SE439770B - Forfarande for framstellning av ett med en beleggning forsett ror - Google Patents

Description

å 7804613-3 2 Uppfinningens uppgift är att åstadkomma ett förfarande för framställning av rör belagda med högkolloiderade vatten-cement- -blandningar, som kan genomföras med konstruktivt enkla medel och vid vilket ett rör belagt med ett högvärdigt cementlim erhålles.

Denna uppgift kan lösas praktiskt genom att man i en blandningsanordning förblandar vatten och cement i ett viktförhål- lande av 0,25 till 0,6 under en tidrymd av ca 2 minuter med en hastighet av ca 300 m/minut, varefter vatten-cement-blandningen i samma eller i en andra blandningsanordning omröres på sådant sätt, att cementkornen under en tidrymd av minst 8 minuter underkastas en massacceleration av minst 2 g (g = 9,81 m/sz), så att blandningen härigenom omvandlas till ett fullständigt kolloiderat cementlim och detta cementlim därefter användes för framställning av ett belagt rör.

Vid förfarandet enligt uppfinningen är före det egentliga kolloideringssteget inkopplad en förblandning, vid vilken komponen- terna vatten och cement vid en hastighet av ca 300 m/minut bringas i ett suspensionstillstând.

Till de betingelser, som obetingat måste upprätthållas vid kolloideringen, hör dessutom det riktiga mängdförhållandet mellan vatten och cement, som ges av mättnadsgraden, som säkerstäl- ler fullständig hydratisering. Härigenom är den undre och den övre gränsen för vattentillsatsen fastlagd, nämligen genom en vatten- -cement-faktor mellan 0,25 och 0,60 beroende på kemisk och fysika- lisk beskaffenhet hos den använda cementsorten. En alltför ringa mängd vatten skulle medföra en minskning av hållfasthetsegenska- perna, såsom tryck- och böjdraghållfastheten. Ett överskott av vatten skulle på grund av porer och mellanskiktsvatten medföra en likartad verkan och dessutom ha en ogynnsam inverkan på krympnings- processen.

Om de angivna blandningsbetingelserna vad beträffar has- tighet, acceleration av cementkornen och exponeringstiden samt vattencementfaktorn upprätthålles, kan tryckhållfastheten ökas med 300 % och böjdraghållfastheten t.o.m. med 400 % jämfört med en i en normal blandningsprocess framställd slutprodukt. I praktiken kan vid fullständig kolloidering under upprätthållande av de angivna mängdförhållandena tryckhållfastheter av 2000 kp/cmz och böjdrag- hållfastheter av 250 kp/cm2 uppnås.

Den med förfarandet enligt uppfinningen framställda pro- dukten är på grund av de mekaniska och fysikaliska egenskaperna 3 7804613-z lämpad för att på olika sätt skydda rör av stål och järn, icke-järnmetaller och konstharts. På grund av den höga tryck- och böjdraghållfastheten och mot noll avtagande porositet och krympning är det samtidigt möjligt att använda materialet för ytskydd mot kemiska och mekaniska påfrestningar. Det kolloidala cementlimmet finner därför användning för ytbehandling av stålrör, gjutjärnsrör, konsthartsrör och i allmänhet rör av dessa och andra liknande material. På grund av den höga beständigheten hos cement- limmet mot sura och alkaliska ämnen kan man med hjälp av cement- limmet åstadkomma ett högeffektivt skydd. Den passiva skyddsverkan är av så hög effektivitet eftersom det påförda skiktet är praktiskt taget fritt från porer, sprickor och krympningshålrum.

Den tidigare vanliga avskärmningen av ytor, exempelvis av gjutjärn- och stålrör inom dricksvattenförsörjningen, är beträffande verkan ojämförligt sämre eftersom vid användning av konventionellt framställda beklädnader eller infodringar sprickor och porer är oundvikliga på grund av krympningsförlopp och förångningsprocesser för porvattnet. Man måste även beakta att den så kallade aktiva korrosionsskyddsverkan av cement erhålles endast i begränsad om- fattning. Även vidhäftningsförmågan hos det med förfarandet enligt uppfinningen framställda kolloidala cementlimmet resp. cementstenen är på grund av homogeniteten väsentligt högre än hos ett på konven- tionell väg framställt bruk.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen till- sättes till det med förfarandet enligt uppfinningen framställda fullständigt kolloiderade cementlimmet under eller direkt i anslut- ning till påföringen på ett rör armeringsmaterial i en mängd av upp tilll0 viktprocent, vilka i synnerhet kan stegra böj- draghållfastheten ett flertal gånger. Dessa material utgöres av oorganiska eller organiska fiber som inbindas likformigt i hela tvärsektionen. Enligt detta förfarande uppnås böjdraghållfasthets- värden upp till 600 kp/cmz. De i det föregående beskrivna fördelarna i fråga om por- och sprickfrihet erhålles härvid i full utsträckning så att icke heller korrosionskemisk beständighet i armerat tillstånd minskas.

För att förbättra hållfasthetsegenskaperna och korrosions- beständigheten hos cement-vattenkolloiden kan man till vatten-cement- blandningen sätta äggvitämnen eller ämnen med hög kiselhalt i flytande eller fast form.

Hâllfasthetsegenskaperna, i synnerhet tryck- och böjdrag- gl Y 7801613-'3 4 hållfastheten, hos kolloidala cement-vattenlim kan genom tillsats av äggviteämnen modifieras på de mest olikartade sätt. Äggviteämnena kan sättas till cement-vattenblandningen före kolloideringen antingen i flytande form eller såsom mineraliserade äggviteämnen, exempelvis såsom mjölksten. Redan tillsats av ringa mängder äggviteämnen medför en väsentlig höjning av hållfastheten hos det kolloiderade cement- limmet.

Man behöver till vatten-cementblandningen före kolloideringen endast sätta 0,01 g/kg cement upp till 5 viktprocent. 5 viktprocent utgör övre gränsen. Om man tillsätter större mängder äggviteämnen erhålles i slutprodukten en hållfasthetsminskning utan att emellertid korrosionsbeständigheten hos cementlimmet försämras.

Genom tillsatsen av äggviteämnen förbättras även korrosions- beständigheten hos det kolloiderade cementlimmet. Detta gäller icke endast för direkta syrabelastningar. Efter en mogningstid av minst 6 veckor uppträder även väsentliga korrosionsavvisande egenskaper i förhållande till basiskt angrepp.

Genom tillsatsen av substanser med hög kiseldioxidhalt i flytande eller fast form till cement-vattenblandningen före kolloi- deringen uppnår man en förbättring av korrosionsbeständigheten hos cement-vattenkolloiden. Den undre mängdgränsen för de substanser med hög kiselhalt, som skall tillsättas, liggger vid 0,01 g/kg cement.

Den övre gränsen ligger vid ca 20 viktprocent.

När kiselsubstansen tillsättes i flytande form, exempelvis i form av vattenglas, uppkommer över 7 % en väsentlig hållfasthets- minskning i slutprodukten. Den optimala tillsatsmängden ligger mellan 1 och 5 %.

Vid fast kiseltillsats~ , exempelvis av torkat och därefter malet vattenglas, kan tillsatsmängden höjas till 20 %.

För att förhindra porbildande luft- eller gasinneslutningar i slutprodukten är det lämpligt att blandningsrummet före blandningen av komponenterna evakueras och under blandningen hålles vid under- tryck.

Det har visat sig särskilt fördelaktigt att i blandnings- rummet upprätthålla ett undertryck av 2 till 4 mm/hg.

Ett utföringsexempel på blandningsanordning samt bearbet- ningsexempel på kolloiderat cementlim anges på ritningsfigurerna och beskrivas utförligare i det följande.

På figur l visas blandningsanordningen i vertikal sektion.

Figur 2 visar en rörmantel i sektion, som är belagd med ett tidigare känt blandningsförfarande framställt cementbruk. /____,_.. _ ri,- 5 7804613-3 Figur 3 visar en rörmantel i sektion, vars ytterskikt består av ett enligt uppfinningen kolloiderat cementbruk.

Figur 4 visar en glasfiber, som är inbäddad i ett med ett tidigare känt blandningsförfarande framställt cementbruk.

Figur 5 visar en glasfiber, som är inlagrad i ett enligt uppfinningen kolloiderat cementbruk.

Blandningsanordningen för vatten-cementblandningen uppvisar en behållare l, i vilken en vertikal axel 2 är lagrad vridbart.

Axeln 2 drives med en elektromotor 3 över ett drev 4. Vidden nedre fria änden av axeln 2 finns åtminstone 2 mot varandra diametralt motställda blandningsvingar 5 fästade, som lutar 5 till 10 grader i förhållande till horisontalplanet. Dessa blandningsvingar omges på visst avstånd av en anslagsring 6, som är anordnad koncentriskt i förhållande till blandningsvingarna och kan uppvisa en höjd av 100 till 200 mm.

Anslagsringen är med hjälp av konsoler 7 fästad vid botten 8 av blandningsbehâllaren, varvid den nedre kanten av anslagsringen är anordnad på ett avstånd av maximalt 200 mm från botten 8. Häri- genom fastställes mellan anslagsringen 6 och bottnen 8 blandnings- anordningen en ringformig spalt 9, genom vilken blandningsgodset kan strömma runt med anslagsringen i form av ett yttre kretslopp 10 under blandningsfasen. Det yttre kretsloppet 10 visas på figur l med pilar. Genom samverkan av blandningsringarna 5 samt anslagsringen 6 påtvingas även ett inre kretslopp ll på blandsningsgodset, så att blandningsringarna blir verksamma utefter dessashela längd och yta.

Den erforderliga massaccelerationen åstadkommes genom hela omrâdet för blandningsvingarna.

Fyllhöjden i behållaren 1 uppvisar ett förhållande till diametern av behållaren, som icke får överskrida värdet 2 eftersom i annat fall den fullständigt synkrona blandningsverkan i fyllvolymen icke kan uppnås samt blandningsförloppets styrbarhet icke säker- ställes.

På grund av det för kolloideringen erforderliga noggranna upprättbâllandet av mängdförhållandet mellan vatten och cement samt blandningstiden i för- och huvudsteget är blandaren försedd med dels doseringsorgan och dels ett tidsrelä. Med förval av den önskade fyllmängden igångsättes omrörningsanordningen först när andelen av cement och vatten står i det riktiga mängdförhållandet till varandra.

Efter inkopplandet förlöper för- och huvudblandningen inom den i förväg valda exponeringstiden.

Efter blandningen avtappas ett fullständigt kolloiderat fr -f = »_ ll¿¿ll_l_Ulrlrlfi:x¿+¿l~.~,.._. ._ . g t “r¿/, å *a ä) 7sous1s-3 cementlim ur blandningsbehållaren och kan därefter användas för framställning av inner- eller ytterbeläggning av rör.

På figurerna 2 och 3 visas skillnaden mellan en rörbeläggning med ett tidigare känt cementbruk och ett med förfarandet enligt uppfinningen framställt och fullständigt kolloiderat cementbruk.

Pâ figur 2 visas manteln av ett konsthartsrör, som är för- sett med ett skikt 13 av ett med ett tidigare känt blandningsför- farande framställt cementbruk. Mellan de enskilda cementkornen l4 förefinnes hålrum 15, som kan ha många olika former och vilkas bildning beror på en mångfald tillfälligheter.

Pâ figur 3 visas manteln 12 av ett konsthartsrör, som försetts med ett fullständigt kolloiderat cementbrukskikt 16 enligt uppfinningen. Mellan de enskilda cementkornen 14 finnes inga mellan- rum varför gynnsamma adhesionskrafter erhålles. I cementbrygg- skiktet enligt uppfinningen erhålles icke någon förângning av över- skott av porvatten under bindningsprocessen eller därefter under inverkan av värme, varför risken för avlösning av skyddsskiktet genom förångning av porvatten icke föreligger vid utnyttjande av uppfinningen.

På figur 4 visas en glasfiber 17, som omges av cementkorn 18 av ett cementbruk, som framställts med ett tidigare känt för- farande. Mellan de enskilda cementkornen förefinnes hålrum, som även föreligger inom området för glasfibern.

De goda flytegenskaperna hos det kolloidala cementlimmet medför en fullständig vätning av fibern 17, såsom visas på figur 5.

Fibern l7 inbäddas sålunda utmed helan ytan i cementlimmet 19.

Härigenom erhålles ett helt felställefritt kompositsystem vilket medför höga böjdraghållfasthetsvärden.

Beträffande kombinationen av kolloiderat cementlim och fibermaterial har det visat sig lämpligt att förutom för korrosions- tekniskt ytskydd utnyttja kompositmaterialet för stabilisering av bärelement, exempelvis konsthartsrör, d.v.s material som i sig har otillräckliga mekaniska egenskaper. Det är givetvis även möjligt att framställa kompletta byggsystem av rör utan bärar- material.

Slutligen kan kolloidcementen på grund av materialets mycket goda krypegenskaper utnyttjas för fyllning av mycket trånga sprickor och spalter och därför utnyttjas för restabiliseringsända- !-l--.-..-f- =-.__..P..-_-.--_---~”""'“'“ _ , gav: Oüfi. w- i. . ,:, vf' J' #0 'n ...__.-.__.-_V 7 1804613-z mål på de mest olikartade områden.

Enligt det i det föregående beskrivna förfarandet blandas komponenterna vatten och cement. Det är emellertid även möjligt att ersätta en del av cementen med ett mineraliskt ämne, i synnerhet ett mineraliskt ämne med latenta hydrauliska egenskaper eller en material- blandning. Om upp till 10 % av cementen ersättes med ett sådant mineraliskt ämne kan en slutprodukt med samma hållfasthetsegenskaper som vid användning av den i det föregående beskrivna blandningen erhållas. Tillverkningskostnaderna för denna slutprodukt är emeller- tid lägre.

Vid framställning och användning av konsthartsrör ifråga- kommer i synnerhet rör av PVC (polyvinylklorid) och polyeten. Om man omger sådana rör med det kolloiderade cementlimmet, som kan vara armerat eller oarmerat, erhålles en tät omslutning. Detta mantel- skikt vidhäftas särskilt starkt till rörens yta så att en tillräcklig vidhäftningsfriktion erhålles, som kan uppta exempelvis kontraktions- spänningar i konsthartset över eller med hjälp av vidhäftningsfrik- tion. Detta är i fråga om släta, extruderade rör av stor betydelse eftersom redan obetydliga temperaturvariationer kan orsaka avsevärda längdutsträckningsskillnader på grund av den härav beroende utvidg- ningen.

Ommantlingen kan i fråga om måtten anpassas till varje rådande belastningstillstånd. Genom en lämplig säkerhetsdimensio- nering kan alla belastningstillstånd beaktas i förväg, så att den osäkerhet, som uppkommer vid användning av enbart konstharts, kan undvikas.

Påföringen av manteln eller skyddsskiktet kan genomföras med olika slags anordningar.

Ett konsthartsrör, som skall ommantlas, riktas exakt genom att stickas in i en centreringshylsa. Rörändarna kan även till- slutas med kåpor. Med i rörets inre införd tryckluft eller tryckvätska förses röret med ett vederlag och inspännes därefter i en vridställning för ommantling med den kolloiderade cement-vattenblandningen. Det i vridställningen roterande röret ommantlas genom sprutorgan med det kolloiderade cementlimment.

Efter ommantlingen avlägges röret under en tidrymd av 8 till 12 timmar i stödställningar eller stödbanor.

För åstadkommande av vederlaget kan även en dorn eller ett annat spännorgan införas i rörets inre.

Det är även möjligt att efter centreringen av röret införa detta i en valsanordning och påföra motsvarande mantelskikt av 780lf613-3 8 kolloiderat cementlim genom skjuvkraftsvalsning eller omlopps- valsning.

Genom denna valsning åstadkommes en mycket stark förtätning av materialet. De under transporten och beläggningen bildade luft- inneslutningarna avlägsnas i det närmaste fullständigt så att det ursprungligen högtäta materialet även påföres extremt tätt såsom mantel.

Det är även möjligt att genomföra ommantlingen genom en kombination av sprutning och valsning. I sådant fall kan materialet antingen först påsprutas och därefter valsas eller i förutbestämda mängder och i lämpliga zoner påsprutas på rörkroppen under valsningen vid valsbeläggning.

Det är vidare möjligt att anbringa det med ett inre vederlag försedda röret i en pressform eller presskål samt att fylla pressformen med kolloiderat cement-vattenlim och med hjälp av pressformen pressa cement-vattenblandningen på röret under förut- bestämt tryck och upprätthålla detta presstryck under bindningstiden.

Efter ommantlingen måste de belagda rören underkastas en uthärdning eller bindning, varvid upprätthållandet av bestämda klimat- och fuktighetsgränser är lämpligt.

Väggtjockleken hos konsthartsrören kan minskas i sådan grad som möjliggöres av framställningsförfarandet eftersom påfrestningarna i stor utsträckning övertagas av manteln. Genom minskningen av konsthartsväggtjocklekausäkerställes ett förbättrat kostnadsläge för konstharts-kolloid-cementkompositrören. Detta blir särskilt tydligt vid större diametrar. Kompositröret kan genom lämpligt kalibrering och genom val av standardmuff anpassas till alla hittills använda avloppsvattenrör- och ledningssystem. En separat uppsättning av anslutningsdon erfordras icke. Hittills använda element kan användas. Hanteringen på inbyggnadsstället blir enkel genom kalib- rerbarheten hos kompositrören eftersom man genom användning av konventionella kalibreringsanordningar kan framställa varje ytter- diameter inom ifrågavarande dimensionsområde.

De konsthartsrör, som skall beläggas, kan även lindas av ett extruderat band. Sådana konsthartsrör är särskilt, inom det större dimensionsomrâdet lämpade för framställning av kolloid-cementkompositrör eftersom man härvid på ett särskilt lämpligt sätt kan inbespara konstharts samt genom den intensiva sammanbindningen av mantelmaterialet och konsthartsrörmaterialet kan uppnå särskilt gynnsamma hållfasthetsvärden.

Claims (16)

7804613-3 “I PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av ett med en beläggning försett rör, k ä n n e t e c k n a t därav, att en kolloi- derad vatten-cement-blandning framställes i ett tvâstegs blandningsförfarande och att röret belägges med denna kolloi- derade vatten-cement-blandning.

2. Förfarande för ommantling av rör enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett av konstharts eller metall tillverkat rör anordnas vridbart lagrat runt längd- axeln samt vrides och belägges med den kolloiderade cement- -vatten-blandningen med en sprutningsanordning samt därefter avlägges i stödställning eller stödbanor under en tidrymd av 8-12 timmar.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den pâ röret påförda kolloiderade cement-vatten-blandningen påvalsas genom tyngdkrafts- eller cirkulationsvalsning.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a t därav, att röret vid ändarna tillslutes med lock, genom införing av tryckluft eller tryckvätska i det inre av röret förses med ett vederlag samt därefter inspännes i en vridställning för ommantling med den kolloiderade cement- -vatten-blandningen.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a t därav, att man för åstadkommande av ett vederlag inför en dorn, en kalibreringshylsa eller någon annan inspänningsanordning i det inre av röret.

6. Förfarande enligt patentkravet 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det med ett invändigt vederlag försedda röret anbringas koncentriskt i en pressform samt att , pressformen fylles med kolloiderad cement-vatten-blandning k ooh att cement-vatten-blandningen pressas på röret med press- www' " 1- >--V ~-_.L_..__.». .Laul .L _. “ß-æ-uusnni _ m? a., -b wvlr Û-H* “W v 'Ûu -----.~.~......._f... 7804613-3 lb formen under förutbestämt tryck samt att presstrycket upp- rätthålles under bindnings- eller härdningstiden.

7. n e t e c k n a t därav, att man belägger ett konsthartsrör, Förfarande enligt något av patentkraven 2-6, k ä n - som är lindat av ett extruderat band.

8. k ä n n e t e c k n a t därav, att den högkolloiderade vat- Förfarande enligt något av föregående patentkrav, ten-cement-blandningen framställes genom att man i en bland- ningsanordning förblandar vatten och cement i ett viktförhâl- lande av 0,25-0,6 under en tidrymd av ca 2 minuter med en hastighet av ca 300 m/minut, varefter man omrör vatten-cement- -blandningen i samma eller en annan blandningsanordning, så att cementkornen under en tidrymd av minst 8 minuter utsättes för en massacceleration av minst 2 g (g = 9,81 m/sz) och blandningen härigenom omvandlas till ett fullständigt kolloi- derat cementlim, varefter man utnyttjar detta cementlim för beläggning av rör.

9. Förfarande enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k - n a t därav, att man till det fullständigt kolloiderade cementlimmet sätter fyllmedel eller organiska och/eller oorganiska fibrer för armering i en viktmängd av upp till 10 %.

10. n a t därav, att en andel av cementen, företrädesvis upp till 10 % eller ämnesblandning. Förfarande enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k - av cementen, ersättes med ett mineraliskt ämne

11. k ä n n e t e c k n a t därav, att blandningsgodset omblan- Förfarande enligt något av föregående patentkrav, das i en blandningsanordning i ett inre och ett yttre kretslopp.

12. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att man i blandningen inblan- 7804613-3 H dar äggviteämnen eller ämnen med hög kiselhalt (hög kisel- dioxidhalt) i flytande eller fast form.

13. Förfarande enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k - n a t därav, att äggviteämnena inblandas i en mängdkoncent- ration av 0,01 g/kg cement upp till 5 viktprocent.

14. Förfarande enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k - n a t därav, att fasta kiselsubstanser (kiseldioxidmaterial) inblandas i en mängdkoncentration av 0,01 g/kg cement upp till 20 viktprocent.

15. Förfarande enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k - n a t därav, att flytande kiselhaltiga ämnen inblandas i en mängdkoncentration av 1-5 viktprocent.

16. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att blandningsrummet före blandningen av komponenterna evakueras samt under blandningen hålles vid undertryck, företrädesvis ett undertryck av 2-4 mm Hg-pelare. -4 J i