NL7807142A - Werkwijze voor het vervaardigen van voortbrengsels uit een hydraulisch bindmiddel en gevormde toeslagdeeltjes. - Google Patents

Description

V

.-1-.

\ 7 8 5 080/vdV/We.

Aanvraagster * Nippon Holland Cement B.V,, te ^s-£ravenhage.

Titel * Werkwijze voor het vervaardigen van voortbrengsels uit een hydraulisch bindmiddel en gevormde toeslag-deeltjes*

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van hydraulisch afgebonden voortbrengsels of konstrukties, door mengen van een fijnverdeeld hydraulisch bindmiddel, zoals cement, met toeslagdeeltjes, zoals grint en zand, en een hoeveelheid 5 water en vormen van dit mengsel.

Een dergelijke werkwijze is bekend. Hierbij mengt men een mengsel van hydraulisch bindmiddel en toeslagdeeltjes, zc^s zand en grin ;, met water en eventuele andere toeslagstoffen, waarna men het mengsel vormt met behulp van vormen, bekistingen en dergelijke, ygoede 10 Voor de/verwerkbaarheid van een dergelijk mengsel werkt men met een hoeveelheid water die een overmaat is ten opzichte van de hoeveelheid water die door het hydraulisch bindmiddel, zoals cement_>kan worden I afgebonden. In de praktijk werkt men meestal met een hoeveelheid water, die het dubbele bedraagt van de hoeveelheid water die door 15 het cement, stoechiometrisch kan worden afgebonden. Dit betekent dat deze overmaat water na het vormen van het voortbrengsel langzamerhand uit het voortbrengsel verdreven moet worden door verdampen.

Hierdoor vormen zich veel poriën in het oppervlak van het gevormde voortbrengsel, die uiteindelijk de sterkte van de konstrukties nadelig 20 beïnvloeden, zodat de gevormde konstrukties in bepaalde gevallen niet voldoen voor tunnelbouw-, reactorbouw en acheepsbouwtoepassingeu.

Een ander bezwaar is dat in vele landen een tekort aan natuurlijke toeslagdeeltjes, zoals zand -en/of grint bestaat, door schaarste of volledig ontbreken van dergelijke materialen, ofwel door-25 dat de aanwezige voorraden van deze stoffen ernstig verontreinigd en derhalve voor bouwkundige toepassingen onbruikbaar zijn.

Zo kan men bijvoorbeeld zeezand niet gebruiken voor het vervaardigen van beton, terwijl anderzijds steenformaties die dergelijke kiezeldeeltjes wel zouden kunnen leveren, ongeschikt zijn voor der-50 gelijke toepassingen vanwege hun struktuur, respektievelijk door de —danrï.r! aqmrp.z.i.gp pt-p . atnf f ρπ ________ 7807142 Λ ._2- e

Bovendien ontstaan er steeds grotere bezwaren tegen het op grote schaal winnen of delven van zand en/of grint, daar in de meeste gevallen een dergelijke winning tot een ernstige aantasting van het landschap leidt, wat vooral vanuit ecologisch oogpunt gezier 5 ernstige bezwaren oproept bij de bevolking en bij de voor het milieu verantwoordelijke instanties.

De uitvinding beoogt nu een werkwijze te verschaffen, waarbij deze nadelen niet optreden.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt doordat men 10 poreuze toeslagdeeltjes toepast die tenminste gedeeltelijk uit niet I volledig afgebonden hydraulisch bindmiddel bestaan.

Door toepassing van toeslagdeeltjes die tenminste gedeeltelijk uit niet volledig afgebonden hydraulisch bindmiddel bestaan, kan tenminste een gedeelte van de niet door het fijnverdeelde hydraulische 15 bindmiddel afgebonden hoeveelheid water en zelfs de totale overmaat water door deze toeslagdeeltjes afgebonden worden.

Het verhardingsproces geeft daardoor een uitzonderlijk goede betonkwaliteit met een hoge dichtheid, grote waterdichtheid en goede bestandheid tegen agressieve media.

20 Dit maakt het mogelijk om onder toepassing van dergelijke toe- slagdeeltjes volgens de uitvinding betonnen voor- en naspankontruk-ties te vervaardigen voor tunnelbouw, reaktorbouw en scheepsbouw.

Hen ander voordeel is dat men niet meer gedwongen is zand en/of grind op grote schaal te winnen of te delven, waardoor landschappen 25 niet behoeven te worden aangetast voor dit doel, terwijl bovendien ook in landen waar een tekort is aan voor betonconstructies geschikte toeslagstoffen, zoals zand en/of grind, toch goede betonconstructies vervaardigd kunnen worden.

De toegepaste poreuze toeslagdeeltjes bestaan bij voorkeur uit 30 door persen of granuleren verkregen deeltjes van een mengsel van hydraulisch bindmiddel, al dan niet gemengd met vulstoffen, en een hoeveelheid water, die kleiner is dan de hoeveelheid water die door het hydraulisch bindmiddel afgebonden kan worden.

Doelmatig bestaan de toeslagdeeltjes uit een samengeperst of ge-35 granuleerd mengsel van hydraulisch bindmiddel en minder dan 10$ _water, bij voorkeur ten hoogste 5$ water, berekend op de totale massa.

7807142 3 - ! i ν'

Meer in het bijzonder past men een hoeveelheid water van 3 tot 5fc toe. Wanneer men het water toevoegt in de vorm van een waterige gipsmodifieatie-oplossing, in het bijzonder een verzadigde gips-oplossing, verkrijgt men toeslagdeeltjes, die bijzonder goede resul-5 jraten geven. Deze toeslagdeelt jes hebben bovendien het voordeel dat men hieruit na fijnmalen weer vrijwel ongewijzigd niet afgebonden hydraulisch bindmiddelj^a^è^lezelfde wijze gebruikt kan worden als oorspronkelijk hydraulisch bindmiddel.

De toeslagdeeltjes kunnen doelmatig een hoeveelheid van een ver-10 deelde vulstof bevatten. Op deze wijze kan men grote hoeveelheden onbruikbare vulstoffen doelmatig verwerken. Door gebruik van mijnsteen als vulstof voor het vormen van de toeslagdeeltjes kan men de aahwezige hoeveelheden afvalmijnsteen nuttig gebruiken, terwijl bovendien de aldus verkregen toeslagdeeltjes een lager socrtelijk 15 gewicht bezitten dan natuurlijk ^rint of zand, waardoor dergelijke toeslagdeeltjes bijzonder geschikt zijn voor de vervaardiging van lichtgewicht beton.

3ij toepassing van vulstoffen bevattende toeslagdeeltjes bestaan deze met voordeel uit minder dan 70 gew.$ vulstof.

20 Bij voorkeur gebruikt men 70 tot 30 gew.°£ vulstof, zoals natuurU

lijk zand, al dan niet met geschikte zeefkromme, fijnverdeelde hoog-ovenslakken in niet gegranuleerde vorm, mijnsteen en dergelijke.

Nog meer de voorkeur verdient een mengsel van 40 tot 60 gew.$ hydraulisch bindmiddel, bijvoorbeeld een normaal cement in de vorm 25 van een hoogovencement of Portland-cement, doch ook andere cement- soorten zijn doelmatig bruikbaar, en 60 tot 40 gew.$ vulstof. In het bijzonder werkt men met ongeveer 45 tot 55 gew.$, bij voorkeur ongeveer 50 gew,$ hydraulisch bindmiddêl en 55 tot 45 gew.$, bij voorkeur ongeveer 50 gew.fa, vulstof.

30 De uitvinding heeft eveneens betrekking op toeslagdeeltjes ge schikt voor toepassing bij de bovengenoemde werkwijze volgens de uitvinding.

Voorts omvat de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van toeslagdeeltjes voor hydraulische toepassingen welke gekenmerkt 35 is doordat men in een massa van verdeeld hydraulisch bindmiddel al ~dan niet gemengd met een vulstof, water fijn verdeelt in een onder- 7807142 — .-4- maat ten opzichte van de voor het volledig afbigden van het hydraulisch bindmiddel benodigde hoeveelheid water en het aldus verkregen mengsel vormt tot toeslagdeeltjes.

Met bijzonder voordeel verdeelt men in het mengsel minder dan 5 10 gew.$ water, bij voorkeur ten hoogste 5 gew.$ water en nog meer de voorkeur verdient 3 tot 5 $ water, in het bijzonder in de vorm van een waterige gipsmodif icatie«.oplossing, zeer in het bijzonder een verzadigde gipsoplossing.

De toeslagdeeltjes bestaan doelmatig uit een mengsel van 50 tot 70 10 gew.$ hydraulisch bindmiddel, bijvoorbeeld een normaal cement in de vorm van een hoogoven- dan wel Portland-cement, doch ook andere cementsoorten zijn doelmatig beuikbaar, en 70 tot 30 gew.$ vulstof, zoals natuurlijk zand, al dan niet met/feschikte zeefkromme, fijnver-deelde hoogovenslakken in niet-gegranuleerde vorm, mijnsteen en 15 dergelijke. Bij voorkeur werkt men met 40-60 gew.$ hydraulisch bindmiddel en 60-40 gew.$ vulstof.

Aan te bevelen is een mengsel van 45-50 gew.$, hij voorkeur ongeveer 50 gew.$, hydraulisch bindmiddel en 55-45 gew.$, bij voorkeur ongeveer 50 gew.$ vulstof.

20 Het vormen van de toeslagdeeltjes kan geschieden door granuleren of persen. Bij persen van het mengsel werkt men met een druk van 500 tot I5OO kg/cm*. De geperste deeltjes kan men vervolgens desgewenst breken tot een gewenste kleinere korrelgrootte.

Geschikte toeslagdeeltjes worden doelmatig verkregen door in het 25 hierbovengenoemde mengsel 3 tot 5 gew.5¾ verzadigd gipswater te vernevelen.

Het gebruik van mijnsteen als vulstof voor het vormen van de toeslagdeelt jes, biedt het grote voordeel dat men toeslagdeeltjes verkrijgt met een lager soortelijk gewicht dan natuurlijk grint of zand, 30 waardoor deze toeslagdeeltjes in het bijzonder geschikt zijn voor lichtgewichtbeton.

Voor het goed verdelen van het water over de hydraulische bind-middeldeeltjes, kan men in plaats van een verzadigde gipsoplossing toe te passen ook het water fijn verdelen door de oppervlaktespanning 35 te verlagen door het water door een magnetisch veld te leiden. Vanzelfsprekend is men hiertoe niet beperkt. Door verlaging van de 7807142 ~~ ♦ , .

- 5 - oppervlaktespanning verkrijgt men een zeer gelijkmatige verdeling van het voor de vorming van de toeslagdeeltjes benodigde water ovei het hydraulische bindmiddel, waardoor een lagere maximale opname νεη het overtollige aanmaakwater in de hydraulische toeslagdeeltjes 5 mogelijk wordt.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een uil- menger voeringsvoorbeeld^ waarbij in alle voorbeelden gemengd werd in een kneed/

Yoorbeeld__I - Puur cement.

Men mengt 325 kg Portlandcement, 325 kg mijnsteen en verstuift 10 op het mengsel 3/; water, waarna men het gevormde mengsel bij een druk van 1000 kg/cm* perst tot vormdeeltjes. Deze vormdeeltjes kunnen als zodanig of na breken tot de gewenste korrelgrootte verwerkt worden als toeslagdeeltjes in beton. Bij vermengen met fijnverdeeld Portlandcement en water, verkrijgt men een betonoppervlak met een 15 zeer geringe hoeveelheid poriën.

Voorbeeld_II

Men herhaalt voorbeeld I, waarbij men echter in plaats van water yfi van een verzadigde waterige gipsoplossing versproeit. De daarbij verkregen toeslagdeeltjes geven een nog sterker betonprodukl, 20 met nog minder poriën dan bij toepassing van de toeslagdeeltjes volgens voorbeeld I.

Yoorbeeld_III

Men mengt 325 kg hoogovencement en 325 kg voor normale bouwdoeleinden ongeschikt zand en versproeit op het mengsel 5^ van een 25 verzadigde waterige gipsoplossing. Men perst de deeltjes onder een druk van 1500 kg/cm2.

De verkregen gevormde deeltjes worden gebroken tot de gewenste korrelgrootte en geven bij toepassing in een betonmengsel een vrijwel poriënvrij betonoppervlak.

30 Voorbeeld^V

Op 325 kg Portlandcement verstuift men 4$ water en perst tot deeltjes bij een druk van 1000 kg/cm2, tot een dichtheid van 2,3-Men herhaalt de proef, waarbij het water geleid wordt door een magnetisch veld om de oppervlakte-spanning te verlagen. In beide ge-35 vallen verkrijgt men een betonoppervlak met weinig poriën doch in het —tweede geval is de sterkte groter.

7807142 ~

Claims (30)

1. 5 Anderzijds verwerkt men dezelfde hoeveelheden, doch onder ver vanging van de toeslagdeeltjes volgens de uitvinding door normale grintdeeltjes. Gebleken is dat de porositeit van het onder toepassing van normaal cement en grint verkregen oppervlak veel groter is, ongeveer 10 40ia hoger, waardoor dergelijke cementoppervlakken minder geschikt zijn voor gebruik in reaktorbouw. De geringere porositeit kan verklaard worden door het feit dat het hoog'ovencement 0,25 x 300 kg water, dat wil zeggen 75 kg water kan opnemen, terwijl de resterende 75 kg water gebondenkunnen worden 15 door het niet afgebonden gedeelte van het hydraulische bindmiddel in de toeslagdeeltjes.
2. 1. Werkwijze voor het vervaardigen van een hydraulisch afgebonden voortbrengsel of constructie door mengen van een fijnverdeeld hydraulisch bindmiddel met toeslagdeeltjes en een hoeveelheid water 20 en vormen van dit mengsel, met het kenmerk, dat men poreuze toeslagdeeltjes toepast die tenminste gedeeltelijk uit niet volledig afgebonden hydraulisch bindmiddel bestaan.
3. 2. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat men toeslagdeeltjes toepast die gevormd zijn door vormen van een 25 mengsel van water en een, al dan niet vulstoffen bevattend,hydraulisch bindmiddel. 3« 7/erkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men toeslagdeelt jes toepast verkregen door mengen eiyvor-men van een, een al dan niet vulstoffen bevattend,bindmiddel en 30 minder dan 10 gew.^o water.
4. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat ten hoogste 5gew.^ water bij de vorming van de toeslagdeeltjes toegepast is. 7807142 7 _ 5» Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk dat 3 tot 5 gew.?j water bij de vorming van de toeslagdeeltjes is toegepast.
5. 6. Werkwijze volgens conclusie 1-5» met het kenmerk, 5 dat het water voor de vorming van de toeslagdeeltjes toegevoegd is in de vorm van een/^ipsmodificatieoplossing.bij voorkeur een verzadig-, de gipsoplossing.
6. 7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat het water of een waterige oplossing voor de vorming van de toe- 10 slagdeeltjes toegevoegd is na verlagen van de oppervlaktespanning van het water.
7. 8. Werkwijze volgens conclusie 1-7» met het kenmerk, dat de toeslagdeelt jes 30 gew.fi of meer van een hydraulisch bindmid del bevatten. 15 9· Werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat de toeslagdeeltjes $0 tot 70 gew.$ hydraulisch bindmiddel en 70 tot 30 gew.^o van een bij voorkeur fijnverdeelde vulstof bevatten.
8. 10. Werkwijze volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat de toeslagdeelt jes 40 tot 60 gew./C' hydraulisch bindmiddel en 60 20 tot 40 gew.1^ van een, bij voorkeur fijnverdeelde, vulstof bevatten.
9. 11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de toeslagdeeltjes ongeveer gelijke hoeveelheden vulstof en hydraulisch bindmiddel bevatten.
10. 12. Werkwijze volgens conclusie 1-11, met het kenmerk,'. 25 dat de toeslagdeeltjes verkregen zijn door granuleren of door persen bij voorkeur onder een druk van 500 tot 1500 kg/cm2.
11. 13. Poreuze toeslagdeeltjes voor hydraulische toepassingen, mei het kenmerk, dat de poreuze toeslagdeeltjes tenminste gedeeltelijk uit niet volledig afgebonden hydraulisch bindmiddel bestaan. 30 14« Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 13, m e t h e t kenmerk, dat zij gevormd zijn uit een mengsel van water en een al dan niet vulstoffen bevattend hydraulisch bindmiddel. "15· Poreuae toeslagdeeltjes volgens conclusie 13 of 14, met 7807142 het kenmerk, dat men de toeslagdeeltjes vormt uit een mengsel van een, al dan niet vulstoffen bevattend bindmiddel en minder dan 10 gew.fc water.
12. 16. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 1, m e t het 5 kenmerk, dat ten hoogste 5 gew.^ water bij de vorming van de toeslagdeeltjes toegepast is.
13. 17. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 15 of 16, m e t het kenmerk, dat 3 tot 5 gew.$ water bij de vorming van de toeslagdeeltjes is toegepast.
14. 18. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 13-17» met h e 1 kenmerk, dat het water voor de vorming van de toeslagdeeltjes toegevoegd is in de vorm van een gipsmodificatieoplossing, bij voorkeur een verzadigde gipsoplossing.
15. 19. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 13-18, met h e 1 15 kenmerk, dat het water of een waterige oplossing voor de vormirg van de toeslagdeeltjes toegevoegd is na verlagen van de oppervlaktespanning van het water.
16. 20. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 13-19» met hei kenmerk, dat de toeslagdeelt jes 30 gew.^ï of meer van een hydrat- 20 lisch bindmiddel bevatten.
17. 21. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 13-20, met hei kenmerk, dat de toeslagdeeltjes 30 tot 70 gew.^ hydraulisch bindmiddel en 70 tot 30 gew.$ van een bij voorkeur fijnverdeelde vulstof bevatten.
18. 22. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 13-21, met hei kenmerk, dat de toeslagdeeltjes 40 tot 60 gew.$ hydraulisch bindmiddel en 60 tot 40 gew.^o van een, bij voorkeur fijnverdeelde vulstof bevatten.
19. 23. Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 22, met het 30 kenmerk, dat de toeslagdeeltjes ongeveer gelijke hoeveelheden vulstof en hydraulisch bindmiddel bevatten. 24» Poreuze toeslagdeeltjes volgens conclusie 23, met het -kenmerk, dat de toeslagdeeltjes verkregen zijn door granuleren 7 8 0 7 1 ^2 --3- of door persen, bij voorkeur onder een druk van 500 tot 1500 kg/cm20
20. 25. Werkwijze voor het vormen van . poreuze toeslagdeeltjes voor hydraulische toepassingen, met het kenmerk, dat men in een massa van fijnverdeeld hydraulisch bindmiddelf^dan niet ge- 5 mengd met een vulstof, water fijnverdeelt in een ondermaat ten opzichte van de voor het volledig; afbinden van het hydraulisch bindmiddel ben odigde hoeveelheid water en het aldus verkregen mengsel vormt tot toeslagdeeltjes.
21. 26. V/erkwijze volgens conclusie 25, met het kenmerk, lo dat men in de massa minder dan 10 gew.fc water fijn verdeelt.
22. 27. Werkwijze volgens conclusie 25 of 26, met het kenmerk, dat men ten hoogste 5°/> water fijn verdeelt.
23. 28. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 25-27, met het kenmerk, dat men 5 tot 5 $ water fijn verdeelt.
24. 29. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 25-28, met het kenmerk, dat men een gipsmodificatieoplossing,bij voorkeur van een verzadigde gipsoplossing,fijn verdeelt in de massa.
25. 50. Werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies 25-2), met het kenmerk, dat men een massa van 30 tot 70 gew.$ 20 hydraulisch bindmiddel en 70 tot 30 gew.$ vulstof toepast.
26. 31. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 25-30, met het kenmerk, dat men een massa van 40 tot 60 gew.^ vulstof en 60 tot 40 gew.% hydraulisch bindmiddel toepast, en bij voorkeur gelijke gewichtsdelen vulstof en hydraulisch bindmiddel. 25 32· Werkwijze volgens een of meerder voorgaande conclusies 25- 31, met het kenmerk, dat de vulstof een lichtgewicht vulstof is.
27. 32. Yferkwijze volgens een of meer der conclusies 25-31» met het kenmerk, dat men het water fijn verdeelt door verlaging 3O van de oppervlaktespanning van de te verdelen hoeveelheid water in de vorm van water of waterige oplossing.
28. 33· Werkwijze volgens een of meer der conclusies 25-32, met L_________ 78071 . — 10 _ het kenmerk, dat men fijnverdeeld water verkrijgt door water te leiden door een magnetisch veld.
29. 34· Werkwijze volgens conclusies 25 - 33» m e t het kenmerk, dat men mengt in een kneedmenger.
30. 35. Werkwijze volgens conclusies 25-34* met het kenmerk, dat men de toeslagdeeltjes vormt door persen, bij voorkeur onder een druk van 500 tot 1500 kg/cm^. 78 07 1 42