A og partiklerne B.Thus, the intrinsically coherent structure of the matrix of the above-defined DSP objects of the invention may be due to the homogeneously arranged or tightly packed bodies or particles A being combined with each other to form a coherent structure or the above-mentioned solid particles B is combined with each other to form a substantially coherent structure, or that both the ultrafine particles A and the particles B in the shaped articles are each combined with each other to form coherent structures, and / or that the particles A are combined with the particles B to form the cohesive structure. The combination 15 between particles A or between particles B or between particles A and / or particles B may be of any character resulting in a coherent structure. In systems comprising cement particles such as particles B and silica dust particles (as defined below) as particles A, the formation of the cohesive structure results in partial dissolution of the solid particles in the aqueous suspension of which the articles are made, chemical reaction in the solution and precipitation of the reaction product wherein the silica dust is less reactive in this regard than the cement. In this connection, it should be noted that, depending on the identity of particles A and B, other mechanisms causing coherence may also have been responsible for the coherent structure of the matrix, such as e.g. melting, sintering, etc. The aforementioned chemical reaction can take place between Particles A or their dissolved constituents, or between Particles B or their dissolved constituents, or between Particles A and B or between constituents of Particles A and Particles B.
En i det væsentlige sammenhængende struktur kan også etableres ved størkning af en anden interpartikelsubstans, for eksempel ved størkning af en smelte eller væske såsom fysisk størkning, herunder størk-35 ning af en metal- eller glassmelte, og kemisk størkning, herunder polymerisation, for eksempel til dannelse af en plastsubstans.A substantially coherent structure may also be established by solidification of another interparticle substance, for example, by solidifying a melt or liquid such as physical solidification, including solidification of a metal or glass melt, and chemical solidification including polymerization, e.g. to form a plastic substance.
55
DK 163298 BDK 163298 B
Formede genstande indeholdende en matrix med en i det væsentlige sammenhængende struktur, der omfatter homogent arrangerede eller tæt pakkede faste partikler A sammen med tæt pakkede partikler af Portland cement, kunne i den kendte teknik kun fremstilles ved komprime-5 ring i et område med høj spændingspåvirkning, typisk ved høj tryks -pulverkomprimering. Derimod omfatter en meget interessant gruppe af formede DSP-genstande formede genstande, der er fremstillet ved formning i et område med lav spændingspåvirkning på mindre end 5 kg/cm^, fortrinsvis mindre end 100 g/cm^, og som har en matrix med en i det 10 væsentlige sammenhængende struktur indeholdende homogent arrangerede eller tæt pakkede partikler A, eller en sammenhængende struktur dannet ud fra sådanne homogent arrangerede eller tæt pakkede partikler A, og tæt pakkede partikler B, hvor mindst 20 vægtprocent af de tæt pakkede partikler B er Portland cementpartikler, eller en sammenhæn-15 gende struktur dannet ud fra sådanne tæt pakkede partikler B. En anden måde, på hvilken man kan karakterisere den gruppe af formede DSP-genstande, der har homogent arrangerede partikler A mellem tæt pakkede partikler B, hvoraf mindst 20 vægtprocent er Portland cementpartikler, er ved at referere til genstandens dimensioner. Sådanne 20 genstande, der har en tilsvarende tæt pakning mellem partiklerne B og mindst én dimension på mindst 1 m og et mindste tværsnit på mindst 0,1 m^, antages ikke før opfindelsen af DSP-systemer at være blevet fremstillet i praksis ved højtrykspulverkomprimeringsteknik. En anden måde, hvorpå man kan udtrykke denne type DSP-genstand, er ved at an- 25 give, at genstanden har en kompleks form, der ikke gør det muligt at fremstille den ved pulverkomprimering.Molded articles containing a matrix having a substantially coherent structure comprising homogeneously arranged or densely packed solid particles A together with densely packed particles of Portland cement could only be prepared in the prior art by compression in a high stress area , typically at high-pressure powder compression. In contrast, a very interesting group of molded DSP articles comprises molded articles made by molding in a low stress area of less than 5 kg / cm 2, preferably less than 100 g / cm 2, and having a matrix having a substantially coherent structure containing homogeneously arranged or densely packed particles A, or a coherent structure formed from such homogeneously arranged or densely packed particles A, and densely packed particles B, wherein at least 20% by weight of the densely packed particles B are Portland cement particles or a coherent structure formed from such tightly packed particles B. Another way of characterizing the group of shaped DSP articles having homogeneously arranged particles A between tightly packed particles B, of which at least 20% by weight are Portland cement particles, are referring to the dimensions of the object. Such 20 articles having a correspondingly tight gasket between the particles B and at least one dimension of at least 1 m and a minimum cross-section of at least 0.1 m 2 are not believed to have been manufactured in practice by high-pressure powder compression techniques before the invention of DSP systems. Another way of expressing this type of DSP object is by indicating that the object has a complex shape which does not allow it to be produced by powder compression.
Et meget interessant aspekt af DSP-materialerne er, at det er muligt at etablere strukturer af de ovennævnte typer med i sig selv svage partikler og i sig selv svage yderligere legemer, som ville have mi-30 stet deres geometriske identitet (ville være blevet knust eller drastisk deformerede) ved behandling ifølge den kendte teknik i et om råde med høj spændingspåvirkning. Dette muliggør etablering af tætte strukturer med materialer, der ikke tidligere har kunnet anvendes hertil.A very interesting aspect of the DSP materials is that it is possible to establish structures of the above types with inherently weak particles and themselves weak additional bodies which would have lost their geometric identity (would have been crushed or drastically deformed) by prior art treatment in a high stress area. This allows the establishment of dense structures with materials that have not previously been used for this purpose.
DK 163298BDK 163298B
66
Principperne for tæt pakning behandles detaljeret i nedenstående afsnit "PRINCIPPER FOR TÆT PAKNING".The principles of tight packing are discussed in detail in the section "PRINCIPLES OF CLOSE PACKAGING".
I nærværende beskrivelse og krav betegner udtrykkene "ultrafine silicapartikler" og "silicastøv" Si02-rige partikler med en specifik 5 overflade på ca. 50.000 - 2.000.000 cm^/g, især ca. 250.000 cm^/g. Etr sådant produkt fremstilles som biprodukt ved fremstillingen af metallisk silicium i elektriske ovne og indeholder partikler med en partikelstørrelse på fra ca. 50 Å til ca. 0,5 /zm, typisk i området fra ca.In the present specification and claims, the terms "ultrafine silica particles" and "silica dust" refer to SiO2-rich particles having a specific surface of approx. 50,000 - 2,000,000 cm 2 / g, in particular approx. 250,000 cm 2 / g. Such an product is produced as a by-product in the manufacture of metallic silicon in electric furnaces and contains particles having a particle size of from about. 50 Å to approx. 0.5 µm, typically in the range of approx.
200 Å til ca. 0,5 μπι.200 Å to approx. 0.5 μπι.
10 LEGEMER ELLER PARTIKLER A OG B I DSP-MATERIALERNE10 BODIES OR PARTICLES A AND B IN THE DSP MATERIALS
I international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047 betegnes DSP-ma-terialernes partikler A og B generelt som faste partikler med partikelstørrelser, der typisk ligger på mellem 50 Å og 0,5 /zm, henholdsvis på mellem 0,5 /zm og 100 /zm.In International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, the particles A and B of the DSP materials are generally referred to as solid particles with particle sizes typically of between 50 Å and 0.5 µm, respectively between 0.5 µm and 100 µm.
15 Ovennævnte internationale patentansøgning beskriver hovedsaglig kompaktformede partikler, typisk relativt hårde materialer såsom Portland cement, kalk, flyveaske og kolloid silica. Imidlertid nævnes som partikler B også svage materialer, der let deformeres under tryk på under 5 kg/cm^.The above-mentioned international patent application mainly discloses compact shaped particles, typically relatively hard materials such as Portland cement, lime, fly ash and colloidal silica. However, as particles B are also mentioned weak materials which are easily deformed under pressures below 5 kg / cm 2.
20 I nærværende beskrivelse skal udtrykket "legemer" betegne legemer af en hvilken som helst form, herunder partikelform, aflang form, plade-form eller fiber-eller kontinuerlig fiber- eller tråd-form, og udtrykket "partikler" angiver generelt kompaktformede partikler, men kan også omfatte kantede partikler og noget udfladede og aflange 25 former, der ligger inden for det normale definitionsområde for udtrykket "partikler". Desuden kan udtrykket "partikler" i forbindelse med den generelle beskrivelse af DSP-systemer ifølge den foreliggende opfindelse anvendes som fælles betegnelse i stedet for "legemer", hvor meningen er indlysende.In this specification, the term "bodies" is intended to mean bodies of any shape, including particle shape, elongate shape, plate shape or fiber or continuous fiber or wire shape, and the term "particles" generally refers to compact shaped particles, but may also include angular particles and somewhat flattened and elongated forms which are within the normal definition range of the term "particles". In addition, the term "particles" in connection with the general description of DSP systems of the present invention may be used as a common term instead of "bodies" where the meaning is obvious.
30 Den tætte pakning, som den er omtalt i afsnittet "PRINCIPPER FOR TÆT30 The tight seal, as discussed in the "CLOSE PRINCIPLES" section
77
DK 163298 BDK 163298 B
PAKNING", har relation til partiklernes geometri og til typen af paknings-eller formningsprocessen.Gasket "is related to the geometry of the particles and to the type of packing or molding process.
PRINCIPPER FOR TÆT PAKNINGPRINCIPLES OF CLOSE PACKAGING
Tæt pakning af bestanddele og partikler er væsentlig i forbindelse 5 med DSP-systemer. Som eksempel kan nævnes, at den væsentlige egenskab ved Portland cement-baserede DSP-materialer er tæt pakning af cementpartikler, kombineret med inkorporering af ultrafine partikler i mellemrummene mellem cementpartiklerne.Close packing of constituents and particles is essential in connection 5 with DSP systems. By way of example, the essential property of Portland cement-based DSP materials is the tight packing of cement particles, combined with the incorporation of ultrafine particles into the gaps between the cement particles.
I forbindelse med fremstillingen af volumetrisk stabilt DSP-beton og-10 mørtel er det også ønskeligt at pakke sand og sten så tæt som muligt, idet mellemrummene mellem aggregaterne så tæt som muligt er fyldt med tæt DSP-pasta,In the manufacture of volumetrically stable DSP concrete and mortar, it is also desirable to pack sand and stone as tightly as possible, as the spaces between the aggregates are filled as tightly as possible with dense DSP paste.
Denne pakning er ikke entydigt defineret, men afhænger af de pågældende legemers eller partiklers form, af størrelsesfordelingen og af 15 komprimeringsmetoden.This packing is not clearly defined, but depends on the shape of the bodies or particles concerned, on the size distribution and on the compression method.
Partikelformens indvirkningImpact of particle shape
Paknings tætheden afhænger af partikelformen, så at jo mere kantede, aflange og ru partiklerne er, desto lavere vil tætheden være.The packing density depends on the particle shape, so that the more angular, elongated and rough the particles, the lower the density will be.
I forbindelse med Portland cement DSP-pasta vil de store partikler 20 (cement) typisk have en kubisk-kantet form med moderat pakningsevne. (Cementpartiklernes form afhænger af produktionsmetoden (formaling).For Portland cement DSP paste, the large particles 20 (cement) will typically have a cubic-angular shape with moderate packing ability. (The shape of the cement particles depends on the method of production (grinding).
Hvad angår pakning, ville kugleformet cement være ideel. En sådan cementform vil kunne fremstilles ved kernedannelse og vækst i væskefase. På den anden side består det Si02-rige ultrafine pulver af kug-25 ler dannet ved kondensation fra gas- eller væskefasen. Kugleformen resulterer i ideelle pakningsegenskaber.As for packing, spherical cement would be ideal. Such a cement form can be produced by nucleation and growth in the liquid phase. On the other hand, the SiO2-rich ultrafine powder consists of spheres formed by condensation from the gas or liquid phase. The ball shape results in ideal packing properties.
Tæt pakkede aflange legemer såsom fibre vil typisk være arrangeret i en meget mere åben struktur end kompaktformede partikler (jvf. fig.Tightly packed elongated bodies such as fibers will typically be arranged in a much more open structure than compact shaped particles (cf. FIG.
4), medmindre der tages særlige forholdsregler (jvf. fig. 5).4) unless special precautions are taken (cf. Fig. 5).
DK 163298 BDK 163298 B
sp
Partikelstørrelsesfordelingens indvirkningImpact of particle size distribution
Virkningen af partikelstørrelsesfordelingen kan illustreres ved at betragte binære blandinger (store partikler og små partikler) i modsætning til flerkomponentblandinger.The effect of the particle size distribution can be illustrated by considering binary mixtures (large particles and small particles) as opposed to multicomponent mixtures.
5 Tæt pakning af partikler domineret af partiklernes geometri (uden indflydelse fra overfladekræfter) er blevet behandlet verden over i den litteratur, der behandler partikelteknologi iden for forskellige områder, f.eks. i "Particulate Technology", Clyde Orr Jr., 1966, The MacMillan Company, New York og "Principles of Particulate Mechanics", 10 Brown and Richards, 1970 Pergamon Press. Det er karakteristisk, at pakning af partikelsystemer, hvor overfladekræfter er ubetydelige, er uafhængig af den absolutte partikelstørrelse og kun afhængig af partiklernes form, den relative størrelsesfordeling og den mekaniske måde, hvorpå partiklerne er anbragt. Dette betyder, at ensartet pakning 15 af lige store kugleformede partikler resulterer i den samme volumenfraktion af indhold af fast stof (f.eks. 0,52 for kubisk pakning og 0,74 for hexagonal pakning), uanset kuglernes absolutte størrelse.5 Close packing of particles dominated by the geometry of the particles (without the influence of surface forces) has been addressed worldwide in the literature dealing with particle technology for various fields, e.g. in "Particulate Technology," Clyde Orr Jr., 1966, The MacMillan Company, New York, and "Principles of Particulate Mechanics," 10 Brown and Richards, 1970 Pergamon Press. Typically, packing of particle systems where surface forces are negligible is independent of the absolute particle size and only dependent on the shape of the particles, the relative size distribution, and the mechanical manner in which the particles are disposed. This means that uniform packing 15 of equal spherical particles results in the same volume fraction of solids content (e.g. 0.52 for cubic packing and 0.74 for hexagonal packing), regardless of the absolute size of the balls.
Pakningens tæthed er stærkt påvirket af den relative partikelstørrelsesfordeling, dvs. forholdet mellem de forskellige partikelstørrel-20 ser. Således beretter Brown og Richards (loc.cit.) om klassiske forsøg med binære pakninger af kugleformede partikler med forskellige størrelsesforhold, hvor volumenfraktionen af indhold af faste stoffer stiger fra ca. 0,63 for pakning af hver af de individuelle partikelstørrelsesfraktioner til ca. 0,70 for en blanding af store og små 25 partikler med et størrelsesforhold på 3,4:1 og til 0,84 for en blanding af store og små partikler i et størrelsesforhold på 16:1. Pakningens tæthed er også stærkt påvirket af den mekaniske komprimeringsmetode. Simpel trykkomprimering vil normalt ikke føre til særlig tæt pakning af partikelsystemer, hvori partiklerne bevarer deres geo-30 metriske identitet (dvs. ikke knuses eller deformeres væsentligt).The density of the package is strongly influenced by the relative particle size distribution, ie. the ratio of the different particle sizes. Thus, Brown and Richards (loc.cit.) Report on classic experiments with binary packages of spherical particles of different sizes, where the volume fraction of solids content increases from approx. 0.63 for packing each of the individual particle size fractions to approx. 0.70 for a mixture of large and small particles with a size ratio of 3.4: 1 and to 0.84 for a mixture of large and small particles in a size ratio of 16: 1. The density of the gasket is also strongly influenced by the mechanical compression method. Simple pressure compression will not normally result in particularly tight packing of particle systems in which the particles retain their geometric identity (i.e., are not substantially crushed or deformed).
Normalt opnås tættere pakning ved forskydningsdeformation, gentagen forskydningsdeformation eller balanceret vibration, altsammen under påvirkning af et lille normalt tryk for at sikre, at den gentagne deformation til sidst resulterer i en mere tæt struktur. Det er 35 derfor ikke muligt at angive tæt pakning udtrykt i én entydig kvan- 9Normally, closer packing is achieved by shear deformation, repeated shear deformation or balanced vibration, all under the influence of a small normal pressure to ensure that the repeated deformation eventually results in a more dense structure. Therefore, it is not possible to specify tight gasket expressed in one unequivocal quantity 9
DK 163298 BDK 163298 B
titet. Den "tætte pakning", der omtales i nærværende beskrivelse, skal forstås som i det væsentlige en sådan tæt pakning, som ville kunne opnås i systemer uden låsende overfladekræfter under indflydelser af den ovennævnte art såsom forskydningsdeformation og balanceret 5 vibration.identity. The "tight gasket" referred to in this specification is to be understood as essentially such a tight gasket which would be obtainable in systems without locking surface forces under the influence of the aforementioned species such as shear deformation and balanced vibration.
UU
Den tætteste pakning opnås ved et højt størrelsesforhold mellem store og små partikler, typisk på over 20:1.The closest packing is achieved by a high aspect ratio of large to small particles, typically above 20: 1.
Ved små diameterforhold reduceres den maksimale pakningstæthed på grund af væg- og barriereeffekten (jvf. fig. 29 og 30), der får 10 stigende betydning ved stigende forhold mellem fine partikler og grove partikler.For small diameter ratios, the maximum packing density is reduced due to the wall and barrier effect (cf. Figs. 29 and 30), which is given 10 increasing importance by increasing fine particle to coarse particle ratio.
Uden væg- og barriereeffekten vil der teoretisk kunne opnås 100% tæt pakning i et flerkomponentsystem blandet ved kontinuerligt at fylde mellemrummene mellem partiklerne med finere partikler.Without the wall and barrier effect, theoretically 100% dense packing in a multicomponent system can be achieved by continuously filling the gaps between the particles with finer particles.
15 Hvor forholdet mellem de største og de mindste partikler er begrænset, for eksempel til ca. 10^ - 10^ for beton eller cementbaseret DSP med op til 10 mm aggregat og fin cementf rakt ion på 1 μπι, og når det drejer sig om DSP, også ultrafine silicapartikler med en gennemsnitlig partikelstørrelse på ca. 0,1 /m, opstår der i praksis en markant 20 væg- og barriereeffekt, såfremt antallet af særskilte partikelfraktioner er mere end 3 eller 4, hvilket vil resultere i en langtfra ideel pakning.15 Where the ratio of the largest to the smallest particles is limited, for example to ca. 10 ^ - 10 ^ for concrete or cement based DSP with up to 10 mm aggregate and fine cement fraction of 1 μπι, and in the case of DSP, also ultrafine silica particles with an average particle size of approx. In practice, a significant 20 wall and barrier effect occurs if the number of separate particle fractions is more than 3 or 4, which will result in a far from ideal packing.
Der synes ikke af foreligge nogen teori, der muliggør teoretisk konstruktion af den korngraderingskurve, der vil give den optimale pak-25 ning. Løsningen synes derfor at være en kompromis mellem på den ene side en pakning med få komponenter og med ringe væg- og barriereeffekt og på den anden side flerkomponentpakninger. I hvert enkelt tilfælde kan den optimale pakning måles ved præliminære fysiske komprimeringsforsøg.There does not appear to be any theory that would allow theoretical construction of the grain grading curve that would provide the optimal packing. The solution, therefore, seems to be a compromise between, on the one hand, a pack of few components and of low wall and barrier effect, and on the other hand multicomponent gaskets. In each case, the optimum gasket can be measured by preliminary physical compression tests.
30 Der kan imidlertid sædvanligvis anvendes nogle generelle principper: 10However, some general principles can usually be used:
DK 163298 BDK 163298 B
1. En tæt pakket partikelfraktion - for eksempel afrundede, kompaktf ormede fine partikler på mellem 10 og 20 μια. - bør være beskyttet mod reduktion af pakningen ved at sikre, at der er et betydeligt spring i partikelstørrelse (både for større og mindre 5 størrelser).1. A tightly packed particle fraction - for example, rounded, compactly shaped fine particles of between 10 and 20 μια. - should be protected against reducing the gasket by ensuring that there is a significant jump in particle size (for both larger and smaller 5 sizes).
2. For ultrastærke cementbaserede materialer bør den tætte pakning af de styrkegivende cementpartikler være beskyttet ved spring i partikelstørrelse (både for større og mindre størrelser), for eksempel ved anvendelse af på den ene side relativt groft sand 10 og på den anden side ultrafine partikler, som er betydeligt fi nere end de fineste fraktioner af cementen.2. For ultra-strong cement-based materials, the dense gasket of the reinforcing cement particles should be protected by particle size leaps (both for larger and smaller sizes), for example by using relatively coarse sand 10 on the one hand and ultrafine particles on the other hand. which is significantly finer than the finest fractions of the cement.
3. Hvor der anvendes andre partikler eller fibre af cementfinhed, f.eks. glasfibre med en diameter på 10 - 20 μια, i cementbaseret DSP, er det muligt at kompensere for den relativt store forøgel- 15 se af hulrumsprocenten af cementfraktionen, der finder sted på overfladen af disse partikler eller fibre, ved at tilsætte en tilsvarende højere andel af ultrafine partikler A.3. Where other cement fines or fibers are used, e.g. glass fibers having a diameter of 10 - 20 μια, in cement-based DSP, it is possible to compensate for the relatively large increase in the void percentage of the cement fraction occurring on the surface of these particles or fibers by adding a correspondingly higher proportion of ultrafine particles A.
Den tætte pakning af bestanddele eller partikler, hvor overfladekræfter er elimineret, afhænger i væsentlig grad af kinematikken ved 20 legemernes anbringelse. Fibre kan f.eks. arrangeres i hvad der anses for at være tæt pakning i den foreliggende opfindelses sammenhæng, ved 1) en simpel blande- og støbeteknik (jvf. fig. 4), 2) sedimentering (jvf. fig 31) og 3) filamentvinding som illustreret i fig. 5. Densiteten eller fiberkoncentrationen er stærkt stigende fra 1) via 25 2) til 3). Typiske fiberkoncentrationsværdier, der kan opnås ved disse tre metoder, er henholdsvis 5, 20 og 60 volumenprocent.The close packing of constituents or particles where surface forces are eliminated depends to a large extent on the kinematics of the placement of the bodies. Fibers can e.g. is arranged in what is considered to be tightly packed in the context of the present invention, by 1) a simple mixing and casting technique (cf. Fig. 4), 2) sedimentation (cf. Fig. 31) and 3) filament recovery as illustrated in Fig. . 5. The density or fiber concentration is greatly increasing from 1) via 25 2) to 3). Typical fiber concentration values obtainable by these three methods are 5, 20 and 60% by volume, respectively.
Det er således klart, at den tætte pakning er den kombinerede virkning af partiklens og legemets form og den måde, hvorpå partiklerne eller legemerne er arrangeret, dvs. kinematikken, under betingelser 30 hvor koncentrationen af partikler eller legemer er under kun ubetydelig påvirkning fra overfladekræfter såsom i DSP-systemer med inkorporeret effektivt dispergeringsmiddel.Thus, it is clear that the tight seal is the combined effect of the shape of the particle and the body and the manner in which the particles or bodies are arranged, ie. the kinematics, under conditions 30 where the concentration of particles or bodies is under only negligible influence from surface forces such as in DSP systems with incorporated effective dispersant.
DK 163298 BDK 163298 B
liLi
OVERVINDELSE AF OVERFLADEKRÆFTERSURVIVAL OF SURFACE FORCES
En væsentlig del af etableringen af et DSP-system består i overvindelsen af overfladekræfter mellem de små partikler og legemer til sikring af den vigtige tætte pakning.An essential part of establishing a DSP system is the overcoming of surface forces between the small particles and bodies to secure the important tight seal.
5 For cementbaseret DSP er spørgsmålet om opnåelse af tæt pakning således i det væsentlige et spørgsmål om overvindelse af låsende overfladekræfter mellem cementpartiklerne og de ultrafine partikler i vandig dispersion.Thus, for cement-based DSP, the issue of obtaining tight gasket is essentially a matter of overcoming locking surface forces between the cement particles and the ultrafine particles in aqueous dispersion.
For partikler af kompakt afrundet form, og som holdes sammen ved 10 hjælp af overfladekræfter, er de kræfter, der kræves til at adskille to partikler i punktkontakt eller til at forårsage indbyrdes glidning, proportionale med (a) partikeldimensionen (d) og overfladespændingen (7) F a yd 15 Overfladespændingen 7 defineres som 1) overfladespændingen mellem væskemenisken og det omgivende fluidum (sædvanligvis luft), når sammenhængen er forårsaget af menisken, eller 2) det arbejde, der skal til for at skabe ét enhedsareal af ny overflade ved fjernelse af planparallelle flader fra kontaktområdet til uendelig afstand.For particles of compact rounded shape and held together by surface forces, the forces required to separate two particles in point contact or to cause mutual sliding are proportional to (a) the particle dimension (d) and the surface tension (7 ) F a yd 15 The surface tension 7 is defined as 1) the surface tension between the liquid meniscus and the surrounding fluid (usually air) when the cohesion is caused by the meniscus, or 2) the work needed to create one unit area of new surface by removing plane parallel surfaces from the contact area to infinite distance.
20 Ud fra den antagelse at adskillelses- og glidningsmodstand dominerer over rulningsmodstand kan et pulvers flydespænding (som er proportional med den kraft, der indvirker på en partikel, divideret med partiklens areal) udtrykkes som følger y1 p α yd^ 25 eller i dimensionsløs form pd _ - konstant 7 hvor konstanten er en funktion af partikelsystemets geometri (relativ 30 partikelstørrelse, form og arrangement).From the assumption that separation and sliding resistance predominates over rolling resistance, the yield stress of a powder (which is proportional to the force acting on a particle divided by the area of the particle) can be expressed as y1 p α yd ^ 25 or in dimensionless form pd - constant 7 where the constant is a function of the geometry of the particle system (relative to particle size, shape and arrangement).
1212
DK 163298 BDK 163298 B
Denne kvalitative model har spillet en stor rolle i valget af strategi til fremstilling af tætte, stærke, cementbundne materialer, herunder DSP, hvor man har anvendt afbildning af partikelpakning som en funktion af 5 - pd 7 ·This qualitative model has played a major role in the choice of strategy for the production of dense, strong, cementitious materials, including DSP, where particle packing has been used as a function of 5 - pd 7 ·
Størrelsen pd 10 — 7 er et mål for det omfang, i hvilket ydre spændinger (p) er i stand til at overvinde den indre sammenhæng (som udtrykkes ved 7 15 - ).The size pd 10 - 7 is a measure of the extent to which external stresses (p) are capable of overcoming the inner context (expressed by 7 15 -).
dd
Ultrafine partikler, der er udsat for overfladekræfter, er typisk pakket i en meget åben struktur, såfremt pakningen finder sted under moderat ydre tryk. Dette er et eksempel på komprimering af et parti-20 kelsystem med meget lavt dimensionsløst komprimeringstryk pd > 7 hvilket resulterer i en tilsvarende lav partikelkoncentration.Ultrafine particles subjected to surface forces are typically packed in a very open structure if the packing takes place under moderate external pressure. This is an example of compression of a particle system with very low dimensionless compression pressure pd> 7 which results in a correspondingly low particle concentration.
25 Tættere pakning kan opnås ved 1) kraftigere komprimering, 2) reduktion af overfladekræfter, f.eks. ved hjælp af overfladeaktive midler eller 3) udvælgelse af større partikler.25 Closer packing can be achieved by 1) stronger compression, 2) reduction of surface forces, e.g. using surfactants or 3) selection of larger particles.
Ved meget høje værdier af pd 7 30 —At very high values of pd 7 30 -
DK 163298BDK 163298B
13 bliver virkningen af overfladekræfter praktisk taget overvundet, jvf. for eksempel en dynge sten. Her er partikelpakningen principielt et spørgsmål om partikelgeometri, partikelfriktion og den måde, hvorpå komprimeringen udføres, bl.a. vibrering.13, the effect of surface forces is practically overcome, cf., for example, a heap of stones. Here, the particle pack is in principle a matter of particle geometry, particle friction and the way in which the compression is carried out. vibration.
5 Fremstilling af ekstremt stærk og tæt beton kræver et bindemiddel bestående af meget fine partikler arrangeret i tæt pakning. Under normale omstændigheder tillader kombinationen af små partikler, låsende overfladekræfter og moderat komprimeringstryk imidlertid ikke fremstillingen af en så tæt struktur.5 Preparation of extremely strong and dense concrete requires a binder consisting of very fine particles arranged in tight packaging. However, under normal circumstances, the combination of small particles, locking surface forces and moderate compression pressure does not allow the production of such a dense structure.
10 Ifølge DSP-princippet elimineres den låsende virkning af overfladekræfter i cementbaserede materialer praktisk taget fuldstændigt ved hjælp af dispergeringsmidler, hvorved der opnås ideelle geometriske arrangementer med pakning af små, kugleformede partikler mellem større partikler til sikring af en meget tæt struktur på trods af, at de 15 små partikler, der er pakket mellem cementpartiklerne, er ca. 1/100 af størrelsen af normale cementpartikler (silicastøv med en gennemsnitlig diameter på 0,1 μία).10 According to the DSP principle, the locking effect of surface forces in cement-based materials is virtually completely eliminated by dispersants, providing ideal geometric arrangements for packing small, spherical particles between larger particles to ensure a very dense structure, despite the fact that the 15 small particles packed between the cement particles are approx. 1/100 of the size of normal cement particles (silica dust with an average diameter of 0.1 μία).
Ifølge DSP-princippet anvendes således effektive dispergeringsmidler til at give de på ultrafine partikler baserede materialer betingel-20 ser, hvorunder pakningsdensiteten er blevet et rent geometrisk og kinematisk problem, der er kendt fra teorien om pakning af store partikler .Thus, according to the DSP principle, effective dispersants are used to impart conditions on ultrafine particle-based materials under which packing density has become a purely geometric and kinematic problem known from the theory of large particle packing.
Ifølge et særligt aspekt af den foreliggende opfindelse er det også muligt at foretage komprimering af DSP-genstande i områder med højere 25 spænding, jvf. nedenstående afsnit "FORMNING I ET OMRÅDE MED HØJAccording to a particular aspect of the present invention, it is also possible to compress DSP objects in areas of higher voltage, cf. the following section "FORM IN A AREA OF HIGH
SPÆNDING". Ved anvendelse af komprimering i områder med høj spænding er det muligt med held at etablere DSP-systemer baseret på den mindste partikelstørrelse i det område, der er angivet for partiklerne A, hvilket er 50 - 200 Å, hvor overfladekræfter (γ) ifølge modellen 30 pd — = konstant Ί 14VOLTAGE ". By using compression in high voltage areas, it is possible to successfully establish DSP systems based on the smallest particle size in the range specified for the particles A, which is 50 - 200 Å where surface forces (γ) according to the model 30 pd - = constant Ί 14
DK 163298 BDK 163298 B
vil få stigende betydning. Ved tilsvarende at forøge komprimerings-trykket p kan det høje niveau af pd 5 7 som er karakteristisk for de betingelser, hvorunder overfladekræfterne er blevet overvundet, opretholdes.will become increasingly important. By correspondingly increasing the compression pressure p, the high level of pd 5 7 characteristic of the conditions under which the surface forces have been overcome can be maintained.
Ved andre metoder til arrangement af fine bestanddele eller partikler såsom sedimentering kan der anvendes lignende principper; kun de ma-10 tematiske modeller er anderledes. Ved sedimentering af små fibre er det tætte arrangement således afhængigt af, hvorvidt tyngdekraften, der indvirker på fiberen, er i stand til at overvinde de overfladekræfter, der vil at fiksere eller låse den sedimenterende fiber (en sådan låsning eller fiksering er typisk en fiksering i en absolut 15 uønsket position, der ikke er parallel med de andre fibre), så at den sedimenterende fiber vil opnå en ønsket position i det væsentlige parallelt med allerede sedimenterede fibre (jvf. fig. 31).Other methods for arranging fine constituents or particles such as sedimentation may employ similar principles; only the ma-10 thematic models are different. Thus, when settling small fibers, the dense arrangement depends on whether gravity acting on the fiber is able to overcome the surface forces that will fix or lock the settling fiber (such locking or fixation is typically a fixation in an absolute undesirable position not parallel to the other fibers), so that the settling fiber will achieve a desired position substantially parallel to already sedimented fibers (cf. Fig. 31).
FUNKTION AF DISPERGERINGSMIDDEL I SYSTEMER MED PORTLAND CEMENT OG ULTRAFINE PARTIKLERFUNCTION OF DISPERSIBILITY IN SYSTEMS WITH PORTLAND CEMENT AND ULTRAPHINE PARTICLES
20 Dispergering af fine partikler ved hjælp af overfladeaktive midler er forklaret generelt i litteraturen vedrørende kolloid- og overfladevidenskab .Dispersion of fine particles by surfactants is generally explained in the literature on colloidal and surface sciences.
Formålet med at anvende et overfladeaktivt middel er at etablere sådanne frastødningskræfter mod nabopartikler, at frastødningskræfterne 25 er i stand til at overvinde den gensidige tiltrækning forårsaget af London/van der Waals-kræfter og muligvis andre tiltrækningskræfter.The purpose of using a surfactant is to establish such repulsive forces against neighboring particles that repulsive forces 25 are capable of overcoming the mutual attraction caused by London / van der Waals forces and possibly other attractive forces.
Herved forsøges det at eliminere låsning mellem partiklerne og således sikre glidning af partiklerne i forhold til hinanden, hvilket er helt afgørende for etableringen af tæt pakning i et område med lav 30 spænding.Hereby, attempts are made to eliminate locking between the particles and thus ensure sliding of the particles relative to each other, which is absolutely essential for the establishment of tight packing in a low voltage area.
1515
DK 163298 BDK 163298 B
Ifølge en klassisk teori må der normalt tages hensyn til to frastødende mekanismer: elektrisk frastødning forårsaget af udvikling af et elektrisk diffust dobbeltlag i det medium, der omgiver partiklerne (jvf. D.L.V.O.-teorien) og sterisk hindring, hvor partikler forhind-5 res i at samles (f.eks. forhindres i at flokkulere) på grund af tilstedeværelsen af adsorberede lag af en anden forbindelse på deres overflade.According to a classical theory, two repulsive mechanisms must normally be taken into account: electrical repulsion caused by the development of an electrically diffuse bilayer in the medium surrounding the particles (cf. DLVO theory) and steric hindrance where particles are prevented from are assembled (for example, prevented from flocculating) due to the presence of adsorbed layers of another compound on their surface.
Sådanne adsorberede lag kan være molekyler fra mediet, eller de kan være molekyler af overfladeaktivt middel. Den fysiske gensidige på-10 virkning af de adsorberede molekyler efterhånden som partiklerne nærmer sig hinanden virker som en barriere mod flokkulering. Det antages, at den steriske hindringseffekt er den dominerende faktor i cement dispergeret i vand under indflydelse af typiske betonsuper-plastificeringsmidler, men også elektrisk frastødning indgår i meka-15 nismen som et ekstra bidrag.Such adsorbed layers may be molecules from the medium or they may be surfactant molecules. The physical interaction of the adsorbed molecules as the particles approach each other acts as a barrier to flocculation. It is believed that the steric barrier effect is the dominant factor in cement dispersed in water under the influence of typical concrete super plasticizers, but electrical repulsion is also included in the mechanism as an additional contribution.
Mange års erfaring viser, at en ren elektrisk frastødningseffekt ikke er tilstrækkelig til at forhindre flokkulering af Portland cement i vand (sandsynligvis på grund af en høj koncentration af divalent, I | I I {- trivalent mod-ion (Ca og Al ), som ifølge Hardy-Schultz-reglen 20 komprimerer det diffuse dobbeltlag, og måske også på grund af dannelsen af direkte kemiske bindinger (eller broer)). Det er sandsynligt, at en effektiv dispergering af almindelig Portland cement i vand afhænger stærkt af dispergeringsmidlernes evne til at sikre effektiv sterisk hindring.Many years of experience show that a pure electrical repulsive effect is not sufficient to prevent flocculation of Portland cement in water (probably due to a high concentration of divalent, I | II {- trivalent counter-ion (Ca and Al) Hardy-Schultz Rule 20 compresses the diffuse bilayer, and perhaps also because of the formation of direct chemical bonds (or bridges). The effective dispersion of ordinary Portland cement in water is likely to depend strongly on the ability of the dispersants to ensure effective steric hindrance.
25 Det er dybest set meget enklere at opnå en god dispergering af ultra-fin silica, f.eks. med en gennemsnitsstørrelse på 0,1 /un, i vand end at opnå en lignende dispergering af det meget grovere Portland cement (typisk med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 10 μια).It is basically much easier to obtain a good dispersion of ultra-fine silica, e.g. with an average size of 0.1 µm, in water than to achieve a similar dispersion of the much coarser Portland cement (typically with an average particle size of 10 μια).
En effektiv dispergering af kolloid silica i vand (uden saltindhold) 30 ved pH-kontrol (pH-værdi typisk over 7 eller 8) beskrives i "Surface and Colloid Science", redigeret af Egon Matijeviec, Ralph K. Iler, 1973, John Wiley & Sons. Praktiske erfaringer fra forsøg med det fine silicastøv i udførelseseksemplerne (specifikt overfladeareal ca.An effective dispersion of colloidal silica in water (without salt content) by pH control (pH typically above 7 or 8) is described in "Surface and Colloid Science", edited by Egon Matijeviec, Ralph K. Iler, 1973, John Wiley & Sons. Practical experience from experiments with the fine silica dust in the working examples (specific surface area approx.
250.000 cmVg) viser generelt samme opførsel.250,000 cmVg) generally shows the same behavior.
DK 163298BDK 163298B
1616
En blanding af silicastøv og ledningsvand i vægtforholdet 1:1 og en blanding i vægtforholdet 2:1 af silica og 3%'s vandig natriumtripoly-phosphatopløsning resulterer således begge i opslæmninger med moderat viskositet, som let kan blandes i lavforskydningsblandere eller manu-5 elt. Forsøg på a.t kombinere sådanne silica/vandsysterner med Portland cement resulterer imidlertid i en udpræget flokkulering.Thus, a mixture of silica dust and tap water in a 1: 1 weight ratio and a 2: 1 weight ratio of silica and 3% aqueous sodium tripolyphosphate solution both result in moderate viscosity slurries which can be easily mixed in low shear mixers or manually. . However, attempts to combine such silica / water systems with Portland cement result in a marked flocculation.
Tilsætning af små mængder af letflydende Portland cement/vand-opslæmning (typisk med et vand‘.cement-forhold på 1) til en stor portion af silica/vand-opslæmning af de typer og koncentrationer, der er nævnt 10 ovenfor, (f.eks. typisk 1 del cementopslæmning til 10 dele silica/-vand-opslæmning) resulterer således i en drastisk stivnen, der umuliggør enhver yderligere blanding.Adding small amounts of light-flow Portland cement / water slurry (typically with a water cement ratio of 1) to a large portion of silica / water slurry of the types and concentrations mentioned above, (f. for example, typically 1 part of cement slurry to 10 parts of silica / water slurry) results in a drastic hardening which makes any further mixing impossible.
Dette viser, at de i vandet opløste stoffer, der hidrører fra cementen, ødelægger dispergeringen af ultrafine silicapartikler. Den præ-15 cise mekanisme for dannelsen af bindinger mellem silicapartiklerne kendes ikke, men forklaringen ligger sandsynligvis i den reducerede dobbeltlagsfrastødning og dannelsen af forskellige typer af direkte bindinger eller broer.This shows that the substances dissolved in the water from the cement destroy the dispersion of ultrafine silica particles. The precise mechanism for the formation of bonds between the silica particles is not known, but the explanation probably lies in the reduced bilayer rejection and the formation of different types of direct bonds or bridges.
Ved anvendelse af betonsuperplastificeringsmidler såsom natriumsalt 20 af et højt kondenseret naphthalen-sulfonsyre/formaldehydkondensat, hvoraf typisk over 70% består af molekyler indeholdende 7 eller flere naphthalenkerner, er det let at opnå en yderst god dispergering af det kombinerede system af ultrafin silica, Portland cement og vand, kvilket muliggør den tætte pakning af bindemidlet i et område med lav 25 spænding.Using concrete superplasticizers such as sodium salt 20 of a highly condensed naphthalene sulfonic acid / formaldehyde condensate, typically of which more than 70% consists of molecules containing 7 or more naphthalene cores, it is easy to obtain an extremely good dispersion of the ultrafine silica combined system, Portland cement and water, quilted enables the tight packing of the binder in a low-tension region.
Den gunstige virkning af superplastificeringsmidler i ultrafin sili-ca/cement/vand-DSP-systemer skyldes således ikke superplastifice-ringsmidlernes evne til at dispergere ultrafine partikler i vand (andre overfladeaktive midler er endnu bedre til dette formål), men 30 skyldes, at de er i stand til at give en god dispergering af silica i det specifikke Portland cement/vand-miljø.Thus, the beneficial effect of superplastifiers in ultrafine silica / cement / water DSP systems is not due to the ability of superplastifiers to disperse ultrafine particles in water (other surfactants are even better for this purpose), but because is capable of providing a good dispersion of silica in the specific Portland cement / water environment.
1717
DK 163298 BDK 163298 B
KOMPOSITMATERIALETS STRUKTUR OG EGENSKABERCOMPOSITION MATERIALS STRUCTURE AND PROPERTIES
Den foreliggende opfindelse tilvejebringer flere hidtil ukendte metoder og principper til etablering af DSP-materialer, hvilket omtales i separate afsnit i det følgende. Nærværende afsnit omhandler især 5 etablering af ultrastærke cementbaserede DSP-materialer.The present invention provides several novel methods and principles for establishing DSP materials, which are discussed in separate sections below. This section deals in particular with the establishment of ultra-strong cement-based DSP materials.
Styrken af almindelig beton afhænger primært af kvaliteten af det cementbindemiddel, som binder sand og sten sammen, og kun i mindre grad af sandets og stenenes kvalitet, så længe det drejer sig om normale gode materialer.The strength of ordinary concrete depends primarily on the quality of the cement binder, which binds sand and stone together, and only to a lesser extent on the quality of the sand and stones, as long as they are normal good materials.
10 Årsagen er, at bindemidlet er det svage punkt i normal beton, og at brud fortrinsvis fremkommer via bindemidlet uden at passere sand- og stenpartiklerne.10 The reason is that the binder is the weak point in normal concrete and that fracture is preferentially obtained through the binder without passing the sand and rock particles.
I lærebøger om betonkonstruktion udtrykkes dette klart ved, at man som en første tilnærmelse antager, at styrken alene er en funktion af 15 bindemidlets sammensætning (udtrykt som cementkoncentrationen af ce-ment-vand-suspensionen ved den reciprokke værdi: "vand-cementforhol-det") uden at medtage mængden og kvaliteten af sandet og stenene i modellerne.In textbooks on concrete construction, this is clearly expressed by assuming, as a first approximation, that the strength alone is a function of the composition of the binder (expressed as the cement concentration of the cement-water suspension at the reciprocal value: "the water-cement ratio ") without including the quantity and quality of the sand and stones in the models.
I beton, hvor sandets og stenenes styrke ikke længere er høj i for-20 hold til bindemidlets styrke, er både bindemidlets styrke og sandets og stenenes styrke af betydning for kompositmaterialets styrke.In concrete, where the strength of the sand and stones is no longer high in relation to the strength of the binder, both the strength of the binder and the strength of the sand and stones are important for the strength of the composite material.
Dette er kendt i forbindelse med traditionel letvægtsaggregatbeton, hvor stenmaterialet består af let, porøst, relativt svagt materiale.This is known in connection with traditional lightweight aggregate concrete, in which the rock material consists of light, porous, relatively weak material.
I dette tilfælde har stenenes egen styrke lige så stor betydning for 25 mørtelens styrke i det matematiske udtryk for betonstyrken: η 1 -n σ - σ« x σ m hvor σ betegner betonens trykstyrke, aa betegner stenenes trykstyrke, am betegner mørtelens trykstyrke, n betegner stenenes volumenkoncentration og 1-n betegner mørtelens volumenkoncentration. I sådanne ma 18In this case, the strength of the bricks is equally important for the mortar strength in the mathematical expression of the concrete strength: η 1 -n σ - σ «x σ m where σ denotes the compressive strength, aa denotes the compressive strength of the bricks, am denotes the mortar compressive strength, n denotes the volume concentration of the stones and 1-n denotes the volume concentration of the mortar. In such ma 18
DK 163298 BDK 163298 B
terialer forløber bruddet i stor udstrækning gennem de svage stenpartikler .terial extends the fracture extensively through the weak rock particles.
Ved udviklingen af de nye, meget stærke cementbaserede DSP-binde-midler, som beskrevet i international patentansøgning nr.In the development of the new, very strong cement-based DSP binding agents, as described in International Patent Application no.
5 PCT/DK79/00047,_er der opnået beton og mørtel med en hidtil ukendt styrke. Således beskriver international patentansøgning nr.5 PCT / DK79 / 00047, concrete and mortar with a new strength have been obtained. Thus, International Patent Application no.
PCT/DK79/00047 vandhærdede, våde cylindriske prøveemner med en diameter på 10 cm og en højde på 20 cm, som udviser en trykstyrke på 146,2 MPa for en beton efter 169 dages lagring ved 20°C og 179 MPa for en 10 mørtel hærdet ved ca. 60°C i 4 dage. Både betonen og mørtelen fremstilles ud fra letflydende masser, der er støbt under let mekanisk vibration. Der anvendes almindeligt kvartssand og, for betonens vedkommende, granitsten. Disse styrker blev sammenlignet med de højeste styrker beskrevet i den relevante tekniske litteratur: 15 120,6 MPa målt på prøvecylindre af samme dimensioner som ovenfor og bestående af beton med et vand/cement-forhold på 0,25, et cementind- *5 hold på 512 kg/m og et indhold af "Mighty®" (et betonsuperplastifi-ceringsmiddel som beskrives nærmere nedenfor) 150 på 2,75% af en 0,42%rs opløsning beregnet på vægtmængden af cement. Prøverne havde 20 været lagret i ét år forud for afprøvningen af trykstyrke. (Kenichi Hattori, "Superplasticizers in Concrete", Vol. I, Proceedings of an international Symposium held in Ottawa, Canada, 29-31 May, 1978, redigeret af V.M. Malhhotra, E.E. Berry og T.A. Wheat, under Canada Centre for Mineral and Energy Technology, Department of Energy, Mines 25 and Resources, Ottawa, Canada and American Concrete Institute,PCT / DK79 / 00047 water-cured wet cylindrical specimens with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm which exhibit a compressive strength of 146.2 MPa for a concrete after 169 days of storage at 20 ° C and 179 MPa for a 10 mortar hardened by approx. 60 ° C for 4 days. Both the concrete and the mortar are made from light-flowing masses cast under light mechanical vibration. Ordinary quartz sand and, in the case of concrete, granite stones are used. These strengths were compared with the highest strengths described in the relevant technical literature: 15 120.6 MPa measured on sample cylinders of the same dimensions as above and consisting of concrete with a water / cement ratio of 0.25, a cement content * 5 of 512 kg / m and a content of "Mighty®" (a concrete superplasticizer described below) 150 of 2.75% of a 0.42% rs solution calculated on the weight of cement. The samples had been stored for one year prior to the compressive strength test. (Kenichi Hattori, "Superplasticizers in Concrete", Vol. I, Proceedings of an International Symposium held in Ottawa, Canada, May 29-31, 1978, edited by VM Malhhotra, EE Berry and TA Wheat, under the Canada Center for Mineral and Energy Technology, Department of Energy, Mines 25 and Resources, Ottawa, Canada and American Concrete Institute,
Detroit, U.S.A.'s auspicier).Detroit, U.S.A.'s excellent).
En undersøgelse af brudflader i forbindelse med de styrkemålinger, som er beskrevet i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047, har vist, at de anvendte sand- og stenmaterialer ikke var stærke i 30 sammenligning med bindemidlet, sådan som det ville have været tilfældet i normal beton, idet bruddet i stor udstrækning gik gennem sand- og stenpartiklerne.A study of fracture surfaces in connection with the strength measurements described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 has shown that the sand and stone materials used were not strong in comparison with the binder, as would have been the case. in normal concrete, with the fracture largely passing through the sand and rock particles.
Dette viste muligheden for at fremstille endnu stærkere beton ved at kombinere brugen af DSP-bindemiddel med brugen af meget stærkereThis showed the possibility of making even stronger concrete by combining the use of DSP binder with the use of much stronger
DK 163298BDK 163298B
19 sand- og stenmateriale. Dette er et princip, som ikke har nogen signifikant virkning i forbindelse med normal beton, hvilket er forklaret ovenfor.19 sand and stone material. This is a principle which has no significant effect in the case of normal concrete, as explained above.
Kombinationen af DSP-bindemiddel med meget stærke sand- og stenmate-5 rialer er ét af hovedaspekterne i den foreliggende opfindelse.The combination of DSP binder with very strong sand and rock materials is one of the main aspects of the present invention.
I henhold til dette aspekt fremstilles beton og mørtel med DSP-binde-midlet under anvendelse af f.eks. ildfast bauxit og siliciumcarbid som sand- og stenmateriale, hvilke begge er meget stærkere end almindelig betonsand og -sten, jvf. eksemplerne 1 og 4.According to this aspect, concrete and mortar are prepared with the DSP binder using e.g. refractory bauxite and silicon carbide as sand and stone material, both of which are much stronger than ordinary concrete sand and stone, cf. Examples 1 and 4.
10 Betonen og mørtelen er fremstillet af letflydende masser og har ekstremt høj styrke (trykstyrken for cylindriske betonprøver med en diameter på 10 cm og en højde på 20 cm hærdet ved 60°C i 4 dage er 217 MPa).10 The concrete and mortar are made of lightweight fluxes and have extremely high strength (the compressive strength of cylindrical concrete specimens with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm cured at 60 ° C for 4 days is 217 MPa).
Dette er mere end 50% højere end styrken for den meget stærke beton 15 med traditionelt sand og sten bundet sammen med det nye stærke ce-mentbindemiddel (146,2 MPa, jvf. international patentansøgning nr.This is more than 50% higher than the strength of the very strong concrete 15 with traditional sand and stone bound together with the new strong cement binder (146.2 MPa, cf. international patent application no.
PCT/DK79/00047) og mere end 80% højere end den højeste trykstyrke der, ifølge ansøgernes vidende, er opnået med beton fremstillet med traditionel blødmassestøbnings- og hærdningsteknik under anvendelse 20 af traditionelt superplastificeringscementbindemiddel (120,6 MPa, jvf. Hattori, loc.cit.).PCT / DK79 / 00047) and more than 80% higher than the highest compressive strength obtained, according to the applicants' knowledge, with concrete made with traditional soft pulp casting and curing technique using 20 traditional superplasticizing cement binder (120.6 MPa, cf. Hattori, loc .cit.).
Det nye højkvalitetsmateriale ifølge den foreliggende opfindelse udviser også en yderst høj stivhed (dynamisk elasticitetsmodul på 109.000 MPa), hvilket er ca. 60% højere end for højkvalitetsbeton med 25 DSP-bindemiddel og kvartssand og granitsten, jvf. eksempel 1 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047.The new high quality material of the present invention also exhibits an extremely high stiffness (dynamic elastic modulus of 109,000 MPa), which is approx. 60% higher than for high quality concrete with 25 DSP binder and quartz sand and granite stone, cf. Example 1 in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.
Mørtelen med sand og ildfast bauxit er endnu stærkere og stivere end betonen (trykstyrken for cylindriske prøveemner med en diameter på 10 cm og en højde på 20 cm hærdet ved 80°C i 4 dage var 248 MPa og det 30 dynamiske elasticitetsmodul var 119.000 MPa, jvf. eksempel 4). Trykstyrken er 38% højere end styrken for den stærkeste mørtel fremstillet med DSP-bindemidlet og kvartssand (179 MPa, jvf. eksempel 9 iThe sand and refractory bauxite mortar is even stronger and stiffer than the concrete (the compressive strength of cylindrical specimens with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm cured at 80 ° C for 4 days was 248 MPa and the 30 dynamic modulus of elasticity was 119,000 MPa, cf. Example 4). The compressive strength is 38% higher than the strength of the strongest mortar made with the DSP binder and quartz sand (179 MPa, cf. Example 9 in
DK 163298BDK 163298B
20 international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047) og mere end dobbelt så høj som styrken af den ovennævnte af Hattori beskrevne stærke beton (120 MPa). Der er fremstillet endnu stærkere cementbaserede DSP-materialer ifølge den foreliggende opfindelse med de stærke sand-og 5 stenmaterialer, jvf. eksempel 5, hvor styrken var 268,3 MPa.20 International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047) and more than twice the strength of the above-mentioned strong concrete (120 MPa) described by Hattori. Even stronger cement-based DSP materials of the present invention have been produced with the strong sand and 5 rock materials, cf. Example 5, where the strength was 268.3 MPa.
Således er betonmaterialet ifølge den foreliggende opfindelse af hidtil ukendt kvalitet opnået ved anvendelse af yderst stærkt sand-og stenmateriale sammen med det yderst stærke DSP-bindemiddel, hvorved 10 1) sand- og stenmaterialernes styrke udnyttes bedre sammenlig net med almindelig beton, og 2) DSP-bindemidlets styrke er udnyttet meget bedre end i beton med det sædvanlige sand- og stenmateriale.Thus, the concrete material of the present invention is of novel quality obtained using extremely strong sand and stone material together with the extremely strong DSP binder, thereby utilizing the strength of the sand and stone materials better compared to ordinary concrete, and 2) The strength of the DSP binder is much better utilized than in concrete with the usual sand and stone material.
Sammen med de fordele med hensyn til let fremstilling, der er knyttet 15 til DSP-bindemidlet, åbner inkorporeringen af de særlig stærke sand-og stenmaterialer mulighed for en lang række nye og forbedrede produkter.Together with the advantages of light manufacturing associated with the DSP binder, the incorporation of the particularly strong sand and stone materials opens up a wide range of new and improved products.
Et andet meget interessant aspekt af de ultrastærke cementbaserede DSP-materialer er forholdet mellem styrken σ og densiteten #, som er 20 nøgleparameteren i konstruktionen af store konstruktioner såsom tårne, broer etc., hvor den maksimale størrelse er proportional med dette forhold. Styrke/massefyldeforholdet for cementbaserede DSP-materialer, især DSP-materialer indeholdende stærkt sand og sten, er langt højere end styrke/massefyldeforholdet for almindelig beton 25 eller højkvalitetsbeton og endog højere end styrke/massefyldeforholdet for konstruktionsstål, jvf. de værdier, der er angivet i nedenstående afsnit "STORE KONSTRUKTIONER".Another very interesting aspect of the ultra-strong cement-based DSP materials is the ratio of strength σ to density #, which is the key parameter in the construction of large structures such as towers, bridges, etc., where the maximum size is proportional to this ratio. The strength / density ratio of cement-based DSP materials, especially DSP materials containing strong sand and stone, is far higher than the strength / density ratio of ordinary concrete 25 or high quality concrete and even higher than the strength / density ratio of structural steel, cf. in the section "GREAT CONSTRUCTIONS" below.
Det aspekt af den foreliggende opfindelse, der angår ultrastærke cementbaserede DSP-materialer, kan defineres som formede genstande 30 indeholdende en sammenhængende matrix, hvor matrixen omfatter 21The aspect of the present invention, which relates to ultra-strong cement-based DSP materials, can be defined as shaped articles 30 containing a coherent matrix, the matrix comprising 21
DK 163298 BDK 163298 B
A) homogent arrangerede uorganiske faste SiC^-rige partikler af en størrelse på fra ca. 50 Å til ca. 0,5 μια, eller en sammenhængende struktur dannet ud fra sådanne homogent arrangerede partikler, og 5 B) tæt pakkede faste partikler med en størrelse af størrelses ordenen 0,5-100 μια, og som er mindst én størrelsesorden større end de respektive partikler nævnt under A), eller en sammenhængende struktur dannet ud fra sådanne tæt pakkede partikler, idet mindst 20 vægtprocent af partiklerne er Portland-cement-10 partikler, idet partiklerne A eller den sammenhængende struktur, der er dannet deraf, er homogent fordelt i mellemrummet mellem partiklerne B, idet partiklerne A er tilstede i en mængde, der er 5-50 rumfangsprocent af det samlede rumfang af partiklerne 15 A+B, og idet den tætte pakning i det væsentlige er en pakning svarende til den, der kan opnås ved nænsom mekanisk påvirkning af et system af geometrisk tilsvarende formede store partikler, hvor låsende overfladekræfter ikke har nogen væsentlig 20 virkning, et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af superplas-tificeringsmiddeltørstof ligger i området 1-4%, beregnet på den samlede vægt af partiklerne A+B, hvilken formet genstand yderligere omfatter, indlejret i matrixen 25 C) kompakt-fomede faste partikler af et materiale med en styrke, der overstiger styrken for almindeligt sand og sten, der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier: 1 et stempelpres på over 30 MPa ved en pakningsgrad på 30 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 22A) homogeneously arranged inorganic solid SiC4-rich particles of a size of from ca. 50 Å to approx. 0.5 μια, or a coherent structure formed from such homogeneously arranged particles, and 5 B) tightly packed solid particles of the order of 0.5-100 μια and at least one order of magnitude larger than the respective particles mentioned under A), or a coherent structure formed from such tightly packed particles, at least 20% by weight of the particles being Portland cement-10 particles, the particles A or the coherent structure formed therefrom being homogeneously distributed in the space between the particles B, wherein the particles A are present in an amount that is 5-50% by volume of the total volume of the particles A + B, and the dense gasket is essentially a gasket similar to that obtainable by gentle mechanical action of a system of geometrically similarly shaped large particles in which locking surface forces have no significant effect, a concrete superplasticizer, since the amount of superplasticizer solid is in the range of 1-4%, based on the total weight of the particles A + B, which further comprises formed, embedded in the matrix 25 C) compacted solid particles of a material having a strength exceeding the strength of ordinary sand and stone used for ordinary concrete, typically a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1 a piston pressure greater than 30 MPa at a packing rate of 30 0.70, above 50 MPa at a packing rate of 0.75 and over 90 22
DK 163298 BDK 163298 B
MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et materiale med et størrelsesforhold mellem den største og den mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 5 2) en trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partiklerne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partiklerne er større end 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i 10 det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 7, og 4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne 15 består af), der overstiger 800, idet disse partikler har en størrelse på 100 /rø-0,1 m, og eventuelt D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A, 20 idet den formede genstand er blevet fremstillet under anvendelse af et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 0,12-0,30.MPa at a packing rate of 0.80, determined by the method described herein (on particles of a material having a size ratio of the largest to the smallest particle substantially not exceeding 4), 2) a compressive strength of a composite material, wherein the particles are enclosed in a specific matrix exceeding 170 MPa (in the case that a substantial amount of the particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case that substantially all particles are less than 4 mm) ), determined by the method described herein, 3) a Moh hardness (for the mineral made up of particles) exceeding 7, and 4) a Knoop indentor hardness (for the mineral made up of particles 15), exceeding 800, these particles having a size of 100 / tube-0.1 m, and optionally D) additional bodies having at least one dimension at least one order of magnitude larger than the particles A, 20 having formed the article manufacture t using a weight ratio of water to particles A + B of 0.12-0.30.
I henhold til det ovenstående aspekt af opfindelsen anvendes der sand- og stenmaterialer, som er stærkere end de sand- og stenmaterialer, der anvendes i vanlig beton. Betonsand og -sten består typisk 25 af sædvanlige stenmaterialer såsom granit, gneiss, sandsten, flint og kalksten indeholdende sådanne mineraler som kvarts, feldspat, glimmer, calciumcarbonat, kiselsyre etc.According to the above aspect of the invention, sand and stone materials which are stronger than the sand and stone materials used in ordinary concrete are used. Concrete sand and stone typically consist of common stone materials such as granite, gneiss, sandstone, flint and limestone containing such minerals as quartz, feldspar, mica, calcium carbonate, silicic acid etc.
Et yderelige aspekt af opfindelsen angår et kompositmateriale til fremstilling af en formet genstand, hvilket materiale indeholder, 23A further aspect of the invention relates to a composite material for producing a shaped article which contains,
DK 163298 BDK 163298 B
A) uorganiske SiC^-rige partikler af en størrelse på ca. 50 Å til ca. 0,5 μπι, B) faste partikler, der er af størrelsesordenen 0,5 - 100 μπι, hvilke partikler er mindst én størrelsesorden større end de 5 tilsvarende partikler nævnt under A), idet mindst 20 vægtpro cent af partiklerne er Portland-cementpartikler, og idet mængden af partiklerne A er 5-50 rumfangsprocent af det samlede rumfang af partiklerne A+B, C) kompakt-formede faste partikler af et materiale med en 10 styrke, der overstiger styrken for almindelig sand og sten, der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier: 1) et stempelpres på over 30 MPa ved en pakningsgrad på 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 15 MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærvæ rende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et materiale med et størrelsesforhold mellem den største og den mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 2) en trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partikler- 20 ne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partiklerne er større en 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 25 3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 7, og 4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 800, idet disse partikler har en størrelse på 100 μπι-0,1 m, 24A) inorganic SiC4-rich particles of about size 50 Å to approx. (B) solid particles of the order of 0.5 to 100 μπι, which particles are at least one order of magnitude larger than the 5 corresponding particles mentioned under A), with at least 20% by weight of the particles being Portland cement particles; and wherein the amount of particles A is 5-50% by volume of the total volume of particles A + B, C) compact shaped solid particles of a material having a strength exceeding the strength of ordinary sand and rock used for ordinary concrete typically a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1) a piston pressure greater than 30 MPa at a packing rate of 0.70, above 50 MPa at a packing rate of 0.75, and more than 90 15 MPa at a packing rate of 0.80 determined by the method described herein (on particles of a material having a size ratio of the largest to the smallest particle which does not substantially exceed 4), 2) a compressive strength of a composite material wherein the particles e. r is enclosed in a specific matrix exceeding 170 MPa (in the case that a substantial amount of the particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case of substantially all particles being less than 4 mm) determined by the 3) a Moh hardness (for the mineral comprising the particles) exceeding 7, and 4) a Knoop indentor hardness (for the mineral comprising the particles) exceeding 800, these particles have a size of 100 μπι-0.1 m, 24
DK 163298 BDK 163298 B
og et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af super-plastificeringsmiddeltørstof ligger i området 1-4%, beregnet på den samlede vægt af partiklerne A+B, hvorhos mængden af partikler B i det væsentlige svarer til tæt pak-5 ning deraf i kompositmaterialet med homogent pakkede partikler A i rummet mellem partiklerne B, og mængden af betonsuperplastificerings-middel er tilstrækkelig til at meddele kompositmaterialet en flydende til plastisk konsistens i et område med lav spænding på mindre end 5 kg/cm^, fortrinsvis mindre end 100 g/cm^, når der er tilsat en vand-10 mængde, som i det væsentlige svarer til den mængde, som er nødvendig til at fylde hulrummene mellem partiklerne A og B, denne mængde svarende til et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 0,12-0,30, og eventuelt D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er 15 mindst én størrelsesorden større end partiklerne A.and a concrete superplasticizer, the amount of super-plasticizer drying being in the range of 1-4%, based on the total weight of particles A + B, the amount of particles B substantially corresponding to its tight packing in the homogeneously packed composite material particles A in the space between particles B, and the amount of concrete superplasticizer is sufficient to impart a liquid to plastic consistency to the composite material in a low stress range of less than 5 kg / cm 2, preferably less than 100 g / cm 2 a water-10 amount is added which is substantially equal to the amount needed to fill the voids between particles A and B, this amount corresponding to a weight ratio of water to particles A + B of 0.12-0 , 30, and optionally D) additional bodies having at least one dimension 15 at least one order of magnitude larger than particles A.
Der kan anvendes forskellige arter af sammenligningsforsøg til bestemmelse af, at bestemte sand- og stenmaterialer er stærkere end vanlig betonsand og -sten, f.eks.Different kinds of comparison experiments can be used to determine that certain sand and rock materials are stronger than ordinary concrete sand and stone, e.g.
1) måling af hårdhed 20 2) bestemmelse af knusningsstyrken hos en enkelt partikel 3) hårdhed hos de mineraler, hvoraf sand- og stenmaterialerne er sammensat 4) bestemmelse af modstandsdygtigheden mod pulverkomprimering 5) slidprøver 25 6) formalingsprøver 7) måling af styrke på et kompositmateriale indeholdende partiklerne.1) measurement of hardness 20 2) determination of the crushing strength of a single particle 3) hardness of the minerals of which the sand and rock materials are composed 4) determination of the resistance to powder compression 5) wear tests 25) grinding tests 7) measurement of strength of a composite material containing the particles.
Det er vanskeligt at angive entydige relationer mellem sådanne styrke- og hårdhedsresultater for sand og sten og dette sands og stens 30 evne til at meddele betonen eller mørtelen styrke.It is difficult to state unambiguous relationships between such strength and hardness results for sand and stone and the ability of this sand and stone to impart strength to the concrete or mortar.
2525
DK 163298 BDK 163298 B
Det må generelt antages, at sand og sten med højere hårdhed, slidstyrke, styrke i kompositstruktur etc., giver en højere betonstyrke, forudsat, at 1) der er identisk partikelgeometri (partikelform, partikel- 5 ’ størrelse, mængde og grad af pakning), og 2) betonsystemerne er systemer, hvor bruddet i en vis grad passerer gennem sand- og stenpartiklerne. (Hvis denne sidstnævnte betingelse ikke er opfyldt, skyldes det, som nævnt i beskrivelsens indledning, at sand- og stenmateria- 10 let i alle tilfælde er meget stærkere end matrixen, og at en yderligere forøgelse af sand- og stenmaterialets styrke ikke har nogen indflydelse på bruddet, idet bruddet da i alle tilfælde passerer gennem matrixen og undgår sand- og stenpartiklerne.) 15 I eksempel 1, 3, 4 og 5 er der anvendt sand- og stenmaterialer med væsentlig højere styrke og hårdhed end vanlig beton:It is generally assumed that sand and rock with higher hardness, abrasion resistance, strength in composite structure etc., provide a higher concrete strength, provided that 1) there is identical particle geometry (particle shape, particle size, volume and degree of packing) and 2) the concrete systems are systems where the fracture passes to some extent through the sand and rock particles. (If this latter condition is not met, as mentioned in the preamble of the specification, it is due to the fact that the sand and rock material is in all cases much stronger than the matrix, and that a further increase in the strength of the sand and rock material has no influence. on the quarry, the quarry then in all cases passing through the matrix and avoiding the sand and stone particles.) 15 In Examples 1, 3, 4 and 5, sand and stone materials with substantially higher strength and hardness than ordinary concrete are used:
Der er anvendt ildfast bauxit indeholdende 85% AI2O3 (korund) og si-liciumcarbid. Begge materialer har væsentlig højere hårdhed end mineralerne i sædvanligt sand og sten. Således angives både korund og 20 siliciumcarbid at have en hårdhed på 9 i henhold til Moh's hårdhedsskala, og Knoop-indentorhårdheden angives at være 1635 -1680 for aluminiumoxid (korund) og 2130 - 2140 for siliciumcarbid, medens kvarts, som er et af de hårdeste mineraler i sædvanligt betonsand og- sten, har en Moh-hårdhed på 7 og en Knoop-indentorhårdhed på 710 - 790 25 (George S. Brady og Henry R. Clauser, Materials Handbook, 11. udgave,Refractory bauxite containing 85% Al 2 O 3 (corundum) and silicon carbide was used. Both materials have significantly higher hardness than the minerals in the usual sand and rock. Thus, both corundum and 20 silicon carbide are stated to have a hardness of 9 according to Moh's hardness scale, and the Knoop indentor hardness is stated to be 1635 -1680 for alumina (corundum) and 2130 - 2140 for silicon carbide, while quartz, which is one of the hardest. minerals in the usual concrete sandstone, have a Moh hardness of 7 and a Knoop indentor hardness of 710 - 790 25 (George S. Brady and Henry R. Clauser, Materials Handbook, 11th edition,
McGraw - Hill Book Company).McGraw - Hill Book Company).
Den høje styrke hos sand- og stenfraktioner af disse materialer sammenlignet med sædvanligt betonsand og -sten er blevet påvist ved pulverkomprimeringsforsøg (eksempel 3) og ved forsøg med mørtel og beton 30 med silica-cementbinder, hvor materialerne blev anvendt som sand og sten (eksempel 1, 4 og 5).The high strength of sand and rock fractions of these materials compared to usual concrete sand and stones has been demonstrated in powder compression experiments (Example 3) and in mortar and concrete experiments with silica cement binders using the materials as sand and stone (Example 1, 4 and 5).
2626
DK 163298 BDK 163298 B
Mange andre materialer end de to ovennævnte materialer kan naturligvis anvendes som stærke sand- og stenmaterialer. Der kan typisk anvendes materialer med en Moh-hårdhed på over 7, f.eks. topas, law-sonit, diamant, korund, phenacit, spinel, beryl, chrysoberyl, turma-5 lin, andalusit, staurolit, zirkon, borcarbid og wolframcarbid.Of course, many materials other than the above two materials can be used as strong sand and stone materials. Typically, materials having a Moh hardness greater than 7, e.g. topaz, law-sonite, diamond, corundum, phenacite, spinel, beryl, chrysoberyl, tourmaline, andalusite, staurolite, zircon, boron carbide and tungsten carbide.
Hårdhedskriteriet kan naturligvis også angives ved Knoop-indentor-hårdhed, hvor mineraler med værdier over værdien for kvarts (710-790) må anses for at være stærke materialer sammenlignet med de mineraler, der udgør sædvanligt betonsand og -sten. Til bestemmelsen af styrken 10 af sand og sten kan anvendes den teknik, der er beskrevet i eksempel 1, 4 og 5, og som omfatter indlejring af det pågældende sand- og stenmateriale i en nærmere bestemt cement/silica-matrix, der fremstilles og afprøves på en nærmere bestemt måde:The hardness criterion can, of course, also be indicated by Knoop indentor hardness, where minerals with values above the value for quartz (710-790) must be considered as strong materials compared to the minerals that form the usual concrete sand and rock. For the determination of the strength 10 of sand and rock, the technique described in Examples 1, 4 and 5, which comprises embedding the relevant sand and stone material in a specific cement / silica matrix manufactured and tested, can be used. in a specific way:
Beton (størrelsen af de største partikler er over 4 mm): 15 Beton fremstillet ud fra sædvanlige betonsand- og -stenmate- rialer (granitsten og kvartssand) og silica/cement-matrix, som er i det væsentlige identisk med den, der anvendes i eksempel 1, har trykstyrker på ca. 120 - 160 MPa (jfr. international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047). Det synes derfor 20 rimeligt at karakterisere sten- og sandmaterialer, som forøger betonens trykstyrke til 170 MPa, som stærke i sammenligning med sædvanligt betonsand og -sten. Med sand- og stenmaterialer af ildfast bauxit er der imidlertid, jfr. eksempel 1 i nærværende ansøgning, opnået styrker på 217,5 MPa, af hvilken grund 25 værdier på over 200 MPa kan anses for at være et realistisk og ønskeligt mål for et foretrukket materiale.Concrete (the size of the largest particles is more than 4 mm): 15 Concrete made from the usual concrete sand and stone materials (granite and quartz sand) and silica / cement matrix which is essentially identical to that used in Example 1, has compressive strengths of approx. 120-160 MPa (cf. International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047). Therefore, it seems reasonable to characterize rock and sand materials, which increase the concrete's compressive strength to 170 MPa, as strong in comparison with the usual concrete sand and stone. With sand and stone materials of refractory bauxite, however, cf. Example 1 of the present application, obtained strengths of 217.5 MPa, for which reason 25 values greater than 200 MPa can be considered as a realistic and desirable target for a preferred material.
Mørtel (partikelstørrelse ikke over 4 mm):Mortar (particle size not exceeding 4 mm):
Analoge erfaringer er opnået med cement/silica/mørtel, hvor materialerne med i det væsentlige identisk cement/silica-ma-30 trix gav trykstyrker på 160 - 179 MPa for kvartssandmørtel (jfr. eksempel 9 i international patentansøgning nr.Analogous experience has been gained with cement / silica / mortar, where the materials with substantially identical cement / silica matrix gave compressive strengths of 160 - 179 MPa for quartz sand mortar (cf. example 9 in international patent application no.
PCT/DK79/00047) og henholdsvis 248 og 268 MPa for mørtel med sand af ildfast bauxit (henholdsvis eksempel 4 og eksempel 5 i frf 27PCT / DK79 / 00047) and 248 and 268 MPa, respectively, for mortar with refractory bauxite sand (Example 4 and Example 5 in frf 27, respectively)
DK 163298 BDK 163298 B
nærværende ansøgning). Det synes rimeligt at betegne sand, der forøger mørtelstyrken til over 200 MPa, som stærkt sammenlignet med styrken af normalt sand, og det synes også rimeligt at angive styrker på over 220 MPa som et mål, der er både øn-5 skeligt og opnåeligt med de foretrukne materialer.this application). It seems reasonable to designate sand that increases mortar strength to over 200 MPa, as strongly compared to the strength of normal sand, and it also seems reasonable to specify strengths above 220 MPa as a target both desirable and achievable by the preferred materials.
Til bedømmelsen af aggregater med en partikelstørrelse på over 4 mm anvendes betonteknikken fra eksempel 1. Til bedømmelsen af sand med en partikelstørrelse på mindre end 4 mm anvendes mørtelteknikken, jfr. eksempel 9 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047 og 10 eksempel 4 og 5 i nærværende ansøgning (sammensætning som for bauxit-mørtel), idet der i de forskellige blandinger skal inkorporeres samme volumen af sand og sten, ikke samme vægtmængde sand og sten. Fremstillingen, hærdningen og afprøvningen udføres som i de nævnte eksempler.For the assessment of aggregates with a particle size greater than 4 mm, the concrete technique of Example 1 is used. For the evaluation of sand with a particle size of less than 4 mm, the mortar technique is used, cf. Example 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 and 10 Examples 4 and 5 of the present application (composition as for bauxite mortar), the same mixtures having to incorporate the same volume of sand and stone, not the same amount of sand and stone. The preparation, curing and testing are carried out as in the examples mentioned.
15 De ovennævnte testmetoder og den bestemte måde, på hvilken visse af forsøgene udføres, danner basis for den i patentkravene givne definition af anvendelige og foretrukne partikler C.The above test methods and the particular manner in which certain of the experiments are carried out form the basis of the definition of usable and preferred particles C in the claims.
De yderligere legemer D, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A, kan i princippet være 20 legemer af et fast stof (således som det beskrives mere detaljeret i det følgende), en gas (såsom i gasbeton), eller en væske. Legemerne kan være kompakt-formede legemer (såsom sand, sten, gasbobler eller væskebobler), plade-formede (såsom glimmerpartikler) eller aflange (såsom fibre eller armeringsstænger eller -tove). På grund af mulig-25 heden for at forme de pågældende artikler på en "nænsom" måde i et område med lav spænding, kan disse legemer, i modsætning til, hvad der sker i alle kendte sammenpresningsmetoder, der eventuelt ville kunne medføre tæt pakning i ultrafine partikelsystemer, i det væsentlige bibeholde deres geometriske identitet under formningen. I denne 30 sammenhæng skal bibeholdelse af geometrisk identitet angive, at de pågældende legemer ikke udsættes for nogen væsentlig knusning eller drastisk deformation. Et typisk eksempel er et fast legeme i form af en hul partikel eller en fiber, som ved pulverkomprimering eller anden behandling i et område med høj spænding ville blive knust eller 35 drastisk deformeret, men som i det område med meget lavere spænding,The additional bodies D, having at least one dimension that is at least one order of magnitude larger than the particles A, may in principle be 20 bodies of a solid (as described in more detail below), a gas (such as in gas concrete). , or a liquid. The bodies may be compact-shaped bodies (such as sand, stone, gas bubbles or liquid bubbles), plate-shaped (such as mica particles) or elongated (such as fibers or reinforcing bars or ropes). Due to the possibility of shaping the articles in question in a "gentle" manner in a low voltage region, these bodies, contrary to what is known in all known compression methods which could possibly result in tight packing, ultrafine particle systems, essentially retaining their geometric identity during molding. In this context, maintaining a geometric identity must indicate that the bodies in question are not subjected to any significant crushing or drastic deformation. A typical example is a solid body in the form of a hollow particle or fiber which would be crushed or drastically deformed by powder compression or other treatment in a high voltage region, but as in the region of much lower voltage.
DK 163298BDK 163298B
28 i hvilket genstandene ifølge opfindelsen kan formes, er i stand til at undgå en sådan nedbrydning.28 in which the articles of the invention can be formed are capable of avoiding such degradation.
Eksempler på yderligere legemer D, der med fordel kan inkorporeres i formede genstande, der omfatter DSP-matrixen, er metalstænger, 5 herunder stålstænger, fibre, herunder metalfibre såsom stålfibre, plastfibre, glasfibre, Kevlar-fibre, asbestfibre, cellulosefibre, mineralske fibre, højtemperaturfibre og "whiskers", herunder uorganiske ikke-metalliske whiskers såsom grafitwhiskers og Al2Ο3-whiskers og metalliske whiskers såsom jernwhiskers, tunge komponenter såsom 10 partikler af baryt eller bly eller bly-holdigt mineral, og hydrogenrige komponenter såsom hule vandfyldte partikler. Når genstandene ifølge opfindelsen indeholder yderligere legemer D, kan det være attraktivt til opnåelse af optimal styrke og stivhed eller til andre formål at opnå tæt pakning af de yderligere legemer. Den let defor-15 merbare (letflydende) DSP-matrix muliggør et væsentlig tættere arrangement af yderligere legemer, end det var muligt i den kendte teknik.Examples of additional bodies D which may advantageously be incorporated into shaped articles comprising the DSP matrix are metal bars, including steel bars, fibers including metal fibers such as steel fibers, plastic fibers, glass fibers, Kevlar fibers, asbestos fibers, cellulose fibers, mineral fibers, high temperature fibers and "whiskers" including inorganic non-metallic whiskers such as graphite whiskers and Al2Ο3 whiskers and metallic whiskers such as iron whiskers, heavy components such as 10 barite or lead or lead-containing mineral particles, and hydrogen-rich components such as hollow water-filled particles. When the articles of the invention contain additional bodies D, it may be attractive to obtain optimum strength and stiffness or for other purposes to obtain tight packing of the additional bodies. The easily deformable (easily flowable) DSP matrix allows for a substantially closer arrangement of additional bodies than was possible in the prior art.
Specielt inkorporeringen af fibre er af stor interesse på grund af DSP-matrixens enestående evne til at forankre fibre. I denne sammen-20 hæng skal det nævnes, at den meget tættere struktur i de formede genstande indeholdende DSP-matrixen vil føre til praktisk taget en isolering af fibre, som ellers ville være udsat for kemiske angreb fra matrixens bestanddele eller fra omgivelserne. De fibre, som anvendes i genstandene ifølge opfindelsen, kan være af en hvilken som helst 25 konfiguration såsom overhakkede enkeltfibre eller kontinuerlige fibre eller garn eller reb, eller forgarn eller stabelfibre, eller fibernet eller- væv. Den bestemte fibertype og -konfiguration vil afhænge af det bestemte anvendelsesområde, idet det generelle princip er, at jo større den formede genstands dimensioner er, jo længere og grovere er 30 de foretrukne fibre.Especially the incorporation of fibers is of great interest because of the unique ability of the DSP matrix to anchor fibers. In this connection, it should be mentioned that the much denser structure of the shaped articles containing the DSP matrix will lead to practically an insulation of fibers which would otherwise be subject to chemical attack from the constituents of the matrix or from the surroundings. The fibers used in the articles of the invention may be of any configuration such as single-stranded or continuous fibers or yarns or ropes, or yarns or staple fibers, or fiber nets or webs. The particular fiber type and configuration will depend on the particular field of application, the general principle being that the larger the dimensions of the shaped article, the longer and coarser the preferred fibers.
Forbedringen af fikseringen af fine fibre gør det muligt at fabrikere stærkt forbedrede fiberkompositmaterialer baseret på, at der i materialet blandes en større mængde overhakkede fibre end i tilsvarende materialer baseret på sædvanlige matrixer. Til sikring af, at fiberen 35 arbejder godt i de kendte matrixer, er det nødvendigt, at de overhak- 29The improvement of the fixation of fine fibers makes it possible to fabricate greatly improved fiber composite materials based on the fact that a greater amount of over-cut fibers are mixed in the material than in similar materials based on conventional matrices. In order to ensure that the fiber 35 works well in the known matrices, it is necessary that they
DK 163298 BDK 163298 B
kede fibre har et vist (højt) forhold mellem længde og diameter, det såkaldte aspektforhold. I normale matrixer er det imidlertid vanskeligt at iblande og anbringe fibre med store aspektforhold - med andre ord, jo mindre aspektforholdet er, jo lettere er det at inkorporere 5 fibrene og arrangere dem på en egnet måde i den støbte matrix, og jo højere fiberrumfang kan der inkorporeres. Således har f.eks. overhakkede polypropylenfibre med tværdimensioner på ca. 30 μτα sædvanligvis en længde på 12 - 25 mm (aspektforhold over 500), når de anvendes som armering i sædvanlige cementmatrixer. En meget bedre udnyttelse af 10 den samme type fibre opnås i DSP-matrixen ifølge opfindelsen, således som det er beskrevet i eksempel 2 i international patentanscgnig nr. PCT/DK79/00047. I eksempel 2 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047 er der opnået en særdeles gunstig fiksering og resulterende styrkeegenskaber, selv om fiberlængden kun var 6 mm. Med DSP-15 matrixen synes det muligt at reducere længden af overhakkede fibre og, dermed, aspekt-forholdet, med en faktor på 10 eller mere (i sammenligning med overhakkede fibre med ideelle eller rimelige aspekt-forhold til anvendelse i normale matricer), og derfor at udnytte dette reducerede aspektforhold til inkorporering af en større mængde 20 fibre i kompositmaterialet og/eller sikre et bedre fiberarrangement i den støbte matrix.bored fibers have a certain (high) length-to-diameter ratio, the so-called aspect ratio. In normal matrices, however, it is difficult to mix and apply fibers with large aspect ratios - in other words, the smaller the aspect ratio, the easier it is to incorporate the fibers and arrange them in a suitable manner in the molded matrix, and the higher the fiber volume can be. that is incorporated. Thus, e.g. chopped polypropylene fibers with cross dimensions of approx. 30 μτα is usually a length of 12 - 25 mm (aspect ratio over 500) when used as reinforcement in conventional cement matrices. A much better utilization of the same type of fibers is achieved in the DSP matrix of the invention, as described in Example 2 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. In Example 2 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, a very favorable fixation and resultant strength properties were obtained, although the fiber length was only 6 mm. With the DSP-15 matrix, it seems possible to reduce the length of the chopped fiber and, thus, the aspect ratio, by a factor of 10 or more (compared to the chopped fiber with ideal or reasonable aspect ratio for use in normal matrices), and therefore, utilizing this reduced aspect ratio to incorporate a greater amount of 20 fibers into the composite material and / or ensure a better fiber arrangement in the molded matrix.
Blandt de vigtigste genstande indeholdende DSP-matrixen er sådanne, hvori partiklerne B omfatter mindst 50 vægtprocent Portland cement-partikler, især sådanne, hvor partiklerne B i det væsentlige består 25 af Portland cement-partikler. Disse formede genstande vil typisk indeholde silicastøvpartikler i et volumen, som er ca. 5 - 50 volumenprocent, især 10 - 30 volumenprocent, af det samlede volumen af partiklerne A og B, og vil typisk indeholde sand og sten som yderligere legemer, således at der er tale om mørtel eller beton af ekstremt høj 30 kvalitet med hensyn til mekanisk styrke, frostbestanddighed, etc., og/eller fibre, især metalfibre, herunder stålfibre, mineralfibre, glasfibre, asbestfibre, højtemperaturfibre, kulfibre og organiske fibre, herunder plastfibre, til tilvejebringelse af fiberarmerede produkter med en enestående forankring af fibrene således som det er be-35 skrevet ovenfor. Specielt med hensyn til fibre, som er udsat for kemisk nedbrydning, f.eks. glasfibre, der er udsat for nedbrydning under kraftigt alkaliske betingelser, er det en vigtig fordel ved denAmong the most important objects containing the DSP matrix are those in which the particles B comprise at least 50% by weight of Portland cement particles, especially those in which the particles B consist essentially of Portland cement particles. These shaped articles will typically contain silica dust particles in a volume of about 5 - 50% by volume, especially 10 - 30% by volume, of the total volume of particles A and B, and will typically contain sand and stones as additional bodies, so that they are of extremely high quality mortar or concrete in mechanical strength, frost resistance, etc., and / or fibers, in particular metal fibers including steel fibers, mineral fibers, glass fibers, asbestos fibers, high temperature fibers, carbon fibers and organic fibers, including plastic fibers, to provide fiber reinforced products with a unique anchoring of the fibers as is -35 written above. Especially with regard to fibers which are subject to chemical degradation, e.g. glass fibers which are subject to degradation under highly alkaline conditions are an important advantage of the
DK 163298BDK 163298B
30 foreliggende opfindelse, at disse fibre både under materialets hærdning og i det færdige hærdede materiale bliver meget bedre beskyttet mod indflydelse fra omgivelserne, hvilket skyldes partiel opløsning af silicastøvet med resulterende partiel neutralisation af de alka-5 liske omgivelser, samt den mikro-tætte "kappe” omkring fibrene, som udgøres af de ultrafine partikler og den sammenhængende struktur, der dannes deraf, hvilket bidrager meget væsentligt til statiske betingelser i glasfiberens omgivelser, hvorved man i det væsentlige undgår enhver migration af alkalisk materiale mod fiberen i den færdige hær-10 dede matrix.According to the present invention, these fibers are much better protected against environmental influences both during the curing and in the final cured material, due to partial dissolution of the silica dust with resultant partial neutralization of the alkaline environment, as well as the micro-dense " jacket "around the fibers constituted by the ultrafine particles and the coherent structure formed therefrom, which contributes very substantially to static conditions in the glass fiber environment, thereby substantially avoiding any migration of alkaline material to the fiber in the finished army. that matrix.
Når de formede genstande ifølge opfindelsen er af store dimensioner, er de fortrinsvis armeret med armeringsstål såsom bjælker eller stænger eller ståltråd eller -fibre. Armeringerne i forspændte konstruktioner indeholdende DSP-matrixen er særlig værdifulde. På grund af de 15 nænsomme betingelser, under hvilke genstandene kan formes, kan armeringslegemerne bibeholde deres geometriske identitet under formningsprocessen. En kombination, som udviser den ovenfor beskrevne matrix-struktur og armeringsstål, som har bibeholdt sin geometriske identitet under formningsprocessen, har næppe kunnet opnås i noget kendt 20 system.When the shaped articles of the invention are of large dimensions, they are preferably reinforced with reinforcing steel such as beams or rods or steel wire or fibers. The reinforcements in prestressed constructions containing the DSP matrix are particularly valuable. Due to the 15 delicate conditions under which the articles can be formed, the reinforcing bodies can retain their geometric identity during the molding process. A combination which exhibits the matrix structure and reinforcing steel described above, which has retained its geometrical identity during the forming process, has hardly been obtainable in any known system.
Med den kraftigt forøgede styrke hos bindemiddelmatrixen og den stærkt forbedrede fiksering af fibre og stænger i matrixen åbnes mulighed for fremstillingen af nye klasser af genstande og materialer på basis af armeret og fiber-armeret cement: 25 1) Skøre materialer med meget høj trækstyrke opnået ved at in korporere fine fibre af høj kvalitet eller whiskers (fibre eller whiskers med høj trækstyrke og høj elasticitetsmodul, f.eks. glasfibre, kulfibre, asbest, AI2O3-whiskers) i middelstor til stor volumenkoncentration i bindemiddelmatrixen.With the greatly increased strength of the binder matrix and the greatly improved fixation of fibers and rods in the matrix, it is possible to make new classes of articles and materials based on reinforced and fiber-reinforced cement: 1) Fragile materials with very high tensile strength obtained at to incorporate high quality fine fibers or whiskers (fibers or high tensile strength and high elasticity modulus, eg glass fibers, carbon fibers, asbestos, AI2O3 whiskers) in medium to large volume concentration in the binder matrix.
30 2) Halvskøre materialer med høj .trækstyrke og relativt stor tøjningsevne, der fremstilles ved at inkorporere relativt fine fibre af høj kvalitet og med høj trækstyrke og relativt lavt elasticitetsmodul i middelstor til høj volumenkoncentration i30 2) Semi-tough materials with high tensile strength and relatively high tensile strength, produced by incorporating relatively fine, high quality fibers with high tensile strength and relatively low elastic modulus in medium to high volume concentration in
DK 163298BDK 163298B
31 bindemiddelmatrixen (f.eks. polypropylenfibre med høj styrke og Kevlar fibre).31 the binder matrix (eg high strength polypropylene fibers and Kevlar fibers).
3) Forspændte armerede genstande af høj kvalitet, hvor kvaliteten først og fremmest er opnået ved at inkorporere et 5 meget højere rumfang af stålstænger eller -tråd af høj kva litet end hvad der sædvanligvis anvendes (idet det rumfang armering, som kan anvendes, er direkte proportionalt med matrixens trykstyrke) i en matrix af den nye art ifølge opfindelsen. I sædvanligt forspændt beton er rumfanget af for-10 spændingsstål så lavt som 1-2%, beregnet på betonen.3) High quality prestressed reinforced articles, the quality of which is first and foremost achieved by incorporating a much higher volume of high quality steel rods or wires than is usually used (the volume of reinforcement that can be used is direct proportional to the compressive strength of the matrix) in a matrix of the novel type according to the invention. In usually prestressed concrete, the volume of prestressed steel is as low as 1-2%, calculated on the concrete.
Rumfanget af stål er begrænset af betonens trykstyrke. En forøgelse af trykstyrken med en faktor på 4 kunne f.eks. udnyttes fuldstændigt til at forspænde legemer til sikring af en 4 gange højere bøjestyrke eller til reduktion af legemets højde til 15 det halve. Sådanne legemer ville kræve et ikke urealistisk højt rumfang forspændingsstål (4 - 8%). Det ville også være muligt at anvende det forbedrede matrixmateriale i forspændte genstande med meget mindre tværsnit end i traditionelle forspændte betongenstande, med tilsvarende anvendelse af finere 20 forspændingsarmering (tynde tråde). På trods af den større specifikke overflade er trådene godt beskyttet i det nye tætte matrixmateriale, som effektivt afskærmer trådene fra enhver indflydelse fra omgivelserne.The volume of steel is limited by the compressive strength of the concrete. An increase in compressive strength by a factor of 4 could e.g. is fully utilized to bias bodies to secure a 4 times higher bending strength or to reduce body height by half. Such bodies would require a non-unrealistically high bias steel volume (4 - 8%). It would also be possible to use the improved matrix material in prestressed articles with much smaller cross-section than in traditional prestressed concrete objects, with the corresponding application of finer prestressing reinforcement (thin threads). Despite the larger specific surface, the wires are well protected in the new dense matrix material, which effectively shields the wires from any environmental influences.
4) Genstande af armeret, ikke-forspændt beton, hvor matrixma-25 terialets forbedrede kvalitet først og fremmest udnyttes ved inkorporering af stålstænger eller -tråde af meget højere trækstyrke end i sædvanligt jernbeton. Anvendelsen af en forøget mængde af en sædvanlig armering til udnyttelse af matrixens forøgede kvalitet ville i mange tilfælde kræve en urea-30 listisk stor mængde armering. Armeringsstænger af høj kvali tet, som anvendes i sædvanlig beton, har en overflade, der er udformet således, at den sikrer armeringsstængernes forankring i betonen (deformerede stænger; kamstål; tentorstål, etc.).4) Objects of reinforced, non-prestressed concrete, where the improved quality of the matrix material is first and foremost utilized by incorporating steel rods or wires of much higher tensile strength than conventional iron concrete. The use of an increased amount of a conventional reinforcement to utilize the increased quality of the matrix would in many cases require an unrealistically large amount of reinforcement. High-quality reinforcing bars used in ordinary concrete have a surface designed to secure the anchorage of the reinforcing bars in the concrete (deformed bars; cam steel; tentor steel, etc.).
Sådanne stænger har en styrke på ikke over 900 MPa, og de har 35 derfor ikke samme høje styrke som de bedste koldtrukne glatteSuch rods have a strength of not more than 900 MPa and therefore they do not have the same high strength as the best cold drawn smooth
DK 163298BDK 163298B
32 stænger og tråde, der anvendes f.eks. i forspændt beton, som typisk har en styrke på 1800-2200 MPa. På den anden side sikrer glatte tråde og stænger ikke tilstrækkelig fiksering i sædvanlig beton. Den kraftigt forbedrede fiksering, der opnås 5 i DSP-matrixen, muliggør en gunstig udnyttelse af de glatte ståltråde og -stænger med meget høj styrke som ikke-forspændt armering. På grund af de store spændinger, der fremkommer ved fuld udnyttelse af højkvalitetsstålet, og de tilsvarende revner, der vil fremkomme i betonen (således som i sædvanlig ar-10 meret beton) er det tilrådeligt især at udnytte den ovennævnte teknik i tynde legemer i kombination med fin armering til sikring af et revnemønster med mange finere fordelte tynde revner.32 rods and threads used e.g. in prestressed concrete, which typically has a strength of 1800-2200 MPa. On the other hand, smooth threads and rods do not ensure adequate fixation in ordinary concrete. The greatly improved fixation achieved in the DSP matrix allows for the advantageous use of the very high strength smooth steel wires and rods as non-prestressed reinforcement. Due to the high stresses resulting from full utilization of the high-quality steel and the corresponding cracks that will appear in the concrete (as in the usual reinforced concrete), it is advisable especially to utilize the above-mentioned technique in thin bodies in combination with fine reinforcement to secure a crack pattern with many finer spaced thin cracks.
De nævnte armeringsmuligheder kan naturligvis kombineres på mange 15 måder, f.eks. ved at fremstille et tyndt overtræk af halvskørt armeret materiale på et stort bærende emne eller ved at anvende ståltråd af høj kvalitet som sekundær armering (overvejende placeret vinkelret på hovedarmeringen) i store forspændte legemer.Of course, the mentioned reinforcement options can be combined in many ways, e.g. by fabricating a thin coating of semi-skirted reinforced material on a large bearing member or by using high quality steel wire as secondary reinforcement (predominantly located perpendicular to the main reinforcement) in large prestressed bodies.
Når stærkt sand og sten (legemer C) er indlejret i matrixen i over-20 ensstemmelse med det ovenfor beskrevne aspekt af den foreliggende opfindelse, kan de resulterende materialer af høj kvalitet karakteriseres ved, at de har en trykstyrke på mere end over 150 MPa, fortrinsvis over mere end 180 MPa, målt på et prøvelegeme med en diameter på 10 cm og en højde på 20 25 cm, og den største af de kompakt-formede legemer er større end 4 mm, og mere end 180 MPa, målt på et prøvelegeme, med en diameter på 3 cm og en højde på 6 cm, når det største af de kompakt-formede legemer er højst 4 mm, 30 med det forbehold, at den formede genstand har mindst én dimension, som er mindst én meter og et tværsnit på mindst 0,1 m^, og/eller en complex form, som ikke muliggør dens fremstilling ved pulverkomprimering.When strongly sand and rock (bodies C) are embedded in the matrix in accordance with the aspect described above of the present invention, the resulting high quality materials can be characterized by having a compressive strength greater than 150 MPa. preferably more than 180 MPa, measured on a test body having a diameter of 10 cm and a height of 20 25 cm, and the largest of the compact shaped bodies being greater than 4 mm and more than 180 MPa, measured on a test body , with a diameter of 3 cm and a height of 6 cm, when the largest of the compact-shaped bodies is at most 4 mm, 30 with the proviso that the shaped article has at least one dimension which is at least one meter and a cross-section of at least 0.1 m 2, and / or a complex form which does not allow its preparation by powder compression.
3333
DK 163298 BDK 163298 B
DEN FLYDENDE STRUKTURS EGENSKABER; VANDRETENTIONCHARACTERISTICS OF THE LIQUID STRUCTURE; HORIZONTAL TION
Ved at indføre ultrafine partikler i hulrummene mellem tætpakkede partikler, f.eks. silicapartikler med et specifikt overfladeareal på 250.000 cm^/g, i mellemrummene mellem cementpartikler med en diameter 5 på ca. 5 μια, opnås der en struktur, som udviser forbedret modstandsdygtighed mod indre massetransport i form af fluidumtransport (gas eller væske) mellem partiklerne og massediffusion i porevæsken.By introducing ultrafine particles into the cavities between densely packed particles, e.g. silica particles with a specific surface area of 250,000 cm 2 / g, in the spaces between cement particles having a diameter of 5 5 μια, a structure is obtained which exhibits improved resistance to internal mass transport in the form of fluid transport (gas or liquid) between the particles and mass diffusion in the pore fluid.
Udpresningen af væske fra mættede partikelsystemer afhænger af sammenpresningen af partikelskelettet - som typisk afhænger af, om glid-10 ning mellem partiklerne er mulig - og af strømmen af væske gennem kanalerne mellem partiklerne.The extrusion of liquid from saturated particle systems depends on the compression of the particle skeleton - which typically depends on whether slippage between the particles is possible - and on the flow of liquid through the channels between the particles.
I forbindelse med formning af cement-silica-vand-suspensioner er indre væsketransport i det friske materiale af afgørende betydning. Modstandsdygtigheden mod viskos strømning af fluidum mellem partikler 15 i systemer af partikler med geometrisk ligeartethed varierer omvendt porportionalt med kvadratet på partikeldiameteren.In forming cement-silica-water suspensions, internal fluid transport in the fresh material is essential. The resistance to viscous flow of fluid between particles 15 in systems of particles of geometric uniformity varies inversely with the square of the particle diameter.
Dette betyder, at tiden for en given væsketransport under en trykgradient i to geometrisk ligeartede partikel-væske-systemer med et partikelstørrelsesforhold på 1:50 er 2500 gange længere i det finkor-20 nede system end i et system med partikler, der er 50 gange så store.This means that the time of a given liquid transport under a pressure gradient in two geometrically similar particle-liquid systems with a particle size ratio of 1:50 is 2500 times longer in the fine-grained system than in a system of particles 50 times so big.
En lignende effekt opnås ved at fylde porerumfanget mellem store partikler med ultrafine partikler, da det er tværsnitsdimensionerne hos de resulterende kanaler mellem partiklerne, der er af afgørende betydning for modstandsdygtigheden mod strømningen.A similar effect is obtained by filling the pore volume between large particles with ultrafine particles, since it is the cross-sectional dimensions of the resulting channels between the particles that are crucial for the resistance to flow.
25 Partikelstørrelsens indvirkning på vandretentionen er yderligere illustreret i fig. 6, 7 og 8. Disse forhold er velkendte, og det er også kendt at reducere den indre væske transport i cement/vand-sys terner ved at indføre såkaldte "fortykningsmidler" i vandet i form af ultrafine partikler eller polymerer såsom Methocell.The effect of particle size on water retention is further illustrated in FIG. 6, 7 and 8. These conditions are well known and it is also known to reduce the internal fluid transport in cement / water systems by introducing so-called "thickening agents" into the water in the form of ultrafine particles or polymers such as Methocell.
DK 163298BDK 163298B
34 På grund af den dominerende indvirkning af låsende overfladekræfter vil det imidlertid normalt ikke være muligt at kombinere udnyttelsen af 1) meget tæt cementpakning og 2) ultrafine partikler i en let flydende vandig suspension.However, due to the dominant effect of locking surface forces, it will normally not be possible to combine the utilization of 1) very dense cement packing and 2) ultrafine particles in a light liquid aqueous suspension.
5 Med en ekstremt.høj dosering af et superplastificeringsmiddel er dette imidlertid muligt. Der kan således fremstilles letflydende cementpasta, mørtel og beton med tæt pakkede cementpartikler og indeholdende 10 - 30 volumenprocent silicastøv, beregnet på cement + si-licastøv, med vægtforhold vand/cement plus silicastøv på 0,15 - 0,20.However, with an extremely high dosage of a superplasticizer, this is possible. Thus, light-flowing cement paste, mortar and concrete can be prepared with tightly packed cement particles and containing 10 - 30% by volume of silica dust, calculated on cement + silica dust, with weight ratio water / cement plus silica dust of 0.15 - 0.20.
10 Dette fører til mange fordele sammenlignet med de kendte metoder: 1. Fremstilling af superfluidiseret cementprodukt uden blødningThis leads to many advantages over the known methods: 1. Preparation of superfluidized cement product without bleeding
Ved den kendte fremstilling af beton og mørtel med høj kvalitet, hvor der anvendes relativt høje doser superplastificeringsmiddel, fås der en letflydende masse med et lavt vand/cement-forhold (f.eks. 0,25).In the known preparation of high quality concrete and mortar, where relatively high doses of superplasticizer are used, a low flow mass with a low water / cement ratio (eg 0.25) is obtained.
15 Massen hældes i forme, hvor den sammentrykkes under påvirkning af tyngdekraften og eventuelt også mekanisk vibrering. Under denne proces vil imidlertid de tungere cement-, sand- og stenpartikler være tilbøjelige til at arrangere sig i en endnu tættere pakning, medens vand migrerer opad, den såkaldte blødning, jfr. fig. 7.15 The mass is poured into molds where it is compressed under the influence of gravity and possibly also mechanical vibration. During this process, however, the heavier cement, sand and rock particles will tend to settle into an even denser gasket while water migrates upward, the so-called bleeding, cf. FIG. 7th
20 I sådanne kendte systemer med meget effektiv cementdispergering, der opnås ved anvendelsen af relativt høje doser superplastificeringsmid- del, iagttages normalt udtalt blødning på trods af det lave vand/ce-ment-forhold - især hvis processen ledsages af vibering. Dette fænomen kan f.eks. være kritisk ved støbningen af betonveje med superpla- 25 stificeret beton, da blødningen fører til en overfladeslam med højt vandindhold og derfor kan føre til en vej overf lade, som har lavere kvalitet end det tilsigtede slidlag. Indre væskeudskillelse er også kritisk ved støbning af armeret beton med superplastificeringsmiddel. Væskeudskillelsen kan føre til blødning på undersiden af armeringen, 30 hvilket reducerer armeringens fiksering og reducerer beskyttelsen mod kemiske angreb.In such known systems with very effective cement dispersion obtained by the use of relatively high doses of superplasticizer, pronounced bleeding is usually observed despite the low water / cement ratio - especially if the process is accompanied by vibration. This phenomenon can e.g. be critical in the casting of concrete roads with super-plasticized concrete, as the bleeding leads to a surface water with a high water content and can therefore lead to a road surface which is of lower quality than the intended wear layer. Internal fluid separation is also critical when casting reinforced concrete with superplasticizer. The liquid secretion can lead to bleeding on the underside of the reinforcement, reducing the fixation of the reinforcement and reducing the protection against chemical attacks.
3535
DK 163298 BDK 163298 B
Når man i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses principper indfører ultrafine partikler, f.eks. 5 - 15% silicastøv med den ovennævnte partikelstørrelse, mellem de tætpakkede cementpartikler og anvender en høj dosering af superplastificeringsmiddel, opnår man en 5 drastisk forsinkelse af blødningsprocessen, teoretisk svarende til 100 - 1000 gange langsommere vandbevægelse (jfr. fig. 8). I praksis betyder dette, at blødning undgås, når henses til, at den kemiske strukturdannelsesproces normalt begynder og udvikler sig meget hurtigere .When, in accordance with the principles of the present invention, ultrafine particles, e.g. 5-15% silica dust of the above particle size, between the densely packed cement particles and using a high dosage of superplasticizer, results in a 5 drastic delay of the bleeding process, theoretically corresponding to 100 - 1000 times slower water movement (cf. Fig. 8). In practice, this means that bleeding is avoided, given that the chemical structure formation process usually begins and develops much faster.
10 Ved udnyttelse af det ovennævnte princip ifølge opfindelsen, i henhold til hvilket man kombinerer en høj dosering af superplastificeringsmiddel med silicastøv, bliver det med andre ord muligt i praksis at fremstille superfluidiseret beton, mørtel og cementpasta af høj kvalitet uden blødning. Dette er af særlig interesse i forbindelse 15 med forspændte konstruktioner, hvor de ovennævnte principper kan udnyttes til fremstilling af ikke-blødende letflydende injektionsmørtel (udfyldningsmørtel) af høj kvalitet, som giver ekstremt god beskyttelse af den forspændte armering og sikrer ekstremt god mekanisk fiksering, jfr. den mere detaljerede beskrivelse af dette aspekt i det 20 følgende.In other words, by utilizing the above principle of the invention, which combines a high dosage of superplasticizer with silica dust, it becomes possible in practice to produce high quality superfluidized concrete, mortar and cement paste without bleeding. This is of particular interest in connection with prestressed structures, where the above principles can be applied to the manufacture of high quality non-bleeding, high-quality injection mortar (filling mortar) which provides extremely good protection of the prestressed reinforcement and ensures extremely good mechanical fixation, cf. . the more detailed description of this aspect in the following.
2. Fremstilling af cementprodukter af høj kvalitet i et område med lav spænding og uden væsketransport til omgivelserne2. Manufacture of high quality cement products in an area of low voltage and without liquid transport to the surroundings
Ved fremstillingen af visse cementprodukter, f.eks. asbestcementpla-der, anvendes der i den kendte teknik enten en slipstøbningsteknik 25 (hvor overskud af væske presses ud fra en vandig opslæmning gennem filtre, jvf. Magnani-processen, hvor udpresningen etableres via et vakuumsystem) eller en høj tryksekstrusion af fugtigt pulver (hvor der er tilsat et traditionelt fortykkelsesmiddel (Methocell) til undgåelse af den ellers næppe undgåelige indre væsketransport ved udmundin-30 gen og den deraf følgende blokering af systemet på grund af indbyrdes partikellåsning).In the manufacture of certain cement products, e.g. Asbestos cement sheets, in the prior art, either a slip casting technique 25 (where excess liquid is pressed from an aqueous slurry through filters, cf. the Magnani process where the extrusion is established via a vacuum system) or a high pressure extrusion of moist powder (where a traditional thickening agent (Methocell) has been added to avoid the otherwise hardly avoidable internal fluid transport at the mouth and the resulting blockage of the system due to mutual particle locking).
I henhold til et aspekt af den foreliggende opfindelse bliver det muligt at fremstille sådanne materialer i et område med lav spænding ved simple valsningsprocesser eller ekstrusion uden væskeudvekslingAccording to one aspect of the present invention, it is possible to produce such materials in a low voltage region by simple rolling processes or extrusion without fluid exchange.
DK 163298BDK 163298B
36 med omgivelserne, når der inkorporeres en høj mængde superplastifice-ringsmiddel i massen sammen med ultrafine partikler.36 with the environment when a high amount of superplasticizer is incorporated into the pulp together with ultrafine particles.
Selvom det kunne synes muligt at anvende tilsvarende valsnings- eller ekstrusionsprocesser med cementmaterialer, hvori der er inkorporeret 5 høje mængder superplastificeringsmidler, men uden den samtidige anvendelse af ultrafine partikler, der er ejendommelig for dette aspekt af den foreliggende opfindelse, ville sådanne materialer - selvom de kunne gøres letflydende med et lavt vand/pulverforhold (men ikke helt så lavt som med ultrafine, veldispergerede partikler) - på grund af 10 cementpartiklernes store størrelse have en udtalt tendens til lokal vandudpresning i spændings zonerne, såsom ved valserne eller ved ekstruderudmundingen, med deraf følgende blokering af partiklerne. Dette er blevet iagttaget i praksis ved forsøg med en laboratorieekstru-der med superplastificeret finkornet cement og med superplastificeret 15 almindelig cement + en tilsætning af fint fyldmateriale, som var finere end cementen, men væsentlig grovere end det ovennævnte ultrafine silicastøv. I begge tilfælde havde materialet en sandagtig opførsel og kunne ikke ekstruderes på grund af blokering.While it would seem possible to use similar rolling or extrusion processes with cement materials incorporating 5 high amounts of superplasticizers, but without the concomitant use of ultrafine particles peculiar to this aspect of the present invention, such materials would - although could be easily liquefied with a low water / powder ratio (but not quite as low as with ultra-fine, well-dispersed particles) - due to the large size of the cement particles have a pronounced tendency for local water extinction in the stress zones, such as at the rollers or at the extruder outlet, thereof following the blocking of the particles. This has been observed in practice by experiments with a laboratory extruder with superplasticized fine-grained cement and with superplastified ordinary cement + an addition of fine filler material which was finer than the cement but substantially coarser than the above-mentioned ultrafine silica dust. In both cases, the material had a sandy behavior and could not be extruded due to blocking.
Med et ultrafint silicapulver inkorporeret i det superplastificerede 20 cementsystem i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses principper forsinkes en sådan udpresning af vand med en faktor af størrelsesordenen 100 - 1000 (beregnet teoretisk). Cement-silicamate-rialet indeholdende en høj mængde superplastificeringsmiddel fremtræder sejt-viskost og sammenhængende under valsningen, medens tilsva-25 rende superplastificerede produkter uden det ultrafine silicapulver typisk fremtræder som friktionsmaterialer med tendens til lokal vandudpresning med resulterende partikelblokering under valsning eller ekstrusion.With an ultra-fine silica powder incorporated into the superplasticized cement system in accordance with the principles of the present invention, such extrusion of water is delayed by a factor of the order of 100-1000 (calculated theoretically). The cement silica material containing a high amount of superplasticizer appears tough viscous and cohesive during rolling, whereas similar superplasticized products without the ultrafine silica powder typically appear as friction materials with a tendency for local water pressing with resultant particle blockage during rolling.
3737
DK 163298 BDK 163298 B
3. Fremstilling af letflydende materialer med høj indre sammenhæng3. Manufacture of flowing materials with high internal consistency
Letflydende superplastificerede cementmaterialer indeholdende ultra-fine silicapartikler er et aspekt af DSP-princippet og har en meget bedre indre sammenhæng end tilsvarende superplastificerede letfly-5 dende cementmaterialer uden ultrafine silicapartikler. Det menes, at grunden hertil er, at lokal væsketransport, som ville bidrage til adskillelse, er drastisk reduceret i materialerne med de ultrafine silicapartikler.Light-flowing superplasticized cement materials containing ultra-fine silica particles are an aspect of the DSP principle and have a much better internal consistency than corresponding superplasticized light-flowing cement materials without ultra-fine silica particles. It is believed that the reason for this is that local fluid transport, which would contribute to separation, is drastically reduced in the materials with the ultrafine silica particles.
(Dette fremgår af fig. 10, som illustrerer en demonstration af indre 10 sammenhæng hos en flydende til plastisk mørtel. Påvirkning med strømmende vand (4 liter pr. minut) i typisk 5-30 minutter vil ikke føre til nogen synlig bortvaskning af materiale fra mørtelen.)(This is shown in Fig. 10, which illustrates a demonstration of the inner 10 coherence of a liquid to plastic mortar. Exposure to flowing water (4 liters per minute) for typically 5-30 minutes will not lead to any visible washout of material from the mortar.)
Der opnås på denne måde mange fordele. F.eks. er der opnået en væsentlig forbedring af de eksisterende muligheder for at fremstille 15 undervandsbeton simpelthen ved at hælde den friske beton i vandet.In this way, many benefits are obtained. Eg. a significant improvement has been achieved in the existing possibilities of making 15 underwater concrete simply by pouring the fresh concrete into the water.
Denne teknik er i og for sig kendt og er særlig udviklet med super-plastificerende additiver (uden ultrafint pulver). Hed ultrafint, godt dispergeret silicapulver i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses principper er processen imidlertid meget mere attraktiv 20 og har tilsvarende udvidede potentielle anvendelsesområder.This technique is known per se and is especially developed with super-plasticizing additives (without ultra-fine powder). However, with ultra-fine, well-dispersed silica powder in accordance with the principles of the present invention, the process is much more attractive and has similarly expanded potential applications.
Modstandsdygtigheden mod indre væsketransport tiltager med tætheden af pakningen af de ultrafine partikler i mellemrummene mellem de grove partikler. Det forventes således, at fluidiserede pulvermaterialer bestående af godt dispergeret Portland cement (s - 4000 cm^/g) og si- Λ 25 licastøv (s - 250.000 cnr/g) vil udvise væsentlig forbedret indre sammenhæng, bedre modstandsdygtighed mod indre væskestrømning og blødning og bedre bearbejdelighed ved valsning og eks trus ion med 20 - 40 volumenprocent silicastøv end med 5-10 volumenprocent si-licastøv. De hidtil opnåede erfaringer indicerer imidlertid, at selv 30 meget små mængder ultrafint silicastøv (typisk 1-5%) inkorporeret mellem tæt pakkede partikler B, især tæt pakkede Portland cement- 38Resistance to internal fluid transport increases with the density of the packing of the ultrafine particles in the spaces between the coarse particles. Thus, it is expected that fluidized powder materials consisting of well-dispersed Portland cement (s - 4000 cm 2 / g) and si-25 lica dust (s - 250,000 cnr / g) will exhibit significantly improved internal consistency, better resistance to internal fluid flow and bleeding. and better machinability in rolling and extrusion with 20 - 40 volume percent silica dust than with 5-10 volume percent silica dust. However, the experience gained so far indicates that even very small amounts of ultrafine silica dust (typically 1-5%) are incorporated between densely packed particles B, especially densely packed Portland cement.
DK 163298 BDK 163298 B
strukturer, kan have en udpræget forbedrende indvirkning sammenlignet med tilsvarende materialer uden silicastøv.structures, can have a pronounced enhancing effect compared to similar materials without silica dust.
FREMSTILLINGSMETODER.PRODUCTION METHODS.
Genstande, som indeholder DSP-matrixen, kan formes i et område med 5 lav spænding ud fra et kompositmateriale indeholdende A) uorganiske Si02-rige partikler af en størrelse på ca. 50 Å til ca. 0,5 μτη, B) faste partikler, der er af størrelsesordenen 0,5-100 μπι, hvilke partikler er mindst én størrelsesorden større end de 10 tilsvarende partikler nævnt under A), idet mindst 20 vægtpro cent af partiklerne er Portland-cementpartikler, og idet mængden af partiklerne A er 5-50 rumfangsprocent af det samlede rumfang af partiklerne A+B, C) kompakt-formede faste partikler af et materiale med en 15 styrke, der overstiger styrken for almindeligt sand og sten, der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier: 1) et stempelpres på over 30 MPa ved en pakningsgrad på 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 20 MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærvæ rende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et materiale med et størrelsesforhold mellem den største og den mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 2) en trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partikler- 25 ne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partiklerne er større end 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 39Articles containing the DSP matrix may be formed in a low voltage region from a composite material containing A) inorganic SiO2-rich particles of about size. 50 Å to approx. (B) solid particles of the order of 0.5-100 μπι, which particles are at least one order of magnitude larger than the 10 corresponding particles mentioned under A), with at least 20% by weight of the particles being Portland cement particles; and wherein the amount of particles A is 5-50% by volume of the total volume of particles A + B, C) compact shaped solid particles of a material having a strength greater than the strength of ordinary sand and rock used for ordinary concrete. typically a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1) a piston pressure greater than 30 MPa at a packing rate of 0.70, above 50 MPa at a packing rate of 0.75, and more than 90 20 MPa at a packing rate of 0.80 determined by the method described herein (on particles of a material having a size ratio of the largest to the smallest particle which does not substantially exceed 4), 2) a compressive strength of a composite material wherein the particles e. r is enclosed in a specific matrix exceeding 170 MPa (in the case that a substantial amount of the particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case of substantially all particles being less than 4 mm) determined by the the method described herein, 39
DK 163298 BDK 163298 B
3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 7, og 4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 800, 5 idet disse partikler har en størrelse på 100 μιη-0,1 m, vand i et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 0,12-0,30, og et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af super-plastificeringsmiddeltørstof ligger i området 1-4%, beregnet 10 på den samlede vægt af partiklerne A+B, hvorhos mængden af partikler B i det væsentlige svarer til tæt pakning deraf i kompositmaterialet med homogent pakkede partikler A i rummet mellem partiklerne B, mængden af vand i det væsentlige svarer til den mængde, som er nødvendig til udfyldning af rummet mellem par-15 tiklerne A og B, og mængden af betonsuperplastificeringsmiddel er tilstrækkelig til at meddele kompositmaterialet en flydende til plastisk konsistens i et område med lav spænding på mindre end 5 kg/cm^, fortrinsvis mindre end 100 g/cm^, og eventuelt 20 D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A.3) a Moh hardness (for the mineral made up of the particles) exceeding 7, and 4) a Knoop indentor hardness (for the mineral made up of the particles) exceeding 800.5, these particles having a size of 100 μιη-0.1 m, water in a weight ratio of water to particles A + B of 0.12-0.30, and a concrete superplasticizer, the amount of super-plasticizer drying being in the range of 1-4%, calculated on 10 total weight of particles A + B, wherein the amount of particles B substantially corresponds to tight packing thereof in the composite material with homogeneously packed particles A in the space between particles B, the amount of water substantially corresponds to the amount needed for filling of the space between particles A and B, and the amount of concrete superplasticizer is sufficient to impart a liquid to plastic consistency to the composite material in a low stress range of less than 5 kg / cm 2, preferably less than 100 g / cm 2 and optionally 20 D) additional bodies having at least one dimension at least one order of magnitude larger than particles A.
Det skal bemærkes, at selv om mængden af superplastificeringsmiddel i krav 25 blandt andet er defineret ved angivelse af de betingelser, der skal opfyldes, for at mængden er tilstrækkelig til at dispergere 25 partiklerne i et område med lav spænding (hvilket anderledes udtrykt indicerer anvendelsen af en ekstremt høj mængde af superplastificeringsmiddel) , betyder dette ikke, at kompositmaterialet nødvendigvis anvendes i et område med lav spænding; det kan også anvendes i et område med højere spænding. Genstande med tætpakkede superfine partik-30 ler fås ud fra et kompositmateriale af den ovenfor angivne type, hvor 40It should be noted that although the amount of superplasticizer in claim 25 is defined, inter alia, by the conditions to be fulfilled so that the amount is sufficient to disperse the 25 particles in a low voltage region (which otherwise indicates the use of an extremely high amount of superplasticizer), this does not mean that the composite material is necessarily used in a low voltage region; it can also be used in a higher voltage area. Objects with tightly packed superfine particles are obtained from a composite material of the type specified above, wherein 40
DK 163298 BDK 163298 B
partiklerne A er til stede i et rumfang, som i det væsentlige svarer til tæt pakning til udfyldning af mellemrummet mellem partiklerne B, når disse er tæt pakket.the particles A are present in a volume which substantially corresponds to tight packing to fill the space between the particles B when tightly packed.
Superplasticeringsmidlet er til stede i en mængde, som er tilstrække-5 lig til at muliggøre tæt pakning af partiklerne A) i et område med lav spænding på mindre end 5 kg/cm^, fortrinsvis mindre end 100 g/cm^, og den ideelle mængde superplastificeringsmiddel er en sådan, som i det væsentlige svarer til den mængde der fuldstændigt kan optage overfladen hos partiklerne A. Fig. 2 i international pa-10 tentansøgning nr. PCT/DK79/00047 viser ultrafine silicapartikler dækket med et lag af et superplastificeringsmiddel "Mighty®", hvis sammensætning er beskrevet i det følgende. Hvis det antages, at super-plastificeringsmidlet absorberes i et ensartet lag på silicakuglemes overflade, var den beregnede tykkelse i henhold til ansøgernes egne 15 forsøg 25 - 41 Å, svarende til et rumfang på 14 - 23% af kuglernes rumfang. Det skal bemærkes, at et overskud af superplastificerings-midlet i forhold til den mængde, som fuldstændigt vil optage de ultrafine partiklers overflade, ikke vil være fordelagtigt og kun vil bidrage til at optage for meget plads i kompositmaterialet.The superplasticizer is present in an amount sufficient to allow tight packing of the particles A) in a low voltage range of less than 5 kg / cm 2, preferably less than 100 g / cm 2, and the ideal amount of superplasticizer is one which substantially corresponds to the amount which can completely absorb the surface of the particles A. FIG. 2 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 discloses ultrafine silica particles covered with a layer of a superplasticizer "Mighty®", the composition of which is described below. Assuming that the super-plasticizer is absorbed in a uniform layer on the surface of the silica balls, the calculated thickness according to the applicants' own experiments was 25 - 41 Å, corresponding to a volume of 14 - 23% of the volume of the balls. It should be noted that an excess of the superplasticizer relative to the amount which will completely absorb the surface of the ultrafine particles will not be advantageous and will only help to take up too much space in the composite.
20 Til den foreliggende opfindelses formål kan anvendes en hvilken som helst type betonsuperplastificeringsmiddel, som i tilstrækkelig mængde vil dispergere systemet i et område med lav spænding. Den type be-tonsuperplastificeringsmiddel, som er blevet anvendt i de i eksemplerne beskrevne forsøg til opnåelse af yderst værdifulde resultater i 25 systemer baseret på Portland cement, er af den type, som omfatter alkali- eller jordalkalimetalsalte, især et natrium- eller kaliumsalt, af et høj kondenseret naphthalensulfonsyre/formaldehyd-kondensat, af hvilket typisk mere end 70 vægtprocent består af molekyler indeholdende 7 eller flere naphthalenkerner. Et kommercielt produkt af denne 30 type er betegnet "Mighty®" og fremstilles af Kao Soap Company, Ltd.,For the purposes of the present invention, any type of concrete superplasticizer may be used which will sufficiently disperse the system in a low voltage region. The type of concrete superplasticizer used in the experiments described in the Examples to obtain extremely valuable results in Portland cement-based systems is of the type comprising alkali or alkaline earth metal salts, especially a sodium or potassium salt, of a highly condensed naphthalene sulfonic acid / formaldehyde condensate, of which typically more than 70% by weight consists of molecules containing 7 or more naphthalene cores. A commercial product of this type is called "Mighty®" and is manufactured by Kao Soap Company, Ltd.,
Tokyo, Japan. I de Portland cement-baserede silicastøvholdige kom-positmaterialer ifølge opfindelsen anvendes denne type betonsuper-plastificeringsmiddel i den høje mængde på 1 - 4 vægtprocent, især 2 - 4 vægtprocent, beregnet på den samlede vægt af Portland cementen og 35 silicastøvet.Tokyo, Japan. In the Portland cement-based silica dust-containing composite materials of the invention, this type of concrete super-plasticizer is used in the high amount of 1-4% by weight, especially 2-4% by weight, based on the total weight of the Portland cement and the silica dust.
4141
DK 163298 BDK 163298 B
Andre typer betonsuperplastificeringsmidler, som kan anvendes til den foreliggende opfindelses formål, fremgår af eksempel 2 i nærværende ansøgning.Other types of concrete superplasticizers which can be used for the purposes of the present invention are set forth in Example 2 of the present application.
Portland cement-baserede kompositmaterialer af den type, der er an-5 givet ovenfor, yil ofte indeholde yderligere fine partikler af passende størrelse og størrelsesfordeling sammen med Portland cementpartiklerne, såsom fint sand, flyveaske og fint kridt, til opnåelse af endnu tættere binære strukturer dannet af partiklerne B i overensstemmelse med de ovenfor anførte principper.Portland cement-based composite materials of the type specified above will often contain additional fine particles of appropriate size and size along with the Portland cement particles, such as fine sand, fly ash and fine chalk, to obtain even denser binary structures formed. of the particles B in accordance with the principles stated above.
10 Både med hensyn til sine enestående formnings- og bearbejdeligheds-egenskaber, der er omtalt ovenfor og illustreret mere detaljeret i eksemplerne, og med hensyn til sin evne til på nænsom måde at fastholde og, i den færdige formede tilstand, effektivt mikro-låse eller mikro-indkapsle alle inkorporerede yderligere legemer udviser kompo-15 sitmaterialet enestående fordelagtige egenskaber, som ikke tidligere er blevet beskrevet eller antydet for noget materiale, og sådanne nye og yderst nyttige kompositmaterialer udgør derfor vigtige aspekter af den foreliggende opfindelse.Both for its unique molding and machinability properties discussed above and illustrated in more detail in the Examples, and for their ability to gently retain and, in the finished molded state, effectively micro-lock or microencapsulating all incorporated additional bodies, the composite material exhibits outstanding beneficial properties not previously described or suggested for any material, and such new and highly useful composite materials therefore constitute important aspects of the present invention.
Interessante nye kompositmaterialer ifølge opfindelsen er Portland 20 cement-baserede materialer, der som yderligere legemer indeholder legemer valgt blandt gruppen bestående af fibre, herunder metalfibre såsom stålfibre, plastfibre, glasfibre, Kevlar fibre, asbestfibre, cellulosefibre, mineralfibre, højtemperaturfibre og whiskers, herunder uorganiske ikke-metalliske whiskers såsom grafitwhiskers AI2O3-25 whiskers og metalliske whiskers såsom jernwhiskers, tunge komponenter såsom baryt eller bly eller blyholdigt mineral og hydrogenrige komponenter såsom hule vandfyldte partikler.Interesting new composite materials of the invention are Portland 20 cement-based materials which as additional bodies contain bodies selected from the group consisting of fibers including metal fibers such as steel fibers, plastic fibers, glass fibers, Kevlar fibers, asbestos fibers, cellulose fibers, mineral fibers, high temperature fibers and whiskers, including non-metallic whiskers such as graphite whiskers AI2O3-25 whiskers and metallic whiskers such as iron whiskers, heavy components such as barite or lead or lead-containing mineral and hydrogen-rich components such as hollow water-filled particles.
Vigtige kompositmaterialer ifølge opfindelsen er de materialer, hvori partiklerne A er silicastøvpartikler med et specifikt overfladeareal 30 på ca. 50.000-2.000.000 crn^/g, især ca. 250.000 cm^/g, og partiklerne B omfatter mindst 50 vægtprocent Portland cement. I disse kompositmaterialer er dispergeringsmidlet et betonsuperplastificeringsmiddel i en høj mængde, der resulterer i den ovenfor anførte dispergerings-effekt.Important composite materials of the invention are those materials in which the particles A are silica dust particles with a specific surface area 30 of approx. 50,000-2,000,000 crn ^ / g, especially approx. 250,000 cm 2 / g, and the particles B comprise at least 50% by weight of Portland cement. In these composite materials, the dispersant is a concrete superplasticizer in a high amount resulting in the above dispersing effect.
4242
DK 163298 BDK 163298 B
I overensstemmelse med de ovenfor omtalte principper har kompositma-terialet til fremstilling af genstandene ifølge opfindelsen et meget lavt forhold mellem vand og cement og eventuelle andre partikler B plus silicastøv, idet dette forhold er 0,12-0,30 efter vægt, for-5 trinsvis 0,12-0,-20 efter vægt, og silicastøvet kan være til stede i et volumen på ca. 5-50 volumenprocent, især 10-30 volumenprocent, beregnet på det samlede volumen af partiklerne A+B.In accordance with the principles discussed above, the composite material for the manufacture of the articles of the invention has a very low water-cement ratio and any other particles B plus silica dust, this ratio being 0.12-0.30 by weight, preferably preferably 0.12-0, -20 by weight and the silica dust may be present in a volume of approx. 5-50% by volume, especially 10-30% by volume, based on the total volume of particles A + B.
I overensstemmelse med et specielt aspekt af den foreliggende opfindelse emballeres og forsendes kompositmaterialet som et tørt pulver,In accordance with a particular aspect of the present invention, the composite is packaged and shipped as a dry powder.
10 idet tilsætningen af væsken, typisk vand, udføres på brugsstedet. I10, the addition of the liquid, typically water, being carried out at the point of use. IN
dette tilfælde er superplastificeringsmidlet til stede i tør tilstand i kompositmaterialet. Denne type kompositmateriale ifølge opfindelsen har den fordel, at kompositmaterialet kan afvej es nøjagtigt og blandes af fabrikanten, idet den endelige bruger blot tilsætter den fore-15 skrevne mængde væske og udfører den afsluttende blanding i overensstemmelse med forskriften, f.eks. på den måde, er er beskrevet i eksempel 11 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047.in this case, the superplasticizer is present in the dry state in the composite. This type of composite material according to the invention has the advantage that the composite material can be accurately weighed and mixed by the manufacturer, the final user merely adding the prescribed amount of liquid and performing the final mixing according to the regulation, e.g. in that way, is described in Example 11 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.
Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af en formet genstand, hvilken fremgangsmåde går ud på, at man kombinerer 20 A) uorganiske faste Si02-rige partikler med en størrelse på fra ca. 50 Å til ca. 0,5/im og B) faste partikler med en størrelse af størrelsesordenen 0,5-100 μιη, hvilke partikler er mindst én størrelsesorden større end de respektive partikler nævnt under A), idet mindst 20 25 vægtprocent af partiklerne er Portland-cementpartikler, og idet mængden af partiklerne A er 5-50 rumfangsprocent af det samlede rumfang af partiklerne A+B, vand i et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 0,12-0,30, 30 og et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af super- 43The invention also relates to a process for producing a shaped article, which involves combining 20 A) inorganic solid SiO2-rich particles with a size of from approx. 50 Å to approx. 0.5 µm and B) solid particles of the order of 0.5-100 μιη, which particles are at least one order of magnitude larger than the respective particles mentioned under A), with at least 20% by weight of the particles being Portland cement particles; and wherein the amount of particles A is 5-50% by volume of the total volume of particles A + B, water in a weight ratio of water to particles A + B of 0.12-0.30, 30 and a concrete superplasticizer, the amount of super - 43
DK 163298 BDK 163298 B
plastificeringsmiddeltørstof ligger i området 1-4%, beregnet på den samlede vægt af partiklerne A+B, hvorhos mængden af partikler B i det væsentlige svarer til tæt pakning deraf i kompositmaterialet med homogent pakkede partikler A i 5 rummet mellem partiklerne B, mængden af vand i det væsentlige svarer til den mængde, som er nødvendig til udfylde rummet mellem partiklerne A og B, og mængden af betonsuperplastificeringsmiddel er tilstrækkelig til at give kompositmaterialet en flydende til plastisk konsistens i et område med lav spænding på mindre end 5 kg/cm^, fortrins-10 vis mindre end 100 g/cm^, og C) kompakt-formede faste partikler af et materiale med en styrke, der overstiger styrken for almindelig sand og sten, der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier: 15 1) et stempelpres på over 30 MPa ved en paknings grad på 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et materiale med et størrelsesforhold mellem den største og den 20 mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 2) en trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partiklerne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partiklerne er større end 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i 25 det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 7, og 4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne 30 består af), der overstiger 800, idet disse partikler har en størrelse på 100 μπι-0,1 m,plasticizer solids are in the range of 1-4%, based on the total weight of particles A + B, where the amount of particles B corresponds substantially to tight packing thereof in the composite material with homogeneously packed particles A in the space between particles B, the amount of water substantially equal to the amount needed to fill the space between particles A and B, and the amount of concrete superplasticizer is sufficient to give the composite material a liquid to plastic consistency in a low stress range of less than 5 kg / cm 2; preferably less than 100 g / cm 2, and C) compact shaped solid particles of a material having a strength exceeding the strength of ordinary sand and stone used for ordinary concrete, typically a strength corresponding to at least one of the the following criteria: 1) a piston pressure exceeding 30 MPa at a packing degree of 0.70, above 50 MPa at a packing degree of 0.75 and over 90 MPa at a packing degree of 0.80; t by the method described herein (on particles of a material having a size ratio of the largest to the smallest particle substantially not exceeding 4), 2) a compressive strength of a composite material wherein the particles are enclosed in a specific matrix exceeding 170 MPa (in case a substantial amount of particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in case substantially all particles are less than 4 mm) as determined by the disclosure described herein 3) a Moh hardness (for the mineral made up of the particles) exceeding 7, and 4) a Knoop indentor hardness (for the mineral comprising the particles 30) exceeding 800, these particles having a size of 100 μπι-0.1 m,
DK 163298BDK 163298B
44 og eventuelt D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A, og mekanisk blander partiklerne A, vandet og betonsuperplastifice-5 ringsmidlet, sammen med partikler B og C og eventuelt yderligere partikler D, indtil der er opnået en viskos til plastisk masse, og derefter, om nødvendigt eller om ønsket, kombinerer den resulterende masse med partikler og/eller legemer af ovennævnte type (B, C, D) ved mekaniske midler til opnåelse af den ønskede fordeling af kom-10 ponenterne, og til slut støber den resulterende masse i den ønskede form i et område med lav spænding, eventuelt med inkorporering, under støbningen, af partikler C og/eller yderligere legemer D.44 and optionally D) additional bodies having at least one dimension that is at least one order of magnitude larger than particles A and mechanically mixing particles A, water and concrete superplasticizer together with particles B and C and optionally additional particles D until a viscous to plastic mass is obtained and then, if necessary or desired, combines the resulting mass with particles and / or bodies of the above type (B, C, D) by mechanical means to obtain the desired distribution of the composition. 10, and finally, the resulting mass in the desired form casts in a low voltage region, optionally with incorporation, during casting, of particles C and / or additional bodies D.
Det skal bemærkes, at det ovennævnte område med lav spænding angiver den mængde superplastificeringsmiddel, der skal anvendes, og ikke 15 nødvendigvis betyder, at fremgangsmåden i virkeligheden udføres i et område med lav spænding. Det forhold, at fremgangsmåden kan udføres i et område med lav spænding, udgør imidlertid en af hovedfordelene ved fremgangsmåden, og foretrukne områder med lav spænding (som fortrinsvis er under 5 kg/cm^ og mere foretrukket under 100 g/cm^), der an-20 vendes til formning af massen er: gravitetskræfter, som virker på massen, f.eks. selvudjævning af en støbt blød masse, eller inertikræfter, der virker på massen, f.eks. ved centrifugalstøbning, eller kontaktkræfter, f.eks. ved trykkomprimering, valsning eller ekstrude-ring, eller den samtidige indvirkning af to eller flere af de oven-25 nævnte typer kræfter, således som ved kombineret vibration og trykkomprimering. Også oscillerende kræfter med en frekvens mellem 0,1 og 10® Hz kan anvendes til formning af massen: disse oscillerende kræfter er af den ovenfor beskrevne type, såsom kræfter hidrørende fra en mekanisk eller hydraulisk vibrator, eller sådanne oscillerende kræf-30 ter kan kombineres med ikke-oscillerende kræfter såsom ved kombineret vibration og trykkomprimering.It should be noted that the above low voltage range indicates the amount of superplasticizer to be used and does not necessarily mean that the process is in fact carried out in a low voltage range. However, the fact that the method can be carried out in a low voltage region constitutes one of the main advantages of the method, and preferred low voltage regions (preferably below 5 kg / cm 2 and more preferably below 100 g / cm 2) which used to form the mass are: gravitational forces acting on the mass, e.g. self-leveling of a molded soft mass, or inertia forces acting on the mass, e.g. by centrifugal casting, or contact forces, e.g. by compression, rolling or extrusion, or the simultaneous action of two or more of the above-mentioned types of forces, such as by combined vibration and compression. Also oscillating forces with a frequency between 0.1 and 10® Hz can be used to form the mass: these oscillating forces are of the type described above, such as forces derived from a mechanical or hydraulic vibrator, or such oscillating forces can be combined with non-oscillating forces such as by combined vibration and pressure compression.
DK 163298BDK 163298B
4545
Superplastificeringsmidlet tilsættes ofte sammen med vandet, således at der tilsættes en vandig opløsning af superplastificeringsmidlet, men det ligger også inden for opfindelsens rammer at inkorporere vandet, uden at det er i form af en opløsning af superplastificerings-5 midlet, idet superplastificeringsmidlet kombineres med vandet i blan-deprocessen. Det er karakteristisk, at en blanding, der svarer til den ovenfor givne definition, vil have et meget "tørt" udseende under blandingstrinnet, indtil den omdannes til en viskos, plastisk masse.The superplasticizer is often added together with the water, so that an aqueous solution of the superplasticizer is added, but it is also within the scope of the invention to incorporate the water without it being in the form of a solution of the superplasticizer, combining the superplasticizer with the water. mixed deprocessen. It is characteristic that a blend that matches the above definition will have a very "dry" appearance during the blending step until it is converted to a viscous, plastic mass.
Denne "tørhed" skyldes det lave væskeindhold.This "dryness" is due to the low liquid content.
10 Fabrikationsteknikken til fremstilling af de formede genstande ifølge opfindelsen må naturligvis tilpasses specielt til den specifikke pågældende type kompositmateriale og den specifikke pågældende type formet genstand. Der er imidlertid nogle generelle retningslinjer: 1) Pulverne i matrixen (partikler A og B) skal fortrinsvis være dis- 15 pergeret så godt som muligt før sammenblandingen. Hvis dispersionen i tør tilstand er utilstrækkelig, f.eks. hvis partiklerne A er aggrege-ret, kan der anvendes en eller anden dispergerende indvirkning, f.eks. formaling.Of course, the manufacturing technique for making the shaped articles according to the invention must be adapted specifically to the specific type of composite material and the specific type of shaped article concerned. However, there are some general guidelines: 1) The powders in the matrix (particles A and B) should preferably be dispersed as well as possible prior to mixing. If the dry state dispersion is insufficient, e.g. if the particles A are aggregated, some dispersing effect, e.g. grinding.
2) Sammenblandingen skal sikre homogen indbyrdes fordeling af de 20 faste partikler A og B. Dette kan opnås ved tør sammenblanding eller ved våd sammenblanding, hvor en forblanding af væske og enten partikler A eller partikler B blandes med den respektive tilbageværende partikeltype. Dette blandetrin kan udføres med eller uden yderligere legemer.2) The mixing should ensure homogeneous distribution of the 20 solid particles A and B. This can be achieved by dry mixing or by wet mixing, where a premix of liquid and either particles A or particles B are mixed with the respective remaining particle type. This mixing step can be performed with or without additional bodies.
25 3) Inkorporeringen af vandet enten til det tørt sammenblandede pulver (partikler A + B) eller til enten partikler A eller partikler B i tilfælde af forblanding af en våd opslæmning som nævnt under 2) kan udføres enten ved tilsætning af pulveret til vandet (fortrinsvis under stærk mekanisk omrøring) eller ved at tilsætte vand til pulver- 30 massen (fortrinsvis under kraftig mekanisk æltning). Hvilken af disse metoder, der bør vælges, vil overvejende afhænge af erfaringerne. Det formodes imidlertid i øjeblikket, at det ved fremstilling af en relativt letflydende masse ud fra et godt dispergeret pulver er lettest at udføre sammenblandingen ved at tilsætte det godt dispergerede pul- 463) The incorporation of the water either to the dry mixed powder (Particles A + B) or to either Particles A or Particles B in the case of premixing a wet slurry as mentioned under 2) can be accomplished either by adding the powder to the water (preferably under strong mechanical agitation) or by adding water to the powder mass (preferably during heavy mechanical kneading). Which of these methods should be chosen will depend largely on experience. However, it is presently believed that in preparing a relatively light liquid mass from a well-dispersed powder, it is easiest to perform the mixing by adding the well-dispersed powder.
DK 163298 BDK 163298 B
ver til det omrørte vand til undgåelse af den væskemeniscus mellem partiklerne, som ville optræde ved den modsatte proces, hvor små mængder vand blev tilsat til pulveret. Når, på den anden side, dårligt dispergeret ultrafint pulver sættes til det omrørte vand, kan 5 det ske, at pulveret ikke bliver tilstrækkeligt dispergeret ved de spændinger, som.indføres under omrøringen, selv ved tilsætning af superplastificeringsmiddel. I dette tilfælde foretrækkes det at inkorporere vandet i pulveret under æltning med høj forskydning, da æltning i kombination med superplastificeringsmidler kan give en væ-10 sentlig dispergeringseffekt. I eksemplerne (som overvejende er baseret på Portland cement + silicastøv) er anvendt metoden med at sætte vand til pulveret under æltning/sammenblanding (med en ret moderat forskydnings spænding på ca. 100 - 1000 g/cm^). Til de mest flydende materialer (mørtel og beton med vand/(cement + silica)-forhold på 15 0,18 - 0,20 vægtprocent) antages det, at den modsatte teknik kunne være blevet anvendt med lige så godt resultat. For de mere stive blandinger (pastaer til ekstrudering indeholdende fibre og med et vand/(cement + silica)-forhold på 0,13 - 0,15 vægtprocent) antages det imidlertid, at den modsatte teknik overhovedet ikke ville virke; 20 i disse tilfælde fandt en værdifuld del af sammenblandingen sted i ekstruderen, hvor der skete en æltning under relativ høj forskydning (i området 1 kg/cm^).to the stirred water to avoid the liquid meniscus between the particles that would occur in the opposite process where small amounts of water were added to the powder. On the other hand, when poorly dispersed ultrafine powder is added to the stirred water, the powder may not be sufficiently dispersed at the stresses introduced during the stirring, even with the addition of superplasticizer. In this case, it is preferable to incorporate the water into the powder during high shear kneading, as kneading in combination with superplasticizers can produce a significant dispersing effect. In the examples (which are predominantly based on Portland cement + silica dust) the method of adding water to the powder during kneading / mixing (with a fairly moderate shear stress of about 100 - 1000 g / cm 2) has been used. For the most liquid materials (mortar and concrete with water / (cement + silica) ratio of 15 0.18 - 0.20 wt%) it is believed that the opposite technique could have been used with equal success. However, for the more rigid mixtures (pastes for extrusion containing fibers and having a water / (cement + silica) ratio of 0.13 - 0.15% by weight), it is assumed that the opposite technique would not work at all; In these cases, a valuable portion of the mixing took place in the extruder, where a kneading occurred under relatively high shear (in the range of 1 kg / cm 2).
4) Superplastificeringsmidlet indføres ikke nødvendigvis i form af en opløsning i vandet (det kan også tilsættes som et pulver, hvor det 25 iblandes tørt sammen med partiklerne A og B) . I nogle systemer foretrækkes det at befugte overfladen af partiklerne med en del af vandet før tilsætningen af opløsningen indeholdende superplastificeringsmidlet, således som det anbefales i den kendte teknik med superplastifi-cerede Portland cement-suspensioner. Dette blev også gjort i de ce-30 ment-silica- forsøg, som er beskrevet i eksemplerne i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047, undtagen i eksempel 11. Det er bemærkelsesværdigt, at blandingstiden for den meget tætte våde blanding kan være drastisk forlænget i sammenligning med traditionel blanding. Dette var især tilfældet for de relativt stive blandinger 35 (ekstruderet pasta med vand/(cement + silicastøv)-forhold på 0,13 - 0,15, jvf. eksempel 2 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047) og for de middelstive blandinger (vand/(cement + si-4) The superplasticizer is not necessarily introduced in the form of a solution in the water (it can also be added as a powder where it is mixed dry with the particles A and B). In some systems, it is preferred to moisten the surface of the particles with a portion of the water prior to the addition of the solution containing the superplasticizer, as recommended in the prior art with superplasticized Portland cement suspensions. This was also done in the cement silica experiments described in the Examples of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, except in Example 11. It is noteworthy that the mixing time of the very dense wet mixture can be drastically extended compared to traditional blending. This was especially true for the relatively rigid mixtures 35 (extruded paste with water / (cement + silica dust) ratio of 0.13 - 0.15, cf. Example 2 in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047) and for the medium rigid mixtures (water / (cement + silica)
DK 163298BDK 163298B
47 licastøv)-forhold på 0,15 - 0,16, jvf. eksempel 3 og 9 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047, hvor en blandingstid på henholdsvis ca. 15 og 5 minutter var nødvendig for at ændre konsistensen fra et næsten tørt udseende til et udseende som henholdsvis en dej og 5 en flydende og viskos masse. Til betonen med et vand/(cement + silicas tøv)-forhold^ på 0,18 var der også en forlænget blandetid, men ikke så udtalt som for de systemer, der havde meget lave vand/pulverfor-hold. Det antages, at den lokale transport af molekylerne af super-plastificeringsmiddel til og mellem overfladerne af de tæt pakkede 10 faste partikler er den tidsrøvende faktor ved processen (denne transport er jo mere vanskelig, desto mindre forholdet vand/pulver er). Materialets konsistens er særdeles følsom over for mængden af vand.47 licenses dust ratio of 0.15 - 0.16, cf. Examples 3 and 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, where a mixing time of approx. 15 and 5 minutes were needed to change the consistency from an almost dry appearance to an appearance such as a dough and 5 a liquid and viscous mass, respectively. For the concrete with a water / (cement + silica puff) ratio ^ of 0.18 there was also an extended mixing time, but not as pronounced as for the systems which had very low water / powder ratios. It is believed that the local transport of the molecules of super-plasticizer to and between the surfaces of the tightly packed solid particles is the time-consuming factor of the process (this transport is the more difficult, the smaller the water / powder ratio). The texture of the material is extremely sensitive to the amount of water.
Således kan meget små mængder yderligere vand ændre konsistensen fra stiv dej-lignende til let flydende. I en superplastificeret cement-15 silica-blanding kan denne ændring opnås ved at ændre vand/(cement + silicastøv)- forholdet fra 0,14 til 0,18.Thus, very small amounts of additional water can change the consistency from stiff dough-like to slightly liquid. In a superplasticized cement-15 silica mixture, this change can be achieved by changing the water / (cement + silica dust) ratio from 0.14 to 0.18.
Indføringen af superplastificeringsmidlet som et tørt pulver til den tørre blanding før tilsætningen af vand synes at være en lige så værdifuld måde til at fremstille støbemassen ifølge opfindelsen. Det-20 te er påvist i eksempel 11 i international patentansøgning nr.The introduction of the superplasticizer as a dry powder into the dry mixture prior to the addition of water seems to be an equally valuable way of preparing the molding composition of the invention. This is demonstrated in Example 11 of International Patent Application no.
PCT/DK79/00047, hvor denne procedure blev anvendt og førte til en mørtel med i det væsentlige samme flydeevne og udseende som en mørtel fremstillet ud fra næsten samme komponenter, men blandet som beskrevet ovenfor med tilsætning af superplastificeringsmidlet som en op-25 løsning til den i forvejen befugtede blanding (jvf. eksempel 9, blanding nr. 1, i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047).PCT / DK79 / 00047, where this procedure was used and resulted in a mortar having substantially the same flowability and appearance as a mortar made from nearly the same components, but mixed as described above with the addition of the superplasticizer as a solution to the pre-wetted mixture (cf. Example 9, Blend # 1, in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047).
For et hvilket som helst specifikt system er der et niveau, hvorpå systemet er mættet med superplastificeringsmiddel, og over hvilket der ikke er nogen fordelagtig virkning ved at tilsætte yderligere 30 superplastificeringsmiddel. Dette mætningspunkt stiger med faldende vand/(cement + silicastøv)-forhold. Over dette niveau er materialet ikke følsomt over for mængden af superplastificeringsmiddel.For any specific system, there is a level at which the system is saturated with superplasticizer and above which there is no beneficial effect by adding an additional 30 superplasticizer. This saturation point increases with decreasing water / (cement + silica dust) ratio. Above this level, the material is not sensitive to the amount of superplasticizer.
5) Inkorporeringen af yderligere legemer C og eventuelt D kan udføres på et hvilket som helst operationstrin, f.eks. under tørblanding 35 eller efter vådblanding, etc. Den foretrukne teknik, der bør anvendes 485) The incorporation of additional bodies C and optionally D can be performed at any stage of operation, e.g. during dry mixing 35 or after wet mixing, etc. The preferred technique to be used 48
DK 163298 BDK 163298 B
i de specifikke tilfælde, afhænger af karakteren af de yderligere legemer C og D og er et erfaringsspørgsmål. I tilfælde af beton og mørtel er det vigtigt at sikre en relativt tæt pakning af det tilsatte grus til sikring af, at det er et relativt lille rum, der skal fyldes 5 med den tætte bindemiddelmatrix ifølge opfindelsen. Når der inkorporeres fine fibre, kan der anvendes sædvanlige teknikker såsom rysteblanding, skovlblanding og æltningsblanding. Når der· inkorporeres kontinuerlige fibre eller filamenter eller i forvejen anbragte fibre såsom fibernet eller væv, altsammen i overensstemmelse med kendt tek-10 nik, kan der opnås en værdifuld fiberorientering eller et værdifuldt fiberarrangement. Generelt gælder, at der kan anvendes de samme teknikker til inkorporering af yderligere legemer i matrixen ifølge opfindelsen som for kendte matrixer, men da der praktisk taget ikke er låsende overfladekræfter mellem partiklerne i matrixen ifølge opfin-15 delsen, vil det almindeligvis være lettere at opnå en effektiv inkorporering i matrixerne ifølge opfindelsen.in the specific cases, depends on the nature of the additional bodies C and D and is a matter of experience. In the case of concrete and mortar, it is important to ensure a relatively tight seal of the added gravel to ensure that it is a relatively small space to be filled 5 with the dense binder matrix of the invention. When incorporating fine fibers, conventional techniques such as shaking, blending and kneading may be used. When continuous fibers or filaments are incorporated or pre-arranged fibers such as fiber nets or tissues, all in accordance with the prior art, a valuable fiber orientation or fiber arrangement can be obtained. In general, the same techniques can be used to incorporate additional bodies into the matrix of the invention as to known matrices, but since there are virtually no locking surface forces between the particles of the matrix of the invention, it will generally be easier to obtain an effective incorporation into the matrices of the invention.
6) Støbningen, herunder komprimeringen, kan opnås i de ovennævnte områder med lav spænding. Den nye type materiale vil være velegnet til transport ved pumpning, da den er praktisk taget fri for blød- 20 ning, og da massen har en viskos karakter. Da støbemassen imidlertid består af et partikelformet materiale, som praktisk taget ikke udviser låsende overfladekræfter mellem de enkelte partikler, kan vi-brering og specielt højfrekvensvibrering kraftigt bidrage til støbningen, da den indbyrdes oscillerende forskydning af naboliggende 25 partikler i væsentlig grad vil lette flydningen.6) The casting, including the compression, can be obtained in the above low voltage areas. The new type of material will be suitable for transport by pumping, since it is practically free from bleeding and since the mass has a viscous character. However, since the cast consists of a particulate material which exhibits practically no locking surface forces between the individual particles, vibration and especially high frequency vibration can greatly contribute to the casting, since the mutually oscillating displacement of neighboring particles will substantially facilitate the flow.
7) Størkningen af materialet ifølge opfindelsen afviger i to henseender fra størkningen af tilsvarende genstande baseret på mindre tætpakkede matrixer:7) The solidification of the material according to the invention differs in two respects from the solidification of similar articles based on less tightly packed matrices:
For det første vil størkningen ske hurtigere (tidlig styrke), da 30 strukturen er tættere pakket. For det andet kan størkningen blive påvirket af den relativt store mængde superplastificeringsmiddel, som er nødvendig til opnåelse af den specifikke struktur. I Portland ce-ment-silica-Mighty®-systemerne er der opnået høj tidlig styrke, men der er iagttaget en moderat retardation af hærdningen (4-8 timer).First, the solidification will occur faster (early strength) as the structure is denser packed. Second, solidification may be affected by the relatively large amount of superplasticizer needed to obtain the specific structure. In the Portland cement-silica-Mighty® systems, high early strength has been achieved, but moderate deceleration of curing (4-8 hours) has been observed.
35 I de pågældende Portland cement-s ilica-Migh ty®-sys terner er det vist, 4935 In the Portland cement-s ilica-Migh ty® sys terns concerned, it is shown, 49
DK 163298 BDK 163298 B
således som det også kunne forudsiges på grundlag af den forventede dannede calciumsilicathydrat-struktur, at der kunne opnås ekstremt god kvalitet ved hærdning ved både ca. 20°C, 80°C, 200°C (autoklav), hviket betyder, at den nye matrix kan anvendes til traditionel lav-5 temperaturhærdning, varmehærdning og autoklav behandling. Varmehærd-ning (som ved normal beton fører til lidt mindre styrke end hærdning ved lav temperatur) ser ud til at være den mest lovende hærdningsteknik for materialet ifølge opfindelsen.as could also be predicted on the basis of the expected calcium silicate hydrate structure formed, that extremely good quality can be achieved by curing at both approx. 20 ° C, 80 ° C, 200 ° C (autoclave), which means that the new matrix can be used for traditional low-temperature cure, heat cure and autoclave treatment. Heat curing (which in normal concrete leads to slightly less strength than low temperature curing) appears to be the most promising curing technique for the material of the invention.
I overensstemmelse med det ovenfor anførte er det vandvolumen, der 10 inkorporeres ved fremgangsmåden, fortrinsvis af en sådan størrelse, at praktisk taget intet vand undviger fra massen under formningsprocessen, hvilket fører til adskillige fordele i sammenligning med kendte fremgangsmåder, hvor væske, typisk vand, fjernes fra slammet under formningsprocessen, typisk ved en eller anden art filterpres-15 ningsoperation.In accordance with the foregoing, the volume of water incorporated by the process is preferably such that virtually no water escapes from the pulp during the forming process, which leads to several advantages over prior art processes where liquid, typically water, is present. is removed from the sludge during the molding process, typically by some type of filter pressing operation.
Selv om fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan siges at udgøre fuldstændig ny teknologi, kan den også betrages som en værdifuld modifikation af eksisterende teknologi. Ved fremstillingen af fibercementprodukter i henhold til Magnani-processen udføres der f.eks.Although the method of the invention can be said to constitute completely new technology, it can also be considered a valuable modification of existing technology. In the manufacture of fiber cement products according to the Magnani process, e.g.
20 formning (fra en fortyndet cement/fiber/vand-opslæmning) ved valsning under samtidig fjernelse af vand ved sugning. Når ultrafine partikler og de ekstremt høje mængder superplastificeringsmidler i overensstemmelse med den foreliggende opfindelses principper inkorporeres i den masse, der skal behandles, kan disse kendte teknologier modificeres, 25 således at der ved ekstrudering eller valsning ved et formningstryk på op til 100 kg/cm^, opnås et (endog tættere) materiale ud fra en viskos/plastisk masse, der allerede har det endelige lave vandindhold, således at intet vand eller praktisk taget intet vand fjernes fra massen under formningsprocessen, hvorfor det ikke er nødvendigt 30 at anvende nogen sugningsanordning.Forming (from a dilute cement / fiber / water slurry) by rolling while simultaneously removing water by suction. When ultrafine particles and the extremely high amounts of superplasticizers in accordance with the principles of the present invention are incorporated into the mass to be treated, these known technologies can be modified such that by extrusion or rolling at a forming pressure of up to 100 kg / cm For example, a (even denser) material is obtained from a viscous / plastic mass that already has the final low water content, so that no water or virtually no water is removed from the mass during the forming process, so no suction device is needed.
Som ovenfor nævnt kan yderligere legemer D (som legemerne C og til en vis grad legemerne B) inkorporeres på forskellige trin under processen, og disse yderligere legemer D er af de forskellige typer, der er beskrevet detaljeret i den foregående tekst, naturligvis med den ene-35 ste begrænsning at visse typer yderligere legemer såsom armerings- 50As mentioned above, additional bodies D (such as bodies C and to some extent bodies B) can be incorporated at various stages during the process, and these additional bodies D are of the various types described in detail in the previous text, of course with the one -35th limitation to certain types of additional bodies such as reinforcement 50
DK 163298 BDK 163298 B
stænger eller -tråde i forspændt beton kun kan inkorporeres under støbetrinnet og ikke i noget tidligere trin.bars or strands in prestressed concrete can only be incorporated during the casting step and not in any previous step.
Enestående forbedrede muligheder for neddykkede konstruktioner, især undervandskonstruktioner, går ud på, at en cementpasta, mørtel eller 5 beton af den foreliggende opfindelses type i form af en sammenhængen -de masse udhældes i en væske, typisk i vandet i havet, en havn eller en sø, og massen fortrænger en del af væsken og arrangere sig som en sammenhængende masse.Uniquely improved possibilities for submerged structures, especially underwater structures, are that a cement paste, mortar or concrete of the present invention in the form of a cohesive mass is poured into a liquid, typically in the sea water, a harbor or a lake, and the mass displaces part of the fluid and arranges itself as a coherent mass.
Andre muligheder til at udnytte de ekstraordinære formbarhedsegenska-10 ber hos den viskose til plastiske masse er at forme genstande ved sprøjtning, maling, eller pensling i den hensigt at forme lag på andre genstande eller at forme en genstand lag for lag ved injektion eller enkel manuel påføring af et lag af massen på en overflade og tilpasse massen til overfladens form. Centrifugalstøbningsteknik er 15 en anden tiltrækkende formningsmetode, der er nyttig i forbindelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen. På samme måde som beskrevet i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047 kan genstandene ifølge opfindelsen yderligere underkastes imprægnering til yderligere forøgelse af deres styrke og til forbedring af deres egenskaber. De 20 foretrukne materialer og metoder til denne imprægnering er de samme som i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047.Other options for utilizing the extraordinary moldability properties of the viscous to plastic mass are to form objects by spraying, painting, or brushing with the intention of forming layers on other objects or forming an object layer by layer by injection or simple manual applying a layer of the pulp to a surface and adapting the pulp to the surface shape. Centrifugal casting technique is another attractive molding method useful in the process of the invention. In the same manner as described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, the articles of the invention can be further subjected to impregnation to further increase their strength and to improve their properties. The 20 preferred materials and methods for this impregnation are the same as in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.
Når partiklerne A skal være tæt pakkede i materialerne ifølge opfindelsen er de fortrinsvis i en størrelse på fra 200 Å til ca. 0,5 pm.When the particles A are to be tightly packed in the materials of the invention, they are preferably in a size of from 200 Å to approx. 0.5 pm.
De partikler A, der er anvendt i eksemplerne, er S1O2-partikler dan-25 net ud fra dampfase (i forbindelse med fremstillingen af siliciummetal i elektriske ovne), men der kan også anvendes andre ultrafine Si02~holdige partikler, især de partikler, som er nævnt i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047. Også i forbindelse med den foreliggende opfindelse foretrækkes imidlertid de partikler, der er 30 dannet ved vækst ud fra en dampfase.The particles A used in the examples are S1O2 particles formed from the vapor phase (in connection with the production of silicon metal in electric furnaces), but other ultrafine SiO2 containing particles can be used, especially those which is mentioned in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. However, in the context of the present invention, too, the particles formed by growth from a vapor phase are preferred.
DK 163298BDK 163298B
5151
Støbning op mod eller mellem overfladerCasting up against or between surfaces
En ny anvendelse af beton, mørtel og lignende materialer er muliggjort med de ekstremt stærke, ved stuetemperatur støbelige materialer ifølge opfindelsen og i henhold til international patentansøgning nr.A new use of concrete, mortar and similar materials is made possible with the extremely strong, room temperature moldable materials according to the invention and according to international patent application no.
5 PCT/DK79/00047, nemlig støbningen af genstande med en ydre skal og med en indre del, som helt eller delvis fyldes med de stærke materialer ifølge opfindelsen og ifølge international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047 (beton, mørtel, pasta etc., armerede eller ikke-arme-rede).5 PCT / DK79 / 00047, namely the casting of articles with an outer shell and with an inner part which is filled, in whole or in part, with the strong materials according to the invention and according to international patent application No. PCT / DK79 / 00047 (concrete, mortar, paste etc. ., reinforced or unarmed).
10 Dette gør det muligt at kombinere ønskede specifikke overfladeegenskaber hos genstandene (kemiske, optiske, termiske, mekaniske, etc.) med gode masseegenskaber (især høj mekanisk styrke og stivhed) og en simpel fremstillingsteknik (separat fremstilling af en skal med efterfølgende indføring af flydende beton, mørtel eller pasta). Dette 15 udgør et særligt aspekt af opfindelsen.This allows the desired specific surface properties of the articles (chemical, optical, thermal, mechanical, etc.) to be combined with good mass properties (especially high mechanical strength and stiffness) and a simple manufacturing technique (separate manufacture of a shell with subsequent introduction of liquid concrete, mortar or paste). This is a particular aspect of the invention.
Der er en række fordele og potentielle fordele knyttet til den separate fremstilling af hule skaller, som fyldes helt eller delvis med materialet ifølge opfindelsen og ifølge international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047: 20 1) Fremstillingen af overfladerne (skallerne) hos genstandene kan ske uafhængigt af fremstillingen af den indre bærende armerede kerne, dvs. under omgivelser (med hensyn til temperatur, tryk, ydre faciliteter, etc.), som ikke er begrænset af de krav, som den indre kerne medfører (ekstrusion af plast, 25 fremstilling af skaller af glas eller keramik, etc.).There are a number of advantages and potential benefits associated with the separate manufacture of hollow shells which are filled in whole or in part with the material of the invention and according to International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047: 20 1) The manufacture of the surfaces (shells) of the articles can be occur independently of the manufacture of the inner supporting reinforced core, ie. under ambient conditions (in terms of temperature, pressure, external facilities, etc.), which are not limited by the requirements of the inner core (extrusion of plastic, manufacture of shells of glass or ceramics, etc.).
2. Der kan fremstilles meget store og tyndvæggede legemer med monolitisk armeret bærende kerne. Det er f.eks. muligt at fremstille lange strækninger af rør med monolitisk stærk armeret kerne i rørvæggene (f.eks. i forbindelse med rørledninger 30 på havbunden, hvor hule vægge af plast eller lignende anbrin ges på ønskede steder, mellemrummet fyldes med sten og armering, hvorefter rørene fyldes med pasta eller mørtel i henhold 522. Very large and thin-walled bodies with monolithic reinforced core can be manufactured. It is e.g. it is possible to produce long stretches of pipes with monolithic strong reinforced core in the pipe walls (for example, in connection with pipelines 30 on the seabed, where hollow walls of plastic or similar places are given in desired places, the space is filled with stones and reinforcement, after which the pipes are filled with paste or mortar according to 52
DK 163298 BDK 163298 B
international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047 eller i henhold til den foreliggende opfindelse ved injektion).International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 or according to the present invention by injection).
Andre legemer, som kan fremstilles på denne måde, er skibsskrog, store bygningssektioner, tunnelforinger og lignende.Other bodies which can be manufactured in this way are ship hulls, large building sections, tunnel linings and the like.
5 3. Formnings arbejdet er simplere end ved konstruktioner, hvor det bærende armerede beton eller mørtel først fremstilles i en speciel form og derefter påføres overfladematerialer. I henhold til principperne for det aspekt af opfindelsen virker overfladeovertrækket som forskalling.5 3. The molding work is simpler than in structures where the reinforced concrete or mortar is first manufactured in a special form and then surface materials are applied. According to the principles of that aspect of the invention, the surface coating acts as formwork.
10 STRUKTURDANNELSE10 STRUCTURAL EDUCATION
Hærdningskontraktion af Portland-cementbaserede DSP-matrixerCuring Contraction of Portland Cement-Based DSP Matrices
Ved størkning af det cementbaserede DSP-materiale sker der en volumenkontraktion, ligesom det er tilfældet med sædvanlig cementpasta. Volumenkontraktionen er væsentlig højere for det nye bindemateriale, 15 2% i forhold til 0,5 - 1% for sædvanlig cementpasta. Denne kontrak tion kan føre til uønsket revnedannelse og formændring.When solidifying the cement-based DSP material, a volume contraction occurs, as is the case with conventional cement paste. The volume contraction is significantly higher for the new binder material, 2% compared to 0.5-1% for the usual cement paste. This contraction can lead to unwanted cracking and deformation.
Volumenkontraktionen skyldes, at der forbruges vand under den kemiske strukturdannelse, og at de dannede reaktionsprodukter har et mindre rumfang end de komponenter, hvoraf de er dannet. Dette fører til in-20 dre hulheder og således indre væskemenisker, der fører til trækspændinger i væskefasen, som sammentrykker pulvermassen. Jo finere pulvermaterialet er, jo højere er de meniscus-forårsagede trækspændinger og dermed kontraktionskræf terne. Når der anvendes pulver som er 50 - 100 gange finere end cement, hersker der derfor væsentlig kraf-25 tigere kontraktionskræfter end i sædvanlig cementpasta.The volume contraction is due to the fact that water is consumed during chemical structure formation and that the reaction products formed have a smaller volume than the components from which they are formed. This leads to internal cavities and thus internal fluid bodies leading to tensile stresses in the liquid phase which compress the powder mass. The finer the powdery material, the higher the meniscus-induced tensile stresses and thus the contraction forces. Therefore, when powders which are 50 to 100 times finer than cement are used, substantially greater contraction forces prevail than in conventional cement paste.
Dette er f.eks. kendt fra udtørring af jord, hvor fint ler viser en tydelig volumenkontraktion, medens groft sand ikke i nogen væsentlig grad ændrer sit volumen. Volomerikontraktionen er også kraftigt afhængig af de dannede hydrati seringsprodukter, f.eks. calciumsilicathy-30 drat, under hærdningen, især deres evne til at danne indre kontrak- 53This is e.g. known from desiccation of soil, where fine clay shows a clear volume contraction, while coarse sand does not significantly change its volume. The volume contraction is also heavily dependent on the hydration products formed, e.g. calcium silicathrate, during curing, especially their ability to form internal contract 53
DK 163298 BDK 163298 B
tionsspænding, når mindre kraftigt bundet vand bevæges for at blive forbrugt andetsteds i hydratiseringsprocessen.tension when less heavily bound water is moved to be consumed elsewhere in the hydration process.
Der kan anvendes eller foreslås forskellige forholdsregler til nedsættelse eller eliminering af volumenkontraktionen af bindemateri-5 alet, reduktion af volumenkontraktionen hos kompos i tmaterialet og/el-ler reduktion eller eliminering af mulige skadelige effekter af vo-lumenkontraktionen hos bindematerialet, især revnedannelsen.Various precautions can be used or proposed for reducing or eliminating the volume contraction of the binder, reducing the volume contraction of the composite and / or reducing or eliminating possible deleterious effects of the volume contraction of the binder, especially the cracking.
1) Ændring af grænsefladespændingen mellem væske og gas og/el-ler mellem væske og fast stof til nedsættelse af gas-væske- 10 overfladespændingen og/eller til forøgelse af kontaktvinkelen med henblik på at formindske kontraktionskræfterne. Dette kan opnås ved at tilsætte overfladeaktive stoffer eller ved at ændre (hæve) temperaturen.1) Changing the liquid-gas interface tension and / or between liquid and solid to reduce the gas-liquid surface tension and / or to increase the contact angle in order to decrease the contraction forces. This can be achieved by adding surfactants or by changing (raising) the temperature.
2) Tilsætning af væske som kompensation for væske, der forbru- 15 ges ved kemisk reaktion. Væske tilsættes udefra til genstan dens overflade eller indefra gennem kanaler fra en ydre kilde eller fra indre kilder, hvor væsken kan være til stede i flydende tilstand (f.eks. i porøse sand-eller stenkorn eller i fibre) eller i fast tilstand (f.eks. som is, der smelter se- 20 nere) eller kemisk bundet (så at væsken f.eks. frigøres ved kemisk eller termisk påvirkning).2) Addition of liquid as compensation for liquid consumed by chemical reaction. Liquid is added from the outside to the surface of the article or from the inside through channels from an external source or from internal sources where the liquid may be present in liquid state (e.g., in porous sand or stone grains or in fibers) or in solid state (e.g. for example, as ice that melts later) or chemically bonded (so that the liquid is released, for example, by chemical or thermal influence).
3. Ændring (forøgelse) af porevæskens volumen til kompensation for det kemiske væsketab, f.eks. ved opvarmning. (Normalt er de termiske volumenændringer hos væsker væsentlig større end 25 hos faste stoffer).3. Changing (increasing) the volume of the pore fluid to compensate for the chemical fluid loss, e.g. by heating. (Normally, the thermal volume changes in liquids are substantially greater than 25 in solids).
4. Reduktion af kompositmaterialets volumenkontraktion ved anvendelse af en tæt pakning af stive grove partikler - typisk sand og sten. Volumenkontraktionen i mørtel og beton vil således typisk være reduceret til en 1/10 sammenlignet med den re- 30 ne pasta.4. Reducing the volume contraction of the composite by using a dense pack of rigid coarse particles - typically sand and rock. Thus, the volume contraction in mortar and concrete will typically be reduced to a 1/10 compared to the pure paste.
5) Hindring af dannelsen af indre revner forårsaget af kontraktionstendensen ved 545) Preventing the formation of internal cracks caused by the contraction tendency at 54
DK 163298 BDK 163298 B
a) forøgelse af den energi, der kræves til åbning af en revne, f.eks. ved at anvende skarpkantede sand-stenmateri-aler og/eller fibre og anden armering (ansøgeren har med godt resultat anvendt fine wollastonitfibre, forskellige 5 glasfibre, stålfibre og plastfibre), b) forøgelse af kompositmaterialets stivhed, f.eks. ved anvendelse af tæt pakning af sand og sten.(a) increasing the energy required to open a crack, e.g. by using sharp-edged sandstone materials and / or fibers and other reinforcement (the applicant has successfully used fine wollastonite fibers, various glass fibers, steel fibers and plastic fibers); b) increasing the stiffness of the composite material, e.g. using dense packing of sand and stone.
(Baggrunden for begge disse foranstaltninger er brudmekanikken, da brudspændingen i henhold til lineær elastisk brudmeka-10 nik er proportional med kvadratroden på revnedannelsesenergien multipliceret med elasticitetsmodulen.) c) Undgåelse af inkorporering af legemer, som på grund af deres størrelse, form eller overfladekonfiguration ville kunne virke som en indre revneinitiatorer og ville kunne 15 virke som "ledere" for allerede dannede revner, således som det ville være tilfældet med f.eks. store legemer med glatte overflader.(The reason for both of these measures is the fracture mechanics since the fracture stress according to linear elastic fracture mechanics is proportional to the square root of the cracking energy multiplied by the modulus of elasticity.) C) Avoid incorporation of bodies which due to their size, shape or surface configuration would could act as an internal crack initiator and would be able to act as "leaders" of already formed cracks, as would be the case with e.g. large bodies with smooth surfaces.
6) Undgåelse af at legemet under hærdningen udsættes for skadelige trækpåvirkninger. Dette kan f.eks. opnås ved at fore- 20 tage hærdningen i et område med trykspænding og/eller ved at sikre en ensartet kontraktion af genstanden, f.eks. ved passende formudformning (anvendelsen af bøjelige forme af kaut-sjuk og lignende materialer).6) Avoid damaging the body during the cure. This can be done, for example. is achieved by performing the cure in an area of compressive stress and / or by ensuring uniform contraction of the article, e.g. by appropriate mold design (the use of flexible molds of caustic and similar materials).
7) Tilvejebringelse af en mere volumenstabil kemisk struktur 25 hos hydratiseringsproduktet, f.eks. ved at inkorporere mere calciumrige ultrafine partikler såsom calciumcarbonatpartik-ler, i overensstemmelse med det, der er beskrevet i nedenstående afsnit "Anvendelsen af ultrafine partikler til forbedring af DSP-materialers kemiske struktur".7) Providing a more volume-stable chemical structure 25 of the hydration product, e.g. by incorporating more calcium-rich ultrafine particles such as calcium carbonate particles, in accordance with what is described in the section below "The use of ultrafine particles to improve the chemical structure of DSP materials".
30 8) Ved varmehærdning (lavtryksdamphærdning eller autoklave ring) .30 8) For heat cure (low pressure vapor cure or autoclave ring).
5555
DK 163298 BDK 163298 B
9) Ved anvendelse af komponenter, som forbruger mindre vand under hydratiseringsprocessen, f.eks. ved anvendelse af cementer med mindre C3A-indhold end normalt.9) When using components that consume less water during the hydration process, e.g. using cements with less C3A content than usual.
10) Ved anvendelse af ekspanderingsmidler såsom aluminiumpul- 5 ver, som vil kompensere for kontraktionen ved at ekspandere samtidig med kontraktionen. Der kan også anvendes andre typiske cementekspanderende midler.10) When using expanders such as aluminum powder which will compensate for the contraction by expanding simultaneously with the contraction. Other typical cement expanding agents may also be used.
ANVENDELSERAPPLICATIONS
På grund af sin ekstreme tæthed og mekaniske styrke er det materiale, 10 der muliggøres med den foreliggende opfindelse, anvendeligt til en lang række genstande, og eksempler på disse genstande er ark eller plader af tyndvægget plan eller korrugeret form, f.eks. ark eller plader af samme form som de kendte asbestcementprodukter; en ledning; et rør; en ildfast foring (f.eks. påført som em komplet foring) eller 15 en ildfast foringskomponent (såsom en byggesten for en ildfast foring) ; et beskyttelsesovertræk (f.eks. beskyttelse af andre materialer mod kemiske påvirkninger) såsom et billigt beskyttelsesovertræk påført på stål, f.eks. som stålrør eller -ledninger eller på vanlige betonprodukter for at give betonprodukterne en ædel overflade som er 20 stærk og slidbestandig, og som virker som forsegling over for påvirkning fra omgivelserne, beskyttelsesovertræk på murværk, fortove og veje, der udnytter de samme gunstige egenskaber hos det nye materiale, og beskyttelsesovertræk på tagplader eller på beholdere; et tagbeklædningsmateriale såsom tagplader eller tagsten; et elektrisk 25 isolerende legeme; en afskærmning for radioaktiv stråling til beskyttelse mod radioaktiv indvirkning (til konstruktioner af reaktorer baseret på radioaktivitet, etc.), en havbundskonstruktion til dybtvand-sanvendelse; en maskindel; en skulptur; en beholder; en olieborings-hulvæg, som er støbt in situ; eller en bærende del i en bygningskon-30 struktion, hvor man udnytter materialets ekstreme styrkeegenskaber og dets modstandsdygtighed over for klimatiske påvirkninger, såsom en bjælke, en skal eller en søjle, typisk som armeret beton, især forspændt beton.Because of its extreme density and mechanical strength, the material made possible by the present invention is applicable to a wide variety of articles, and examples of these articles are sheets or sheets of thin-walled or corrugated form, e.g. sheets or sheets of the same form as the known asbestos cement products; A cord; a tube; a refractory liner (e.g., applied as a complete liner) or a refractory liner component (such as a building block for a refractory liner); a protective coating (e.g. protection of other materials against chemical influences) such as a cheap protective coating applied to steel, e.g. such as steel pipes or conduits or on ordinary concrete products to give the concrete products a noble surface that is 20 strong and abrasion resistant and which acts as a seal against environmental impact, protective coatings on masonry, sidewalks and roads utilizing the same favorable properties of the new materials and protective coatings on roof panels or containers; a roofing material such as roofing sheets or tiles; an electrical insulating body; a shield for radioactive radiation for protection against radioactive impact (for the construction of reactors based on radioactivity, etc.), a seabed structure for deep water use; a machine part; a sculpture; A container; an oil bore hole wall molded in situ; or a supporting part of a building structure utilizing the extreme strength properties of the material and its resistance to climatic stresses, such as a beam, shell or pillar, typically as reinforced concrete, especially prestressed concrete.
5656
DK 163298 BDK 163298 B
Et yderligere aspekt af opfindelsen angår anvendelse af et komposit-materiale, der indeholder Δ) uorganiske faste SiC^-rige partikler af en størrelse på ca.A further aspect of the invention relates to the use of a composite material containing Δ) inorganic solid SiC₂-rich particles of about size.
50 Å tiL ca. 0,5 /zm, 5 B) faste partikler, der er af størrelsesordenen 0,5 - 100 /zm, hvilke partikler er mindst én størrelsesorden større end de tilsvarende partikler nævnt under A), idet mindst 20 vægtprocent af partiklerne er Portland-cementpartikler, og idet mængden af partiklerne A er 5-50 rumfangsprocent af det samlede 10 rumfang af partiklerne A+B, C) kompakt-formede faste partikler af et materiale med en styrke, der overstiger styrken for almindeligt sand og sten, der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier: 15 1) et stempelpres på over 30 MPa ved en pakningsgrad på 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et materiale med et størrelsesforhold mellem den største og den 20 mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 2) en trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partiklerne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partiklerne er større end 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i 25 det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 7, og 4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne 30 består af), der overstiger 800,50 Å to approx. 0.5 µm, 5 B) solid particles of the order of 0.5-100 µm, which particles are at least one order of magnitude larger than the corresponding particles mentioned under A), with at least 20% by weight of the particles being Portland cement particles and wherein the amount of particles A is 5-50% by volume of the total 10 volumes of particles A + B, C) compact shaped solid particles of a material with a strength exceeding the strength of ordinary sand and rock used for ordinary concrete, typically a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1) a piston pressure exceeding 30 MPa at a degree of packing of 0.70, above 50 MPa at a degree of packing of 0.75 and above 90 MPa at a degree of packing of 0; 80, determined by the method described herein (on particles of a material having a size ratio of the largest to the smallest particle substantially not exceeding 4), 2) a compressive strength of a composite material in which the particles are enclosed in a specific matrix exceeding 170 MPa (in the case of a substantial amount of the particles being greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case of substantially all particles being less than 4 mm), determined by the 3) a Moh hardness (for the mineral composed of the particles) exceeding 7, and 4) a Knoop indentor hardness (for the mineral comprising the particles 30) exceeding 800;
DK 163298BDK 163298B
57 idet disse partikler har en størrelse på 100 μπι-0,1 meter vand i et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 0,12-0,30, og et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af super-5 plastificeringsmiddelterstof ligger i området 1-4%, beregnet på den samlede vægt af partiklerne A+B, hvorhos mængden af partikler B i det væsentlige svarer til tæt pakning deraf i kompositmaterialet med homogent pakkede partikler A i rummet mellem partiklerne B, mængden af vand i det væsentlige svarer 10 til den mængde, som er nødvendig til udfyldning af rummet mellem partiklerne A og B, og mængden af betonsuperplastificeringsmiddel er tilstrækkelig til at meddele kompositmaterialet en flydende til plastisk konsistens i et område med lav spænding på mindre end 5 kg/cm^, fortrinsvis mindre end 100 g/cm^, 15 og eventuelt D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A, til fremstilling af formede genstande valgt blandt gruppen bestående af in situ-støbte olieborehulvægge; kanaludfyldninger; revneudfyld-20 ninger; ark, plader og tagsten af tyndvægget plan eller korrugeret form; anti-korrosionsbeskyttelsesdæklag påført på stål- og betonlegemer; ledninger; rør; elektrisk isolerende legemer; afskærmning mod radioaktiv stråling; havbundskonstruktioner til dybvandsanvendelse; bremsebelægninger; slibeaggregater; beholdere; maskindele; og skulp-25 turer.57 in that these particles have a size of 100 μπι-0.1 meters of water in a weight ratio of water to particles A + B of 0.12-0.30, and a concrete superplasticizer, the amount of super-plasticizer agent being in the range 1 -4%, based on the total weight of particles A + B, wherein the amount of particles B corresponds substantially to the tight packing thereof in the composite material with homogeneously packed particles A in the space between particles B, the amount of water substantially corresponds to 10 the amount needed to fill the space between particles A and B and the amount of concrete superplasticizer is sufficient to impart a liquid to plastic consistency to the composite material in a low stress range of less than 5 kg / cm 2, preferably less than 100 g / cm 2, and optionally D) additional bodies having at least one dimension at least one order of magnitude larger than the particles A for the manufacture of shaped articles selected among the group consisting of in situ cast oil boreholes; kanaludfyldninger; crack fills; sheets, slabs and roof tiles of thin-walled or corrugated form; anti-corrosion protection coatings applied to steel and concrete bodies; wires; tube; electrical insulating bodies; shielding from radioactive radiation; seabed structures for deep water use; brake linings; grinding aggregates; containers; machine parts; and sculpture tours.
Et yderligere aspekt af opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en formet genstand valgt blandt gruppen bestående af in situ-støbte olieborehulvægge; kanaludfyldninger; revneudfyldninger; ark, plader og tagsten af tyndvægget plan eller korrugeret 30 form; anti-korrosionsbeskyttelsesdæklag påført på stål- og beton- 58A further aspect of the invention relates to a method of making a shaped article selected from the group consisting of in situ cast oil well casings; kanaludfyldninger; revneudfyldninger; sheets, slabs and roof tiles of thin-walled or corrugated form; anti-corrosion protection coatings applied to steel and concrete 58
DK 163298 BDK 163298 B
legemer; ledninger; rør; elektrisk isolerende legemer; afskærmning mod radioaktiv stråling; havbundskonstruktioner til dybvandsanvendelse; bremsebelægninger; slibeaggregater; beholdere; maskindele; og skulpturer; hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at man 5 kombinerer A) uorganiske faste SiC>2-rige partikler af en størrelse på ca.bodies; wires; tube; electrical insulating bodies; shielding from radioactive radiation; seabed structures for deep water use; brake linings; grinding aggregates; containers; machine parts; and sculptures; which method is characterized by combining A) inorganic solid SiC> 2-rich particles of a size of approx.
50 Å til ca. 0,5 μτα, B) faste partikler, der er af størrelsesordenen 0,5 - 100 μπι, hvilke partikler er mindst én størrelsesorden større end de 10 tilsvarende partikler nævnt under A), idet mindst 20 vægtpro cent af partiklerne er Portland-cementpartikler, og idet mængden af partiklerne A er 5-50 rumfangsprocent af det samlede rumfang af partiklerne A+B, C) kompakt-formede faste partikler af et materiale med en 15 styrke, der overstiger styrken for almindeligt sand og sten, der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier; 1) et stempelpres på over 30 MPa ved en pakningsgrad på 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 20 MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærvæ rende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et materiale med et størrelsesforhold mellem den største og den mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 2) en trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partikler- 25 ne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partiklerne er større end 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 30 3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 7, og 5950 Å to approx. (B) solid particles of the order of 0,5 to 100 μπι, which particles are at least one order of magnitude larger than the 10 corresponding particles mentioned under A), with at least 20% by weight of the particles being Portland cement particles; and wherein the amount of particles A is 5-50% by volume of the total volume of particles A + B, C) compact shaped solid particles of a material having a strength greater than the strength of ordinary sand and rock used for ordinary concrete. , typically a strength corresponding to at least one of the following criteria; 1) a piston pressure exceeding 30 MPa at a degree of packing of 0.70, above 50 MPa at a degree of packing of 0.75 and above 90 20 MPa at a degree of packing of 0.80, determined by the method described in the following description ( particles of a material having a size ratio of the largest to the smallest particle substantially not exceeding 4), 2) a compressive strength of a composite material, the particles being enclosed in a specific matrix exceeding 170 MPa (i if a substantial amount of the particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case of substantially all particles being less than 4 mm), as determined by the method described herein, 3) a Moh hardness (for the mineral of the particles) exceeding 7, and 59
DK 163298 BDK 163298 B
4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 800, idet disse partikler har en størrelse på 100 /«η-0,1 m, • vand i et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 5 0,12-0,30, og et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af super-. plastificeringsmiddeltørstof ligger i området 1-4%, beregnet på den samlede vægt af partiklerne A+B, hvorhos mængden af partikler B i det væsentlige svarer til tæt pak-10 ning deraf i kompositmaterialet med homogent pakkede partikler A i rummet mellem partiklerne B, mængden af vand i det væsentlige svarer til den mængde, som er nødvendig til udfyldning af rummet mellem partiklerne A og B, og mængden af betonsuperplastificeringsmiddel er tilstrækkelig til at meddele kompositmaterialet en flydende til pla-15 stisk konsistens i et område med lav spænding på mindre end 5 kg/cm2, fortrinsvis mindre end 100 g/cm2, og eventuelt D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A, 20 ved mekanisk at blande partiklerne A, vandet og betonsuperplastifice-ringsmidlet, sammen med partikler B og C og eventuelt yderligere legemer D, indtil der er opnået en viskos til plastisk masse, og derefter, om nødvendigt eller om ønsket, kombinerer den resulterende masse med partikler og/eller legemer af ovennævnte type (B, C, 25 D) ved mekaniske midler til opnåelse af den ønskede fordeling af komponenterne, og til slut støber den resulterende masse i den ønskede form i et område med lav spænding, eventuelt med inkorporering, under støbningen, af yderligere partikler C og/eller yderligere legemer D.4) a Knoop indentor hardness (for the mineral made up of the particles) exceeding 800, these particles having a size of 100 / η-0.1 m, • water in a weight ratio of water to the particles A + B 0.12-0.30, and a concrete superplasticizer, the amount of super-. plasticizer solids are in the range of 1-4%, based on the total weight of particles A + B, the amount of particles B being substantially equivalent to tight packing thereof in the composite material with homogeneously packed particles A in the space between particles B, the amount of water substantially corresponds to the amount needed to fill the space between particles A and B, and the amount of concrete superplasticizer is sufficient to impart a liquid to plastic consistency in a low stress area of less than the composite material. 5 kg / cm 2, preferably less than 100 g / cm 2, and optionally D) additional bodies having at least one dimension that is at least one order of magnitude larger than particles A, 20 by mechanically mixing the particles A, the water and the concrete superplasticizer; together with particles B and C and optionally additional bodies D until a viscous to plastic mass is obtained, and then, if necessary or if desired done, the resulting mass combines with particles and / or bodies of the above type (B, C, 25 D) by mechanical means to achieve the desired distribution of the components, and finally, the resulting mass in the desired shape molds in a region of low voltage, possibly incorporating, during casting, additional particles C and / or additional bodies D.
6060
DK 163298 BDK 163298 B
Havbundskonstruktioner til dybtvandsanvendelse, f.eks. runde beholdere, som skal modstå store hydrostatiske tryk, kræver beton af høj styrke, stor holdbarhed og lav gennemtrængelighed.Seabed structures for deep water use, e.g. Round containers that must withstand high hydrostatic pressure require high strength concrete, high durability and low permeability.
"Polymers in concrete", ACI Publication SP-40-1973, P 119-148, anfø-5 rer modelforsøg med små runde skaller med diameter ca. 40 cm, som er fremstillet af polymerimprægneret højkvalitetsbeton, og som er beregnet til dybtvandsanvendelse. Fuldstændig imprægnering er opnået ved hjælp af en kompliceret tørring-vakuumgasfjernelse i vakuum-trykmetode, som i praksis er begrænset til genstande af lille størrelse. Med 10 materialerne og metoderne ifølge den foreliggende opfindelse er det muligt at fremstille sådanne strukturer i stor målestok (med en diameter på flere meter) med et materiale af lignende høj kvalitet ved en simpel fabrikationsteknik."Polymers in concrete", ACI Publication SP-40-1973, P 119-148, applies model experiments with small round shells with diameter approx. 40 cm, which is made of high quality polymer impregnated concrete and which is intended for deep water use. Complete impregnation is achieved by a complicated drying-vacuum gas removal in vacuum-printing method, which is limited in practice to small-sized objects. With the materials and methods of the present invention, it is possible to produce such large scale structures (with a diameter of several meters) with a similar high quality material by a simple fabrication technique.
Der er ovenfor allerede givet nogle eksempler på anvendelse af DSP-15 materialerne. Andre materialer er følgende strukturer, som kan fremstilles op mod eller mellem overflader:Some examples of the use of DSP-15 materials have already been given above. Other materials are the following structures which can be made up against or between surfaces:
Store elektriske isolatorer fremstilles i dag af glas eller keramiske materialer, især på grund af disse materialers fremragende isolerende egenskaber. Det er særlig vigtigt at hindre strømninger langs med og 20 i overfladelagene. Endvidere bør store isolatorer have høj mekanisk styrke og god evne til at absorbere mekanisk energi. Dette er vanskeligt at opnå med sprøde materialer såsom glas og keramik, som det er vanskeligt at meddele "sejhed" ved armering (fordi de formes ud fra flydende masser ved høje temperaturer og størkner under relativt sto-25 re rumfangsændringer). I overensstemmelse med dette aspekt af den foreliggende opfindelse kan der imidlertid opnås høj materialestyrke og god evne til at absorbere mekanisk energi hos sådanne store elektriske isolatorer ved, at der fremstilles store hule kapper eller skaller af glas eller keramik, som forstærkes med armeret højkvalitets 30 DSP-beton, -mørtel eller -pasta fremstillet ved støbning af en blød masse (injektion etc.); armeringen kan anbringes i forvejen i det indre af kappen eller skallen (store stålstænger, etc,) eller armeringen kan være en del af støbemassen (f.eks. overhakkede fibre).Large electrical insulators are today made of glass or ceramic materials, especially because of the excellent insulating properties of these materials. It is especially important to prevent flows along and along the surface layers. Furthermore, large insulators should have high mechanical strength and good ability to absorb mechanical energy. This is difficult to achieve with brittle materials such as glass and ceramics, which are difficult to impart "toughness" to reinforcement (because they are formed from liquid masses at high temperatures and solidify under relatively large volume changes). However, in accordance with this aspect of the present invention, high material strength and good ability to absorb mechanical energy of such large electrical insulators can be obtained by producing large hollow shells or shells of glass or ceramic which are reinforced with high quality reinforced DSP 30 concrete, mortar or paste made by casting a soft mass (injection, etc.); the reinforcement may be pre-arranged in the interior of the sheath or shell (large steel bars, etc) or the reinforcement may be part of the casting material (e.g., chopped fibers).
6161
DK 163298 BDK 163298 B
Det forudses, at dette vil gøre det muligt at opnå en billigere produktion af store isolatorer i de størrelser, i hvilke de fabrikeres nu til dags, og at fremstille meget større isolatorer end de i dag kendte.It is envisaged that this will enable cheaper production of large insulators in the sizes in which they are manufactured today, and to produce much larger insulators than those known today.
5 Møbler, hylder,, døre, etc., som på grund af de krav, der stilles til dem med hensyn til udseende, berøringsfornemmelse, rengøringsvenlighed, kemisk holdbarhed, etc., kræver særlige overfladeegenskaber kombineret med gode mekaniske materialeegenskaber (styrke og sejhed) kan fremstilles ud fra hule legemer af plast, metal og lignende (f.eks.5 Furniture, shelves, doors, etc., which, due to the demands made on them in terms of appearance, touch, cleanliness, chemical durability, etc., require special surface properties combined with good mechanical material properties (strength and toughness). can be made from hollow bodies of plastic, metal and the like (e.g.
10 fremstillet ved ekstrusion), som fyldes med et armeret DSP- bindemateriale ved udhældning, injektion, etc.10 prepared by extrusion), which is filled with a reinforced DSP binder by pouring, injection, etc.
Pengeskabe og andre stærke beholdere, som kan fremstilles ved at fylde hulhederne i døre og vægge med DSP-materialet ved støbning af en blød masse (injektion, etc.); den indre armering og hårde korapo-15 nenter (bauxitsten) kan helt eller delvis være anbragt i forvejen.Safes and other strong containers which can be made by filling the cavities in doors and walls with the DSP material by molding a soft mass (injection, etc.); the inner reinforcement and hard coraponents (bauxite bricks) may be pre-arranged in whole or in part.
Beholdere for radioaktivt affald, i hvilket det radioaktive affald støbes ind i de ovennævnte stærke materialer ved, at man injicerer en pasta eller mørtel af DSP-materialerne ind i beholderrummet, hvori hele armeringen eller en del af armeringen, det radioaktive affald i 20 fast form og forskellige stivhedsmeddelende elementer (f.eks. bauxitsten) er blevet anbragt i forvejen.Containers for radioactive waste in which the radioactive waste is molded into the above-mentioned strong materials by injecting a paste or mortar of the DSP materials into the container space, in which all or part of the reinforcement, the radioactive waste in solid form and various stiffness message elements (e.g. bauxite stones) have been pre-arranged.
Meget store skulpturer af ønskede overfladematerialer, som på en billig måde kan meddeles den nødvendige mekaniske styrke ved, at man fylder en tynd skal med armeret mørtel eller beton fremstillet i 25 overensstemmelse med de principper, der er nævnt i de ovenstående eksempler.Very large sculptures of desired surface materials which can in a cheap way be given the necessary mechanical strength by filling a thin shell with reinforced mortar or concrete made in accordance with the principles mentioned in the above examples.
Bærende konstruktioner, hvor der stilles særlige krav til overfladematerialer (søjler, vægge, gulve, tagelementer, etc.)Supporting structures with special requirements for surface materials (columns, walls, floors, roof elements, etc.)
Skibsskrog med et ydre og et indre af materialer med særlige egen-30 skaber (f.eks. glat ydre og varmeisolerende indre), hvor den nødvendige del udfyldes med armeret DSP-beton, -mørtel eller -pasta ved injektion etc.Ship hulls with an exterior and interior of materials with special properties (eg smooth exterior and heat insulating interior) where the required part is filled with reinforced DSP concrete, mortar or paste by injection etc.
6262
DK 163298 BDK 163298 B
Rør med et ydre og et indre, der omfatter materiale med særlige egenskaber (f.eks. syrebestandigt indre og varmeisolerende ydre), hvor mellemrummet mellem rørvæggene er fyldt med armeret DSP-beton, -mørtel eller -pasta ved inj ektion etc..Pipes with an exterior and an interior comprising material with special properties (eg acid-resistant interior and heat insulating exterior), where the space between the pipe walls is filled with reinforced DSP concrete, mortar or paste by injection etc ..
5 Som ovenfor nævnt er der en række fordele og potentielle fordele forbundet med den særskilte fremstilling af hule skaller, som fyldes helt eller delvis med DSP-materialerne. Det bør i denne sammenhæng fremhæves, at der f.eks. kan fremstilles meget store tyndvæggede legemer med monolitisk armeret bærende kerne. Det er f.eks. muligt at 10 fremstille lange strækninger af rør med monolitisk stærk armeret kerne i rørvæggene (f.eks. i forbindelse med rørledninger på havbunden, hvor rør med hule vægge af plast eller lignende anbringes korrekt, mellemrummet fyldes med sten og armering, hvorefter rørene fyldes med DSP-pasta eller -mørtel ved injektion).5 As mentioned above, there are a number of advantages and potential benefits associated with the separate manufacture of hollow shells, which are filled in whole or in part with the DSP materials. In this context, it should be emphasized that e.g. can be made of very large thin-walled bodies with monolithic reinforced core. It is e.g. it is possible to produce long stretches of pipes with monolithic strong reinforced core in the pipe walls (eg in connection with pipelines on the seabed, where pipes with hollow plastic walls or the like are placed correctly, the space is filled with stones and reinforcement and the pipes are filled with DSP paste or mortar by injection).
15 Andre genstande, der kan fremstilles på denne måde, er skibsskrog, store bygningselementer, tunnelforinger og lignende.15 Other items that can be manufactured in this way are ship hulls, large building elements, tunnel linings and the like.
Muligheden for med en simpel støbningsteknik og ved stuetemperatur at fremstille armeret beton, mørtel og pasta med meget høj styrke og acceptabel sejhed gør det muligt at fremstille genstande, som tradi-20 tionelt fremstilles af metal. Sådanne genstande er især store bærende dele, som traditionelt fremstilles i metalstøbning (dækker, låg, store ventiler, bærende maskindele, etc.) og konstruktionselementer (master, bjælker og lignende).The ability to produce reinforced concrete, mortar and paste with very high strength and acceptable toughness with a simple molding technique and at room temperature makes it possible to produce articles traditionally made of metal. Such objects are especially large load-bearing parts, which are traditionally manufactured in metal casting (covers, lids, large valves, load-bearing machine parts, etc.) and structural elements (masts, beams and the like).
DSP-materialernes høje hårdhed kombineret med det forhold, at de let 25 kan gøres seje ved fiberarmering, gør det muligt at anvende materialerne som formalings-eller knusningslegemer og slibeaggregater, typisk fremstillet ved sædvanlig støbning af en blød masse, ekstrusion eller komprimering.The high hardness of the DSP materials, combined with the fact that they can easily be made cool by fiber reinforcement, make it possible to use the materials as grinding or crushing bodies and abrasive aggregates, typically made by the usual casting of a soft mass, extrusion or compression.
Et yderligere aspekt af opfindelsen angår en formet genstand, hvilken 30 genstand er ejendommelig ved, at den omfatter en sammenhængende matrix, 63A further aspect of the invention relates to a shaped article which is characterized in that it comprises a continuous matrix, 63
DK 163298 BDK 163298 B
hvilken matrix omfatter A) homogent arrangerede uorganiske faste SiC^-rige partikler af en størrelse på fra ca. 50 Å til ca. 0,5 Mm, eller en sammenhængende struktur dannet ud fra sådanne homogent arrangere- 5 de partikler, B) tæt pakkede faste partikler med en størrelse af størrelsesordenen 0,5-100 μια, og som er mindst én størrelsesorden større end de respektive partikler nævnt under A), eller en sammenhængende struktur dannet ud fra sådanne tæt pakkede partikler, 10 idet mindst 20 vægtprocent af partiklerne er Portland-cement- partikler, idet partiklerne A eller den sammenhængende struktur, der er dannet deraf, er homogent fordelt i mellemrummet mellem partiklerne B, og idet mængden af partiklerne A er 5-50 rumfangs-15 procent af det samlede rumfang af partiklerne A+B, og idet den tætte pakning er i det væsentlige en pakning svarende til den, der kan opnås ved nænsom mekanisk påvirkning af et system af geometrisk tilsvarende formede store partikler, hvor låsende overfladekræfter ikke har nogen væsentlig 20 virkning, et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af superpla-stificeringsmiddeltørstof ligger i området 1-4%, beregnet på den samlede vægt af partiklerne A+B, og yderligere omfatter, indlej ret i matrixen 25 C) kompakt-formede faste partikler af et materiale med en styrke, der overstiger styrken for almindeligt sand og sten, der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier: 1 et stempelpres på over 30 MPa ved en pakningsgrad på 30 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 64which matrix comprises A) homogeneously arranged inorganic solid SiC 50 Å to approx. 0.5 mm, or a coherent structure formed from such homogeneously arranged particles, B) tightly packed solid particles of the order of 0.5-100 μια and at least one order of magnitude larger than the respective particles mentioned under A), or a coherent structure formed from such tightly packed particles, at least 20% by weight of the particles being Portland cement particles, the particles A or the coherent structure formed therefrom being homogeneously distributed in the space between the particles B, and the amount of particles A being 5-50 volumes -15 percent of the total volume of particles A + B, and the dense package being essentially a package similar to that obtainable by gentle mechanical action of a system of geometrically similar shaped large particles, where locking surface forces have no significant effect, a concrete superplasticizer, the amount of superplastic lubricant solids are in the range of 1-4%, based on the total weight of the particles A + B, and further include, embedding in the matrix 25 C) compact shaped solid particles of a material exceeding the strength of ordinary sand and stones used for ordinary concrete typically have a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1 a piston pressure exceeding 30 MPa at a packing degree of 30 0.70, above 50 MPa at a packing degree of 0.75 and above 90 64
DK 163298 BDK 163298 B
MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et materiale med et størrelsesforhold mellem den største og den mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 5 2) en. trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partikler ne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partiklerne er større end 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt 10 ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 7, og 4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 800, 15 idet disse partikler har en størrelse på 100 μπι-0,1 m, og eventuelt D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A, idet den formede genstand er blevet fremstillet under anvendelse af 20 et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 0,12-0,30, hvilken genstand yderligere omfatter et eller flere overfladelag, som har en i det væsentlige ensartet tykkelse og en struktur, som er forskellig fra den ovenfor definerede sturktur, der støder op til overfladelaget eller -lagene.MPa at a packing rate of 0.80, determined by the method described herein (on particles of a material having a size ratio of the largest to the smallest particle substantially not exceeding 4), 5 2). compressive strength of a composite material wherein the particles are enclosed in a specific matrix exceeding 170 MPa (in the case that a substantial amount of the particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case of substantially all particles being smaller 3) a Moh hardness (for the mineral made up of the particles) exceeding 7, and 4) a Knoop indentor hardness (for the mineral made up of the particles) (d) additional bodies having at least one dimension that is at least one order of magnitude larger than particles A, the shaped article being has been prepared using a weight ratio of water to particles A + B of 0.12-0.30, further comprising one or more surface layers having a substantially uniform thickness and a structure different from the oven for defined structure adjacent to the surface layer (s).
25 Et yderligere aspekt af opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en genstand ifølge et hvilket som helst af kravene 57-60, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at man kombinerer 65A further aspect of the invention relates to a method of making an article according to any one of claims 57-60, which is characterized by combining 65
DK 163298 BDK 163298 B
A) uorganiske faste SiC^-rige partikler ned en størrelse på fra ca. 50 Å til ca. 0,5 μπι og B) faste partikler med en størrelse af størrelsesordenen 0,5-100 μπι, hvilke partikler er mindst én størrelsesorden større 5 end de respektive partikler nævnt under A), idet mindst 20 vægtprocent af partiklerne er Portland-cementpartikler, og idet mængden af partiklerne A er 5-50 rumfangsprocent af det samlede rumfang af partiklerne A+B, vand i et vægtforhold mellem vand og partiklerne A+B på 10 0,12-0,30, og et betonsuperplastificeringsmiddel, idet mængden af super-plastificeringsmiddeltørstof ligger i området 1-4%, beregnet på den samlede vægt af partiklerne A+B, hvorhos mængden af partikler B i det væsentlige svarer til tæt pak-15 ning deraf i kompositmaterialet med homogent pakkede partikler A i rummet mellem partiklerne B, mængden af vand i det væsentlige svarer til den mængde, som er nødvendig til udfylde rummet mellem partiklerne A og B, og mængden af betonsuperplastificeringsmiddel er tilstrækkelig til at give kompositmaterialet en flydende til plastisk konsi-20 stens i et område med lav spænding på mindre end 5 kg/cm^, fortrinsvis mindre end 100 g/cm^, og C) kompakt-formede faste partikler af et materiale med en styrke, der overstiger styrken for almindelig sand og sten, 25 der bruges til almindelig beton, typisk en styrke svarende til mindst ét af følgende kriterier: 1 et stempelpres på over 30 MPa ved en pakningsgrad på 0,70, over 50 MPa ved en pakningsgrad på 0,75 og over 90 MPa ved en pakningsgrad på 0,80, bestemt ved den i nærvæ-30 rende beskrivelse beskrevne metode (på partikler af et ma- 66A) inorganic solid SiC4-rich particles down to a size of from ca. 50 Å to approx. 0.5 μπι and B) solid particles of the order of 0.5-100 μπι, which particles are at least one order of magnitude larger than the respective particles mentioned under A), with at least 20% by weight of the particles being Portland cement particles, and the amount of particles A being 5-50% by volume of the total volume of particles A + B, water in a weight to water ratio of particles A + B of 0.12-0.30, and a concrete superplasticizer, plasticizer solids are in the range of 1-4%, based on the total weight of particles A + B, the amount of particles B being substantially equivalent to tight packing thereof in the composite material with homogeneously packed particles A in the space between particles B, the amount of water substantially corresponds to the amount needed to fill the space between particles A and B, and the amount of concrete superplasticizer is sufficient to give the composite a flow to a plastic consistency in a low voltage range of less than 5 kg / cm 2, preferably less than 100 g / cm 2, and C) compact shaped solid particles of a material having a strength exceeding the strength of ordinary sand and rock, 25 used for ordinary concrete, typically a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1 a piston pressure exceeding 30 MPa at a packing rate of 0.70, above 50 MPa at a packing rate of 0.75 and above 90 MPa at a packing rate of 0.80, determined by the method described in the present description (on particles of a machine 66
DK 163298 BDK 163298 B
teriale med et størrelsesforhold mellem den største og den mindste partikel, der i det væsentlige ikke overstiger 4), 2) en trykstyrke for et kompositmateriale, hvor partiklerne er indesluttet i en specifik matrix, der overstiger 5 170 MPa (i tilfælde af at en væsentlig mængde af partik lerne er større end 4 mm) og 200 MPa (i tilfælde af at i det væsentlige alle partikler er mindre end 4 mm), bestemt ved den i nærværende beskrivelse beskrevne metode, 3) en Moh-hårdhed (for det mineral, partiklerne består 10 af), der overstiger 7, og 4) en Knoop indentor-hårdhed (for det mineral, partiklerne består af), der overstiger 800, idet disse partikler har en størrelse på 100 μπι-0,1 m, og eventuelt 15 D) yderligere legemer, som har mindst én dimension, der er mindst én størrelsesorden større end partiklerne A, ved mekanisk at blande partiklerne A, vandet og betonsuperplastifice-ringsmidlet, sammen med partikler B og C og eventuelt yderligere partikler D, indtil der er opnået en viskos til plastisk masse, 20 og derefter, om nødvendigt eller om ønsket, kombinerer den resulterende masse med partikler og/eller legemer af ovennævnte type (B, C, D) ved mekaniske midler til opnåelse af den ønskede fordeling af komponenterne, og til slut støber den resulterende masse i kontakt med ét eller flere lag, som har en struktur, der er forskellig fra den 25 hærdede struktur hos den resulterende masse, i et område med lav spænding, eventuelt med inkorporering, under støbningen, af partikler C og/eller legemer D, og hærder den støbte masse, på en sådan måde, at laget eller lagene bliver integreret med den 67material having a size ratio of the largest to the smallest particle substantially not exceeding 4), 2) a compressive strength of a composite material, wherein the particles are enclosed in a specific matrix exceeding 5 170 MPa (in case a substantial amount of the particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case of substantially all particles being less than 4 mm), determined by the method described herein, 3) a Moh hardness (for the mineral, the particles consist of 10) exceeding 7, and 4) a Knoop indentor hardness (for the mineral of the particles) exceeding 800, these particles having a size of 100 μπι-0.1 m, and optionally 15 D) additional bodies having at least one dimension at least one order of magnitude larger than particles A, by mechanically mixing particles A, water and concrete superplasticizer with particles B and C and optionally additional particles D until reached a plastic mass viscose, and then, if necessary or desired, combines the resulting mass with particles and / or bodies of the above type (B, C, D) by mechanical means to achieve the desired distribution of the components, and Finally, the resulting mass contacts one or more layers, having a structure different from the cured structure of the resulting mass, in a low voltage region, optionally with incorporation, during casting, of particles C and / or bodies D, and cures the molded mass in such a way that the layer or layers are integrated with it 67
DK 163298 BDK 163298 B
hærdede masse, så at det eller de udgør et eller flere overfladelag, der dækker massen.cured mass so that it or they form one or more surface layers covering the mass.
I forbindelse med patentkravene vedrørende dette afsnit skal vi bemærke, at udtrykket "i det væsentlige ensartet tykkelse" ikke skal 5 opfattes som en-begrænsning til bestemte overfladelag med meget nøjagtigt reguleret tykkelse. Udtrykket "i det væsentlige ensartet tykkelse" skal blot vise, at der ikke er tale om strukturer, som ikke længere på rimelig vis kan betegnes som overflader eller overfladelag, f.eks. en klippestruktur, hvor et hulrum er blevet fyldt med 10 DSP-massen.For the purposes of the patent claims relating to this section, we should note that the term "substantially uniform thickness" is not to be construed as a limitation to particular surface layers of very precisely controlled thickness. The term "substantially uniform thickness" merely indicates that these are not structures which can no longer be reasonably referred to as surfaces or surface layers, e.g. a rock structure where a cavity has been filled with the DSP mass.
Angivelsen af, at overfladelaget eller overfladelagene skal have en struktur, som er forskellig fra strukturen af den hærdede masse, som er støbt op mod eller mellem overfladerne, skal afspejle dét forhold, at det ydre materiale er forskelligt fra det indre materiale, som an-15 vendes i det pågældende tilfælde. Det er absolut ikke udelukket, at den type materiale, der anvendes til den ydre overflade, er af samme type materiale som anvendes til det indre materiale, med andre ord, indeholder en matrix af samme type.The indication that the surface layer (s) must have a structure different from the structure of the cured mass cast against or between the surfaces must reflect the fact that the outer material is different from the inner material which 15 is reversed in that case. It is absolutely not excluded that the type of material used for the outer surface is of the same type of material used for the inner material, in other words, contains a matrix of the same type.
TRYKFORMNING AF DSPPRESSURE FOR DSP
20 En særlig lovende metode til fremstilling af genstande med DSP er trykformning af DSP-materialer med plastisk til stiv-plastisk konsistens .20 A particularly promising method for making articles with DSP is the printing molding of DSP materials with plastic to rigid plastic consistency.
Dette er en hurtig process, som kræver væsentlig mindre formmateriale end sædvanlig støbning, og som muliggør fremstilling af produkter af 25 væsentlig højere kvalitet, end man kan opnå ved sædvanlig støbning, i betragtning af, at vand/pulverforholdet er væsentligt lavere ved trykformning (typisk 0,08 - 0,13 i modsætning til 0,20 ved sædvanlig støbning af cement/silica-pasta-baserede genstande), og som muliggør inkorporering af flere fibre og finere fibre i de trykformede masser 30 (således udføres f.eks. trykformningen af plastisk cement/silicapasta under anvendelse af op til 6 volumenprocent glasfibre med diameter 5 μιη og længde 12 mm).This is a fast process which requires substantially less molding material than usual molding, and which enables the production of products of substantially higher quality than can be obtained in conventional molding, given that the water / powder ratio is substantially lower in molding (typically 0.08 - 0.13 as opposed to 0.20 in the usual casting of cement / silica paste-based articles), which allows the incorporation of multiple fibers and finer fibers into the pressurized masses 30 ( of plastic cement / silica paste using up to 6 volume percent glass fibers with a diameter of 5 μιη and length 12 mm).
6868
DK 163298 BDK 163298 B
Før trykformningen dannes et halvfabrikat, som efter trykbehandlingen bliver den færdige genstand. Halvfabrikatet formes ved blandingsprocesser og forskellige former for forbehandlinger (f.eks. ekstrusion eller valsning) til sikring af en ønsket fiberorientering og en øn-5 sket udgangsform for halvfabrikatet.Before the molding, a semi-finished product is formed, which becomes the finished object after the pressure treatment. The semi-finished product is formed by mixing processes and various forms of pretreatment (e.g. extrusion or rolling) to ensure a desired fiber orientation and a desired starting form of the semi-finished product.
Halvfabrikatet anbringes i en presse, en valsemølle eller lignende, hvis mod halvfabrikatet vendende flader sikrer, at de sammentrykte genstande får den ønskede form. Eksempler er vist i fig. 24 - 28.The semi-finished product is placed in a press, a rolling mill or the like, if the surfaces facing the semi-finished product ensure that the compressed articles get the desired shape. Examples are shown in FIG. 24 - 28.
Ved at bevæge én eller flere dele af trykværktøjet presses materialet 10 ind i hulheden og danner således den ønskede genstand med den ønskede form.By moving one or more parts of the printing tool, the material 10 is pressed into the cavity and thus forms the desired object with the desired shape.
Ved fjernelse fra trykfladerne kan den formende genstand udtages fra pressen, idet den i mindre eller større grad er understøttet af mekanisk stabile forme; kravene til disse stabiliserende forme afhænger 15 af det trykbehandlede materiales mekaniske stabilitet, genstandens geometri (størrelse og form), eksterne påvirkninger efter trykbehandlingen (tyngdekraft, vibrationer, etc.) og krav vedrørende genstandens dimensions- og formtolerancer.Upon removal from the printing surfaces, the forming article can be removed from the press, being supported to a greater or lesser extent by mechanically stable molds; the requirements for these stabilizing molds depend on the mechanical stability of the pressurized material, the geometry (size and shape of the object), external influences after the printing (gravity, vibration, etc.) and requirements regarding the dimensional and shape tolerances of the object.
Halvfabrikat 20 I nærværende sammenhæng betegner udtrykket "halvfabrikat" de legemer, som ved trykbehandlinger omdannes til trykformede genstande.Semi-finished 20 In this context, the term "semi-finished" refers to the bodies which are converted into press-shaped objects by pressure treatments.
Halvfabrikatgenstandene kan formes ud fra de ovenfor beskrevne komponenter (partikler, fibre, andre komponenter, væsker, etc.) og kan ligeledes formes ved en af de ovenfor beskrevne processer til form-25 ning af den færdige genstand (ekstrusion, valsning, vibropresning, sprøjtning, etc.), eller ved trykformning (når produktionen foretages ved på hinanden følgende trykformningsoperationer.The semi-finished articles can be formed from the components described above (particles, fibers, other components, liquids, etc.) and can also be formed by one of the processes described above for forming the finished article (extrusion, rolling, vibrating, spraying , etc.), or by molding (when production is made by consecutive molding operations.
Halvfabrikaterne kan fremstilles ud fra forskellige delkomponenter, som ved trykoperationen formes til dannelse af et sammenhængende pro-30 dukt. Således kan f.eks. pladeformede genstande med specifikke fiber-The semi-finished products can be made from various sub-components which, during the printing operation, are formed to form a continuous product. Thus, e.g. plate shaped articles with specific fiber
DK 163298 EDK 163298 E
69 arrangementer fremstilles ved at anbringe lag af tynde ekstruderede plader (med fibrene i det væsentlige orienteret i ekstrusionsretnin-gen) i hensigtsmæssig og ønsket orientering i forhold til hinanden, således som det er illustreret i fig. 25, og genstande, som det øn-5 skes at inkorporere, f.eks. elektriske modstandsenheder, rør, kabler, fatninger, armeringer, etc., eller forskellige andre komponenter (stålplader, trælegemer, etc.) kan indstøbes i den færdige genstand ved trykformningen, således som det er illustreret i fig. 24 - 27.69 arrangements are made by placing layers of thin extruded sheets (with the fibers substantially oriented in the extrusion direction) in appropriate and desired orientation relative to each other, as illustrated in FIG. 25, and articles which it is desired to incorporate, e.g. electrical resistance units, pipes, cables, sockets, reinforcements, etc., or various other components (steel sheets, wooden bodies, etc.) can be embedded in the finished article in the molding, as illustrated in FIG. 24 - 27.
Trykbehandling 10 Som ovenfor nævnt udføres trykbehandlingen ved at bevæge én eller flere dele i trykværktøjet i forhold til det materiale, der skal formes, og således presse materialet i den ønskede form.Pressure Treatment 10 As mentioned above, the pressure treatment is carried out by moving one or more parts of the printing tool in relation to the material to be formed, thus pressing the material into the desired shape.
Ofte er formningshulrummet helt lukket, og materialet bringes til at fylde hele dette hulrum ved, at det presses mod de ikke-elastiske 15 formsider. Dette er en presningsproces.Often, the molding cavity is completely closed and the material is filled to fill this entire cavity by being pressed against the non-elastic mold sides. This is a pressing process.
I andre tilfælde udføres trykbehandlingen i hulrum, som ikke er helt lukket på alle sider. Et vigtigt eksempel på dette er den trykbehandlingsproces, som betegnes ekstrusion, hvor materialet presses ud af en munding med bestemt tværsnit, hvilket fører til en genstand med 20 dette tværsnit, eller en prægning, som ofte er en lokal trykformning.In other cases, the pressure treatment is performed in cavities which are not completely closed on all sides. An important example of this is the process of pressure treatment, which is termed extrusion, where the material is pressed out of an orifice of a certain cross-section, leading to an object of this cross-section, or an embossing, which is often a local pressure forming.
En særlig interessant teknik er valsning med fleksible valser.A particularly interesting technique is rolling with flexible rollers.
Som ovenfor nævnt vil der normalt ikke forekomme nogen udpresning af væske fra emnet til omgivelserne, hvilket er en af de væsentlige fordele ved DSP-støbemassen.As mentioned above, no extrusion of liquid from the workpiece to the environment will normally occur, which is one of the major advantages of the DSP molding mass.
25 Ved anvendelse af drænet trykbehandling bliver det imidlertid muligt at konstruere en ny type materialer bestående af grove komponenter (store i sammenligning med partiklerne B) anbragt i tæt pakning svarende til, hvad der kan opnås med de pågældende komponenter ved en trykproces (muligvis vibropresning) limet sammen ved hjælp af DSP-30 pasta af høj kvalitet.However, using drainage pressure treatment, it becomes possible to construct a new type of coarse component materials (large in comparison to particles B) placed in dense packing similar to what can be achieved with the components involved in a printing process (possibly vibro pressing). glued together using high quality DSP-30 paste.
7070
DK 163298 BDK 163298 B
Prøven bestående af de grove komponenter presses på en af følgende måder: 1) Med et overskud af flydende pasta (f.eks. cement-silica-DSP-pasta med vand/pulverforhold på 0,20) som presses ud af emnet, idet der an- 5 vendes passende filter- eller dræningsorganer anbragt i pressen (jfr. fig. 15, 16 og 17), 2) med mindre end den endelige andel af flydende pasta - muligvis uden nogen flydende pasta overhovedet, idet den flydende pasta tilsættes ved indpresning, kapiIlarsugning, vakuumsugning eller lignende 10 midler i en senere proces eller under trykbehandlingen, 3) med en mængde flydende pasta svarende til andelen deraf i det færdige produkt.The sample consisting of the coarse components is pressed in one of the following ways: 1) With an excess of liquid paste (eg cement silica DSP paste with water / powder ratio of 0.20) which is pressed out of the blank, suitable filter or drainage means placed in the press (cf. Figs. 15, 16 and 17), 2) are used with less than the final proportion of liquid paste - possibly without any liquid paste at all, the liquid paste being added by pressing , capillary suction, vacuum suction or similar means in a later process or during the pressure treatment; 3) with an amount of liquid paste corresponding to the proportion thereof in the finished product.
I det førstnævnte tilfælde ledsages trykbehandlingen som nævnt ovenfor af udpresning af et flydende materiale. Trykbehandlingapparatet 15 er således indrettet, at det er i stand til at afdræne den udpressede væske uden på nogen væsentlig måde at forstyrre trykprocessen.In the former case, the pressure treatment as mentioned above is accompanied by the pressing of a liquid material. The pressure treatment apparatus 15 is arranged so that it is capable of draining the extruded liquid without in any significant way interfering with the printing process.
Ved anvendelse af processer af denne art bliver det muligt at producere genstande med god stabilitet umiddelbart efter trykbehandlingen.By using processes of this kind, it becomes possible to produce articles of good stability immediately after the pressure treatment.
Slutbehandling 20 Efter trykformningen er der blevet dannet et emne med mere eller mindre stabil form. Afhængig af stabiliteten kan der anvendes forskellige grader af understøtning af emnet: 1) Understøtning i bunden eller på andre steder udelukkende med det formål at anbringe prøven i en ønsket stilling (understøtning kan 25 f.eks. være et gulv eller en hylde), 2. understøtningen langs essentielle dele af den formede overflade for at bevare det fremstillede emnes form, 71Final treatment 20 After the molding, a blank having a more or less stable shape has been formed. Depending on the stability, different degrees of support of the workpiece may be used: 1) Support at the bottom or elsewhere solely for the purpose of placing the specimen in a desired position (support may be, for example, a floor or shelf), 2 the support along essential portions of the shaped surface to maintain the shape of the fabricated article, 71
DK 163298 BDK 163298 B
3) fuldstændig understøtning omkring emnets fulde overflade for at bevare det fremstillede emnes form.3) complete support around the full surface of the blank to maintain the shape of the manufactured blank.
Emnet og understøtningsorganerne kan kombineres i pressen, idet en del af den formende overflade er en form, som efter trykbehandlingen 5 ledsager emnet som formunderstøtning (formene kan f.eks. være tynde tryk-formede metallegemer), eller som bringes i kontakt med emnet i en separat proces efter at emnet har forladt pressen.The workpiece and support means may be combined in the press, a portion of the forming surface being a mold which, after printing treatment 5, accompanies the workpiece as mold support (the molds may, for example, be thin pressurized metal bodies), or contacted with the workpiece. a separate process after the subject has left the press.
I mange tilfælde overfladebehandles det trykbehandlede emne umiddelbart efter trykbehandlingen, først og fremmest for at undgå udtørring 10 ved den videre behandling.In many cases, the pressurized blank is surface-treated immediately after the pressurization, first and foremost to avoid drying out 10 upon further treatment.
Overfladebehandlingen kan udføres ved påføring af hærdende forbindelser for at undgå fordampning, hvilket f.eks. kan ske ved pensling, udsmøring, sprøjtning, etc., eller ved påføring af fordampningshindrende aftagelig film, efter at emnet har forladt pressen eller i 15 forbindelse med trykbehandlingsprocessen ved overføring fra pressens formende overflader.The surface treatment can be carried out by applying curing compounds to avoid evaporation, which e.g. can be done by brushing, lubrication, spraying, etc., or by applying evaporative-preventable removable film after leaving the press or in connection with the pressure treatment process by transfer from the forming surfaces of the press.
I mange tilfælde kan de ovennævnte understøtninger også udnyttes til påføring af en overfladebehandling, eller de kan gøre overfladebehandlinger overflødige, eller understøtningen kan udgøre overflade-20 behandlingen (f.eks. en keramisk skal, som er påført i pressen).In many cases, the aforementioned supports may also be utilized for the application of a surface treatment, or they may render the surface treatments redundant, or the support may constitute the surface treatment (e.g., a ceramic shell applied in the press).
Endelig kan trykbehandlingen ledsages af processer, som sikrer, at prøven på en eller anden måde overgår til fast tilstand - i tilslutning til den overgang til fast tilstand, der hidrører fra selve trykket. Som eksempler kan nævnes samtidig påføring af varme (ved varme-25 overføring fra pressen eller ved elektro- eller mikrobølgeopvarmning) eller udløsning af polymerisation af en polymeriserbar komponent, som er inkorporeret i væskefasen.Finally, the pressure treatment can be accompanied by processes that ensure that the sample somehow transitions to solid state - in addition to the transition to solid state that results from the pressure itself. Examples include the simultaneous application of heat (by heat transfer from the press or by electric or microwave heating) or triggering of polymerization of a polymerizable component incorporated in the liquid phase.
Et cement/vand-baseret DSP-kompos i tmateriale kan retarderes med hensyn til sin kemiske strukturdannelse og/eller stabiliseres med hensyn 30 til sin form ved, at DSP-kompositmaterialet eller halvfabrikatet fryses. På denne måde kan kompositmaterialet eller halvfabrikatet henholdsvis blandes eller formes i forvejen og derefter transporteres 72A cement / water-based DSP composite material may be retarded for its chemical structure formation and / or stabilized for its form by freezing the DSP composite material or semi-finished product. In this way, the composite or semi-finished material can be mixed or formed in advance and then transported 72
DK 163298 BDK 163298 B
til et ønsket anvendelsessted, hvor strukturdannelsesprocessen kan få lov at forløbe videre ved, at produktet tøs op, eventuelt i kombination med efterfølgende formning. Denne metode kan anvendes generelt på en hvilken som helst type DSP-materiale, hvor strukturdannelsen 5 kan forsinkes, retarderes eller afbrydes ved frysning eller en lignende proces. Det DSP-materiale, der underkastes denne proces, kan formes i forvejen på en hvilken som helst af de måder, som er beskrevet i nærværende beskrivelse.to a desired application where the structure formation process may be allowed to proceed by thawing the product, possibly in combination with subsequent molding. This method can generally be applied to any type of DSP material where the structure formation 5 can be delayed, retarded or interrupted by freezing or a similar process. The DSP material subjected to this process can be formed in advance in any of the ways described herein.
FORMNING AF DSP I ET OMRÅDE MED HØJ SPÆNDINGFORMING DSP IN A HIGH VOLTAGE AREA
10 Formning af DSP-materialer kan også udføres i et område med høj spænding, typisk mellem 5 og 100 MPa, i særlige tilfælde mellem 100 og 1000 MPa og i ekstreme tilfælde mellem 1000 og 10000 MPa.Forming of DSP materials can also be carried out in a high voltage range, typically between 5 and 100 MPa, in special cases between 100 and 1000 MPa, and in extreme cases between 1000 and 10000 MPa.
Formningen under høj spænding vil sædvanligvis være kombineret med en forudgående formning af DSP-materialet ved lavere spænding, typisk 15 til opnåelse af 1) en omtrentlig form for genstande, og 2) et ønsket forarrangement af partikler, fibre, etc., før den endelige formning i et område med høj spænding.The high voltage molding will usually be combined with a prior molding of the lower voltage DSP material, typically 15 to obtain 1) an approximate form of articles, and 2) a desired arrangement of particles, fibers, etc., before the final forming in a high voltage area.
Formningen i et område med høj spænding kan typisk anvendes under 20 størkningen, f.eks. ved varm eller kold tryksintring, eller - hvad der er typisk for cementprodukter - ved strukturdannelse under hydrat isering.The molding in a high voltage region can typically be used during solidification, e.g. by hot or cold pressure sintering, or - what is typical of cement products - by structure formation during hydration.
Ved formningen i et område med høj spænding opnås der tættere strukturer. Det er kendt at forme genstande i områder med høj spænding ved 25 pulverkomprimering, tryksintring, etc., men ved alle disse kendte metoder er det ikke let og i de fleste tilfælde ikke muligt at opnå en ønsket i forvejen fastlagt mikrostruktur. Under anvendelse af strukturdannelsesteknikker i henhold til den foreliggende opfindelse i et superplastificeret materiale i et område med lav spænding kan det øn-30 skede partikel/fiberarrangement fastlægges i forvejen, hvorefter be-By forming in a high voltage region, closer structures are obtained. It is known to form objects in high voltage regions by powder compression, pressure sintering, etc., but by all these known methods it is not easy and in most cases not possible to obtain a desired predetermined microstructure. Using structure forming techniques of the present invention in a superplasticized material in a low voltage region, the desired particle / fiber arrangement can be determined in advance and
DK 163298BDK 163298B
73 handlingen ved høj spænding kan udføres på den således i forvejen arrangerede struktur.The high voltage operation can be performed on the structure thus arranged in advance.
Genstande, som typisk fremstilles ved hjælp af formning i et område med høj spænding, er f.eks. maskindele, som er udsat for høj spæn-5 ding, dele til luftfartøjer eller rumfartøjer, som skal udsættes for ekstreme mekaniske belastninger og andre genstande, som er udsat for hårde betingelser under deres anvendelse, herunder genstande med højt fiberindhold, som kombinerer ekstrem modstandsdygtighed og hårdhed med høj trækstyrke og duktilitet.Articles typically produced by molding in a high voltage region are e.g. high voltage machine parts, aircraft or spacecraft parts subjected to extreme mechanical loads and other objects subjected to harsh conditions during their use, including high fiber content combining extreme resistance and hardness with high tensile strength and ductility.
10 En særlig interessant teknik er at kombinere formningen i et område med høj spænding med forskellige forarrangementmetoder, som er beskrevet i afsnittene "TRYKFORMNING AF DSP". De forskellige produktionsmetoder omfattende halvfabrikater, som er beskrevet i dette afsnit, kan hensigtsmæssigt kombineres med en efterbehandling af 15 halvfabrikatet i et område med høj spænding.A particularly interesting technique is to combine the molding in a high voltage region with various pre-arrangement methods described in the "PRESSURE FOR DSP" sections. The various production methods comprising semi-finished products described in this section may conveniently be combined with a finishing of the semi-finished products in a high voltage area.
Især formningen af DSP i områder med høj spænding gør det muligt at kombinere høj hårdhed og slidbestandighed med en høj grad af duktilitet (som er opnået med et højt fiberindhold), hvilket er egenskaber, som det normalt er meget vanskeligt at kombinere ved hjælp af 20 kendte teknikker.In particular, the forming of DSP in high-voltage areas allows high hardness and abrasion resistance to be combined with a high degree of ductility (obtained with a high fiber content), which are properties which are usually very difficult to combine using 20 known techniques.
Et DSP-kompositmateriale og/eller et DSP- halvfabrikat kan formes i et område med høj spænding, typisk et område med 5 - 100 MPa, i særlige tilfælde 100 - 1000 MPa og i ekstreme tilfælde 1000 - 10.000 MPa. Et cementbaseret DSP-materiale kan også omdannes til fast form 25 med et højt spændingsniveau, typisk 0-5 MPa, f.eks. hærdning mellem plader i en presse. I specielle tilfælde kan hærdningen udføres ved højere spændingsniveauer, såsom 5 - 100 MPa, og i meget specielle tilfælde ved spændinger mellem 100 og 1000 MPa eller endog mellem 1000 eller 10.000 MPa.A DSP composite material and / or a DSP semi-product can be formed in a high voltage region, typically a range of 5 - 100 MPa, in special cases 100 - 1000 MPa and in extreme cases 1000 - 10,000 MPa. A cement-based DSP material can also be converted to solid form 25 with a high voltage level, typically 0-5 MPa, e.g. curing between plates in a press. In special cases, the curing can be carried out at higher stress levels, such as 5 - 100 MPa, and in very special cases at stresses between 100 and 1000 MPa or even between 1000 or 10,000 MPa.
30 Om ønsket kan hærdningen i et område med høj spænding kombineres med, at DSP-kompositmaterialet før formningen behandles under betingelser med høj forskydning, f.eks. ved eventuelt gentagen passage gennem flervalsesystemer i overensstemmelse med den teknik, som er beskrevet 74If desired, the cure in a high voltage region can be combined with the DSP composite material prior to molding being treated under high shear conditions, e.g. by optionally repeated passage through multiple roll systems in accordance with the technique described 74
DK 163298 BDK 163298 B
i europæisk patentansøgning nr. 80301909.0, publiceret under publika-tionsnummer 0 021 682.in European Patent Application No. 80301909.0, published under publication number 0 021 682.
» 'V*'-- 75»'V *' - 75
DK 163298 BDK 163298 B
Eksempel 1.Example 1.
Følgende materialer blev anvendt i eksemplerne:The following materials were used in the Examples:
Hvid Portland cement: Specifik overflade (Blaine) 4380 cm2/g.White Portland cement: Specific surface (Blaine) 4380 cm2 / g.
5 Rumvægt (forventet) 3,15 g/cm3.Room weight (expected) 3.15 g / cm3.
Silicastøv: Fint kugleformet Si02*rigt støv.Silica dust: Fine spherical Si02 * rich dust.
Specifik overflade (bestemt ved BET-teknik) ca. 250.000 cm2/g, svarende til en gennemsnitlig 10 partikeldiameter på 0,1 μ. Rum vægt 2,22 g/cm3.Specific surface (determined by BET technique) approx. 250,000 cm 2 / g, corresponding to an average particle diameter of 0.1 μ. Room weight 2.22 g / cm3.
Bauxit: Ildfast calcineret bauxit, 85% AI2O3, rumvægt 3,32 g/cm3 for sand 0-4 mm, 3,13 g/cm3 for sten 15 4-10 mm.Bauxite: Refractory calcined bauxite, 85% AI2O3, bulk weight 3.32 g / cm3 for sand 0-4 mm, 3.13 g / cm3 for rock 4-10 mm.
Mighty®: Et såkaldt betonsuperplastifice- ringsmiddel, natriumsalt af et højt kondenseret naphthaiensul-f onsyre/f ormaldehyd-kondensat, 20 hvoraf typisk mere end 70% be står af molekyler med 7 eller flere naphthalenkemer. Rumvægt ca. 1,6 g/cm3. Fås enten som et fast pulver eller som en vandig 25 opløsning (42 vægtprocentMighty®: A so-called concrete superplasticizer, sodium salt of a highly condensed naphthalene sulfonic acid / formaldehyde condensate, 20 of which typically consists of more than 70% of molecules with 7 or more naphthalene nuclei. Room weight approx. 1.6 g / cm3. Available either as a solid powder or as an aqueous solution (42% by weight
Mighty®, 58 vægtprocent vand).Mighty®, 58% by weight water).
Vand: Almindeligt ledningsvand.Water: Plain tap water.
Fremstilling af cylindriske betonprøver fra våd beton blandet med silicastøv/cement-binder og calcineret bauxitsand og -sten: -31: 76Preparation of cylindrical concrete samples from wet concrete mixed with silica / cement binder and calcined bauxite sand and stone: -31: 76
DK 163298 BDK 163298 B
Betonprøverne fremstilles ud fra én charge på 23 liter med følgende sammensætning:The concrete samples are prepared from one batch of 23 liters with the following composition:
Silicastøv: 3200 gSilica dust: 3200 g
Hvid Portland cement: 16000 g 5 Bauxit 4-10 mm: 32750 gWhite Portland cement: 16000 g 5 Bauxite 4-10 mm: 32750 g
Bauxit 0 - 4 mm: 10900 gBauxite 0 - 4 mm: 10900 g
Mighty® (pulver): 250 gMighty® (powder): 250 g
Vand: 2980 gWater: 2980 g
Blanding 10 Groft tilslagsmateriale, cement og Mighty® - pulver tørblandes i 5 minutter i en 50 liters skovlblander. Derefter tilblandes silicastøvet, og blandingen fortsættes i 10 minutter.Mixture 10 Coarse aggregate, cement and Mighty® powder are dry mixed for 5 minutes in a 50 liter bucket mixer. Then the silica dust is mixed and the mixture is continued for 10 minutes.
Frisk betonFresh concrete
Betonen er blød og let bearbejdelig.The concrete is soft and easily workable.
15 Støbning 6 betoncylindre, diameter 10 cm, højde 20 cm, og 2 plader (40 x 30 x 5 cm) støbes ved 20eC. Prøven vibreres i 10 - 30 sekunder på et standardrys tebord (50 Hz).15 Molding 6 concrete cylinders, diameter 10 cm, height 20 cm, and 2 slabs (40 x 30 x 5 cm) are cast at 20 ° C. The sample is vibrated for 10 - 30 seconds on a standard tea table (50 Hz).
Hærdning 20 Straks efter støbningen neddyppes de lukkede forme til cylindrene i vand ved 60eC og hærdes i 5 dage. Pladerne dækkes med plastfilm og hærdes i 1 dag ved 20°C i luften, hvorefter de neddyppes i vand ved 60°C og hærdes i 4 dage. Efter hærdningen fjernes prøverne fra formen og opbevares i luft ved 20°C og ca. 70% relativ fugtighed, indtil de 25 afprøves (afprøvningen foretages inden fo'r en periode på 30 dage efter varmebehandlingen).Curing 20 Immediately after casting, the closed molds are immersed into the cylinders in water at 60 ° C and cured for 5 days. The plates are covered with plastic film and cured for 1 day at 20 ° C in the air, then immersed in water at 60 ° C and cured for 4 days. After curing, samples are removed from the mold and stored in air at 20 ° C and ca. 70% relative humidity until the 25 is tested (the test is done before a period of 30 days after the heat treatment).
7777
DK 163298 BDK 163298 B
Afprøvningtesting
Rumvægt, lydhastighed, dynamisk elasticitetsmodul, trykstyrke og spændings/tøjningskurve bestemmes for de 6 betoncylindre (spæn-dings/tøjningskurverne bestemmes kun for 2 prøver).Room weight, sound velocity, dynamic modulus of elasticity, compressive strength and stress / strain curve are determined for the 6 concrete cylinders (stress / strain curves are only determined for 2 samples).
5 Forsøgsresultaterne fremgår af nedenstående tabel 1.5 The test results are shown in Table 1 below.
Tabel 1Table 1
Egenskaber hos hærdet betonProperties of hardened concrete
Rumvægt Lydhastig- Dynamisk ela- Trykstyrke Statisk hed sticitetsmodul elastici- 10 tetsmodul 2878 kg/m3 6150 m/sek. 109000 MPa 217,5 MPa 78000 MPa (standard afvigelse 15 6,2 MPa)Room weight Sound speed- Dynamic elastic Compressive force Static heat modulus elasticity modulus 2878 kg / m3 6150 m / sec. 109000 MPa 217.5 MPa 78000 MPa (standard deviation 15 6.2 MPa)
Eksempel 2Example 2
Der udføres forsøg med forskellige betonsuperplastificeringsmidler for at bestemme vandbehovet til opnåelse af den flydende til plasti-20 ske konsistens af den masse, der skal hærdes.Various concrete superplasticizers are being tested to determine the water requirement for obtaining the liquid to plastic consistency of the pulp to be cured.
Der anvendes følgende superplastificeringsmidler (SPT):The following superplasticizers (SPT) are used:
Mighty®: Se eksempel 1.Mighty®: See Example 1.
Lomar-D: Et betonsuperplastificerings- middel af samme sammensætning 25 som Mighty®, fremstillet af 78Lomar-D: A concrete superplasticizer of the same composition 25 as Mighty®, made of 78
DK 163298 BDK 163298 B
Diamond Shamrock Chemical Company, N. Jersey, USA.Diamond Shamrock Chemical Company, N. Jersey, USA.
Melment®: En anionisk melaminharpiksopløs- ning.Melment®: An anionic melamine resin solution.
5 Betokem®: Et sulfonsyre-formaldehydkon- densatbaseret på naphthalen og lignosulfonat.5 Betokem®: A sulfonic acid formaldehyde condensate based on naphthalene and lignosulfonate.
Sikament: Et sulfonsyre-formaldehydkon - densatbaseret på naphthalen.Sycamore: A sulfonic acid-formaldehyde con - densate based on naphthalene.
10 I alle serierne anvendes følgende fælleskomponenter (beregnet på én charge):10 In all series, the following common components are used (calculated on one charge):
Kvartssand 1 - 4 mm 2763 gQuartz sand 1 - 4 mm 2763 g
Kvartssand 0,25 1 mm 1380 gQuartz sand 0.25 1 mm 1380 g
Kvartssand 0 - 25 mm 693 g 15 Portland cement 2706 gQuartz sand 0 - 25 mm 693 g Portland Portland 2706 g
Silicastøv 645 g SPT-mængderae bestemmes således, at indholdet af tørstof er mindst 82 g pr. blanding. Der anvendes en noget højere dosering med Betokem® og Sikament.Silica dust 645 g of SPT amount is determined so that the dry matter content is at least 82 g per liter. mix. A somewhat higher dosage is used with Betokem® and Sikament.
20 De følgende komponenter er forskellige:The following components are different:
Serie 1: Mighty®-opløsning (42%) 195 gSeries 1: Mighty® solution (42%) 195 g
Yderligere vand 437 gAdditional water 437 g
Serie 2: Lomar-D-opløsning (37%) 221 gSeries 2: Lomar-D solution (37%) 221 g
Yderligere vand 461 g 25 Serie 3: Melment®-opløsning (20%) 410 gAdditional Water 461 g 25 Series 3: Melment® Solution (20%) 410 g
Yderligere vand 322 gAdditional water 322 g
Serie 4: Betokem®-opløsning (38%) 273 gSeries 4: Betokem® solution (38%) 273 g
Yderligere vand 431 g 79Additional Water 431 g 79
DK 163298 BDK 163298 B
Serie 5: Sikamentopløsning (42%) 234 gSeries 5: Sycamore solution (42%) 234 g
Yderligere vand 464 gAdditional water 464 g
BlandingMix
Blandingen udføres i en æltemaskine med planetbevægelse under an-5 vendelse af en blandeskovl. Der anvendes følgende fremgangsmåde: 1) Tørblanding af sand, cement + fyldmateriale i 5 minutter.The mixture is carried out in a planetary kneading machine using a mixing bucket. The following procedure is used: 1) Dry mix of sand, cement + filler for 5 minutes.
2) Tilsætning af størstedelen af det vand, som ikke udgør nogen del af betonsuperplastificeringsopløsningen. Ca. 50 ral af vandet beholdes til senere anvendelse som skyllevand. Fortsat 10 blanding i 5 minutter.2) Adding most of the water which does not form part of the concrete superplasticization solution. Ca. 50 ral of the water is retained for later use as rinsing water. Continue mixing for 5 minutes.
3) Tilsætning af betonsuperplastificeringsmiddelopløsning og efterfølgende skylning af beholderen med de ovennævnte 50 ml vand til sikring af, at alt betonsuperplastificeringsmidlet inkorporeres i blandingen. Blanding i ca. 10 minutter.3) Adding the concrete superplasticizer solution and subsequently rinsing the container with the above 50 ml of water to ensure that all the concrete superplasticizer is incorporated into the mixture. Mix for approx. 10 minutes.
15 Vandbehovene, dvs. den mængde vand, der anvendes i de forskellige blandinger til opnåelse af den specificerede konsistens, bestemmes ved forsøgsblanding. Vandbehovene fremgår af nedenstående tabel II.15 The water needs, ie. the amount of water used in the various mixtures to obtain the specified consistency is determined by test mixture. Water requirements are shown in Table II below.
Konsistensen bedømmes ved at måle spredningen af en kegle af materialet, der dannes ved at hælde materialet ud i en 5 cm høj messing-20 kegleform med bunddiameter 10 cm og øvre diameter 7,1 cm på et flydebord med messingoverflade til anvendelse af hydraulisk cement (ASTM C 230-368) og fjerne formen. Diameteren af materialet måles a) umiddelbart efter fjernelse af formen, b) efter 10 stød og c) efter 20 stød.The consistency is assessed by measuring the spread of a cone of the material formed by pouring the material into a 5 cm high brass cone shape with bottom diameter 10 cm and upper diameter 7.1 cm on a floating table with brass surface for use of hydraulic cement ( ASTM C 230-368) and remove the mold. The diameter of the material is measured a) immediately after removal of the mold, b) after 10 shocks and c) after 20 shocks.
25 Konsistensen anses for at være af den ønskede værdi for diametre på ca. 12 cm efter 10 stød og 14 cm efter 20 stød.The consistency is considered to be of the desired value for diameters of approx. 12 cm after 10 shocks and 14 cm after 20 shocks.
8080
DK 163298 BDK 163298 B
Tabel IITable II
Vandbehov (herunder vand i superplastificeringsopløsningen) udtrykt i gram vand pr. charge og i relation til den samlede mængde fint pulver (cement + silicastøv) på vægtbasis, idet volumenet af fint pulver er 5 det samme i alle blandingerne (1160 cm^).Water requirements (including water in the superplasticizer solution) expressed in grams of water per charge and in relation to the total amount of fine powder (cement + silica dust) by weight, the volume of fine powder being the same in all the mixtures (1160 cm 2).
Type plastificeringsmiddel Vandbehov gram vægtforhold vand/cement 10 + silicastøvType of plasticizer Water requirement gram weight ratio water / cement 10 + silica dust
Mighty® 550 0,16Mighty® 550 0.16
Lomar-D 550 - 600 0,16-0,18Lomar-D 550 - 600 0.16-0.18
Melment® 650 0,19 15 Betokem® 550 - 600 0,16 - 0,18Melment® 650 0.19 15 Betokem® 550 - 600 0.16 - 0.18
Sikament 550 - 600 0,16 - 0,18Sickness 550 - 600 0.16 - 0.18
Kommentarer til forsøgsresultaterneComments on the test results
Forsøgene kan sammenlignes med de forsøg, der er omtalt i eksempel 7 20 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047, serie 1, tabel V. Mængderne af sand, cement og silica er de samme som i eksemplet, men silicastøvet og cementen stammer fra senere charger. En anden forskel er, at der i eksempel 7 i internationl patentansøgning nr.The tests can be compared to the tests mentioned in Example 7 20 in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, Series 1, Table V. The amounts of sand, cement and silica are the same as in the example, but the silica dust and cement originate. from later charges. Another difference is that in Example 7 of International Patent Application no.
PCT/DK79/00047 er anvendt Mighty®-pulver, som er opløst umiddelbart 25 før blandingen, medens der i det foreliggende forsøg er anvendt enPCT / DK79 / 00047 used Mighty® powder, which was dissolved immediately before mixing, while in the present experiment a
Mighty®-opløsning leveret af fabrikanten. Det skal bemærkes, at vandbehovet i alle tilfælde med høj dosering af superplastificeringsmid-del er lavt, nemlig i området fra 500 g'i eksempel 7 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047 til 600 - 650 g for Melment® i 30 nærværende forsøg, svarende til vand/pulverforhold på 0,15 - 0,19 på vægtbasis. Dette skal sammenlignes med 1200 g vand og vand/pulverforhold på 0,36 i mørtelen uden superplastificeringsmiddel. Det skal be- 81Mighty® solution supplied by the manufacturer. It should be noted that the water requirement in all cases with high dosage of superplasticizer is low, namely in the range of 500 g in Example 7 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 to 600 - 650 g for Melment® in the present trials, corresponding to water / powder ratio of 0.15 - 0.19 by weight. This should be compared to 1200 g of water and water / powder ratio of 0.36 in the mortar without superplasticizer. It should be 81
DK 163298 BDK 163298 B
mærkes, at der består mindre forskelle mellem vandbehovene hos de forskellige typer superplastificeringsmidler, og at Mighty^ er blandt de bedste. Alle superplastificeringsmidlerne viser sig imidlertid at føre til de ekstremt gode flydeegenskaber hos cement + silicastøv-5 binderen med meget lavt vandindhold, som er karakteristiske for materialerne ifølge den foreliggende opfindelse og ifølge international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047.It is noted that there are minor differences between the water needs of the different types of superplasticizers and that Mighty ^ is among the best. However, all of the superplasticizers are found to lead to the extremely good flow properties of the very low water content cement + silica dust binder characteristic of the materials of the present invention and according to International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.
Eksempel 3Example 3
Pulverkomprimering af sand og sten 10 Formålet er at bedømme forskellige sand- og stenmaterialers modstand mod deformation ved pulverkomprimeringen, specielt at sammenligne naturlige betontilslagsmaterialer med særlig stærke og hårde materialer.Powder compression of sand and rock 10 The purpose is to evaluate the resistance of various sand and stone materials to deformation in the powder compression, especially to compare natural concrete aggregates with particularly strong and hard materials.
Materialer 15 Kvartssand 0,25 - 1 mm, kvartssand 1-4 mm, knust granit 4-8 mm, ildfast bauxit 0-4 mm, ildfast bauxit 4-10 mm, siliciumcarbid 0,5-2 ram, (kval. 10/F PS - K Arendal Smelteværk A/S, Ejderihavn,Materials 15 Quartz sand 0.25 - 1 mm, quartz sand 1-4 mm, crushed granite 4-8 mm, refractory bauxite 0-4 mm, refractory bauxite 4-10 mm, silicon carbide 0.5-2 frame, (qual. 10 / F PS - K Arendal Smelter Works A / S, Ejderihavn,
Norge).Norway).
Kommentarer 20 De enkelte fraktioner af partikler er relativt ensartet graderet, svarende til, at forholdet mellem den største og den mindste kornstørrelse (partikelstørrelse) i det væsentlige ikke overstiger 4.Comments 20 The individual fractions of particles are relatively uniformly graded, corresponding to the fact that the ratio of the largest to the smallest grain size (particle size) does not substantially exceed 4.
Pulverkomprimeringpowder Compaction
Prøver af de enkelte sand- og stenfraktioner komprimeres ved uni-25 aksial presning i en form. Presseapparatet består af en cylindrisk formcylinder, som er åben i begge i ender, og to cylindiske stempler (formcylinderens diameter 30 mm, pulverhøjde ved fyldningen ca. 32 mm og efter færdig komprimering 16 - 23 mm, afhængigt af pulvertypen).Samples of the individual sand and rock fractions are compressed by uniaxial pressing in a mold. The pressing apparatus consists of a cylindrical mold cylinder which is open at both ends and two cylindrical pistons (diameter of mold cylinder 30 mm, powder height at filling about 32 mm and after compression 16 - 23 mm, depending on the type of powder).
8282
DK 163298 BDK 163298 B
De tørre materialer hældes løst i formcylinderen. Komprimeringen udføres i et Instron-testapparat med konstant komprimeringshastighed (5 mm/minut) op til et komprimerings tryk på 350 MPa, hvorefter trykket aflastes ved, at stemplet bevæges i modsat retning. Under kompri-5 meringen og aflastningen optegnes der kraft/forskydningskurver.The dry materials are loosely poured into the mold cylinder. The compression is carried out in an Instron test apparatus at a constant compression rate (5 mm / minute) up to a compression pressure of 350 MPa, after which the pressure is relieved by moving the piston in the opposite direction. During compression and relief, force / displacement curves are recorded.
Resultaterresults
Fra kurverne over kraft/forskydning udføres der sammenligninger af komprimeringstrykket til opnåelse af identisk "tæthed" for de enkelte materialer. Resultaterne fremgår af tabel III.From the force / displacement curves, comparisons of the compression pressure are made to obtain identical "density" for the individual materials. The results are shown in Table III.
10 Tabel IIITable III
Komprimerings tryk, MPa, som funktion af komprimeringsgraden. Komprimeringsgraden er forholdet mellem partiklernes volumen og volumenet af den samlede pulvermasse (udtrykt på en anden måde: 1 - porøsitet).Compression pressure, MPa, as a function of the degree of compression. The degree of compression is the ratio of the volume of the particles to the volume of the total powder mass (expressed in another way: 1 - porosity).
Komprime- Granit Kvarts Kvarts Bauxit Bauxit Silici- 15 ringsgrad 4-8mm l-4mm 0,25-lmm 4-10mm 0-2mm umcarbid 0,5-2mm 0,70 16 10 24 36 61 48 0,75 29 23 42 61 110 82 20 0,80 59 43 76 95 194 145Compression Granite Quartz Quartz Bauxite Bauxite Silicon grade 4-8mm l-4mm 0.25-lmm 4-10mm 0-2mm umcarbide 0.5-2mm 0.70 16 10 24 36 61 48 0.75 29 23 42 61 110 82 20 0.80 59 43 76 95 194 145
Det skal bemærkes, at det komprimeringstryk, der kræves til opnåelse af samme grad af komprimering, er væsentligt højere for de hårde materialer (bauxit og siliciumcarbid) end for de materialer, der sæd-25 vanligvis anvendes som additiver i beton (granit og kvarts).It should be noted that the compaction pressure required to achieve the same degree of compaction is substantially higher for the hard materials (bauxite and silicon carbide) than for the materials commonly used as concrete additives (granite and quartz). .
Kommentarer:comments:
Pulverkomprimeringsteknikken egner sig til at sammenligne styrken af partikler, forudsat at de forskellige partikelmaterialer eller par- 83The powder compression technique is suitable for comparing the strength of particles, provided that the various particulate materials or particulates 83
DK 163298 BDK 163298 B
tikelkompositioner har omtrentlig samme partikelgeometri og forudsat, at partikelstørrelsen er relativt stor i sammenligning med formcylinderens dimensioner. Disse betingelser er rimeligt opfyldt i forsøget med kvartssand og fint bauxit (i disse tilfælde er partiklerne kom-5 pakte, afrundede og små). Ved forsøgene med granitsten og groft bauxit er partikel/stempel-forholdet noget for stort (ca. 0,2 - 0,3) til, at det muliggør en direkte sammenligning med resultaterne for forsøget med kvartssand og fint bauxit. På den anden side er en indbyrdes sammenligning mellem disse to rimelig. Det er vanskeligt at 10 sammenligne resultaterne af forsøgene med siliciumcarbid med de øvrige resultater, da dette pulvermateriale i modsætning til alle de andre materialer har meget skarpe kanter.particle compositions have approximately the same particle geometry and provided that the particle size is relatively large in comparison with the dimensions of the mold cylinder. These conditions are reasonably met in the quartz sand and fine bauxite test (in these cases the particles are compact, rounded and small). In the granite and coarse bauxite experiments, the particle / piston ratio is somewhat too large (about 0.2 - 0.3) to allow a direct comparison with the results of the quartz sand and fine bauxite experiment. On the other hand, a comparison between these two is reasonable. It is difficult to compare the results of the experiments with silicon carbide with the other results since, unlike all the other materials, this powder material has very sharp edges.
Eksempel 4 Mørtel af høj kvalitet 15 Der fremstilles to forskellige typer mørtel, begge på basis af lavalkali sulfatbestandig Portland cement, silicastøv og Mighty®, men med forskellige typer sand, nemlig ildfast bauxit og siliciumcarbid (kval. 10/F PS - K, Arendal Smelteværk A/S, Ejdenhavn, Norge). Formålet er at undersøge mekaniske egenskaber hos mørtel fremstillet med 20 det meget stærke sand, jfr. eksempel 3, og med den meget stærke sili-ca/cementbinder, som er beskrevet i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047. I alle blandingerne anvendes følgende komponenter (angivet på én charge):Example 4 High quality mortar Two different types of mortar are produced, both on the basis of low alkali sulphate resistant Portland cement, silica dust and Mighty®, but with different types of sand, namely refractory bauxite and silicon carbide (qual. 10 / F PS - K, Arendal Smelterworks A / S, Ejdenhavn, Norway). The purpose is to investigate the mechanical properties of mortar made with the very strong sand, cf. Example 3, and with the very strong silica / cement binder described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. In all the mixtures the following components (indicated on one charge) are used:
Silicastøv 645 g 25 Lavalkali, sulfatbestandigSilica dust 645 g 25 Low alkali, sulphate resistant
Portland cement 2706 g 42% Mighty®-opløsning 195 gPortland cement 2706 g 42% Mighty® solution 195 g
Til bauxitmørtelen anvendes følgende komponenter:The following components are used for the bauxite mortar:
Bauxit 0 - 4 mm 6104 g 30 Vand (bortset fra vand i Mighty®-opløsningen) 387 g 84Bauxite 0 - 4 mm 6104 g 30 Water (other than water in the Mighty® solution) 387 g 84
DK 163298 BDK 163298 B
Til mørtel med siliciumcarbid anvendes følgende komponenter:The following components are used for mortar with silicon carbide:
Siliciumcarbid 5755 gSilicon carbide 5755 g
Vand (bortset fra vand iWater (other than water in
Mighty®-opløsningen) 487 g 5 De anvendte mængder af sand, cement og Mighty® (på volumenbasis) er de samme som de mængder, der er anvendt i eksempel 9 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047. I mørtelen med bauxit er vandmængden også den samme som i eksempel 9 i international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047, medens vandmængden i mørtelen med silicium-10 carbid er noget højere. Dette skyldes, at siliciumcarbid-sandet har meget skarpe kanter og derfor kræver en mere letflydende silica/ce-mentpasta og/eller en større volumenmængde pasta.The Mighty® solution) 487 g 5 The amounts of sand, cement and Mighty® (by volume) used are the same as those used in Example 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. In the bauxite mortar, the amount of water is also the same as in Example 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, while the amount of water in the silicon-10 carbide mortar is somewhat higher. This is because the silicon carbide sand has very sharp edges and therefore requires a more fluid silica / cement paste and / or a larger volume of paste.
For hver af de to typer mørtel fremstilles der to charger, den ene med en sammensætning som angivet ovenfor og den anden af dobbelt så 15 stor størrelse.For each of the two types of mortar, two batches are prepared, one having a composition as indicated above and the other of twice the size.
Blanding og støbningMixing and casting
Blandingen udføres i en æltemaskine med planetbevægelse under anvendelse af en blandeskovl. Der anvendes følgende fremgangsmåde: 1) Tørblanding af sand, cement + fyldmateriale i 5 minutter.The mixture is carried out in a planetary moving kneading machine using a mixing bucket. The following procedure is used: 1) Dry mix of sand, cement + filler for 5 minutes.
20 2) Tilsætning af størstedelen af det vand, der ikke udgør nogen del af betonsuperplastificeringsopløsningen. Ca. 50 ml af vandet reserveres til senere anvendelse som skyllevand. Fortsat blanding i 5 minutter.2) Adding the majority of the water which does not form part of the concrete superplasticization solution. Ca. 50 ml of the water is reserved for later use as rinsing water. Continue mixing for 5 minutes.
3) Tilsætning af betonsuperplastificeringsmiddelopløsning og 25 efterfølgende skylning af beholderen med de ovennævnte 50 ml vand til sikring af, at al betonsuperplastificeringsmidlet inkorporeres i blandingen. Blanding i ca. 10 minutter.3) Adding the concrete superplasticizer solution and subsequently rinsing the container with the above 50 ml of water to ensure that all the concrete superplasticizer is incorporated into the mixture. Mix for approx. 10 minutes.
8585
DK 163298 BDK 163298 B
Mørtelblandingerne opfører sig som højviskose væsker og støbes i cylindriske forme (højde 20 cm, diameter 10 cm) på et standardrys tebord (50 Hz). Støbetiden er ca. 1 minut. Prøvelegemerne (i lukkede forme) hærdes i vand ved 80°C i 4 dage.The mortar mixtures behave like highly viscous liquids and are molded into cylindrical molds (height 20 cm, diameter 10 cm) on a standard rice tea table (50 Hz). The casting time is approx. 1 minute. The test bodies (in closed molds) are cured in water at 80 ° C for 4 days.
5 Afprøvning5 Testing
Massefylde, lydhastighed, dynamisk elasticitetsmodul, trykstyrke og spændings/tøjningskurve bestemmes. Trykstyrken og spændings/tøjnings-kurverne bestemmes på en 500 tons hydraulisk presse under anvendelse af en spændingsændringshastighed på 0,5 MPa pr. sekund. Resultaterne 10 fremgår af tabel IV:Density, sound speed, dynamic modulus of elasticity, compressive strength and tension / strain curve are determined. The compressive strength and stress / strain curves are determined on a 500 ton hydraulic press using a stress change rate of 0.5 MPa per liter. second. The results 10 are shown in Table IV:
Tabel IVTable IV
Egenskaber af hærdet mørtel bedømt ved måling på cylindriske prøvelegemer (højde 20 cm, diameter 10 cm).Properties of cured mortar judged by measurement on cylindrical specimen bodies (height 20 cm, diameter 10 cm).
Bauxitmørtel Silicium- 15 carbidmørtelBauxite Mortar Silicon Carbide Mortar
Massefylde (kg/m3) 2853 (6)*) 2640 (6)*)Density (kg / m3) 2853 (6) *) 2640 (6) *)
Lydhastighed m/sek. 6449 (6)*) 6443 (6)*)Sound speed w / sec. 6449 (6) *) 6443 (6) *)
Dynamisk elasticitets 20 modul (MPa) 118600 (6)*) 109600 (6)*)Dynamic Elasticity Module (MPa) 118600 (6) *) 109600 (6) *)
Trykstyrke og densCompressive strength and its
standardafgivelse (MPa) 248,0 SD 7,7 184,3 SDstandard release (MPa) 248.0 SD 7.7 184.3 SD
(6)* 5,9 (4)* 25 *) - antal afprøvninger.(6) * 5.9 (4) * 25 *) - number of tests.
Spændings/tøjningsmålingerne udføres på to prøvelegemer fra hver serie. Prøvelegemer belastes til ca. 60% af deres brudbelastning og aflastes derefter, hvorpå de igen belastes op til brud uden registrering af spænding/tøjning. Nogle få af prøvelegemerne belastes og af-30 lastes flere gange.The stress / strain measurements are performed on two test bodies from each series. Sample bodies are loaded to approx. 60% of their breaking load and then relieved, which in turn is charged to break without tension / strain detection. A few of the test bodies are loaded and unloaded several times.
J · ... * — 86J · ... * - 86
DK 163298 BDK 163298 B
Spændings/tøjningskurven for bauxitmørtelen er praktisk taget en lige linje gennem hele måleområdet (0 - 150 eller 160 MPa) med en hældning (sekant) svarende til et elasticitetsmodul på 84300 MPa. Ved gentagen belastning og aflastning konstateres der kun ubetydelig hysterese.The stress / strain curve for the bauxite mortar is practically a straight line throughout the measurement range (0 - 150 or 160 MPa) with a slope (secant) corresponding to a modulus of elasticity of 84300 MPa. With repeated loading and unloading, only minor hysteresis is found.
5 Spædings/tøjningskurverne for mørtelen med siliciumcarbid (måleområde 0 - 100 MPa) bøjer noget af med en begyndelseshældning svarende til et elasticitetsmodul på 86000 MPa og et elasticitetsmodul ved trykket 100 MPa på 72000 MPa. Ved gentagen belastning på 100/120/140/160 MPa viser en prøve af siliciumcarbidmørtelen udpræget hysterese, hvilket 10 tyder på indre strukturnedbrydning.5 The tensile / strain curves for the silicon carbide mortar (measuring range 0 - 100 MPa) deflect somewhat with an initial slope corresponding to a modulus of elasticity of 86000 MPa and an elasticity modulus at the pressure of 100 MPa of 72000 MPa. At repeated load of 100/120/140/160 MPa, a sample of the silicon carbide mortar shows marked hysteresis, suggesting internal structure degradation.
Trykstyrken for mørteler med bauxit synes ikke at påvirkes væsentligt ved en for-belastning op til 150 - 160 MPa, hvorimod styrken for mørtelen med siliciumcarbid er væsentlig lavere for de prøver, som er blevet belastet i forvejen.The compressive strength of bauxite mortars does not appear to be significantly affected by a preload of up to 150 - 160 MPa, whereas the strength of the silicon carbide mortar is substantially lower for the samples already loaded.
15 Værdierne for trykstyrken for de i forvejen belastede prøver med siliciumcarbidmørtelen er derfor ikke medtaget i resultaterne i tabel IV.15 The values of the compressive strength of the samples already loaded with the silicon carbide mortar are therefore not included in the results in Table IV.
Kommentarer til resultaterneComments on the results
Det vil bemærkes, at mørtelen med bauxitsand er ekstremt stærk og 20 stiv, med trykstyrker på 248 MPa (maksimumværdi for to af prøvelegemerne var 254,2 MPa, svarende til en belastning på mere end 200 tons). Bruddet forløber i stor udstrækning gennem bauxi tsandet, hvilket viser muligheden for at fremstille endnu stærkere mørtel ved at anvende endnu stærkere sandmaterialer.It will be noted that the bauxite sand mortar is extremely strong and 20 rigid, with compressive strengths of 248 MPa (maximum value for two of the test bodies was 254.2 MPa, corresponding to a load of more than 200 tons). The fracture extends extensively through the bauxite tooth, which shows the possibility of making even stronger mortar by using even stronger sand materials.
25 Trykstyrken hos mørtelen med siliciumcarbid er væsentlig lavere (184,3 MPa) og er ikke meget højere end for den tilsvarende mørtel indeholdende kvartssand (160 - 179 MPa, jfr. international patentansøgning nr. PCT/DK79/00047, eksempel 9), hvilket kan synes ejendommeligt i betragtning af den store hårdhed og styrke, som silicium-30 carbid i sig selv udviser. Grunden er utvivlsomt, at der i mørtelen med siliciumcarbid anvendes væsentligt mere vand end i mørtelen med bauxit og den mørtel med kvartssand, der er beskrevet i international 87The compressive strength of the silicon carbide mortar is substantially lower (184.3 MPa) and is not much higher than that of the corresponding mortar containing quartz sand (160 - 179 MPa, cf. International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, Example 9), which may seem peculiar given the great hardness and strength exhibited by silicon-30 carbide itself. The reason is undoubtedly that in the silicon carbide mortar substantially more water is used than in the bauxite mortar and the quartz sand mortar described in international 87
DK 163298 BDK 163298 B
patentansøgning nr. PCT/DK79/00047. Dette fører til en betydelig svagere binder. Vand/pulverforholdet (samlet vægtmængde vand i forhold til cement + silica) er 0,149 for bauxit- eller kvartsmørtelen og 0,179 for siliciuracarbidmørtelen. Bruddet forløber i stor udstrækning 5 uden for siliciumcarbidpartiklerne. Dette, sammenholdt med den bøjede spændings/tøjningskurve og den store hysterese (som er karakteristisk for sprøde materialer, hvor partiklerne er væsentlig stærkere end matrixen) antyder muligheden for at opnå væsentlig højere styrke ved at forbedre matrixen. Dette kan opnås ved at reducere vand/pulverforhol-10 det til f.eks. 0,13 - 0,15, hvilket er muligt ved at anvende et noget grovere siliciumcarbidsand og/eller større mængde cement og silica.Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. This leads to a significantly weaker binder. The water / powder ratio (total weight of water versus cement + silica) is 0.149 for the bauxite or quartz mortar and 0.179 for the silica carbide mortar. The fracture extends extensively 5 outside the silicon carbide particles. This, in conjunction with the bent stress / strain curve and the large hysteresis (which is characteristic of brittle materials where the particles are significantly stronger than the matrix) suggests the possibility of obtaining significantly higher strength by improving the matrix. This can be achieved by reducing the water / powder ratio to e.g. 0.13 - 0.15, which is possible by using a somewhat coarser silicon carbide sand and / or greater amount of cement and silica.
Der er fremstillet yderligere 16 cylindre af bauxitmørtelen med samme sammensætning og under anvendelse af samme teknik som ovenfor bortset fra, at bauxiten var fra en senere charge.An additional 16 cylinders of the bauxite mortar of the same composition have been made using the same technique as above except that the bauxite was from a later charge.
15 Formålet var at undersøge forskellige mekaniske egenskaber. Først bestemmes massefylde, lydhastighed og dynamisk elasticitetsmodul for , alle 16 prøvelegemer. Som ledetråd bestemmes trækstyrken på to af prøvelegemerne.15 The purpose was to investigate various mechanical properties. First, the density, sound velocity and dynamic elastic modulus are determined for all 16 sample bodies. As a guide, the tensile strength is determined on two of the test bodies.
Resultaterne fremgår af det nedenstående: 20 Massefylde 2857 kg/m^The results are as follows: 20 Density 2857 kg / m 2
Lydhastighed 6153 m/sekundSound speed 6153 m / second
Dynamisk elasticitetsmodul 108200 MPaDynamic modulus of elasticity 108200 MPa
Trykstyrke 261,1 MPa 268,1 MPa 25 Kommentarer til forsøgsresultaterne:Compressive strength 261.1 MPa 268.1 MPa 25 Comments on the test results:
Der er fundet samme massefylde som ovenfor, medens lydhastigheden og det dynamiske elasticitetsmodul er noget højere. Grunden til dette kendes ikke, men antages at være en fejl i bestemmelsen af tiden for lydimpulsens passage (enten i testen på side 64 eller i testen oven-30 for).The same density has been found as above, while the sound speed and dynamic elastic modulus are somewhat higher. The reason for this is not known, but is believed to be an error in determining the time of the sound pulse passage (either in the test on page 64 or in the test above 30).
8888
DK 163298 BDK 163298 B
Styrkerne er lidt højere end ovenfor. Den højeste værdi på 268,1 MPa svarer til en belastning på 214,6 tons og et tryk på 2732 kg/cm^.The forces are slightly higher than above. The highest value of 268.1 MPa corresponds to a load of 214.6 tons and a pressure of 2732 kg / cm 2.
Eksempel 5Example 5
Bauxitmørtel af høj kvalitet 5 Der er fremstillet en bauxitmørtel med samme sammensætning og under anvendelse af samme teknik som i eksempel 4 med følgende undtagelser: 1) bauxiten er fra en senere levering, 2) størrelsen af hver charge er to gange den, som er anvendt i eksempel 4, og 10 3) prøvelegemerne fik lov at stå i fra nogle få dage og op til et halvt år efter varmhærdningen (4 dage ved 80®C) ved 20®C ved 70% relativ fugtighed.High quality bauxite mortar 5 A bauxite mortar of the same composition and using the same technique as in Example 4 has been prepared with the following exceptions: 1) the bauxite is from a later delivery, 2) the size of each charge is twice that used in Examples 4 and 10 3) the test bodies were allowed to stand for a few days and up to six months after the heat cure (4 days at 80 ° C) at 20 ° C at 70% relative humidity.
For hver af de 4 charger støbes der fire cylindre (højde 20 cm, diameter 10 cm).For each of the 4 loads, four cylinders are cast (height 20 cm, diameter 10 cm).
15 Afprøvning15 Testing
Massefylde, lydhastighed, dynamisk elasticitetsmodul og spændings/» tøjningskurve bestemmes under anvendelse af den metode, der er beskrevet i eksempel 4.Density, sound velocity, dynamic modulus of elasticity and stress / strain curve are determined using the method described in Example 4.
Resultaterne fremgår af nedenstående tabel V.The results are shown in Table V below.
8989
DK 163298 BDK 163298 B
Tabel VTable V
Egenskaberne hos hærdet bauxitmørtel bestemt ved måling på cylindriske prøvelegemer (højde 20 cm, diameter 10 cm).The properties of cured bauxite mortar determined by measurement on cylindrical specimen bodies (height 20 cm, diameter 10 cm).
Massefylde kg/m^ 2857 SD 8 (16) 5 Lydhastighed m/sek. 6153 SD 36 (16)Density kg / m ^ 2857 SD 8 (16) 5 Sound speed m / sec. 6153 SD 36 (16)
Dynamisk elasticitets - modul MPa 108156 SD 1426 (16)Dynamic elasticity module MPa 108156 SD 1426 (16)
Trykstyrke MPa 268,3 SD 7,5 (14) 10 Spændings/tøjningskurven er vist i fig. 14 sammen med en tilsvarende kurve for sædvanlig beton, der normalt anses for at være meget høj kvalitet.Compressive strength MPa 268.3 SD 7.5 (14) 10 The stress / strain curve is shown in fig. 14 together with a corresponding curve for ordinary concrete, which is usually considered to be very high quality.
Det fremgår, at bauxit-cement-silicamørtel har en trykstyrke (270 MPa) som er ca. fire gange højere end trykstyrken hos traditionel 15 højkvalitetsbeton og et elasticitetsmodul (kurvens hældning) på ca. 2 gange elasticitetsmodulet for traditionelle højkvalitetsbeton.It appears that bauxite-cement silica mortar has a compressive strength (270 MPa) which is approx. four times higher than the compressive strength of traditional 15 high quality concrete and a modulus of elasticity (slope of the curve) of approx. 2 times the modulus of elasticity for traditional high quality concrete.
En af prøverne har en trykstyrke på 282,7 MPa og en massefylde på 2861 kg/τα}, hvilket svarer til et spændings/massefyldeforhold på 98812 (m/s)2.One of the samples has a compressive strength of 282.7 MPa and a density of 2861 kg / τα}, which corresponds to a stress / density ratio of 98812 (m / s) 2.
20 Cylinderens belastning svarer til fundamentbelastningen på et prisme med højde 10076 meter fremstillet af materialet.20 The cylinder load corresponds to the foundation load on a prism with height 10076 meters made of the material.
(Til sammenligning kan det nævnes at f lydebelastningen for høj kvalitetskonstruktions stål (400 PMa) svarer til fundamentbelastningen på et 5200 meter højt stålprisme).(By comparison, the sound load of high quality structural steel (400 PMa) corresponds to the foundation load of a 5200 meter high steel prism).
9090
DK 163298 BDK 163298 B
Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere belyst under henvisning til tegningen, hvor fig. 1, 2, 4 og 5 i forstørrelse og i snit viser forskellige DSP-sy-steiner, der omfatter tætpakkede legemer, 5 fig. 6 og 7 i forstørrelse og i snit viser cementpartiklers opførsel i almindelig beton, fig. 8 i yderligere forstørrelse og i snit viser cementpartikler i DSP, fig. 9 i forstørrelse og i snit viser forankringen af en armeringsfi-10 ber i DSP-matrix, fig. 10 i snit viser en DSP-pastas indre sammenhæng og dens modstandsdygtighed over for opblanding med strømmende vand, fig- 11 i snit viser brugen af DSP i praksis til en ellers vanskelig reparation af en betonkonstruktion under strømmende vand, 15 fig. 12 i snit viser brugen af DSP i praksis til reparation af en betonvæg, hvor der kun var ensidig adgang til at indføre reparations-materialet, fig. 13 i snit viser brugen af DSP's letflydende egenskaber til etablering af et indre DSP-overtræk i et krumt rør, 20 fig. 14 viser et spændings-tøjningsdiagram for henholdsvis almindelig høj styrkebeton og DSP, der indeholder ildfast bauxit, fig. 15 - 17 i snit viser sammenpresning med bortledning af væske, fig. 18 i perspektiv viser fremstillingen af et pladeformet legeme, som eventuelt underkastes yderligere formning, 25 fig. 19 og 20 i perspektiv viser formningen af en del af et rør af et pladeformet legeme, fig. 21 i perspektiv viser brugen af ekstrusion til fremstillingen af DSP-indkapslede elektriske komponenter, fig. 22 og 23 i snit viser brugen af DSP til trykformning som et 30 plastmateriale, fig. 24 i perspektiv viser fremstillingen af pladeformede armerede genstande, f.eks. væg- eller tagelementer, ved at lægge valsede plader af DSP over hinanden, fig. 25 i perspektiv viser fremstillingen af et sandwichelement af to 35 ark valset fiberarmeret materiale, hvor fiberorienteringen af det ene lag i sandwichen er vinkelret på fiberorienteringen i det andet lag, fig. 26 i perspektiv viser princippet i dannelsen af et pladeformet 91The invention will now be described in more detail with reference to the drawing, in which Figures 1, 2, 4 and 5 show enlarged and sectional views of various DSP systems comprising tightly packed bodies; Figures 6 and 7 are enlarged and sectional views showing the behavior of cement particles in ordinary concrete; Fig. 8 is a further enlarged sectional view showing cement particles in DSP; Fig. 9 is an enlarged sectional view showing the anchoring of a reinforcing fiber in DSP matrix; Figure 10 is a sectional view showing the internal context of a DSP paste and its resistance to mixing with flowing water; Figure 11 is a sectional view of the use of DSP in practice for an otherwise difficult repair of a concrete structure under flowing water; Figure 12 in section shows the use of DSP in practice for repairing a concrete wall where there was only unilateral access to introduce the repair material. Figure 13 is a sectional view of the use of DSP's easy-flow properties to establish an inner DSP coating in a curved tube; 14 shows a stress-strain diagram for ordinary high-strength concrete and DSP containing refractory bauxite, respectively; 15 - 17 in section show compression with drainage of liquid, fig. Fig. 18 is a perspective view of the preparation of a plate-shaped body, which may be subjected to further molding; 19 and 20 show in perspective the forming of a portion of a tube of a plate-shaped body; Fig. 21 is a perspective view of the use of extrusion for the manufacture of DSP-encapsulated electrical components; 22 and 23 in section illustrate the use of DSP for molding as a plastic material; 24 is a perspective view of the manufacture of plate-shaped reinforced articles, e.g. wall or roof elements, by laying rolled sheets of DSP over each other, fig. Fig. 25 is a perspective view of the preparation of a sandwich element of two 35 sheets of rolled fiber reinforced material, the fiber orientation of one layer of the sandwich being perpendicular to the fiber orientation of the other layer; 26 shows in perspective the principle of the formation of a plate-shaped 91
DK 163298 BDK 163298 B
element af to plader, mellem hvilke der er indlejret sanitære installationer eller lignende, fig. 27 i perspektiv viser det underste element af et element, som ligner det, der er vist i fig. 26, men med inkorporerede rørledninger 5 til gulvopvarmning eller elektriske installationer, fig. 28 i perspektiv viser masseproduktionen af tagsten eller mursten eller lignende af et ark DSP, fig. 29' i snit viser et materiale, der omfatter små partikler, der er pakket op mod større legemer, 10 fig. 30 i snit viser vægeffekten, idet pakningstætheden af partiklerne i den snævre zone nær væggen er mindre end i hovedmassen, fig. 31 i snit viser arrangementet af partikler i et hulrum ved sedimentation.element of two plates between which there are sanitary installations or the like, fig. 27 is a perspective view of the lower element of an element similar to that shown in FIG. 26 but with incorporated piping 5 for underfloor heating or electrical installations; 28 is a perspective view showing the mass production of tiles or bricks or the like of a sheet of DSP; 29 'shows in section a material comprising small particles packed against larger bodies; Fig. 30 is a sectional view of the wall effect, with the packing density of the particles in the narrow zone near the wall being less than in the main mass; 31 in section shows the arrangement of particles in a cavity by sedimentation.
Der henvises til tegningen, hvor de samme tal generelt henviser til 15 de samme dele.Reference is made to the drawing, wherein the same numbers generally refer to the same parts.
I fig. 1, der viser en typisk DSP-matrixstruktur, betegner 10 og 12 i det væsentlige tæt pakkede partikler B, f.eks. Portland cement partikler, og 14 betegner homogent arrangerede og eventuelt tæt pakkede partikler A, f.eks. partikler af silicastøv, der er homogent fordelt 20 i vand ved hjælp af et betonsuperplastificeringsmiddel, eller en sammenhængende enhedsstruktur, der er dannet af sådanne partikler og af fast interpartikelsubstans, der er dannet ved kemisk reaktion mellem de opløste stoffer, der stammer fra cementpartiklerne. Systemet, der er vist i fig. 1, etableres typisk ved nænsomme mekaniske midler, 25 f.eks. ved forskydning eller vibration, eller simpelt hen under indflydelse af graviteten.In FIG. 1, showing a typical DSP matrix structure, 10 and 12 denote substantially densely packed particles B, e.g. Portland cement particles, and 14 denote homogeneously arranged and optionally tightly packed particles A, e.g. silica dust particles which are homogeneously distributed in water by a concrete superplasticizer, or a coherent unit structure formed by such particles and of solid interparticle substance formed by chemical reaction between the solutes emanating from the cement particles. The system shown in FIG. 1, is typically established by delicate mechanical means, e.g. by shear or vibration, or simply under the influence of gravity.
1 fig. 2 omfatter partiklerne B (12) større partikler og mindre partikler med springende gradering mellem partiklerne B. Systemet i fig.1 FIG. 2, the particles B (12) comprise larger particles and smaller particles with leaping gradient between the particles B. The system of FIG.
2 etableres typisk under anvendelse af de samme midler som beskrevet 30 i forbindelse med fig. 1.2 is typically established using the same means as described in connection with FIG. First
I fig. 1 og fig. 2 kan 14 imidlertid også betegne ultrafine partikler, som er homogent arrangeret ved hjælp af et overfladeaktivt middel i overensstemmelse med fremgangsmåderne til etablering af det flydende DSP-system ifølge opfindelsen, men som nu er omgivet af en 92In FIG. 1 and FIG. 2, however, 14 may also denote ultrafine particles which are homogeneously arranged by a surfactant in accordance with the methods for establishing the liquid DSP system of the invention, but which are now surrounded by a 92
DK 163298 BDK 163298 B
interpartikelsubstans, der afviger fra den væske, ved hjælp af hvilken partiklerne er arrangeret, og som er indført ved udskiftning af den oprindelige væske ved infiltration.interparticle substance that differs from the fluid by which the particles are arranged and introduced by replacement of the original fluid by infiltration.
I fig. 4 udgør fibre eller aflange partikler 12 de tæt pakkede lege-5 mer B, og homogent arrangerede og eventuelt tæt pakkede partikler A i interpartikelsubstans udfylder hulrummene mellem de tæt pakkede legemer B. I dette tilfælde er den tætte pakning af legemerne B den tætte pakning, der opnås ved simpel blanding og støbning, hvor den maksimale fiberladning kun begrænses af blandings- og formningsprocessen. I 10 dette tilfælde kan interpartikelsubstansen også være en substans, der afviger fra den væske, ved hjælp af hvilken partiklerne er arrangeret, idet den nuværende interpartikelsubstans er en substans, der indføres ved udskiftning af den oprindelige væske ved infiltration.In FIG. 4, fibers or elongated particles 12 form the tightly packed bodies B, and homogeneously arranged and optionally tightly packed particles A in interparticle substance fill the voids between the tightly packed bodies B. In this case, the tight packing of the bodies B is the tight packing. obtained by simple mixing and casting, where the maximum fiber charge is limited only by the mixing and molding process. In this case, the interparticle substance may also be a substance which differs from the liquid by which the particles are arranged, the present interparticle substance being a substance introduced by replacement of the original fluid by infiltration.
I fig. 5 viser de tæt pakkede fibre eller aflange legemer 12 en tæt 15 pakning af legemer B anbragt på en yderst effektiv måde til etablering af tæt pakning af ikke-sammenpresselige fibre: parallel placering af de aflange legemer eller fibre med homogent arrangerede og eventuelt tæt pakkede partikler A i mellemrummet mellem de tæt pakkede legemer B. Denne struktur etableres f.eks. ved filamentvinding 20 af fibrene 12, der er nedsænket i en opslæmning med homogent fordelte og eventuelt tæt pakkede partikler A. Den i fig. 5 viste struktur er typisk for den struktur, der er ønsket i materialer med ultrahøj kvalitet, med høj fiberladning og spændings- og slidbestandighed, hvor interpartikelvæsken mellem partiklerne A, der f.eks. er tæt pakkede 25 mikrofine metalpartikler, ved infiltration er blevet erstattet med en stærk interpartikelsubstans, f.eks. et metal eller en polymer.In FIG. 5 shows the tightly packed fibers or elongated bodies 12 a dense package of bodies B arranged in a highly effective manner for establishing tight packaging of non-compressible fibers: parallel placement of the elongated bodies or fibers with homogeneously arranged and possibly tightly packed particles A in the space between the tightly packed bodies B. This structure is e.g. by filament winding 20 of the fibers 12 immersed in a slurry with homogeneously spaced and optionally tightly packed particles A. 5 is typical of the structure desired in ultra-high quality materials with high fiber charge and tensile and abrasion resistance, where the interparticle fluid between the particles A, e.g. are densely packed 25 microfine metal particles, by infiltration have been replaced by a strong interparticle substance, e.g. a metal or polymer.
I fig. 6 danner Portland cement-partikler 16 en åben flokkulent struktur i en vandig fase i fraværelse af overfladeaktive midler.In FIG. 6, Portland cement particles 16 form an open flocculent structure in an aqueous phase in the absence of surfactants.
Fig. 7 viser, hvordan et sådant system normalt vil have tendens til 30 sedimentation af cementpartiklerne, når flokkuleringstendensen elimineres ved hjælp af et superplastificeringsmiddel.FIG. Figure 7 shows how such a system will normally tend to sediment the cement particles when the flocculation tendency is eliminated by a superplasticizer.
Fig. 8 viser i yderligere forstørret målestok et DSP-pastasystem, f.eks. et cement/ultrafint silicasystem med superplastificeringsmid- 93FIG. 8 shows, on a further enlarged scale, a DSP paste system, e.g. a cement / ultrafine silica system with superplasticizer 93
DK 163298 BDK 163298 B
del, hvor hulrummene mellem cementpartiklerne 12 er udfyldt med en suspension af ultrafine silicapartikler 18, der i det væsentlige er tæt pakket i suspensionen. Tallet 20 betegner interpartikelsusbstan-sen, der i dette tilfælde f.eks. er superplastificeringsmiddelopløs-5 ning. I et sådant system minimeres tendensen til sedimentation af partiklerne som „følge af den ekstremt langsomme vandstrømning omkring de ultrafine partikler i overenstemmelse med klassisk hydrodynamik.a portion wherein the voids between the cement particles 12 are filled with a suspension of ultrafine silica particles 18 which are substantially densely packed in the suspension. The number 20 denotes the interparticle substance which in this case e.g. is superplasticizer solution. In such a system, the tendency for sedimentation of the particles is minimized as a result of the extremely slow water flow around the ultrafine particles in accordance with classical hydrodynamics.
Fig. 9 viser en fin armeringsfiber 22, der er indlejret i en DSP-ma-trix 10, f.eks. en cementbaseret DSP-matrix. Ved at bruge en sådan 10 cementbaset DSP-matrix i stedet for almindelig cementpasta forøges den mekaniske forankring af armeringen endnu mere end styrken, idet denne forøgelse er på én eller adskillige størrelsesordener. Dette skyldes, at de dimensioner af fiberens "ruhed" eller "bølgekonfiguration" , som er nødvendige for at opnå "mekanisk låsning" af fiberen i 15 matrixen, reduceres med én til to størrelsesordener, hvilket også betyder, at det i DSP-matrixen bliver muligt at opnå mekanisk låsning af fibre, som har en én til to størrelsesordener mindre diameter end de mindste fibre, som kan låses mekanisk i almindelig cementpasta.FIG. 9 shows a fine reinforcing fiber 22 embedded in a DSP matrix 10, e.g. a cement-based DSP matrix. By using such a cement-based DSP matrix instead of ordinary cement paste, the mechanical anchoring of the reinforcement increases even more than the strength, this increase being of one or several orders of magnitude. This is because the dimensions of the "roughness" or "wave configuration" of the fiber needed to achieve "mechanical locking" of the fiber in the matrix are reduced by one to two orders of magnitude, which also means that in the DSP matrix it is possible to achieve mechanical locking of fibers having a one to two orders of magnitude smaller diameter than the smallest fibers which can be mechanically locked in ordinary cement paste.
Fig. 10 anskueliggør den forbavsende indre sammenhæng af den friske 20 flydende til plastiske cementbaserede DSP-mørtel 24, der er anbragt på en understøttende glasplade 26 under vibration (50 Hz - 10 s) og derefter holdes under strømmende ledningsvand (strømningshastighed ca. 4 liter i minuttet). Ved dette forsøg holdes mørtelen typisk under det strømmende vand i perioder af 2 - 30 minutter uden nogen 25 synlig bortvaskning af mørtelens komponenter. Mørtelen er fremstillet som beskrevet i eksempel 9 international patentansøgning nr.FIG. 10 illustrates the astonishing inner connection of the fresh 20 liquid to plastic cement-based DSP mortar 24 mounted on a supporting glass plate 26 under vibration (50 Hz - 10 s) and then held under flowing tap water (flow rate about 4 liters per minute). ). In this experiment, the mortar is typically kept under the flowing water for periods of 2 - 30 minutes without any visible washout of the mortar's components. The mortar is prepared as described in Example 9 International Patent Application no.
PCT/DK79/00047.PCT / DK79 / 00,047th
Fig. 11 viser reparationen af en brokonstruktion 28 i strømmende vand 30 (en å) ved undervands injektion. Erosionshulrum 40 havde blotlagt 30 træpæle 32 mellem en bundkonstruktion 34 af almindelig beton 36 og et fundament 38, hvorved der opstod en fare for svær beskadigelse af pælene. Letflydende cementbaseret DSP-pasta 24 blev pumpet igennem ét af de borede huller 42 ind i hulrummet 40. Som følge af dens højere massefylde fortrængte DSP-pastaen vand fra hulrummet 40 og steg op i 35 de resterende huller 42, hvorved den fuldstændig udfyldte hulrummet 94FIG. 11 shows the repair of a bridge structure 28 in flowing water 30 (one stream) by underwater injection. Erosion cavities 40 had exposed 30 wooden piles 32 between a bottom structure 34 of ordinary concrete 36 and a foundation 38, thereby creating a danger of severe damage to the piles. Light-flowing cement-based DSP paste 24 was pumped through one of the drilled holes 42 into the cavity 40. As a result of its higher density, the DSP paste displaced water from the cavity 40 and increased into the remaining holes 42, thereby filling the cavity 94 completely.
DK 163298 BDK 163298 B
og hullerne og dannede et nyt dæklag, også på toppen af fundamentet.and the holes and formed a new cover layer, also on top of the foundation.
Al støbning blev udført under vand, og åen strømmede hen over den friskstøbte DSP-beton, som imidlertid havde en så høj grad af indre sammenhæng, at i det væsentlige ingen bortvaskning fandt sted.All casting was carried out under water and the creek flowed over the freshly cast DSP concrete, which, however, had such a high degree of internal consistency that essentially no washout took place.
5 Fig. 12 viser reparationen af et vægelement 44 af en undervands tunnel under en bugt. Et letflydende DSP-materiale 24 blev fyldt i det hulrum, der skulle reparareres. Hulrummet havde en kompliceret form og var stærkt armeret med stålarmering 46. DSP-materialet blev indført fra den ene side gennem en slange 50 og steg ved den anden side af en 10 eksisterende betonvæg 36 og udfyldte hulrummet mellem betonvæggen og forskallingsarbej det 48.FIG. 12 shows the repair of a wall element 44 of an underwater tunnel under a bay. A light-flowing DSP material 24 was filled into the cavity to be repaired. The cavity had a complicated shape and was heavily reinforced with steel reinforcement 46. The DSP material was introduced from one side through a hose 50 and rose at the other side of an existing concrete wall 36, filling the cavity between the concrete wall and formwork 48.
Fig. 13 viser støbningen af en beklædning af høj slidbestandighed inden i et stålrør 52, der anvendes til transport af pulver (kul). Et plastrør 54 fyldt med sand 56 blev anbragt i rørets indre og blev 15 holdt på plads ved hjælp af afstivningsstøtter 58. Et stålfiberarme-ret DSP-materiale 24 baseret på Portland cement og ildfast bauxit blev hældt i røret 52 under let ydre vibration og udfyldte fuldstændigt mellemrummet mellem stålrøret 52 og det indførte plastrør 54.FIG. Figure 13 shows the casting of a high abrasion resistance lining within a steel tube 52 used for transporting powder (coal). A plastic tube 54 filled with sand 56 was placed in the interior of the tube and held in place by stiffening supports 58. A steel fiber reinforced DSP material 24 based on Portland cement and refractory bauxite was poured into tube 52 under slight external vibration and filled. completely the space between the steel tube 52 and the inserted plastic tube 54.
Efter hærdning af DSP-materialet blev sandet fjernet, og plastrøret 20 blev trukket ud.After curing of the DSP material, the sand was removed and the plastic tube 20 was pulled out.
Fig. 14 er et spændings/tøjningsdiagram, der blev optegnet under tryktestning af cylindre med en diameter på 10 cm og en højde på 20 cm fremstillet af henholdsvis almindeligt højkvalitetsbeton og DSP-mørtel med sand, der bestod af op til 4 mm ildfast bauxit. DSP-mate-25 rialet var DENSIT®-S fra Aalborg Portland, Aalborg, Danmark. De målte trykstyrker var henholdsvis 72 og 270 MPa.FIG. 14 is a stress / strain diagram drawn during pressure testing of cylinders 10 cm in diameter and 20 cm high made of ordinary high quality concrete and DSP mortar with sand consisting of up to 4 mm refractory bauxite, respectively. The DSP material was DENSIT®-S from Aalborg Portland, Aalborg, Denmark. The measured compressive strengths were 72 and 270 MPa, respectively.
Fig. 15, fig. 16 og fig. 17 viser komprimeringen af DSP-beton eller mørtel i en beholder 62, hvor et overskud af flydende DSP-pasta 68 presses ud af massen og flyder forbi aggregater 64 og åbningen mellem 30 et stempel 66 og beholderen 62's væg, efterhånden som stemplet bevæges nedad. Herved (fig. 16) sammenpresses aggregatskelettet. Efter sammenpresning fjernes overskuddet af pasta (stadig under stempelbelastning) . Derefter fjernes stemplet, og aggregatskelettet udvider sig en smule (elastisk tilbagespring), hvorved pastaen 68 trækkes en » ' V". .FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17 shows the compression of DSP concrete or mortar in a container 62 where an excess of liquid DSP paste 68 is pressed out of the pulp and flows past aggregates 64 and the opening between a piston 66 and the wall of the container 62 as the piston moves downward. This (Fig. 16) compresses the aggregate skeleton. After compression, the excess paste is removed (still under piston load). Then the plunger is removed and the aggregate skeleton expands slightly (elastic recoil), thereby pulling paste 68 a "V".
9595
DK 163298 BDK 163298 B
smule ind i hulrummene (sugning), hvorved der dannes indadkrummede pasta/gas-grænseflader, der som følge af overfladekræfter stabiliserer det komprimerede drænede materiale.slightly into the voids (suction), thereby forming inwardly curved paste / gas interfaces which, as a result of surface forces, stabilize the compressed drained material.
Fig. 18 viser valsningen af et plastisk DSP-materiale 68 ved hjælp af 5 et par valser 70 af et elastisk materiale med et afstandsorgan 72, der indskudt mellem valserne, til dannelse af en halvfabrikeret plade eller et ark af DSP-materialet, som yderligere kan formes.FIG. 18 shows the rolling of a plastic DSP material 68 by means of a pair of rolls 70 of an elastic material with a spacer 72 interposed between the rollers to form a semi-finished sheet or sheet of the DSP material which can be further molded .
Fig. 19.og fig. 20 viser formningen af en sådan halvfabrikeret plade eller et ark 74 mellem de to halvdele 76 af en trykform (der i sig 10 selv kan være fremstillet af et DSP-materiale) til dannelse af et rørafsnit 80.FIG. 19.and FIG. 20 shows the formation of such a semi-manufactured sheet or sheet 74 between the two halves 76 of a printing mold (which itself can be made of a DSP material) to form a pipe section 80.
Fig. 21 viser ekstruder ingen af et DSP-materiale. Fra en ekstrude-ringsform 82 passerer en ekstruderet streng 84 af DSP-materialet en understøtning 86, hvor elektriske komponenter 88, f.eks. modstands-15 komponenter, indsættes i det V-formede ekstruderede bånd. Båndet skæres af ved hjælp af et skær 90, og de resulterende afsnit 92 sammenpresses derefter i en trykform 76 til dannelse af DSP-indkapslede komponenter 94.FIG. Figure 21 shows no extruder of a DSP material. From an extrusion mold 82, an extruded strand 84 of the DSP material passes a support 86, wherein electrical components 88, e.g. resistance components, are inserted into the V-shaped extruded band. The strip is cut off by means of a cutter 90 and the resulting sections 92 are then compressed into a mold 76 to form DSP-encapsulated components 94.
Fig. 22 viser trykformning med DSP-materiale 68 mellem et nedre eller 20 et øvre formelement henholdsvis 96 og 98, og fig. 23 viser trykformningen af et stort køkkenbord/vaskelement af DSP-materiale 68 i en stor form 100, 102.FIG. 22 shows pressure forming with DSP material 68 between a lower or an upper mold element 96 and 98, respectively; and FIG. 23 shows the molding of a large kitchen table / wash element of DSP material 68 in a large mold 100, 102.
Fig. 24 viser fremstillingen af et armeret DSP-pladelement ved presning af friskvalsede plader 110 og 112 af cementbaseret DSP på hver 25 side af en stålarmeringsrist 108 i en presse 104, 106.FIG. 24 shows the manufacture of a reinforced DSP plate element by pressing freshly rolled sheets 110 and 112 of cement-based DSP on each side of a steel reinforcing grate 108 in a press 104, 106.
Fig. 25 viser fremstillingen af et sandwich-element af fiberarmeret DSP-materiale, hvor fiberorienteringen i den øverste komponent 110 er vinkelret på fiberorienteringen i den nederste komponent 112.FIG. 25 shows the manufacture of a sandwich element of fiber reinforced DSP material, the fiber orientation of the upper component 110 being perpendicular to the fiber orientation of the lower component 112.
Fig. 26 og fig. 27 viser indlejringen af sanitetsrør 114 eller op-30 varmningsrør 116 i DSP-konstruktionselementer.FIG. 26 and FIG. 27 shows the embedding of sanitary pipes 114 or heating pipes 116 in DSP construction elements.
9696
DK 163298 BDK 163298 B
I fig. 28 skæres en friskvalset plade af cementbaseret DSP-materiale til mursten eller tagsten 120 ved hjælp af et ristlignende skær.In FIG. 28, a freshly rolled sheet of cement-based DSP material for brick or tile 120 is cut using a grate-like insert.
Fig. 29 viser den barriereeffekt, der opstår, når et stort legeme eller en stor partikel 221 tæt ved væggen 223 hæmmer småpartikler 18 5 i at trænge ind_i et snævert rum mellem den store partikel med diameter D og væggen. Størrelsen af rummet, der ikke er tilgængeligt for partiklerne 18, betegnes f.FIG. 29 shows the barrier effect that occurs when a large body or large particle 221 close to the wall 223 inhibits small particles 185 from penetrating a narrow space between the large particle of diameter D and the wall. The size of space not available for the particles 18 is denoted f.
Fig. 30 viser vægeffekten, idet den viser partikler 258 nær en væg 256. Partikelkoncentrationen er lavere i det snævre rum nær væggen 10 end i hovedmassen. Tykkelsen af det snævre rum nær væggen er ca. 1 partikeldiameter.FIG. 30 shows the wall effect, showing particles 258 near a wall 256. The particle concentration is lower in the narrow space near the wall 10 than in the main mass. The thickness of the narrow space near the wall is approx. 1 particle diameter.
Fig. 31 viser sedimentationen af stavformede partikler 248 i en væske 250. Sedimentation fra en væske med en lav partikel- eller fiberkoncentration i fraværelse af overfladekræfter medfører en temmelig tæt 15 pakning som følge af, at fibrene vender sig frit til vandret stilling uden at støde sammen med nedsynkende nabopartikler.FIG. 31 shows the sedimentation of rod-shaped particles 248 in a liquid 250. Sedimentation from a liquid having a low particle or fiber concentration in the absence of surface forces results in a fairly dense package as the fibers turn freely to horizontal position without colliding with submersible neighboring particles.
Claims (69)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK195781A DK163298C (en) | 1980-05-01 | 1981-05-01 | SHAPED ARTICLE AND COMPOSITION MATERIAL AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF |
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK194580 | 1980-05-01 | ||
DK194580 | 1980-05-01 | ||
DK53881 | 1981-02-06 | ||
DK53881 | 1981-02-06 | ||
DK90781 | 1981-02-27 | ||
DK90781A DK90181A (en) | 1980-02-29 | 1981-02-27 | TEXTILE TREATMENT AGENT |
DK195781 | 1981-05-01 | ||
DK195781A DK163298C (en) | 1980-05-01 | 1981-05-01 | SHAPED ARTICLE AND COMPOSITION MATERIAL AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK195781A DK195781A (en) | 1981-11-02 |
DK163298B true DK163298B (en) | 1992-02-17 |
DK163298C DK163298C (en) | 1992-07-06 |
Family
ID=27439340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK195781A DK163298C (en) | 1980-05-01 | 1981-05-01 | SHAPED ARTICLE AND COMPOSITION MATERIAL AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DK (1) | DK163298C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994012693A1 (en) * | 1992-11-30 | 1994-06-09 | Elkem Aluminium Ans | Structural parts for electrolytic reduction cells for aluminium |
-
1981
- 1981-05-01 DK DK195781A patent/DK163298C/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994012693A1 (en) * | 1992-11-30 | 1994-06-09 | Elkem Aluminium Ans | Structural parts for electrolytic reduction cells for aluminium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK163298C (en) | 1992-07-06 |
DK195781A (en) | 1981-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0042935B1 (en) | Shaped article and composite material and method for producing same | |
EP0010777B1 (en) | Shaped article and composite material and method for producing same | |
US5234754A (en) | Shaped article and composite material and method for producing same | |
JP4906843B2 (en) | Lightweight concrete composition | |
Kazemi et al. | Influence of Specimen Size and Fiber Content on Mechanical Properties of Ultra-High-Performance Fiber-Reinforced Concrete. | |
JP2008536783A5 (en) | ||
WO1987007597A1 (en) | Compact reinforced composite | |
Gholizadeh et al. | The study of mechanical properties of high strength concrete containing steel and polypropylene fibers | |
CN112430024A (en) | Prestressed concrete and preparation process thereof | |
JPH0470097B2 (en) | ||
CA1197269A (en) | Shaped article and composite material and method for producing same | |
DK163298B (en) | SHAPED ARTICLE AND COMPOSITION MATERIAL AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF | |
SK5342001A3 (en) | Thin-walled component made from hydraulically hardened cement paste material and method for the production thereof | |
CA3015511A1 (en) | Fibers for reinforcing concrete | |
NO327652B1 (en) | Process for processing a concrete containing an open-pore lightweight additive and use of a coated, open-pore lightweight additive | |
Deshpande et al. | Ductile concrete using engineered cementitious composites | |
IL33706A (en) | Altering the properties of concrete by altering the quality or geometry of the intergranular contact of filler materials | |
Benaissa et al. | Properties of fibred sand concrete sprayed by wet-mix process | |
Rashwan et al. | Improving of lightweight self-curing concrete properties | |
NO166634B (en) | SHAPED GOODS AND MIXTURE AND PROCEDURE FOR PREPARING THE SAME. | |
WO2012139587A1 (en) | Concrete manufacturing process and panel manufactured by said process, where said panel has a decreasing density away from an exposed dense surface of con-crete or high performance concrete (hpc) | |
DK151378B (en) | SHAPED ARTICLES AND COMPOSITION MATERIALS AND PROCEDURES FOR PRODUCING SAME | |
FI88498C (en) | Process for making a mold body | |
KR101808636B1 (en) | Manufacture method for weight reduced anchor block | |
Butakova et al. | Improving Performance Characteristics of Construction Materials Manufactured by Pressing Technology |