(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (51) Int Cl. C04B 14/24 ( ) C04B 20/00 ( ) C04B 28/02 ( ) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet: (86) Europeisk søknadsnr: (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato (30) Prioritet AT (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR Utpekte samarbeidende stater RS (73) Innehaver Exxag Investments Limited, Methonis Nikosia, Kypros (72) Oppfinner Rainer, Armin W., Dannhausergasse Wien, Østerrike (74) Fullmektig Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 0104 OSLO, Norge (54) Benevnelse Metode for framstilling lettbetong (56) Anførte publikasjoner AT-B B1, DE-A B1, WO-A-2006/ B1, EP-A B1, US-A B1, DE-A B1

2 EP B1 METODE FOR FRAMSTILLING AV LETTBETONG BESKRIVELSE [0001] Oppfinnelsen gjelder en metode for framstilling av lettbetong, spesielt lokalt framstilt lettbetong eller ferdigdel-lettbetong, som består av syntetisk framstilt skumglass, skumglass-grus, blåseglass eller spesielt glass-skumgranulat med et bindemiddel, fortrinnsvis vann, sement og eventuelle sement-tilsetningsstoffer og minst ett tilsetningsmiddel, hvor det syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glass-skumgranualtet, fortrinnsvis utelukkende blir framstilt av en blanding av glassmel og silisiumkarbid, glassmelet og silisiumkarbiden blandes tørt og blandingen blir så blåst opp i en termisk prosess, og om nødvendig knust. Videre gjelder oppfinnelsen en lettbetong, framstilt etter metoden i oppfinnelsen. [0002] Fra WO 2006/ A er det kjent en lettbetong som består av glassskumgranulat i minst en kornfraksjon med et bindemiddel, fortrinnsvis sement, bitumen eller kunstharpiks. Videre er det i dette dokumentet også beskrevet en metode for framstilling av lettbetong. [0003] Videre er det kjent fra EP A1 å bruke knust skumglass som tilslagsstoff for en flytende støpemasse bundet med bindemiddel. Tilslagsstoffene skal da ha en silkurve tilnærmet Fuller-kurven. Ulempen her er at for å oppnå kornstørrelser av tilslagsstoffer i henhold til en Fuller-kurve er det nødvendig med tidkrevende operasjoner, slik som mekanisk knusing. [0004] Definisjonen av Fuller-kurven er allment kjent i bransjen, og kan finnes i gjeldende faglitteratur og aktuelle standarder. [0005] Videre er det fra DE A1 kjent en lettbetong av skumglass, et bindemiddel og et tilsetningsmiddel. Likedan finner man i DE A1 et skumglassgranulat for sement-bundet lettbetong. [0006] Bruk av enkeltkort av knust skumglassbiter som tilslagsstoff for lettbetong er også kjent fra EP A og fra JP A. [0007] Videre er det fra EP A1 kjent å framstille skumlegemer av glassmel og en spesiell aktivator.

3 - 2 - [0008] Ulempen med de lettbetongtypene som er angitt over, og framstillingen av dem, er først og fremst framstillingen av finandelen, da dette må gjennomføres med kostbare mekaniske metoder. En videre graverende ulempe er man ved framstilling av finandelen kun kan unngå alvorlige miljøforurensninger ved hjelp av kostbare metoder. [0009] Videre er det i EP A1 kjent en lettmurmørtel som består av blåst gass, sement, perlitt og en luftporedanner. Blåseglass er en struktur som består av blåseglasskuler, som framstilles i dreierørovner. Denne strukturen utmerker seg med stort sett lukket, forsintret overflate, og er egnet for utvendig puss og forbindelse av enkelte typer tegl. [0010] Videre er det fra AT B kjent en lettbetong, som inneholder spesiell ekspandert leire og skal være for mursteiner. [0011] Følgelig er det fra US-A kjent en metode og en støpeform for framstilling av et isoleringselement, spesielt en bygningsplate som består av et bindemiddel, spesielt gips, og polystyrenkuler. Med denne metoden fremstilles dermed plater i en støpeform - nesten i en B-del-produksjon. Ifølge denne kjente metoden, for å oppnå ønskete brannhemmende egenskaper, blir disse polystyrenkulene eller polymerkornene presset hardt mot hverandre, altså komprimert, av et nett eller en perforert silplate, mens bindemidlet, gipsen, tilføres i tyktflytende form for å danne et nett med lukkede celler, med kornene innstøpt. På grunn av denne konsistensen trenger bindemidlet gjennom kornsjiktet og danner nettet med membrantynne vegger av ikke-porøst bindemiddel. Dette er av betydning, fordi polymerkornene komprimeres med 3-15% av sitt rominnhold, før du tilsetter bindemiddel. Denne komprimeringen kan også framkalles ved bevegelse av et stempel. [0012] Det er derfor oppfinnelsens av den typen som er omtalt, som på den ene siden unngår de vanlige ulempene og på den andre siden kan framstilles rasjonelt og økonomisk med spesielt homogen struktur. [0013] Metoden i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glass-skumgranulatet, er ført inn i en form fortrinnsvis blir komprimert i formen, den fylte formen til tildekket på sin åpne side,

4 - 3 - spesielt med et gitter, og deretter, fortrinnsvis nedenfra og opp, blir hulrommene mellom kornene fylt ut med et sementlim med 20 til 30 % luftporeinnhold og en vann/sement (W/Z)-verdi eller en vann/bindemiddel (W/B)-verdi på maksimalt 0,7 med luftporedanner på tensidbasis, hvor sementlimet føres inn med trykk, spesielt injeksjonstrykk via en trykkbeholder. Med oppfinnelsen er det for første gang mulig å framstille en lettbetong som har en gjennomgående homogen struktur, som har glass-skumgranulat med en korning i største lagringstetthet som tilslagsstoff og spesielt har en lukket fuge og hvor hulrommene mellom glassskumgranulatkornene er fylt med sementlim, hvor man oppnår en jevn fordeling av glass-skumgranulatet, også i alle randområder. [0014] Fordelen med denne metoden for framstilling av en slik lettbetong ligger først og fremst i at formen, ved en tildekking, som et gitter [0015] hindrer oppflyting av glass-skumgranulatet ved innføring av sementlimet. Inntrengingen og oppstigingen av sementlimet i glass-skumgranulatfugen foregår problemfritt og raskt. I tillegg vises ikke oppdriften så sterkt, da de komprimerte glass-skumgranulatkornene kiler seg sammen. Dermed oppnår man en homogen struktur til lettbetongen. [0016] I følge et bestemt kjennetegn ved oppfinnelsen blir glass-skumplaten som framstilles i en termisk prosess umiddelbart etter denne termiske prosessen sjokkbehandlet med et gassformig eller flytende kjølemiddel, hvorved en nesten naturlig knusing oppstår. Med den målrettete bruken av kjølemidlet, enten det for eksempel er luft, vann eller vanndamp, kan knekkingen av materialet som kommer ut av blåseovnen påvirkes direkte. Det varme materialet kan da behandles med kjølemidlet, for eksempel i form av en stråle eller over hele flaten. Ved en optimerte bruk av kjølemidlet kan man i stor grad oppnå ønsket kornstørrelse ved knekking av glass-skumgranulatet. [0017] I henhold til et ytterligere spesielt kjennetegn ved oppfinnelsen skjer oppbrekkingen av glass-skumplaten ved sjokkbehandlingen, hvor silkurven er gitt avvikende, spesielt ved de mindre kornfraksjonene sterkt avvikende, fra Fullersilkurven. En fylling av hulrommene gjennom glass-skumgranulatet med en Fullersillinje og sementlim er derfor ikke ønskelig og fornuftig, da glass-skumgranulatet måtte bli brutt opp mekanisk mindre under produksjonen og det derfor nødvendigvis ville oppstått uønsket korning, opp til støv, i produksjonen.

5 - 4 - [0018] Det er også den foreliggende oppfinnelsens oppgave å framstille en lettbetong, spesielt i henhold til metodene beskrevet over. [0019] Også denne oppgaven blir løst ved oppfinnelsen. [0020] Lettbetongen i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glass-skumgranulatet, finnes i lettbetongen med en volumandel på 50 til 85%, fortrinnsvis på 60 til 75 %, og det som bindemiddel brukes et sementlim bestående av vann, sement og/eller et sement-tilsetningsstoff med latenthydrauliske egenskaper og minst ett tilsetningsmiddel som et flytemiddel og/eller en luftporedanner og/eller et styrkeøkende middel. Med oppfinnelsen er det for første gang mulig å lage en lettbetong som kun består av uorganiske materialet og ikke inneholder noen biologiske næringsstoffer for mugg og mikrober. [0021] En ytterligere fordel er det at en slik lettbetong har en svært gunstig varmeisolerende effekt. Sementlimet skal da inneholde minst vol-% luftporer for å oppnå en lav varmeledeevne. For høy luftporedannelse eller oppskumming av sementlimet vil på den andre siden sette styrkeegenskapene til lettbetongen i fare, slik at grensen for hulrominnholdet i sementlimet ligger på omtrent 50 %. [0022] Etter en utforming av oppfinnelsen brukes det som tilsetningsmiddel et tilsetningsmiddel på polykarboksylatbasis. Slike flytemidler blir benyttet for å gjøre ferskbetongen mer flytende. [0023] Som tilsetningsmiddel kan man bruke "Visco Crete 1030". Dette tilsetningsmidlet som finnes på markedet under marketsføringsbetegnelsen til firmaet Sika virker, i tillegg til en forsterkende luftinnføring, ved lave vann/sement (W/Z)-verdier spesielt som flytemiddel, slik at sementsuspensjonen svært godt og tyntflytende omgir glass-skumgranulatkornene. [0024] Sementlimet har minst 20 til 30 % luftporeinnhold og fortrinnsvis en vann/sement (W/Z)-verdi eller en vann/bindemiddel (W/B)-verdi på maksimalt 0,7. Undersøkelser har vist at luftporedannelsen begunstiges med stigende W/Z-verdi og med fallende temperatur. Det har videre vist seg at det for å oppnå 30 % luftporeandel i sementlimet er nødvendig med en betydelig overdosering av luftporedanneren.

6 - 5 - [0025] Som tilsetningsmiddel brukes en høykonsentrert luftporedanner, basert på naturlige harpikser, fortrinnsvis på tensidbasis. Det har vist seg fordelaktig at man med et slikt tilsetningsmiddel kan tilføres vesentlig flere luftporer, uten at tidligstyrken dermed blir redusert. [0026] I denne sammenhengen kan man som tilsetningsmiddel bruke "Lightcrete 02". Dette tilsetningsmidlet som finnes på markedet under marketsføringsbetegnelsen til firmaet Sika i kombinasjon med tilsetningsmidlet "Visco Crete 1030" oppnår man en forsterket luftdannelse ved et sementlim som er tyntflytende og svært lett å bearbeide. [0027] Etter et ytterligere spesielt kjennetegn til oppfinnelsen viser det ubehandlete, syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glass-skumgranulatet, en korntetthetsverdi på 300 til 370 kg/m 3 og før bearbeidingen med komprimering en massetetthet på 180 til 240 kg/m 3, spesielt 200 til 220 kg/m 3. Massetettheten oppnås fortrinnsvis med håndstamping, som spesielt blir gjennomført i treforskalingsformer. Dette gir et hulrom mellom glass-skumgranulat-kornene på omtrent vol.-%, i middel omtrent 37 vol.-%. Til tross for en svingning av korntettheten i produksjon, er det gitt kontinuerlige verdier for lettbetongproduksjonen. [0028] I henhold til en spesiell utforming av oppfinnelsen er sementen en høykvalitetssement, spesielt en portlandsement, fortrinnsvis i henhold til standarden EN Som sement, for eksempel CEM I 52,5 R (varebetegnelse fra Rohrdorfer Zementwerke i Eiberg), skal det brukes en som på den ene siden har en homogen sammensetning av sementen med kun små andeler av innmalingsstoffer (tilsetningsstoffer) og på den andre siden når en høy tidlig- og sluttstyrke. Tilsetningsstoffer i sementen kan, hvis de varierer og er til stede i større mengder, endre egenskapene til tilsetningsmidlene i lettbetongen, og dermed bidra til uønskete effekter, som forandring av luftporeinnholdet og bearbeidingsegenskapene. [0029] I henhold til et spesielt kjennetegn til oppfinnelsen har lettbetongen en lukket pore- eller kornfuge. En lettbetong med lukkete kornfuger er først og fremst nødvendig ved framstilling av monolittiske vegger. Naturligvis kan en slik lettbetong også brukes til ferdigdeler av typer eller til konstruksjonselementer, for eksempel lyddempende elementer.

7 - 6 - [0030] Man kan dosere luftporedannneren i masse-% i forhold til sementen etter formelen: hvor T temperatur LP luftporeandel W/Z vann/sement-verdi [0031] Denne er nyttig for beregning. Forsøk har vist at en formel for å beregne doseringen av luftporedanneren er svært fordelaktig, hvor innføringen av luftporene er avhengig av temperatur og W/Z-verdien. [0032] Også for beregning av en 28-dagers trykkfasthet (DF) kan man bruke tilnærmingsformelen: hvor Rd bulktetthet til ferdigbetongen i kg/m3 DF 28-dagers trykkfasthet (N/mm 2 ) Denne er svært nyttig. Med denne tilnærmingsformelen kan man beregne en tilnærmet vurdering av 28-dagers trykkfasthet, hvor sementen CEM I 52.5R brukes som basis. [0033] Under vises utføringseksemmpler i praksis for nærmere forklaring av oppfinnelsen: [0034] Forsøkene 1 og 2 (for illustrasjon - ikke i henhold til oppfinnelsen) gjennomføres uten stabilisator. Disse forsøkene viste at fornuftige prøvelegemer kunne framstilles uten stabilisator, da oppdriften til glass-skumgranulatkornene er ekstremt stor. Dermed stiger glass-skumgranulatkornene i sementsuspensjon opp

8 - 7 - allerede uten vibrasjonskomprimering, og flyter på suspensjonen, slik at nedre tredjedel av prøvelegemene kun består av suspensjon. [0034] Forsøkene 3 og 4 (for illustrasjon - ikke i henhold til oppfinnelsen) ble derfor gjennomført med stabilisator som tilsetningsmiddel. Stabilisatorer brukes i betongteknologien til å gjøre betongen mindre tilbøyelig til segregering. [0036] Forsøk 3 ble gjennomført med en stabilisator med betegnelsen Addiment KW Comp.11 med en dosering på 1 % (i forhold til sementvekten), for å minimere oppstigningen av glass-skumgranulatet i sementlimet. Men det viste seg at man ikke kunne oppnå noen forbedring med stabilisatoren, da blandingen ble stivere og derfor måtte komprimeres med vibrasjon. Med vibrasjonen tiltok segregeringen igjen. [0037] Et ytterligere forsøk 4 ble gjennomført med økt andel stabilisator (1,25 % stabilisator-tilsetning). Allerede ved denne tilsetningsmengden ble sementlimet delvis hengende i innsiden av blanderen, og betongen kunne ikke bearbeides videre. Forsøkene 5, 6 (for illustrasjon) og 7, 8 (i henhold til oppfinnelsen) [0038] Fornuftig innføring av lettbetongen i formene ved vanlig blanding var da ikke mulig på grunn av at glass-skumgranulatet flyter opp. Derfor ble det gjennomført forsøk med Colcrete- og Prepact-metodene. Ved en slik metode blir glass-skumgranulatet ført inn i formen først, komprimert og deretter blir hulrommene mellom kornene, startende nedenfra og opp, fylt opp med sementlimsuspensjonen. Man trenger et injeksjonstrykk til å føre suspensjonen inn i hulrommene. [0039] Injeksjonstrykket må også overvinne stigehøyden og friksjonen ved innføring av suspensjonen. Det ble bygd en form for Prepact-forsøket med en høyde på 1 m, en bredde på 0,5 m og en dybde på 0,2 m. Som form ble det brukt en 19 mm tykk treform. [0040] På grunn av oppdriften ville glass-skumgranulatet stige opp over kanten, det ble derfor festet et gitter på den åpne flaten. Sementlimet ble ført inn i formen via en trykkbeholder, som ble drevet med 6 bar trykkluft. Formen ble ved første

9 - 8 - Prepact-forsøk, forsøk 5), tettet med limbånd, men da disse ikke var tette, tettet man ved de ytterlige forsøkene 6, 7 og 8 med polyuretankitt (Sikaflex 11 FC). Man måtte derfor avbryte forsøk 5, da sementlimet kom ut av fugene. [0041] Ved forsøkene 5 til 7 ble slangen for innføring av sementlimet ført ovenfra og ned inne i formen, og først ved forsøk 8 ble slangen montert i bunnkanten av formen på utsiden. [0042] Forsøk 5 med Colcrete-metoden måtte avbrytes, da, som allerede forklart, støtfugene til formen ikke var tette, og sementlimet dermed kom ut ved fugene. Forsøket vist likevel at inntrenging og oppstiging av sementsuspensjonen i glassskumgranulatfugene gikk problemfritt og raskt. I tillegg opptrådte ikke den i utgangspunktet beregnete oppdriften så sterkt, da de komprimerte glassskumgranulatkornene kilte seg sammen. [0043] For ordens skyld nevnes det at Colcrete-metoden regnes som moderne, og i tillegg til Prepakt-metoden er en injeksjonsteknikk for framstilling av betong under vann. [0044] Ved forsøk 6 ble så formen tettet med Sikaflex 11 FC, hvorved man arbeidet med den samme sammensetningen som ved forsøk 5. Doseringen lå på 7 % Sikanol A33, for å oppnå 30 % luftporer i sementlimet. Oppfyllingen av hulrommene til glass-skumgranulatkornene forløp utmerket. Det viser seg likevel at man med en slik høy dosering av Sikanol A 33 får en forsinkelse av startstyrken, og at man først etter 3 dager kan oppnå utformingsstyrke ved ca. 20 C. Da den lave startstyrken i praksis er en stor mangel, må man skifte til et annet luftporemiddel. [0045] Det ble benyttet Sika Lightcrete 02, som ved maksimal dosering ikke ga noen forsinkelse av styreutviklingen. Selv om det ved Sika Lightcrete ikke er snakk om noe vinolharpiks-produkt, som gir et svært stabilt luftporesystem, men om et tensid, som har en tydelig tendens mot grovluftdannelse og lettere luftes ut ved skumdannelse. [0046] Med kombinasjonen av Sika Lightcrete 02 og Visco Crete 1030 kan man da likevel for første gang framstille en problemfri lettbetong, som ikke har noen mangler (forsøk 7). Tidligstyrkeutviklingen var god, da man ved 20 C kunne fjerne formene senest etter 24 t. Formflatene var glatte og dekt med sementlim.

10 - 9 - [0047] Etter en uke ble de store prøvelegemene (1 m lange) skjært fra hverandre, og det viste seg at perimeterkorningen var jevnt fordelt og at alle hulrom mellom glass-skumgranulatkornene var godt utfylt. Det ble tatt ut en borekjerne med en diameter på 99 mm 7 dager etter støpingen, og den ble lagret i vann til den 28. dagen. Ved boring og skjæring viste prøvelegemene på trykkflatene, først og fremst i kanten, små utbrudd. Trykkfastheten lå i snitt på 4,5 N/mm 2. Når et prøvelegeme viser et avvik på over 15 % av felles middelverdi til alle tre prøvelegemene, gjelder middelverdien til de øvrige to prøvelegemene. Det er da i henhold til B 3303 og B 4710 gitt en middelverdi på 4,5 N/mm 2. W/Z-verdien lå på 0,64. [0048] Et ytterligere forsøk 8 ble da gjennomført med en lavere W/Z-verdi på 0,52, for å se om inntrengingen også er gitt ved en mer sementrik suspensjon. Også her var omhyllingen av glass-skumgranulatkornene fullstendig og hulrommet mellom kornene godt oppfylt. Trykkfastheten etter 28 dager lå ved 6,9 N/mm 2. [0049] Ut fra forsøkene over anses betongresepten under som spesielt god, da det ut fra forsøkene viser seg at det i snitt for 1 m 3 lettbetong ved et luftporeinnhold på 25 % i sementlimet må regnes med cirka følgende vektandeler: Sement 290 kg CEM I 52,5 R Vann 130 kg Glass-skumgranulat 215 kg (= 67 vol.-% andel av glass-skumgranulat i betongen) Luftporedanner (Sika Lightcrete 02) 18 kg (avhengig av temperaturen) Flytemiddel (Sika Viscocrete 1030) 4,5 kg Råtetthet (fersk betong) 658 kg/m 3 28-dagers trykkfasthet 5 N/mm 2 Luftporeandel i sementlimet 25 %

11 PATENTKRAV 1. Metode for framstilling av lettbetong, spesielt lokalt framstilt lettbetong eller ferdigdel-lettbetong, som består av syntetisk framstilt skumglass, skumglass-grus, blåseglass eller spesielt glass-skumgranulat med et bindemiddel, fortrinnsvis vann, sement og eventuelle sementtilsetningsstoffer og minst ett tilsetningsmiddel, hvor det syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glass-skumgranualtet, fortrinnsvis utelukkende blir framstilt av en blanding av glassmel og silisiumkarbid, glassmelet og silisiumkarbiden blandes tørt og blandingen blir så blåst opp i en termisk prosess, og om nødvendig knust, kjennetegnet ved at det syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glass-skumgranulatet, er ført inn i en form fortrinnsvis blir komprimert i formen, den fylte formen til tildekket på sin åpne side, spesielt med et gitter, og deretter, fortrinnsvis nedenfra og opp, blir hulrommene mellom kornene fylt ut med et sementlim med 20 til 30 % luftporeinnhold og en vann/sement (W/Z)-verdi eller en vann/bindemiddel (W/B)-verdi på maksimalt 0,7 med luftporedanner på tensidbasis, hvor sementlimet føres inn med trykk, spesielt injeksjonstrykk via en trykkbeholder. 2. Metode i henhold til krav 1, kjennetegnet ved at glass-skumplaten som framstilles i en termisk prosess umiddelbart etter denne termiske prosessen sjokkbehandlet med et gassformig eller flytende kjølemiddel, hvorved en nesten naturlig knusing oppstår. 3. Metode i henhold til krav 1 eller 2, kjennetegnet ved at oppbrekkingen av glass-skumplaten skjer ved sjokkbehandlingen, hvor silkurven er gitt avvikende, spesielt ved de mindre kornfraksjonene sterkt avvikende, fra Fuller-silkurven. 4. Lettbetong framstilt etter metodene i henhold til ett eller flere av kravene 1 til 3, kjennetegnet ved at det syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glass-skumgranulatet, finnes i lettbetongen med en volumandel på 50 til 85%, fortrinnsvis på 60 til 75 %, og det som bindemiddel brukes et sementlim bestående av vann, sement og/eller et sement-tilsetningsstoff med latenthydrauliske egenskaper og minst ett tilsetningsmiddel som et

12 flytemiddel og/eller en luftporedanner i henhold til krav 1 og/eller et styrkeøkende middel. 5. Lettbetong etter krav 4, kjennetegnet ved at det som tilsetningsmiddel brukes et tilsetningsmiddel på polykarboksylatbasis. 6. Lettbetong etter en eller flere av kravene 4 eller 5, kjennetegnet ved at det ubehandlete, syntetisk framstilte skumglasset, spesielt glassskumgranulatet, har en korntetthetsverdi på 300 til 370 kg/m 3 og før bearbeidingen med komprimering en massetetthet på 180 til 240 kg/m 3, spesielt 200 til 220 kg/m Lettbetong etter ett eller flere av kravene 4 til 6, kjennetegnet ved at sementen er en høykvalitetssement, spesielt en portlandsement, fortrinnsvis i henhold til standarden EN Lettbetong etter ett eller flere av kravene 4 til 7, kjennetegnet ved at har en lukket pore- eller kornfuge.