NO177530B - Fremgangsmåte for farging av betong samt anvendelse av perlegranulater for farging av betong - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for farging av betong samt anvendelse av perlegranulater for farging av betong.

Betong i forbindelse med foreliggende oppfinnelse er det sementholdige materialet for fremstilling av betongstein og betongplater, betongtakstein, kompositt-steiner, men også fibersement- og/eller sementmørtel.

Betong er et tradisjonelt konstruksjonsmateriale som i form av synlig betong også kan oppfylle estetiske formål. Farging av betongmassen for fremstilling av synlig betong gir denne en praktisk talt vedlikeholdsfri farge i mange år. Derimot må betongflater som er dekorert ved påmaling fornyes med korte mellomrom. Farget betong anvendes f.eks. i fasader, plater, brosteiner, takstein, støydempning, havnebefestninger, broer o.l. konstruksjoner, men eksempelvis også for dekorasjon av fasader i form av farget mørtel.

Betong farges ved hjelp av uorganiske og, i den senere tid, organiske pigmenter. Slike pigmenter som er egnede for betong og som lenge har vært kjent er f.eks. manganoksyd, jernoksyd og karbon. Av disse har spesielt pigmenter på basis av karbon, hhv. jernoksyd, vist seg fordelaktige i praksis.

Fremstillingen av den fargede betongen er likevel problem-atisk. Pigmentpulveret støver og anvendelsen forårsaker forurensning av mennesker, maskiner og bedrifter. Videre har pigmenter den ulempen at de på grunn av sin finfordelthet ved lagring - spesielt ved tilgang på noe fuktighet - viser tendens til brodannelse. Følgelig er pigmentpulvere som er lagret i siloer allerede etter kort tid ikke lenger fritt-flytende. De kan følgelig bare med besvær og under anvendelse av omstendelig apparatur fjernes fra siloen igjen. Derfor medfører også dosering ved hjelp av skruetransportører, hhv. vibrasjonsrenner, betydelige problemer.

Innenfor teknikkens stand har man forsøk å løse problemene med støving, lagring i silo og den automatiske doseringen som opptrer ved pigmentpulvere ved anvendelse av pigmentene i form av vandige pigmentpastaer innenfor betongområdet. Slike pastaer inneholder for det meste 70- 30% vann som bærer-medium, samt overflateaktive stoffer. De fordelene som slike vandige pigmentpastaer oppviser sammenliknet med tørre pigmentpulvere, medfører imidlertid betydelige ulemper: I praksis kan pastaene ikke lagres i siloer, hhv. andre store beholdere over lengere tid, i det de ved avsetning avblandes og også delvis danner faste avleiringer.

På grunn av det høye vanninnholdet fordobles forpaknings-kostnadene for de vandige pigmentpastaene, på samme måte som transportkostnadene. En viktig ulempe er også at slike pastaer overhodet ikke kan anvendes når egenfuktigheten for sand og aggregater ved betongprepareringen allerede er så høy at ytterligere tilsats av vann - også i form av vandige pigmentpastaer - reduserer betongkonsistensen til en uan-vendelig masse. Innenfor området lakk- og plastfarging kan de sistnevnte ulempene hovedsakelig unngås ved at man ikke anvender pigmentet i form av pasta eller pulvere, men i form av granulater. Spesielt når det gjelder sunnhetsskadelige pigmenter har pigmentgranulater vært anvendt i mange år innenfor plastindustrien.

Fremstilling og anvendelse av granulater er innenfor mange områder prinsipielt gammel tradisjon (kfr. E. Rumpf i "Chemie-Ing.-Technik, 30, 1958, nr. 3, nr. 4, nr. 5"; W. C. Peck i "Chemistry and Industry", utgave av 20,12,1958, side 1674; når det gjelder smeltegranulering se U. A. W. Boretzky i "Fette-, Seifen- Anstrichmittel", nr. 4, 1967). Følgelig har briketter funnet anvendelse innenfor kull- og malm-området; mikrokapsler anvendes i gjennomslagspapir; innenfor jordbruksområdet oppbevares foret i form av kompaktgranulater i silo; innenfor lakksektoren oppløses støvfrie nitrocel-lulose-pigmentkonsentrater i oppløsningsmidler uten problemer; innenfor gummiområdet anvendes sot som oppbyg-ningsgranulat; og PVC anvendes i form av sprayet perlegranulat. Derimot er farging av betong med pigmentgranulater fremdeles ikke teknikkens stand, idet pigmentgranulater ifølge teknikkens stand antas å påvirke fargeprosessen i negativ retning.

Skjærkreftene på granulatene i betong under blandcyklusen er for lave for pigmentdispergering. Dette betyr: 1. Pigmentgranulatene danner utslett og fargeflekker i betongen; disse kommer til syne som optiske feil på betongoverflaten. 2. Den sammenliknet med pulverpigmentene vesentlig dårligere dispergeringen av pigmentene under blandcyklusen i betongblanderen, fører til en manglende utnyttelse av fargekraften for granulatet. Følgelig må det anvendes en større mengde pigmentgranulater enn pigmentpulver for å oppnå en identisk fargetone i betongblandingen. 3. Anvendelsen av bindemiddelholdig pigmentgranulat bringer fremmedstoffer inn i betongen uten å forbedre de uheldige dispergeringsproblemene. 4. I betongen finnes ikke tilstrekkelig fuktighet og tid for å oppløse bindemiddelholdige granulater.

På grunn av disse ulempene overføres for tiden også spray-tørkede betongpigmenter igjen via en maling til pulver, før de finner anvendelse for farging av betong.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er følgelig å tilveie-bringe en fremgangsmåte for farging av betong, hvorved ulempene som skyldes anvendelsen av fargepulvere, av vandige pigmentpastaer eller av pigmentgranulater, ifølge teknikkens stand kan unngås.

Denne oppgaven løses ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte for farging av betong, kjennetegnet ved at man som fargemiddel anvender pigmentgranulater, med unntak av presse- og briketteringsgranulater, med et vanninnhold som ikke overskrider 4,2$, som består av ett eller flere pigmenter og ett eller flere bindemidler som fremmer dispergeringen av pigmentene i betongen, og eventuelt andre tilsatsstoffer.

Fremstillingen av egnede pigmentgranulater er ifølge teknikkens stand mulig ved mange fremgangsmåter, imidlertid er granulater fra briketterings- og kompakteringsprosesser ikke egnede for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i det det her opptrer dispergeringsproblemer.

Oppbygningsgranulater er egnede. Videre egner seg finfordelte granulater fra tørkeprosesser av blandinger av pigmenter, bindemidler, væske, fortrinnsvis vann, og eventuelt andre stoffer. Spesielt egnede er perlegranulater. Overraskende er det funnet at de ovenfor nevnte granulatene oppløses godt i betongblanderen. Følgelig kan de lett anvendes i praksis. Videre fordeler de seg homogent i betongen, slik at det kan farges betong som er uten fargeutslag og fargeflekker. Anvendelsen er også økonomisk gunstig, i det man med den samme mengden pigment inneholdt i granulatet oppnår en like dyp farging som man oppnår med den tilsvarende mengden av pigmentet i pulverform.

Det ifølge oppfinnelsen anvendte granulatet flyter fritt fra en silo og kan transporteres pneumatisk. Det er praktisk talt støvfritt ved håndtering. Herved er perlegranulatet når det gjelder håndterbarhet også overlegent de andre granulat-formene. Dermed egner fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen seg spesielt for automatisk, ren farging av betong.

Oppfinnelsen vedrører videre anvendelse av perlegranulater fremstilt ved spraytørking, som inneholder karbonpigment og/eller jernoksydpigment og bindemiddel som fremmer dispergeringen av pigmentene i betongen og eventuelt andre tilsatsstoffer, og hvor granulatene har et vanninnhold som ikke overskrider 4,2$, for farging av betong.

Som pigment anvendes f.eks. manganoksyd, jernoksyder, organiske pigmenter og/eller karbon. Et foretrukket pigment er karbonpigmentet. Finmalt kull er på grunn av den lave fargekraften mindre foretrukket. Det anvendes også blandinger av de enkelte pigmentene.

I granulatet som anvendes ifølge oppfinnelsen, fortrinnsvis perlegranulat, blandes pigmentet med et bindemiddel som fremmer dispergeringen av pigmentet i betongen. Eventuelt kan det i tillegg anvendes andre bindemidler som ikke innvirker på betongen. For farging kan i granulatene, fortrinnsvis i perlegranulatene, kombinasjonen av pigment og følgende teknisk tilgjengelige bindemidler som fremmer dispergeringen av pigmentene i betongen anvendes: Alkylfenol, f.eks. "Igepal C";

et eggehvite-fettsyrekondensasjonsprodukt, f.eks. "Lampeon"; alkylbenzensulfonat, også i form av dets salt, f.eks. "Marion";

alkylnaftalinsulfonat, f.eks. "Necal BXR";

ligninsulf onat, f. eks. sulf ittavlut, f. eks. "Waldhoflauge"; sulfatert polyglykoleter, f.eks. en slik av fettalkoholer eller alkylfenoler eller salt derav;

et melaminformaldehydkondensat, et naftal informaldehyd-kondensat, glykonsyre, andre betonguskadelige polyhydroksy-forbindelser, salter av lavmolekylære, delvis forestrede styrenmaleinsyreanhydrid-kopolymerisater og av kopolymerer av vinylacetat og krotonsyre. Som bindemiddel er ligninsulfonat spesielt foretrukket, f.eks. ammoniumligninsulfonat.

Fremstillingen av de for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendelige granulatene kan foregå på flere måter. Som oppbygningsgranulater fremstilles de fortrinnsvis over vanlige roterende, egnede granuleringstallerkner (f.eks. fra firma Eirich), ved innføring av pigmentpulvere via doserings-skruer og inndrypping av bindemiddel løst i vann på tal-lerkenen, samt adskillelse av det ca. 1 mm store granulatet ved hjelp av overløp, samt tørking. Istedenfor en granu-leringstallerken kan det også anvendes en egnet, roterende granuleringstrommel (f.eks. fra firma Dela Granuliertechnik). Både på granuleringstallerkenen og også i trommelen foregår en rullebevegelse av pigmentdelene, hvorved disse klebes sammen med hverandre og blir faste. Ifølge en ytterligere utførelsesform kan det for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes granulater som stammer fra en tørkeprosess av en blanding av bindemiddel, pigment og væske, fortrinnsvis vann, og eventuelt andre tilsatser. Eksempelvis kan slike blandinger i pastaform påføres som et tynt sjikt på en valse-tørker, tørkes og findeles til fint granulat.

En slik blanding kan også tørkes i tynt sjikt på en bånd-tørker og findeles til fint granulat. Den foretrukne granu-latformen for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er perlegranulat. Dette fremstilles ved hjelp av spraytørker ved enkeltstoff- eller flerstoffdyser, hhv. forstøvningsskiver i et spraytårn av blandinger av pigment, bindemiddel og væske, fortrinnsvis vann, og eventuelt andre tilsatsstoffer. Perlegranulatene oppstår i form av mikrogranulater, hvorved 90% av pigmentpartiklene har en størrelse fra 20 til 500 pm, spesielt en størrelse fra 50 til 300 pm.

Mengden av anvendt bindemiddel som fremmer dispergeringen av pigmentet i betong utgjør 0,1 til 15 vekt-#, beregnet på basis av granulatet, fortrinnsvis 1 til 8 vekt-%, spesielt 2 til 6 vekt-#.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

Fremstilling av et perlegranulat inneholdende . jernoksyd sort En suspensjon av 53 vekt-# jernoksyd sort og 2,0 vekt-# bindemiddel ("Hansa Am", et pulverformig ammoniumligninsulfonat fra Lignin-Chemie V/al dhof-Ho Imen GmbH), forøvrig vann, spraytørkes på et spraytørkingsanlegg med trykkdysefor-støvning i mot/medstrøm. Forstøvningstrykket utgjør 13 til 18 bar, innløpstemperaturen for tørkeluften utgjør 280 til 325°C og utløpslufttemperaturen 115 til 130°C.

Som produkt oppnås et grovt, flytbart og støvfritt perlegranulat med en restfuktighet fra 0,3 til 1, 3% og en romvekt på 810 til 820 g/l. Perlegranulatet hadde en midlere korn-størrelse på 150 til 200 pm og hadde god mekanisk stabilitet.

Eksempel 2

Fremstilling av et perlegranulat inneholdende karbon

Fra en vandig suspensjon , som inneholdt 33 vekt-# karbonpigment og 1,5 vekt-# ammoniumligninsulfonat som bindemiddel ("Am 250 Hansa" fra Lignin-Chemie Waldhof-Holmen GmbH), ble det på samme måte som i eksempel 1 fremstilt et perlegranulat. Imidlertid utgjorde forstøvningstrykkene ved trykkdyseforstøvningen 10 til 16 bar, innløpstemperaturen for tørkeluften 320 til 400°C og utløpslufttemperaturen 125 til 150°C.

Det ble oppnådd grove, flytbare og støvfattige perlegranulater med en restfuktighet-på 1,2 til 4, 2% og en romvekt fra 370 til 400 g/l. Perlegranulatene hadde en midlere korn-størrelse på 150 til 200 pm og hadde enda bedre mekanisk stabilitet enn de i eksempel 1 oppnådde perlegranulatene, som inneholdt jernoksyd som pigment.

Eksempel 3

Fremstilling av et perlegranulat fra en pigmentdispersjon inneholdende . jernoksyd og karbon

Fra en vandig suspensjon (oppslemming) av

1,3 deler ammoniumligninsulfonat

4,7 deler karbonpigment

22 deler jernoksyd gult

22 deler jernoksyd rødt og

50 deler vann

ble det på samme måte som i eksempel 1 fremstilt perlegranulat. Forstøvningstrykket utgjorde 11 til 16 bar, innløpstemperaturen for tørkeluft utgjorde 280 til 300"C, utløpslufttemperaturen var 90 til 110°C.

Det oppnådde perlegranulatet er grovt, flytbart og støvfritt. Restfuktigheten er 2 til 2,2$. Romvekten ligger på 600 til 650 g/l.

Eksempel 4

I en betongblander (fabrikat Schlosser) med 1 m<5> innhold blandes 1560 kg sand og, ifølge oppfinnelsen, 18 kg jernoksyd sort i form av perlegranulat fra eksempel 1 i 15 minutter; deretter tilsettes 440 kg portlandsement og det homogeniseres i 15 minutter med den foreliggende blandingen; deretter tømmes blanderen. Blandingen anvendes for fremstilling av betongtakstein.

Sammenlikningseksempel 1

Fremgangsmåten fra eksempel 4 følges. Istedenfor perlegranulatet ifølge oppfinnelsen anvendes den samme mengden (18 kg) jernoksyd sort i pulverform. Den fuktige betongen og de i 24 timer herdede taksteinene sammenliknes fargemessig med hverandre. Det kan ikke fastslås signifikante forskjeller .

Eksempel 5

Fremgangsmåten fra eksempel 4 følges. For farging anvendes imidlertid nå 7 kg karbon-perlegranulat fra eksempel 2.

Sammenlikningseksempel 2

Fremgangsmåten fra eksempel 5 følges. For farging anvendes nå 7 kg karbonpigment i pulverform. Den fuktige betongen og taksteinene som er herdet i 24 timer sammenliknes med hverandre. Det fremgår ingen signifikante fargeforskjeller.

Eksempel 6

Fremgangsmåten fra eksempel 4 følges. For farging anvendes nå 20 kg av det brune perlegranulatet fra eksempel 3.

Sammenlikningseksempel 3

Fremgangsmåten fra eksempel 4 følges. For farging anvendes nå 20 kg av pulverblandingen bestående av enkeltkomponentene av pigmentene som i eksempel 3.

Sammenlikningseksempel 4

Fremgangsmåten fra eksempel 4 følges. For farging anvendes nå 40 kg av pigmentsuspensjonen som ble spraygranulert i eksempel 3. Videre ble den tilsatte vannmengden i betongblandingen redusert fra 100 kg til 80 kg for å ta hensyn til vannet i den tilsatte pigmentsuspensjonen.

Resultat fra eksempel 6 og sammenlikningseksempler 3 og 4

Den fuktige betongen samt taksteinene herdet i 24 timer fra eksempel 6 og sammenlikningseksemplene 3 og 4, ble sammenliknet fargemessig med hverandre. Den ifølge oppfinnelsen fargede betongen og betongen fra sammenlikningseksempel 4 viste ingen forskjell. Betongen fra sammenlikningseksempel 3 var tydelig inhomogent farget.

Eksempel 7

I en betongblander på 1 m<5> (fabrikat Drais) blandes med 975 kg sand og 580 kg kis, ifølge oppfinnelsen, 1 kg jernoksyd sort i form av dets perlegranulat fra eksempel 1 i 10 sekunder; deretter tilsettes 200 kg portlandsement til blandingen og det homogeniseres i 15 sekunder; det tilsettes så 100 liter vann under ytterligere homogenisering. Etter en samlet tid på 60 sekunder tømmes blanderen. Betongblandingen anvendes for fremstilling av betongkompositt-brostein.

Sammenlikningseksempel 5

Fremgangsmåten fra eksempel 7 følges. Istedenfor perlegranulatet ifølge oppfinnelsen anvendes 10 kg jernoksyd sort i form av dets pulver.

Resultat fra eksempel 7 og sammenlikningseksempel 5

Den fuktige betongen og kompositt-steinene herdet i 28 timer sammenliknes fargemessig med hverandre. De ifølge oppfinnelsen fremstilte steinene var noe mørkere og regelmessigere i fargingen enn steiner farget med jernoksydpulver.

Eksempel 8

Fremgangsmåten fra eksempel 7 ble fulgt. Som fargemiddel ifølge oppfinnelsen ble det anvendt 3,3 kg av karbon-perlegranulatet fra eksempel 2.

Sammenlikningseksempel 6

Fremgangsmåten fra eksempel 7 ble fulgt. Som fargemiddel ifølge teknikkens stand ble det anvendt 3,3 kg av karbonpigmentet fra eksempel 2 i form av dets pulver.

Resultat fra eksempel 8 og sammenlikningseksempel 6

Den fuktige betongen og de derav fremstilte kompositt-steinene etter 28 timers utherding ble sammenliknet med hverandre. Det kunne ikke fastslås fargemessige forskjeller.

Eksempel 9

Fremgangsmåten fra eksempel 7 ble fulgt. Ifølge oppfinnelsen ble det farget under anvendelse av 11 kg perlegranulat fra eksempel 3.

Sammenlikningseksempel 7

Fremgangsmåten fra eksempel 7 ble fulgt. Ifølge teknikkens stand ble det farget med 22 kg oppslemming, som anvendt i eksempel 3 for fremstilling av perlegranulat. Istedenfor 100 kg vann ble det anvendt 89 kg for å ta hensyn til vanninnholdet av oppslemmingen i betongen.

Resultat fra eksempel 9 og sammenlikningseksempel 7 Sammenlikningen av hver av de to fuktige betongblandingene og de i 28 timer herdede steinene avslørte ingen forskjeller i fargekvaliteten.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for farging av betong, karakterisert ved at man som fargemiddel anvender pigmentgranulater, med unntak av presse- og briketteringsgranulater, med et vanninnhold som ikke overskrider 4,2$, som består av ett eller flere pigmenter og ett eller flere bindemidler som fremmer dispergeringen av pigmentene i betongen, og eventuelt andre tilsatsstoffer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved. at det som pigmenter anvendes karbon og/eller jernoksyder.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at bindemidlet som fremmer dispergeringen av pigmentene i betong er et alkylbenzensulfonat, alkylnaftalinsulfonat, ligninsulfonat, en sulfatert polyglykoleter, melaminformaldehydkondensat, naftalinformaldehyd-kondensat, glukonsyre, en annen polyhydroksyforbindelse som ikke skader betong, et salt av et lavmolekylært, delvis forestret styren-maleinsyreanhydrid-kopolymerisat og/eller en kopolymer av vinylacetat og krotonsyre.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at bindemidlet er et ligninsulfonat.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at granulatene fremstilles ved oppbygn ingsgranuler ing.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at granulatene fremstilles ved spraygranulering av en blanding av pigment, bindemiddel og væske, fortrinnsvis vann og eventuelt andre tilsatsstoffer.

7. Anvendelse av perlegranulater fremstilt ved spraytørking, som inneholder karbonpigment og/eller jernoksydpigment og bindemiddel som fremmer dispergeringen av pigmentene i betongen og eventuelt andre tilsatsstoffer, og hvor granulatene har et vanninnhold som ikke overskrider 4,2$, for farging av betong.