FI81560C - Laett betongtaktegel, foerfarande foer dess framstaellning och cement/ballast/vattenblandning foer anvaendning vid foerfarandet. - Google Patents

Description

1 81560

Kevyitä betonikattotiiliä, menetelmä niiden valmistamiseksi ja menetelmässä käytettävä sementti/täyteaine/vesi-seos Tämä keksintö koskee betonikattotiilien valmistusta 5 hyvin tunnetulla valssi- ja jarrukenkämenetelmällä ja koskee erityisesti valmistusmenetelmää, jolla saadaan sellaisia kevyitä betonikattotiiliä, jotka ovat hyödyllisiä esimerkiksi korvaamaan puupaanuja ja päreitä, bitumipaanuja, asbestisementtikatetta, liuskeita jne.

10 On hyvin tunnettua tuottaa betonikattotiiliä niin- kutsutulla valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, jossa tiilen muodostava materiaali, joka tavallisesti koostuu sementin, hiekan ja veden seoksesta, puristetaan liikkuville lavoille ensin valssin avulla ja sitten jarrukengän avul-15 la. Tällöin saatu tiilen muodostavan materiaalin kaistale, josta tavanomaisesti käytetään nimitystä pursote, leikataan sitten vaaditun pituisiksi kappaleiksi ja kovetetaan esim. korotetuissa lämpötiloissa korkean kosteuden olosuhteissa valmiiden kattotiilien valmistamiseksi. Kuvaus ta-20 vanomaisesta laitteistosta, jota on monia vuosia käytetty betonikattotiilien kaupallisessa valmistuksessa valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, sisältyy esimerkiksi julkaisuun PCT International Publication No W0 85/00135.

Kattotiiliä, joilla on olennaisesti tasomainen ja 25 poimutettu rakenne, valmistetaan rutiinimaisesti valssi-ja jarrukenkämenetelmällä Ja tyypillisesti niiden tiheydet ovat 2,1 - 2,2 g/cm3. Toisiinsa liittyvillä kattotiilillä, joilla Englannissa on tavallisesti n. 413 mm:n pituus, 330 mm:n leveys ja 11,5 - 12,5 mm:n paksuus, ja Yhdysvalloissa 30 n. 422 mm:n pituus, 333 mm:n leveys ja 11,5 - 12,5 mm:n paksuus, on yleensä paino välillä 4,2 - 5,0 kg tiiltä kohti, lujitusrivat, ulokkeet ja sääesteet, jotka on aikaansaatu yhteenliittyvien betonikattotiilien alapuolelle, mikä lisää kokonaispainoa.

35 On tiedostettu, että yllä kuvatun kaltaiset betoni kattotiilet aikaansaavat tyydyttävän ja erittäin kestävän 2 81560 katemateriaalin ja niitä käytetään laajalti uusien talojen ja muiden rakennusten kattamiseen. Uudelleenkattamisessa on kuitenkin usein se ongelma, että korvattava katemateri-aali voi olla painoltaan kevyempi katemateriaali, kuten 5 esimerkiksi puupaanut ja päreet, bitumipaanut, asbestise-menttikate, liuskeet jne, ja kyseessä oleva rakennus ei mahdollisesti kykene kantamaan lisäkuormaa, joka seuraisi uudelleenkattamisesta tavanomaisilla betonikattotiilillä. Niinpä esimerkiksi puukehikkoisissa rakennuksissa saattaa 10 olla tarpeen vahvistaa olemassa olevia kattolautoja, jotta varmistettaisiin, että ne kannattavat lisäkuorman. Tämä on kallista ja johtaa käytännössä usein päätökseen olla käyttämättä betonikattotiiliä uudelleenkattamistyöhön.

Näin ollen on olemassa tarvetta betonikattotiili -15 le, joka on painoltaan kevyempi kuin yllä kuvatun kaltaiset tavanomaiset betonikattotiilet, mutta jolla on riittävä lujuus ja kestävyys, jolloin se sopii käytettäväksi puupaanuja ja -päreitä, bitumipaanuja, asbestisementtika-tetta, liuskeita jne korvaavana tuotteena.

20 On tunnettua, että betonin painoa voidaan alentaa käyttämällä kevyitä täyteaineita hiekan osittaisena tai täydellisenä korvikkeena. Lukuisia kevyitä täyteaineita on ehdotettu tähän tarkoitukseen mukaanluettuna luonnossa esiintyvät materiaalit, kuten hohkakivi ja laava ja mate-25 riaalit, joita tuotetaan valmistusprosesseilla, kuten sintrattu pulveroitu polttotuhka (esim. jota on saatavissa nimellä Lytag yhtiöltä Pozzolanic- Lytag Limited, Hemel Hempstead, Hertfordshire, Englanti), ja paisutetut materiaalit, kuten paisutettu savi, savikivi, liuskevermikuliit-30 ti ja perliitti. Yleensä kuitenkin tällaisten kevyiden täyteaineiden käyttö painoltaan pienemmän betonin saamiseksi johtaa taivutuslujuuden pienenemiseen ja tästä johtuen, jotta saataisiin betonikattotiili, jolla on riittävä taivutuslujuus, on välttämätöntä suurentaa tällaisesta 35 kevytbetonista valmistettujen tiilten paksuutta verrattuna 3 81 560 tavanomaiseen betonikattotiileen siinä määrin, että mitään kannattavaa painoetua ei saavuteta.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä betonikattotiilien valmistamiseksi, Jotka ovat pai-5 noitaan oleellisesti kevyempiä kuin tavanomaiset betonikattotiilet, mutta jotka ovat taivutuslujuudeltaan vertailukelpoisia.

Toinen ongelma, joka on noussut esiin yritettäessä tuottaa betonikattotiiliä valssi- ja jarrukenkämenetelmäl-10 lä käyttäen kevyitä täyteaineita hiekan korvikkeena, aiheutuu siitä seuraavasta seoksen reologisten ominaisuuksien muutoksesta. Tyydyttävän betonikattotiilen valmistamiseksi valssi- ja jarrukenkämenetelmällä on tärkeää, että seos valuisi tasaisesti pursotuksen aikana, ts. puristuk-15 sen aikana ensin lavojen ja valssin väliin ja jatkopuris-tuksen aikana lavojen ja jarrukengän väliin, koska muutoin pyrkii esiintymään vaikeuksia epätasaisen tiivistymisen, karkeiden ja avonaisten pintojen suhteen tiilien kulumis-puolella ja liitoskohtien, ulokkeiden, kärkien ja sääes-20 teiden asetusten suhteen tiilien alapuolella. Seoksella on myös oltava riittävä koossapysymisaste niin, ettei pursot-teeseen muodostu halkeamia esim. leikattaessa sitä vaaditun pituisiksi kappaleiksi käytettäväksi kattotiilinä. Vaikka voi olla mahdollista parantaa pursotteen koossapy-25 syvyyttä lisäämällä veden määrää seoksessa, tämä voi myös johtaa seoksen suurempaan pyrkimykseen tarttua laitteistoon, jonka kanssa se joutuu kosketukseen valmistusprosessin aikana, esim. sekoittimen teriin ja seinämiin, kulje-tinhihnoille, valssiin, jarrukenkään jne. Märempien seos-30 ten käyttö voi johtaa myös pursotettujen tiilien painumiseen esim. niitä leikattaessa ja kun ne ovat kuljetettavina kovetuskammioon. Vaikka tavanomaisia sementti/hiekka/-vesiseoksia, joilla on tyydyttävät ominaisuudet käytettäväksi valssi- ja jarrukenkämenetelmässä, voidaan valmis-35 taa, on havaittu, että hiekan korvaaminen kevyillä täyte- 4 81 560 aineilla muuttaa seoksen Teologiaa ja että olkea ominaisuuksien tasapaino, joka on välttämätön tyydyttävän purso-tetun betonikattotiilen tuotannolle, el ole enää saavutettavissa. Tämä on johtanut ehdotukseen korvata vain osa 5 tavanomaisessa seoksessa käytetystä kevyestä täyteaineesta, jolloin saavutetaan seos, jonka Teologisten ominaisuuksien tasapaino on lähempänä tavanomaisen sementti/-hiekka/vesiseoksen ominaisuuksia, mutta tämä johtaa paino-edun pienenemiseen.

10 On ehdotettu liitettäväksi hienon hiukkaskoon pii dioksidia sementti/täyteaine/vesiseoksiin käytettäväksi betonituotteiden valmistukseen kevytbetonituotteet mukaanluettuna, kts. esim. patentit US 3 232 777 (Bush), US 3 880 664 (Schulze), US 4 087 285 (Kurz) ja PCT Interna-15 tional Publication No. W0 80/00959. Hienon hiukkaskoon piidioksidin läsnäolo tällaisissa seoksissa muuttaa niiden Teologisia ominaisuuksia parantamalla valuvuutta. Niinpä patentissa US 3 880 664 (Sculze) viitataan höyrystetyn piidioksidin pienten määrien lisäyksen olevan edullisinta 20 tietyille pursotustyypeille (palsta 4, rivit 16-18) ja höyrystetyn piidioksidin parantavan yleisiä ja erinomaisia pursotettavuusominaisuuksia (palsta 4, rivi 22), käytetyn piidioksidihöyrysteen ollessa erittäin tiksotrooppista ja seoksen ollessa hyvin valuvaa ja notkeaa (palsta 4, rivit 25 37-38). Samoin patentissa US 3 880 664 (Schulze) viitataan suuresti lisätyn vesiprosentin käyttöön höyrystetyn piidioksidin yhteydessä, kun on erityisen toivottavaa valmistaa kevyitä tuotteita (palsta 5, rivit 7-10). Julkaisussa PCT International Publication No. W0 80/00959 kuvataan myös 30 helposti valuvien seosten käyttöä (kts. esim. sivu 9, rivi 23? sivu 24, rivit 20-25; sivu 27, rivit 12-21) ja konsistenssikokeesta, jota on kuvattu sivun 64 riviltä 28 sivun 65 riville 3, voidaan nähdä, että seoksilla on voimakas taipumus painua muotoilun jälkeen.

35 Yllä mainituissa julkaisuissa kuvatut helposti va luvat seokset eivät ole sopivia käytettäväksi valssi- ja

II

5 81 560 jarrukenkämenetelmässä betonikattotiilten valmistamiseksi, johon tarkoitukseen on olennaista, että seos on ei-kaadettava ja sillä on pieni palnumistalpumus muotoilun jälkeen. Näin ollen vastakohtana seoksille, joiden konsistenssi 5 testattiin julkaisussa PCT International Publication No. 80/00959, seosten jotka sopivat käytettäväksi valssi- ja jarrukenkämenetelmässä betonikattotiilien valmistamiseksi, on annettava halkaisijamittausarvot, jotka ovat korkeintaan n. 10,5 cm arvioituna normin British Standard No 4551 10 mukaisesti mittaamalla seoksen sydämen leviämistä, joka sydän on muodostettu sijoittamalla seos 5,08 ± 0,05 cm korkeaan messinkiseen sydänmuottiin, jonka pohjan sisähal-kaisija on 10,16 ± 0,05 cm ja yläosan sisähalkaisija on 6,99 ± 0,05 cm, valumispöydällä, jolla messinkiplnta, 15 poistamalla muotti ja saattamalla valumispöytä 25 pudotuksen (ts. iskun) alaiseksi. Seoksella on myös oltava hyvä koossapysyvyys niin, että kun se saatetaan yllä esitettyyn konsistenssikokeeseen, mitään paljaalla silmällä näkyviä halkeamia ei esiinny muotoilussa materiaalissa. Ennen tätä 20 keksintöä oli odotettavissa, että piidloksidihöyrysteen liittäminen seoksiin käytettäväksi valssi- ja jarrukenkämenetelmässä kevyiden betonikattotiilien valmistukseen johtaisi valuvuuden epämieluisaan kasvuun ja pursotteen pyrkimykseen laskea muotoilun jälkeen ja että olisi mahdo-25 tonta kompensoida sitä esim. vähentämällä veden määrää seoksessa vaikuttamatta haitallisesti seoksen koossapysy-vyyteen.

Tämän keksinnön lisätarkoituksena on saada aikaan sementti/kevyt täyteaine/vesiseos; joka sisältää piidiok-30 sidihöyrystettä ja jolla on edulliset ominaisuudet käytettäväksi valssi- ja jarrukenkämenetelmässä kevyiden betonikattotiilien valmistukseen, joilla on hyvä taivutuslujuus.

Tämä keksintö perustuu yllättävään havaintoon, että ei-tiksotrooppista piidioksidihöyrystettä voidaan liittää 35 sementti/kevyt täyteaine/vesiseoksiin sellaisten seosten aikaansaamiseksi, joilla on edulliset ominaisuudet käytet- 6 81560 täväksi betonikattotiilien valmistuksessa valssi- ja jarrukenkämenetelmällä ja että tällöin voidaan valmistaa erittäin tyydyttäviä kevyitä betonikattotiiliä, joilla on hyvä taivutuslujuus.

5 Esillä oleva keksintö koskee menetelmää betonikat totiilien valmistamiseksi, jossa menetelmässä sementti/-täyteaine/vesiseos muotoillaan valssi- ja jarrukenkämene-telmällä, näin saatu muotoiltu tuote jaetaan osiin kappaleiden muodostamiseksi ja kappaleet kovetetaan. Menetel-10 mälle on tunnusomaista, että seoksessa oleva täyteaine sisältää kevyttä täyteainetta ja seos sisältää lisäksi ei-tiksotrooppista piidioksidihöyrystettä piidioksidihöyrys-teen (kuivapainosta laskettuna) ja sementin välisen paino-suhteen ollessa noin 2:98 - 25:75, ja dispergointiainetta 15 piidioksidihöyrystettä varten, jolloin veden ja sementti-materiaalien välinen painosuhde seoksessa on noin 0,45:1 -1:1, ja että seos muotoillaan, tuote jaetaan osiin ja kappaleet kovetetaan kevyiden betonikattotiilien muodostamiseksi .

20 Keksintö koskee myös kevyttä betonikattotiiltä, joka on valmistettu valssi- ja jarrukenkämenetelmällä. Kattotiilelle on tunnusomaista, että betoni sisältää sementtiä, kevyttä täyteainetta ja dispergoituneina ei-tik-sotrooppisen piidioksidihöyrysteen ja sammuttamattoman 25 kalkin reaktiotuotteita, jolloin piidioksidihöyrysteen painosuhde (kuivapainosta laskettuna) sementtiin on välillä noin 2:98 ja 25:75 ja tiilen tiheys on noin 1,2 - 1,6 g/cm3.

Keksintö koskee edelleen sementti/täyteaine/vesi-30 seosta, joka on tarkoitettu käytettäväksi betonikattotiilien valmistuksessa valssi- ja jarrukenkämenetelmällä. Seokselle on tunnusomaista, että seoksessa oleva täyteaine sisältää kevyttä täyteainetta ja että seos sisältää lisäksi ei-tiksotrooppista piidioksidihöyrystettä piidioksidi-35 höyrysteen (kuivapainosta laskettuna) ja sementin välisen painosuhteen ollessa noin 2:98 - 25:75 ja dispergointiai-

II

7 81 560 netta piidioksidihöyrystettä varten, jolloin veden ja se-menttimateriaalien välinen painosuhde seoksessa on noin 0,45:1 - 1:1 ja jolloin seos on muotoiltavissa valssi- ja jarrukenkämenetelmällä tuotteeksi, joka voidaan jakaa 5 osiin ja kovettaa kevyiden betonikattotiilten muodostamiseksi .

Piidioksidihöyrysteet ovat tunnettuja materiaaleja, jotka voivat olla tiksotrooppisia tai ei-tiksotrooppisia niiden valmistukseen käytetyn menetelmän mukaisesti. Tik-10 sotrooppiset piidioksidihöyrysteet koostuvat yleensä pallomaisista piidioksidihiukkasista, jotka on sulatettu yhteen haaroittuneiden ketjujen muodostamiseksi. Kun niitä sekoitetaan veteen, piidioksidihiukkasten happiatomit joutuvat vetysidoksiin vesimolekyyleissä olevien vetyatomien 15 kanssa. Tällä tavoin vesimolekyylit tulevat sidotuksi haa-roittuneisiin piidioksidiketjuihin niin, että seos on erittäin viskoosi ja tiksotrooppinen. Eräs esimerkki tik-sotrooppisesta piidioksidihöyrysteestä on "Cab-O-Sil"-tuote, johon on viitattu patentissa US 3 880 664 (Schulze) 20 tämän tuotteen ollessa valmistettu höyryfaasiprosessilla, johon liittyy piitetrakloridin hydrolyysi n. 1100°C:ssa. "Cab-O-Sil" on erittäin tiksotrooppinen 10 %:n, 22 %:n ja 33 p-%:n seosten veden kanssa antaessa samassa järjestyksessä geelin, takertuvan pulverin ja vapaasti valuvan pul-25 verin.

Ilmaisua "ei-tiksotrooppinen piidioksidihöyryste" käytetään tässä määrittämään piidioksidihöyrystettä, jotka 50 p-%:n seoksen muodossa veden kanssa antavat vapaasti valuvan nestemäisen lietteen. Ei-tiksotrooppisissa piidi-30 oksidihöyrysteissä ei ole merkittävää piidioksidihiukkasten yhteensulautumisastetta haarautuneiden ketjujen muodostamiseksi ja kun tällaisia ei-tiksotrooppisia piidiok-sidihöyrysteitä sekoitetaan veteen, ne eivät aiheuta merkittävää määrää tiksotrooppisuutta saatuun seokseen. 35 Näin ollen, kun tiksotrooppisia piidioksidihöyrysteitä ja ei-tiksotrooppisia piidioksidihöyrysteitä liitetään se- 3 81 560 menttiseoksiin käytettäväksi betonituotteiden valmistuksessa, ne suorittavat hyvin erilaisia tehtäviä.

Eräs tunnettu menetelmä tuottaa ei-tiksotrooppisia piidioksidihöyrysteitä on sivutuote sähkökaariuuneissa, 5 joita käytetään piimetallin ja ferropiilejeerinkien valmistukseen. Korkeissa lämpötiloissa, jotka saavutetaan piimetallin ja ferropiilejeerinkien muodostuksessa, muodostuu piimonoksidikaasua kvartsin pelkistyksellä ja se hapetetaan uudelleen piidioksidiksi alemmissa lämpötilois-10 sa panoksen yläpuolella. Näin saatu piidioksidi kondensoi-daan höyrysteenä ja se voidaan ottaa talteen suodattamalla. Saatu ei-tiksotooppinen piidioksidihöyryste koostuu erittäin hienojakoisista, oleellisesti pallomaisista amorfisen piidioksidin hiukkasista, keskihlukkaskoon ollessa 15 tyypillisesti välillä n. 0,05 - 0,15 mikrometriä, esim. n. 0,1 mikrometriä ja pinta-alan ollessa tyypillisesti välillä n. 15 - 25 m2/g, esim. n. 20 m2/g. Ei-tlksotrooppisen piidioksidihöyrysteen tarkka kemiallinen koostumus voi vaihdella jonkin verran tarkan valmistusmenetelmän mukaan 20 ja esimerkiksi kolme laatua ei-tiksorooppista piidioksidi-höyrystettä on saatavissa tuotenimillä ELKEM SILICA 100, ELKEM SILICA 90 ja ELKEM SILICA 75 yhtiöltä Elkem Chemicals, Pittsburg, Pennsylvania, U.S.A. Yleensä mikä tahansa näistä ei-tiksotrooppisen piidioksidihöyrysteen laa-25 duista, joilla kaikilla on korkea piidioksidipitoisuus välillä 85-98 p-%, on sopiva käytettäväksi tässä keksinnössä .

Tämän keksinnön mukaisten sementti/kevyt täyteaine/ vesiseosten valmistamiseksi, joilla on edullisia ominai-30 suuksia betonikattotiilien valmistustarkoitukseen valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, on toivottavaa lisätä ei-tikso-trooppinen piidioksidihöyryste seokseen sekoitettuna tehokkaaseen määrään sille tarkoitettua dispergointiainetta. Sopivia dispergointiaineita ovat lignosulfonaatit, nafta- 35 leenisulfonaattisuperpehmittimet ja melamiini-formaldehy- , 81560 disuperpehmittimet. Tällaisia dispergointiaineita ovat esimerkiksi CORMIX Pl-lignosulfonaattidispergointiaine, jota on saatavissa yhtiöltä Cormix Limited, Warrington, Cheshire, England, CORMIX SP-l-naftaleenisulfonaattisuper-5 pehmitin myöskin saatavissa yhtiöltä Cormix Limited ja MELMENT L 10-melamiini-formaldehydisuperpehmitin saatavissa yhtiöltä Hoechst UK Limited, Hounslow, Middlesex, England. Kun käytetään esimerkiksi lignosulfonaattidisper-gointiainetta, dispergointlaineen määrä on edullisesti 10 välillä 2,0 - 5,0 % laskettuna ei-tiksotrooppisen piidiok-sidihöyrysteen kuivapainosta. Kun käytetään superpehmitin-tä, määrä laskettuna naftaleenisulfonaatin tai muun super-pehmittimen kuivapainosta on edullisesti välillä n. 0,2 - 5,0 % seoksessa olevien sementtimateriaalien painosta. 15 Dispergointiaine ja ei-tiksotrooppinen piidioksidihöyryste yhdistetään edullisesti vesilietteen muodossa, joka sisältää esimerkiksi piidioksidi höyrystettä ja vettä painosuhteessa n. 1:1. Piidioksidihöyryste/dispergointiaineseok-sista käytetään toisinaan nimitystä pehmitetyt piidioksi-20 dihöyrysteet ja eräs tällainen tuote, joka sopii käytettäväksi tässä keksinnössä on se, jota on saatavissa tuoteni-mellä EMSAC F 110 yhtiöltä Elkem Chemicals.

Sementti/kevyt täyteaine/vesiseokseen lisätyn ei-tiksotrooppisen piidioksidihöyrysteen määrän tulee olla 25 tehokas parantamaan saatujen kattotiilien taivutuslujuutta. On havaittu, että ei-tiksotrooppisen piidioksidihöyrysteen ja sementin välisten painosuhteiden (laskettu kuivapainosta) n. 2:98 - 25:75, edullisemmin n. 6:94 - 12:88 ja vielä edullisemmin n. 6:94 - 12:88 ja vielä edulllsem-30 min n. 8:92 - 12:88 käyttö aikaansaa hyvin huomattavan parannuksen saatujen kattotiilien taivutuslujuudessa. Lisäksi ja hyvin yllättäen ottaen huomioon ominaisuuksien kriittisen tasapainon, jota vaaditaan, kun pursotetaan sementti/kevyt täyteaine/vesiseoksia valssi- ja jarruken-35 kämenetelmällä, on havaittu mahdolliseksi saada aikaan 10 81 560 seoksia, jotka sisältävät sellaisia määriä ei-tiksotroop-pista piidioksidihöyrystettä, joilla on edullisia ominaisuuksia käytettäväksi valssi- ja jarrukenkämenetelmässä.

Kuten yllä mainittiin käytettävissä olevia kevyitä 5 täyteaineita ovat luonnossa esiintyvät materiaalit, kuten hohkakivi ja laava, ja materiaalit, jotka on tuotettu valmistusprosesseilla, kuten sintrattu, pulveroitu polttotuh-ka ja paisutetut materiaalit, kuten paisutettu savi, savi-kivi, saviliuske, vermikuliitti ja perliitti. Valittaessa 10 kevyttä täyteainetta on tärkeää, että kyseinen materiaali yhdessä muiden aineosien kanssa antaa seoksen, jolla on parhaat mahdolliset ominaisuudet käytettäväksi valssi- ja jarrukentämenetelmässä. On havaittu, että paisutettu savi-täyteaine on erityisen sopiva tähän tarkoitukseen. Vaikka 15 yksinkertainen hiekan korvaaminen tavanomaisessa sement-ti/hiekka/vesiseoksessa yhtä suurella tilavuusmäärällä paisutettua savitäyteainetta tuottaa seoksen, jolla on hyvin huonot reologiset ominaisuudet, jotka eivät ollenkaan sovellu pursotukseen tyydyttävien kattotiilien tuot-20 tamiseksi, on yllättäen havaittu, että paisutetun saven käyttö kevyenä täyteaineena keksinnön mukaisissa seoksissa, jotka sisältävät pehmitettyä ei-tiksotrooppista piidioksidihöyrystettä, aikaansaa seoksia, joilla on erittäin edulliset reologiset ominaisuudet. Tällaisia seoksia 25 käyttäen on havaittu mahdolliseksi tämän keksinnön menetelmällä tuottaa hyvin tiivistettyjä tiiliä, joilla on tyydyttävän sileä kulutuspinta ja selvästi rajatut liitoskohdat, ulokkeet, kärjet ja sääesteet. Etuja, joita on havaittu käyttäen paisutettua savea kevyenä täyteaineena 30 tämän keksinnön mukaisissa seoksissa, ovat näin ollen pur-sotettujen tiilien kaiken merkittävän painumistaipumuksen välttäminen esimerkiksi leikkauksessa tai kun niitä ollaan siirtämässä kovetuskammioon; jarrukengän kulumisen yleisen ongelman pienentäminen, joka kuluminen on seurausta koske-35 tuksesta seokseen, jonka johdosta tiilen pinnan ulkonäkö

II

11 81 560 .

huononee, tämän keksinnön mukaisten seosten käytöllä ollessa edullinen jarrukengän pintaa kiillottava vaikutus, mikä johtaa tiilien pinnan ulkonäön paranemiseen; ja mahdollisuus pursotukseen alemmissa paineissa tämän keksinnön 5 mukaisten seosten edullisten Teologisten ominaisuuksien seurauksena, mikä vähentää suulakepuristimen kulumista.

Paisutettu savi, jota on edullista käyttää tämän keksinnön mukaisesti, on hiekkaraekoon materiaalia, ts. sen hiukkaskoko on alle n. 4,75 mm ja sen hiukkaskokoja-10 kautuma on edullisesti likimäärin samanlainen kuin hiekalla, jota käytetään tavanomaisissa seoksissa betonikattotiilien valmistukseen pursottamalla. Paisutettua savitäy-teainetta, joka täyttää nämä vaatimukset, voidaan tuottaa pursotus- ja katkaisumenetelmällä. Hienojakoinen hiekka-15 raekoon materiaali, jonka hiukkaskoko on alle n. 3,35 mm, on erityisen edullinen ja eräs tällainen materiaali, jolla on sopiva hiukkaskokojakautuma, on se, jota on saatavissa tuotenimellä RIDGELITE No. 3 FINE Sand yhtiöltä Lightweight Processing Co., Glendale, California, USA.

20 Muita kevyitä täytemateriaaleja voidaan käyttää paisutetun saven sijasta riippuen tällaisten materiaalien sopivien raekokojen saatavuudesta. Eräs tällainen materiaali on paisutettu savikivi. Esimerkkejä muista tällaisista materiaaleista ovat sintrattu pulveroitu polttotuhka ja 25 hohkakivi. Jälleen on edullista käyttää näiden materiaa lien hiekkaraekokoja, joiden hiukkaskoko on alle n. 4,75 mm ja edullisesti hiukkaskokojakautumat ovat samantapaiset kuin tavanomaisissa seoksissa käytetyllä hiekalla.

Kevyen täyteaineen ja sementtimateriaalien (mukaan-30 luettuna sementti ja piidioksidihöyryste) välinen paino-suhde on edullisesti välillä n. 1:1 - 3:1 ja edullisemmin n. 1,5:1 - 2,5:1. Yleisesti mitä kevyempi täyteaine on, sitä pienempi on täyteaineen ja sementtimateriaalien välinen painosuhde. Kun esimerkiksi paisutettua savea käyte-35 tään kevyenä täyteaineena, paisutetun saven ja sementtimateriaalien välinen painosuhde on edullisesti n. 2:1.

12 81 560 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty sementti on sopivasti tavallista Portland-sementtiä, johon sekoitetaan kevyt täyteaine, ei-tiksotrooppinen piidioksi-dihöyryste ja sille tarkoitettu dispergointiaine (edulli-5 sesti pehmitetyn ei-tiksotrooppisen piidioksidihöyryste-lietteen muodossa) ja vesi seoksen muodostamiseksi. Veden määrä, joka vaaditaan konslstenssiltaan sopivan seoksen saamiseksi, on yleensä suurempi kuin mitä vaaditaan tavanomaisiin seoksiin, jotka sisältävät hiekkaa täyteaineena, 10 johtuen useimpien kevyiden täyteaineiden huokoisesta luonteesta, mutta sitä ei tarvitse lisätä suuresti. Niinpä veden määrä seoksessa on edullisesti n. 12-24 p-%, esim. n. 16 - 19 p-%. Veden ja sementtimateriaalien välinen painosuhde on välillä n. 0,45:1 - 1:1 ja edullisesti n. 0,6:1 15 - 0,8:1. Voidaan arvioida, että veden määrä samoin kuin ei-tiksotrooppisen piidioksidihöyrysteen ja sille tarkoitetun dispergointiaineen määrät valitaan seoksen aikaansaamiseksi, jolla on haluttu konsistenssi käytettäväksi valssi- ja jarrukenkämenetelmässä, näiden seosten ollessa 20 ei-kaadettavia ja niiden omatessa vähäisen taipumuksen laskeutua muotoilun jälkeen. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävät seokset tulee näin ollen laatia niin, että ne antavat korkeintaan n. 10,5 cm halkaisija-mittausarvon, kun niitä koestetaan konsistenssikokeella 25 edellä kuvatun normin BS 4551 mukaisesti ja niillä tulee olla hyvä koossapysyvyys niin, että kun ne saatetaan sanottuun konsistessikokeeseen, mitään paljaalla silmällä havaittavia halkemia ei ilmene muotoillussa materiaalissa.

Pigmenttejä voidaan lisätä seokseen halutun väris-30 ten kattotiilien aikaansaamiseksi. Seos pursotetaan, leikataan ja kovetetaan hyvin tunnetun valssi- ja jarrukenkä-menetelmän mukaisesti ja kovettamista suoritetaan 8 tunnin ajan, edullisesti 12 - 24 tunnin ajan korkean kosteuden olosuhteissa. Vaikkei haluta rajoittua mihinkään teoreet-35 tiseen selitykseen keksinnön toiminnan suhteen, arvellaan, että kovetuksen aikana tapahtuu kemiallinen lisäreaktio

II

13 81 560 piidloksidihöyrysteen ja sammuttamattoman kalkin välillä, jota vapautuu sementin hydratoitumisen seurauksena ja että tällöin muodostuneet kalsiumsilikaattihydraatlt myötävaikuttavat tuotettujen kattotiilien lujuuteen.

5 Tämän keksinnön mukaista menetelmää käyttäen on ollut mahdollista valmistaa betonikattotiiliä, joiden tiheydet ovat n. 1,2 - 1,6 g/cm3, esimerkiksi n. 1,3 - 1,5 g/cm3 ja joiden paino tiiltä kohti on vain n. 55 % tavanomaisten betonikattotiilten painosta, mutta joiden taivu-10 tuslujuus on vertailukelpoinen. Johtuen taivutuslujuuden paranemisesta, joka on seurausta pehmitetyn ei-tiksotroop-pisen piidloksidihöyrysteen ja kalkin reaktiotuotteiden läsnäolosta, haluttu taivutuslujuus saadaan pienemmillä paksuuksilla verrattuna tavanomaisten kattotiilien taval-15 liseen paksuuteen ja pienentynyt paksuus samoin kuin kevyt täyteaine myötävaikuttavat kaikkiaan tiilen jopa 45 %:n painon vähennykseen. Tämän keksinnön mukaisilla tiilillä on minimlpakeuus (poistettuna liitoskohdat, jotka ovat yleensä ohuempia kuin tiilen päärunko) n. 9 - 12 mm, eri-20 tyisesti n. 10-11 mm. Keksinnön mukaisten tiilien taivutuslujuus (ts. keskimääräinen murtokuorma) mitattuna New-toneina (N) normin British Standard No 473550 mukaisesti on edullisesti seuraava: a) tasomaisilla toisiinsa liittyvillä (ts. yksin-25 kertainen limitys) tiilillä vähintään n. 3,2 ja edullisemmin vähintään n. 4,0 kertaa tiilen tehokas leveys millimetreinä, b) poimutetuilla toisiinsa liittyvillä (ts. yksinkertainen limitys tiilillä vähintään n. 3,3 kertaa ja 30 edullisemmin vähintään n. 5,0 kertaa tiilien tehokas leveys millimetreissä, c) laakatiilillä vähintään n. 490 N ja edullisemmin vähintään n. 600 N ja d) kaksoislimitystiilillä vähintään n. 2,1 kertaa 35 tiilien tehokas leveys.

14 81 560 Näin ollen esimerkiksi toisiinsa liittyvillä (ts. yksinkertainen limitys) tiilillä, joiden tavalliset mitat Yhdysvalloissa ovat pituus n. 422 mm, leveys n. 333 mm ja paksuus 11,5 - 12,5 mm, tasomaisten tiilien taivutuslujuus 5 on edullisesti vähintään n. 1200 N ja poimutettujen tiilien vähintään n. 1600 N.

Seuraavat esimerkit kuvaavat keksintöä.

Esimerkki 1 909 kg kosteaa RIDGELITE NO 3 hienoa hiekkaa (vesi-10 pitoisuus n. 18 p-%), 335 kg Portland-sementtiä, 82,7 kg EMSAC F 110 ja 13 kg synteettistä punaista oksidipigment-tiä sekoitettiin kiertojyräsekoittimessa riittävän vesimäärän kanssa pursotettavan seoksen aikaansaamiseksi, joka sisältää n. 18 paino-% vettä. Seosta käytettiin betonikat-15 totiilien pursotukseen metallilavoille hyvin tunnetulla valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, puristimen (ts. laatikon) asetuksen ollessa säädetty aikaansaamaan n. 10,5 mm:n paksuus. Pursotettaessa havaittiin, että muodostui laadultaan hyviä poimutettuja, toisiinsa liittyviä tiiliä, joil-20 la oli tyydyttävä sileä pinta, hyvin muodostuneet ja rajatut liitoskohdat, ja hyvin täyttyneet ja muodostuneet kärjet ja sääesteet tiilien pohjapinnalla. Tästä seoksesta tehtiin suunnilleen 420 tiiltä, joiden mitat olivat 422 x 333 x n. 10,5 mm. Nämä tiilet siirrettiin kovetuskammioi-25 hin, joissa niitä kovetettiin 50°C:ssa ja 95 - 100 %:n suhteellisessa kosteudessa 10 tunnin ajan. Kovetuksen jälkeen tiilet poistettiin metallilavoilta ja niiden annettiin seistä pinnoissa ulkona 7 päivän ajan. Tämän jälkeen valittiin näytetiiliä sattumanvaraisesti, punnittiin ja tes-30 tattiin taivutuslujuuden suhteen menetelmällä, joka on määritelty normissa British Standard No. 473550. Keskimääräinen paino tiiltä kohti 2,72 kg Keskimääräinen taivutuslujuus 2070 N Tiilen tiheys 1,45 g/cm3 35 Esimerkki 2 (vertailua varten) 1227 kg kosteaa piidioksidihiekkaa (vesipitoisuus) n. 3 paino-%) 373 kg Portland-sementtiä ja 13 kg synteet-

II

is 81560 tlstä punaista oksidipigmenttiä sekoitettiin kiertojyräse-koittimessa riittävän vesimäärän kanssa pursotettavan seoksen aikaansaamiseksi, joka sisälsi n. 9 paino-% vettä. Seosta käytettiin betonikattotiilien pursottamiseen metal-5 lilavoille, kuten esimerkissä 1, puristimen (ts. laatikon) asetusten ollessa säädetty aikaansaamaan n. 12 mm tiilen paksuus. Pursotettaessa havaittiin, että saatiin laadultaan hyviä poimutettuja toisiinsa sopivia tiiliä, joilla oli tyydyttävän sileä pinta, hyvin muodostuneet ja rajatut 10 liitoskohdat ja hyvin täyttyneet kärjet ja sääesteet tiilien pohjapinnalla. Tästä seoksesta tehtiin suunnilleen 360 tiiltä mitoiltaan 422 x 333 x n. 12 mm ja samojen poimutettujen muotoisia kuin esimerkin 1 tiilet. Nämä tiilet siirrettiin kovetuskammioihin, joissa niitä kovetettiin 15 50°C:ssa ja 95 - 100 %:n suhteellisessa kosteudessa 10 tunnin ajan. Kovetuksen jälkeen tiilet poistettiin metallila-voilta ja niiden annettiin seistä pinoissa ulkona 7 päivän ajan. Sen jälkeen valittiin sattumanvaraisesti näytetiillä, punnittiin ja testattiin taivutuslujuuden suhteen 20 menetelmällä, joka on määritelty normissa British Standard No. 473550. Saadut tulokset olivat seuraavat: Keskimääräinen paino tiiltä kohti 460 kg Keskimääräinen taivutuslujuus 2100 N Tiilen tiehys noin 2,1 g/cm3 25 Esimerkki 3 (vertailua varten) 909 kg kosteaa RIDGELITE No 3 hienoa hiekkaa (vesi-pitoisuus n. 18 paino-%), 373 kg Portland-sementtiä ja 13 kg synteettistä punaista oksidipigmenttiä sekoitettiin kiertojyräsekoittimessa riittävän vesimäärän kanssa purso-30 tettavan seoksen aikaansaamiseksi, joka sisältää n. 18 p-% vettä. Seosta käytettiin betonikattotiilien pursottamiseen metallilavoille kuten esimerkissä 1 puristimen (ts. laatikon) asetusten ollessa säädetty aikaansaamaan n. 10,5 mm:n tiilen paksuus. Pursotettaessa havaittiin, että tii-35 llä ei voitu tyydyttävästi muodostaa ja niillä oli karkea ja "avonainen" pintakuvio, erittäin sulkamaiset ja rikkonaiset liitoskohdat ja kärki- ja sääesteosien epätäydelli- 16 81 560 nen täyttyminen tiilien pohjapinnalla. Yritykset toistaa yllä esitetty, mutta käyttäen eri veden lisäysmääriä eivät onnistuneet eikä millään tiilellä ollut riittävän tyydyttävää laatua lujuuskokeiden suorittamiseen.

5 Tämän keksinnön mukaisen esimerkin 1 ja tavanomai sen käytännön mukaisen esimerkin 2 vertailu osoittaa, että tämä keksinnön avulla on mahdollista valmistaa betonikattotiiliä, joilla on oleellisesti sama taivutuslujuus kuin tiilillä, mutta joilla on pienentynyt paksuus ja paino, 10 joka on vain n. 60 % niiden tiilien painosta, jotka on valmistettu tavanomaisella menetelmällä.

Tämän keksinnön mukaisen esimerkin 1 ja esimerkin 3 vertailu, jossa käytetään samaa kevyttä täyteainetta, mutta ilman piidioksidihöyrystettä, osoittaa sen edun, joka 15 aikaansaadaan käyttämällä sementtiseosta, joka sisältää piidioksidihöyrystettä ja sementtiä painosuhteessa n. 1:9 verrattuna pelkän sementin käyttöön sementtimateriaalina.

Esimerkki 4 636 kg kosteaa Baypor-hiekkaa (paisutettu savikivi, 20 jonka vesipitoisuus on n. 11 paino-%, saatavissa yhtiöltä Port Costa Materials Inc., Port Costa, California, USA), 273 kg Portland-sementtiä 67 kg EMSAC F 110 ja 10 kg synteettistä punaista oksidiplgmenttiä sekoitettiin kiertojy-räsekoittimessa riittävän vesimäärän kanssa pursotettavan 25 seoksen aikaansaamiseksi, joka sisältää n. 15 paino-% vettä. Seosta käytettiin betonikattotiilien pursotukseen me-tallilavoille hyvin tunnetulla valssi- ja jarrukenkämene-telmällä, puristimen (ts. laatikon) asetusten ollessa säädetty aikaansaamaan n. 10,5 mm:n tiilen paksuus. Pursotet-30 taessa havaittiin, että muodostui laadultaan hyviä poimutettuja toisiinsa sopivia tiiliä, joilla oli tyydyttävän sileä pinta, hyvin muodostuneet ja rajoitetut liitososat ja hyvin täyttyneet ja muodostuneet kärjet ja sääesteet tiilien pohjapinnalla. Tästä seoksesta tehtiin suunnilleen 35 285 tiiltä, joiden mitat olivat 422 x 333 x n. 11 mm.

Nämä tiilet siirrettiin kovetuskammioihin, joissa niitä kovetettiin 50°C:ssa ja 95 - 100 %:n suhteellisessa kosteu-

II

17 81 560 dessa 12 tunnin ajan. Kovetuksen jälkeen tiilet poistettiin metallilavoilta ja niiden annettiin seistä pinoissa ulkona 7 päivän ajan. Sen jälkeen valittiin sattumanvaraisesti näytetiiliä, punnittiin ja testattiin ne taivutuslu-5 juuden suhteen menetelmällä, joka on määritelty normissa British Standard No. 473550.

Keskimääräinen paino tiiltä kohti 3,44 kg

Keskimääräinen taivutuslujuus 2192 kg

Tiilen tiheys 1,58 g/cm3 10 Esimerkki 5 520 kg kosteaa Baypor-hiekkaa (vesipitoisuus n. 7 paino-%) 227 kg Portland-sementtiä, 25 kg Corrocem-tuotetta (kuiva, ei-tiksotrooppinen piidioksidihöyryste, jota on saatavissa yhtiöltä Scancem, Slemmestad, Norja, ja joka 15 sisältää naftaleenisulfonaattisuperpehmitintä) ja 10 kg synteettistä punaista oksidipigmenttiä, sekoitettiin kier-tojyräsekoittimessa riittävän vesimäärän kanssa pursotet-tavan seoksen aikaansaamiseksi, joka sisälsi n. 16 paino-% vettä. Seosta käytettiin betonikattotiilien pursotukseen 20 metallilavoille valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, puristimen (ts. laatikon) asetusten ollessa säädetty aikaansaamaan n. 11,0 mm:n tiilen paksuus. Pursotettaessa havaittiin, että muodostui laadultaan hyviä poimutettuja yhteensopivia tiiliä, joilla oli tyydyttävän sileä pinta, 25 hyvin muodostuneet ja rajatut liitososat ja hyvin täytetyt ja muodostuneet kärjet ja sääesteet tiilien pohjapinnalla. Tästä seoksesta tehtiin suunnilleen 250 tiiltä, joiden mitat olivat 422 x 333 x n. 11 mm. Nämä tiilet siirrettiin kovetuskammioihin, joissa niitä kovetettiin 44°C:ssa ja 30 95 - 100 %:n suhteellisessa kosteudessa 8 tunnin ajan.

Kovetuksen jälkeen tiilet poistettiin metallilavoilta ja niiden annettiin seistä pinoissa ulkona 7 päivän ajan. Sen jälkeen valittiin sattumanvaraisesti näytetiiliä, punnittiin ja testattiin taivutuslujuuden suhteen menetelmällä, 35 joka on määritelty normissa British Standard No. 473550.

ie 81560

Keskimääräinen paino tiiltä kohti 3,08 kg

Keskimääräinen taivutuslujuus 1630 N.

Esimerkki 6 360 kg kosteaa Lytag hienon raekoon täyteainetta 5 (sintrattu, pulveroitu polttotuhka, jonka vesipitoisuus on n. 5 paino-%, saatavissa yhtiöltä Pozzolanic-Lytag Limited, Hemel Hempstead, Hertfordshire, Englanti), 172 kg Portland-sementtiä, 35 kg EMSAC F110 ja 10 kg synteettistä punaista oksidipigmenttiä sekoitettiin kiertojyräsekoitti-10 messa riittävän vesimäärän kanssa pursotettavan seoksen aikaansaamiseksi, joka sisältää n. 14 paino-% vettä. Seosta käytettiin betonikattotiilien pursotukseen metallila-voille valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, puristimen (ts. laatikon) asetusten ollessa säädetty aikaansaamaan n. 11 15 mm:n tiilen paksuus. Pursotettaessa havaittiin, että muodostui laadultaan hyviä poimutettuja toisiinsa sopivia tiiliä, joilla oli tyydyttävän sileä pinta, hyvin muodostuneet ja rajatut liitoskohdat ja hyvin täyttyneet ja muodostuneet kärjet ja sääesteet tiilien pohjapinnalla. Tästä 20 seoksesta tehtiin suunnilleen 260 tiiltä mitoiltaan 380 x 230 x m. 11 mm. Tiilet siirrettiin kovetuskammioihin, joissa niitä kovetettiin 42°C:ssa ja 95 - 100 %:n suhteellisessa kosteudessa 15 tunnin ajan. Kovetuksen jälkeen tiilet poistettiin metallilavoilta ja niiden annettiin 25 seistä pinoissa ulkona 7 päivän ajan. Sen jälkeen valittiin sattumanvaraisesti näytetiiliä, punnittiin ja testattiin ne taivutuslujuuden suhteen menetelmällä, joka on määritelty normissa British Standard No. 473550.

Keskimääräinen paino tiiltä kohti 2,24 kg 30 Keskimääräinen taivutuslujuus 1248 N

II

Claims (8)

19 81 560

1. Menetelmä betonikattotiilien valmistamiseksi, jossa menetelmässä sementti/täyteaine/vesl-seos muotoil- 5 laan valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, näin saatu muotoiltu tuote jaetaan osiin kappaleiden muodostamiseksi ja kappaleet kovetetaan, tunnettu siitä, että seoksessa oleva täyteaine sisältää kevyttä täyteainetta ja seos sisältää lisäksi ei-tiksotrooppista piidioksidihöy-10 rystettä piidioksidihöyrysteen (kuivapainosta laskettuna) ja sementin välisen painosuhteen ollessa noin 2:98 -25:75, ja dispergointiainetta piidioksidihöyrystettä varten, jolloin veden ja sementtimateriaalien välinen paino-suhde seoksessa on noin 0,45:1 - 1:1, ja että seos muo-15 töillään, tuote jaetaan osiin ja kappaleet kovetetaan kevyiden betonikattotiilien muodostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että piidioksidihöyryste on sivutuote, joka on saatu sähkökaariuuniprosessista, jolla valmiste- 20 taan piimetallia ja ferropiilejeerinkejä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kevyt täyteaine sisältää hiekkalaatua olevaa paisutettua savea tai hiekkalaatua olevaa paisutettua savikiveä, jonka hiukkaskoko on alle 25 noin 4,75 mm.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ei-tiksotroop-pisen piidioksidihöyrysteen (laskettuna kuivapainosta) ja sementin välinen painosuhde on noin 8:92 - 12:88.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että veden ja sementtimateriaalien välinen painosuhde seoksessa on noin 0,6:1 - 0,8:1.

6. Kevyt betonikattotiili, joka on valmistettu 35 valssi- ja jarrukenkämenetelmällä, tunnettu siitä, 20 81 560 että betoni sisältää sementtiä, kevyttä täyteainetta ja dispergoituneina ei-tiksotrooppisen piidioksidihöyrysteen ja sammuttamattoman kalkin reaktiotuotteita, jolloin piidioksidihöyrysteen painosuhde (kuivapainosta laskettuna) 5 sementtiin on välillä noin 2:98 ja 25:75 ja tiilen tiheys on noin 1,2 - 1,6 g/cm3·

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kattotiili, tunnettu siitä, että sen tiheys on noin 1,3 - 1,5 g/cm3.

8. Sementti/täyteaine/vesi-seos, joka on tarkoitet tu käytettäväksi betonikattotiilien valmistuksessa valssi-ja jarrukenkämenetelmällä, tunnettu siitä, että seoksessa oleva täyteaine sisältää kevyttä täyteainetta ja että seos sisältää lisäksi ei-tiksotrooppista piidioksidi-15 höyrystettä piidioksidihöyrysteen (kuivapainosta laskettu na) ja sementin välisen painosuhteen ollessa noin 2:98 -25:75 ja dispergointiainetta piidioksidihöyrystettä varten, jolloin veden ja sementtimateriaalien välinen paino-suhde seoksessa on noin 0,45:1 - 1:1 ja jolloin seos on 20 muotoiltavissa valssi- ja jarrukenkämenetelmällä tuotteek si, joka voidaan jakaa osiin ja kovettaa kevyiden betonikattotiilten muodostamiseksi. Il 2i 81560