NO176558B - Fremgangsmåte og fremstilling av et overflatebelegg på en bunnplate i en bro - Google Patents

Description

Forhindring av sprekker i betong har vært til hodebry for arkitekter i mange år. Store pengesummer har hvert år blitt brukt for å reparere dem.

Betong er grunnleggende et sprøtt materiale. Det trekker seg sammen fra en oppslemningstilstand til fast tilstand ved stivning. Idet betong lett kan påvirkes ved forandring i omgivelsestemperaturen, utvendige krefter og trykk under stivningsprosessen er sprekkdannelse nesten uunngåelig. Sprekker vil forårsake at betongen blir sprø på grunn av nøytralisering. Stivhet og styrke vil brytes ned og til slutt er hele strukturen ødelagt.

Tidligere ble mørtel ofte benyttet for å fremskaffe beskyttelse mot sprekkdannelse eller annen oppsprekking av betongen. Mørtel er imidlertid ikke sterk nok ved sine fysiske egenskaper for å forhindre sprekkdannelse fullstendig.

I mellomtiden reagerer jern med oksygen i luften og andre materialer (klor, fluor, svovelsyregass) og også bakterier forårsaker korrosjon og rust.

For å forhindre slik korrosjon og rust av jern eller andre materialer har konvensjonelt forskjellige overflatebekled-ningsmidler blitt utviklet som overflatebelegg for metaller spesielt jern.

Imidlertid har forskjellen i temperaturekspansjonsgraden mellom metallisk substrat og dekkmiddel forårsaket nedbryt-ning av dekkmidlet og forkortning av dets levetid.

Videre tilføres enkelte overflatebelegg til plastikk for ytterligere motstandskraft mot været. Igjen er de resulterende filmer ikke varige og de fester seg sjelden fast og permanent til substratet og vil lett skalle av.

Blant forskjellige overflatedekk-midler gir organisk løs-ningsmiddeltype-belegg relativt god festing og varighet men gir problemer med forurensning av omgivelsene med fordamp-ning av løsningsmidlet ved påføring.

Et emulsjonstype-belegg på den annen side forårsaker mindre forurensning av omgivelsene, men dekkfilmene er mindrever-dig når det gjelder både feste- og levetid. I tillegg kan de korrodere belagte legemer når sistnevnte er metalliske.

Følgelig er det et mål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en fremgangsmåte ved fremstilling av et overflatebelegg som er i stand til å danne godt festende, levedyk-tige, korrosjonsresistente dekkfilmer og som er tilpasset for bruk på varierte overflater uten å bryte ned omgivelsene rundt belegget.

I henhold til oppfinnelsen fremstilles overflatebelegget på en bunnplate i en bro hvor (i) undersiden av bunnplaten

impregneres med en sammensatt polymeremulsjon som i hovedsak består av karboksymodif isert styrenbutadien-, cykloheksyl-metakrylat- og styrenpolymer, (ii) den emulsjons-impreg-nerte nedre overflate av bunnplaten belegges med et første og andre dekklag, og hvor fremgangsmåten er særpreget ved at det som dekklag benyttes et belegningsmiddel omfattende

a) silisumoksyd, kalsiumoksyd og jernoksyd, og b) en sammensatt polymeremulsjon innbefattende karboksymodifisert

styrenbutadien-; cy kloheksyl-metakrylat- og styrenpolymer i et blandingsforhold mellom komponentene a) og b) på 5,0:1 og hvori forsterkningsmateriale innleires, fortrinnsvis glassfibre eller et nettverk av stålstenger.

Ved å bekle betongoverflaten med sprekker med det ovenfor nevnte bekledningsmiddel, vil elastisiteten og inntrengbar-heten av fyllmidlet gjøre betongstrukturen i stand til å motstå drastiske forandringer i omliggende temperatur. Videre ved binding med metallion ved å benytte ionebindings oksidasjonskarakteren til metallet, danner overflatebeleg-ningsmetoden ifølge foreliggende oppfinnelse en sterkt oksiderende film når belegget trenger inn i og kommer i kontakt med rusten i metallet. Fig. 1 er et tverrsnitt av en gulvplate reparert ved metoden ifølge første eksempel av andre utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et forstørret utsnitt av ovenfor nevnte gulvplate. Fig. 3 er et forklarende snitt som viser monteringsposisjo-nen til betongpanelet til gulvplaten. Fig. 4 er et tverrsnitt av gulvplaten reparert ved metoden ifølge annet eksempel av andre utførelsesform i følge foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 er tverrsnitt av gulvplaten reparert ved modifika-sjonen av andre utførelsesform. Fig. 6 er et tverrsnitt av gulvplaten reparert ved metoden ifølge tredje eksempel av andre utførelsesform. Fig. 7 er en plan skisse av ovenfor nevnte gulvplate fore-tatt langs linjen I-l i fig. 6.

Foretrukne utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet i detalj nedenfor.

(Første utførelsesform)

I denne utførelsesform er fremgangsmåten for å fremstille overflatebelegg ifølge foreliggende oppfinnelse og egenskaper til overflatebelegget gjengitt.

Først forklares fremgangsmåten for å fremstille den sammensatte polymer-emulsjon.

En slik emulsjon er fortrinnsvis fremstilt på følgende måte som vist i eksemplene 1 og 2,

Eksempel 1

blandes i følgende rekkefølge.

Først oppløses fettsyre natriumsåpen i vann. Karboksymodifisert styren-butadien-polymer-latex tilsettes sakte under omrøring til den vandige såpeoppløsning. Derpå tilsettes cykloheksyl-metakrylat-styren-kopolymer-latex på lignende måte. På denne måte dannes en vandig dispersjon av disse polymere.

Eksempel 2

blandes på følgende måte.

Først oppløses fettsyre natriumsåpen i vann. Så tilsettes karboksymodifisert styren-butadien-polymer-latex sakte under omrøring fulgt av tilsetning av cykloheksyl metakrylat polymer på lignende måte. Således erholdes en vandig dispersjon av disse polymere.

Latexene som er brukt i de to sammensatte polymer-emulsjoner har et innhold av faste partikler på 40 - 50% hver.

Nå vil det bli gitt et eksempel på sammensetning og bland-ingsfremgangsmåte av følgende hovedingredienser for hver av de to sammensatte polymer-emulsjoner. Den eksempelvise sammensetning av hovedingrediensene er:

De hvite sementblandinger har følgende vektfordeling:

Hovedingrediensene blandes på følgende måte. -

Grov silikasand blir antent, befridd for organiske uren-heter og finmalt til en partikkelstørrelse på 5 til 150 jim. Den fint oppdelte silikasand plasseres i en blander og den hvite sement tilsettes sakte og blandes med sanden. Videre tilsettes jernstøv (Fe304) , sinkoksyd (ZnO), titanium-hvitt (Ti02) , og glycin i denne rekkefølge og komponentene blandes uniformt.

Under vil en eksempelvis metode for fremstilling av et overflatebelegg ved å blande hovedingrediensene med hver av de sammensatte polymeremulsjoner bli forklart.

Når et belegg fra 0,6 til 1,0 mm tykt skal dannes på et overflateareal på lm<2>, blandes hovedingrediensene med den sammensatte polymeremulsjon i forholdet 5,0:1. Fremgangsmåten består i først å plassere den sammensatte polymer-emulsjon i en beholder, omrøre denne under sakte tilsetning av hovedingrediensene over et tidsrom på 3 til 5 min. og så tilsette vann under omrøring til det er oppnådd viskositet som er anvendelig for bekledning.

Overflatebelegget således fremstilt blir brukt som følger: Ved overdekking påføres overflaten dekkmidlet med en børste, spray eller lignende. Dekkfilmen vil herde ved romtemperatur i løpet av ca. 8 timer. En varmluftsstrøm på 80"C vil herde den fullstendig på kun 10 til 20 min.

Vannet tillater dekkblandingen å beholde tilstrekkelig fluiditet for dyppe-bekledning og likevel forhindre separasjon eller stivning av hovedingrediensene. Ved bekledning av rustfritt stål er det ønskelig å benytte fullstendig klorinert destillert vann.

Eksempler på oppfinnelsen er som beskrevet ovenfor og over-flatedekkmidlet følgelig erholdt har trekk eller fysiske egenskaper som angitt i tabell 1.

De fysiske egenskapsverdier gitt i tabell 1 ble målt ved følgende metoder.

a) Kompresjonsstyrketest ble utført i samsvar med Japansk Industriell Standard R 5201. En forsøksstykke på 50 mm

diameter og 100 mm lengde ble sammenpresset med en aksial kraft til stykket ble sprengt.

b) Bøyningsstyrkeforsøk ble utført i samsvar med Japansk Industriell Standard R 5201. Et forsøksstykke på 4 0 mm x 4 0 mm x 160 mm ble bøyet ved å påføre en konsentrert vekt på sentrum av forsøksstykket hvor begge ender var båret oppe på en base.

c) Strekkstyrkeforsøk ble utført i samsvar med Japansk

Industriell Standard A 1113. Et forsøksstykke på 50 mm diameter og 100 mm lengde ble anbragt med en vekt i en ret-ning vinkelrett på aksen til forsøksstykket til sprekker ble dannet på overflaten av forsøksstykket.

d) Vær-resistensforsøk ble utført ved å tilføre lysstråler og vann under følgende betingelser på overflatebelegget på

en jernflate med en tykkelse på 1 mm.

e) Adhesjonsstyrkeforsøk ble utført i samsvar med Japansk Industriell Standard A 6909. Et stykke galvanisert blad-stål ble belagt med overflatemidlet til en film med tykkelse på 300 ixm. På en vektcelletype-tester med en kapasitet på 100 kgf ble den dekkende film i en sirkel på 20 mm i diameter på forsøksstykket underkastet en avskallingstest med en rivestyrke på 5 mm/min. f) Vannresistens ble bestemt ved adhesjonsstyrke av en belagt film dannet på samme måte som ovenfor på samme overflate etter 96 timer immersjon i destillert vann ved 40°C, g) Alkaliresistens ble bestemt også i form av adhesjonsstyrke etter immersjon i en vandig oppløsning mettet med

kalsiumhydroksyd ved 40°C i 96 timer.

h) Korrosjonsresistens ble bestemt ved adhesjonsstyrke etter 96 timer immersjon i en vandig oppløsning av natriumklorid justert med destillert vann til en klorkonsentrasjon

på 5% ved 40°C.

i) Saltspraytåke-resistens ble bestemt ved adhesjonsstyrke etter spraying av den dekkede overflate med en vandig opp-løsning natriumklorid justert med et ionebytteresin til en kloridkonsentrasjon på 5 +/- 1% i en periode på 120 timer.

j) Ozonresistens ble bestemt ved adhesjonsstyrke etter 240 timer ved å stå i en tank inneholdende ozon ved en konsen-trasjon på 10 ppm ved 40 +/- 1°C.

k) Kulderesistens ble bestemt ved å dekke et stykke galvanisert bladjern med beleggingsmidlet i en hastighet på 12 kg/m<2>, nedkjøle det dekkede stykke med flytende oksygen (kokepunkt -183°C) som kjølemiddel i tre timer, tillate det å varmes opp til ordinær temperatur og så måle adhesjonsstyrken av belegget ved å bruke vektcelletype-tester med en kapasitet på 600 kgf. 1) Høytemperatur-resistens ble bestemt ved å påføre overflatebelegget på et stykke galvanisert bladjern i en hastig het på 12 kg/m<2>, oppvarme det dekkede stykke til 300"C i 3 timer, tillate det å avkjøle seg til ordinær temperatur og så måle adhesjonsstyrken av belegget ved hjelp av vektcelletype-tester med en kapasitet på 500 kgf.

m) Bøyningsresistens ble bestemt i samsvar med JIS K 54 00 ved å dekke kjernestaver med forskjellige diameter på 2,3,6 og 8 mm, å inspisere de bøyde staver for å se om det oppsto noen sprekkdannelse eller avskalling.

n) Slagresistens ble bestemt i samsvar med JIS G 3492 ved å oppbevare et dekket stykke i vann ved 250°C i én time, slippe en stålkule med vekt 545 g fra en høyde på 2,4 m og så inspisere overflaten for sprekker eller andre uregelmes-sigheter.

o) Fryse-smelte resistanstest ble utført i samsvar med standard av ASTM C 666. Forsøksstykket på 100 mm x 100 mm x 400 mm ble dykket ned i vann og temperaturen til vannet ble forandret i 300 cykler med et intervall på 4 timer og i et temperaturområde på 4,5°C til -18°C.

Som indikert i tabell 1 herder overflatebelegget fremstilt ifølge oppfinnelsen over en relativ kort tidsperiode for å øke påføringseffektiviteten.

Med store toleransegrenser for anvendelse ved meget høye og lave temperaturer er den anvendbar i forskjellige miljøer.

Den store adhesjonsstyrke tillater den å feste fast til forskjellige substratmaterialer.

Dette belegg har tilstrekkelig kompresjon og bøyestyrke for å tillate ekspansjon av substratene, spesielt metaller som undergår vesentlig termisk ekspansjon ved temperaturforandringer.

Videre er det anvendelig i universelle miljø takket være dets utmerkede resistens mot korrosive angrep, vann, vær, alkali og oljer.

For eksempel motstår den de vanskelige driftsbetingelser ved broer lagt over farvann som er underkastet drastiske temperaturforandringer og følgelig undergår gjentatte term-iske forandringer for ekspansjon og kontraksjon mens de blir utsatt for dusj av sjøvann.

Når substratet som skal dekkes er metall, spesielt jern, som har en tendens til å korrodere ved oksidasjon av oksygen i luften, kan styrken av overflatebelegget fremstilt ifølge oppfinnelsen ved binding med metall utnyttes ved anvendelse av oksydasjonsfunksjonen til metallet selv. Belegget tillater rust å dannes gjennomtrengende i overflaten for å skaffe et sterkt oksydfilm-belegg for beskyttelse mot korrosjon.

Sinkoksyd (ZnO) reagerer blant hovedingrediensene med forskjellige polymere for fornetting og tilfører derved styrke til det resulterende belegg.

Glycin er innbefattet for å fremskaffe herding til poly-merene .

Fettsyren i den sammensatte polymer-emulsjon stabiliserer emulsjonen, avfetter bekledningsoverflaten og forbedrer ut-flatningsegenskapen ved påføring. Siden belegget er av en emulsjonstype forurenser det ikke miljøet på grunn av for-dampning av et organisk løsningsmiddel ved påføring. Det kan påføres ved hjelp av en spraypistol eller ved dyppebe-legning mens separasjon eller utfelling av hovedingrediensen unngås.

(Andre utførelsesform)

De foretrukkede metoder for anvendelse av ovenfor nevnte overflatebekledningsmiddel blir nedenfor angitt i lys av flere eksempler.

Første eksempel (fig. 1 - Fig. 3)

I dette eksemplet anvendes materiale fremstilt ifølge oppfinnelsen for å reparere gulvplater av en bro laget av betong.

I fig. 1 til fig. 3 angir nummeret 1 en betong-gulvplate i en bro som har flere sprekker i nedre overflate av denne.

For å reparere slike gulvplater kappes delen av nedre overflate la hvor det er en sprekk på 1 mm bredde, i en V figur på 2 cm bredde og 2 cm dybde.

Derpå drives et antall ankeranordninger inn i gulvplaten 1 som vist i fig. 2.

Derpå sprayes den sammensatte polymeremulsjon som er beskrevet i første utførelsesform og fortynnet med vann av samme mengde, på den nedre overflate to ganger med en spraypistol og avkjøles for å herdes, og danner derved en polymer film 4 på den nedre overflate la av gulvplaten 1.

Derpå trees den øvre ende av en øvre bolt 5 inn i forank-ringsanordningen 3.

En blanding dannes ved å blande polymer-emulsjonen med hovedmateriale som er beskrevet i første utførelsesform i et forhold på 1:5,0 og en slik blanding tilføres med en passende mengde vann for å sikre den nødvendige viskositet for støping.

Grunnen for å bestemme blandingsforholdet til beklednings-midlet for å være 1:5,0 er at slike overflatebelegg har tilstrekkelig fluiditet og letter festingen av andre fyll-ing på overflatebelegget til gulvplaten.

En slik vannbestandig blanding blir så påført overflaten av polymerfilmen 4 under et trykk på 5 kg/cm<2> for å danne et øvre lag 6 med ca. 500 jim tykkelse.

På den nedre overflate av det øvre lag 6 føres en wire 7 ut wireflettverket 7 støttes opp av et antall avstandsmuttere 8 som er tredbart festet på nedre ende av øvre bolt 5.

Derpå trees en øvre ende av en nedre bolt 9 inn i avstandsmutteren 8 slik at nedre bolt 9 er vertikalt støttet under avstandsmutteren 8.

Derpå påsettes et betongpanel 11 som har et vinylbelegg 10 fast påført øvre overflate av denne, og holdes nedenfor wirenettverket 7 med et passende mellomrom eller avstand.

Den nedre bolt 9 føres inn i en boltåpning 12 som er dannet i panelet.

En mutter 13 festes med gjenger til den nedre ende av den nedre bolt 9 og tvinger panelet 11 oppover ved å anvende spennkraften til en fjær 14 plassert mellom panelet 11 og mutteren 13.

På grunn av en slik konstruksjon kommer betongpanelet 11 i fjærende kontakt med avstandsmutteren 8 og et fyllrom defi-neres mellom wireflettverket 7 og betongpanelet 11.

Overflatebekledningsmidlet fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse som dannes ved å blande hovedingrediensene og den sammensatte polymer-emulsjon i et blandingsforhold på 1:5, fylles i fyllrommet under trykk som festemiddel.

En slik fylloperasjon foretas til betongpanelet 11, senkes til et ønsket nivå mot fjærkraften fra fjæren 14.

Til slutt festes mutteren 13 for å øke fjærkraften til fjæren 14 slik at betongpanelet 11 festes kraftig til bunnplaten 1.

Det må bemerkes at kompresjonsmellomrommet (t) må holdes mellom avstandsmutteren 8 og betongpanelet 11 for å kon-stant frembringe en oppadrettet fjærkraft til betongpanelet 11.

Etter ca. 4 uker fjernes den nedre bolt 9 og betongpanelet 11 skalles av for å frembringe et nedre belegg 15 på ca. 20 mm tykkelse.

Annet eksempel (Fig. 4, Fig. 5)

I fig. 4 indikerer nr. 21 en betong-gulvplate som har et antall sprekker 23 på nedre, ytre overflate av denne.

En slik ytre overflate 22 er primært dannet til en ru overflate av en elektrisk drillmaskin eller en høytrykks vann-strålepistol.

Nr. 24 indikerer en sammensatt polymer-emulsjon beskrevet i første utførelsesform som påføres den ytre overflate 22 slik at emulsjonen 24 trenger inn i sprekkene 23. Dannelsen av sprekkene 23 kan effektivt forhindres ved bindingsstyrken til emulsjonen. Nr. 25 indikerer et første dekklag som også virker for å forhindre dannelse av sprekker 23 ved bindingsstyrken i dette.

Det første dekklag 25 er laget av overflatebelegget fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse som er fremstilt ved å blande den sammensatte polymer-emulsjon til hovedingrediensen i et forhold på 1:5,0.

Nr. 2 6 angir et andre dekklag som også er fremstilt ved å blande den ovenfor nevnte sammensatte polymer-emulsjon og hovedingrediensen i et blandingsforhold på 1:5,0 og laget 26 som er festet på første dekklag 25 og slikt lag 2 6 inne-holder en glassfiber 27 deri.

På grunn av en slik konstruksjon sammen med den utmerkede strekkstyrke til glassfiberen 27, kan det andre dekklag 26 oppvise en ekstremt høy strekkstyrke for derved å forhindre ytterligere utvikling av sprekker 23 på den ytre overflate 22 av gulvplaten 1.

Selv om glassfiberen 27 i fig. 4 er innstøpt i andre dekklag 26 som et glassfiberark, kan glassfiberen 27 støpes inn i de andre former som ved å blande et antall glassfiber-wirere inn i andre dekklag 26 som vist i fig. 5.

Tredje eksempel (fig. 6, Fig. 7)

Dette eksempelet er en modifisering av andre eksempel hvor en wirenettverkskjerm er støpt inn i andre dekklag.

Som vist i fig. 6 og 7 er wirenettskjerm 27 laget av et antall laterale og longitudinale stålwirere 27a, 27b som krysser hverandre vinkelrett.

Disse wirere 27a og 27b er sveiset sammen ved krysnings-punktene. Intervallet mellom wirerene 27a, 27a og 27b, 27b er fortrinnsvis 5,0 mm mens diameteren til wirerene 7a, 7b er fortrinnsvis 2 - 6 mm.

Diameteren til wirerene 27a, 27b varierer imdlertid avhen-gig av graden av oppsprekking på den ytre overflate av gulvplaten.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et overflatebelegg på en bunnplate i en bro hvor (i) undersiden av bunnplaten impregneres med en sammensatt polymeremulsjon som i hovedsak består av karboksymodifisert styrenbutadien^ cykloheksyl-metakrylat-og styrenpolymer, (ii) den emulsjonsimpregnerte nedre overflate av bunnplaten belegges med et første og andre dekklag,karakterisert ved at det som dekklag benyttes et belegningsmiddel omfattende a) silisiumoksyd, kalsiumoksyd og jernoksyd, og b) en sammensatt polymeremulsjon innbefattende karboksymodifisert styrenbutadien? cykloheksyl-metakrylat- og styrenpolymer i et blandingsforhold mellom komponentene a) og b) på 5,0:1 og hvori forsterkningsmateriale innleires, fortrinnsvis glassfiber eller et nettverk av stålstenger.