CH631425A5 - Conglomerati rinforzati per edilizia e procedimento per la loro preparazione. - Google Patents
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Description
La presente invenzione si riferisce a conglomerati rinforzati per edilizia ed al procedimento per la loro preparazione.
Più in particolare, la presente invenzione si riferisce a conglomerati per edilizia costituiti da cemento, gesso, calcestruzzo simili materiali da costruzione, rinforzati mediante aggiunta di fibre poliolefiniche contenenti almeno un composto scelto dal gruppo di silicati contenenti magnesio e ossidi di metalli dei gruppi HA e IIIA del Sistema Periodico.
L'impiego di fibre di cotone, raion acetato, fibre sintetiche, fra cui le poliolefiniche, e quelle di vetro e di acciaio per il rinforzo di conglomerati cementizi è già noto.
È anche noto che, per ottenere manufatti aventi caratteristiche applicative soddisfacenti, è necessario realizzare una buona adesione fra cemento, calcestruzzo, gesso e simili e le fibre impiegate come rinforzo.
Vari metodi sono stati proposti per realizzare tale adesione, come per esempio modificare fisicamente la superficie delle fibre, o inglobare in esse dei materiali diversi come cemento, sassi ecc., rivestire esternamente le fibre con collanti o con tensioattivi ecc. Nessuno, però, di tali metodi è riuscito a risolvere il problema dell'adesione in modo del tutto soddisfacente.
È stato ora trovato che una ottima adesione delle fibre poliolefiniche ai materiali da costruzione come cemento, gesso, calcestruzzo e simili materiali da costruzione, viene ottenuta modificando dette fibre mediante aggiunta di almeno un composto scelto dalla classe costituita da ossidi di metalli del gruppo II A e III A del Sistema Periodico e silicati contenenti magnesio, sotto forma di polvere finissima.
Pertanto oggetto della presente invenzione è un conglomerato rinforzato per edilizia, resistente alla flessione ed all'incrinatura, costituito da cemento, gesso o calcestruzzo e rinforzato mediante aggiunta di fibre poliolefiniche, caratterizzato dal fatto che le fibre poliolefiniche contengono almeno un composto scelto dal gruppo costituito da silicati contenenti magnesio e da ossidi di metalli dei gruppi IIA e III A del Sistema Periodico.
Tali conglomerati sono caratterizzati per avere una eccellente resistenza alla flessione ed all'incrinatura e pertanto sono particolarmente adatti ad essere impiegati nel campo dell'edilizia.
Esempi di silicati contenenti magnesio particolarmente adatti ad essere impiegati come modificanti delle fibre poliolefiniche, secondo la presente invenzione, sono: talco o steatite, avente formula Mg3SiO10(OH)2; tremolite Ca Mg3 (Si03)4; serpentino (MgO)3 (Si02)2. 2H20; antofillite Mg, (Si4Ou)2(OH)2; proclorito (MgO)g (A1203) (Si02)5 e simili. Tali silicati possono essere sia minerali sia prodotti sinteticamente.
Esempi di ossidi di un metallo del gruppo II A o III A del Sistema Periodico, particolarmente adatti ad essere impiegati come modificanti delle fibre poliolefiniche sono: ossido di calcio, ossido di magnesio, ossido di bario, ossido di stronzio, ossido di alluminio ecc.
Le fibre modificate da impiegare come rinforzo dei conglomerati cementizi, vengono ottenute miscelando dallo 0,5 al 30% in peso di almeno uno dei composti sopra riportati, con la poliolefina, filando le mescole così ottenute con dispositivi di filatura per fusione noti e stirando e tagliando in fiocco i filamenti così ottenuti. La lunghezza del fiocco può variare fra 1 e 100 mm.
Quale poliolefina si impiega preferibilmente il polipropilene, costituito prevalentemente da macromolecole isotattiche ed ottenuto per polimerizzazione stereospecifica del propilene.
Sono, però, ugualmente idonee all'applicazione secondo la presente invenzione, le poliolefine ottenute per omo- o copolimerizzazione di monomeri di formula
R - CH = CH2
in cui R è un gruppo alchilico, arilico o un atomo di idrogeno, quali polietilene, copolimeri cristallini etilene/propilene a prevalente contenuto in propilene, polibutene-1, polipen-tene-1, poli-4-metil-pentene-l, polistirene e simili.
La filatura può essere effettuata impiegando filiere con fori sia a sezione circolare sia a sezione non circolare, quali le sezioni a X, Y, triangolari, a stella o lobata, ad U e simili.
Le mescole, prima di filatura, possono essere eventualmente addizionate di opacizzanti, pigmenti, coloranti, antistatici, stabilizzanti e simili.
I conglomerati rinforzati per edilizia, oggetto della presente invenzione, vengono ottenuti miscelando in betoniere, o analoghi dispositivi di omogeneizzazione, il cemento, gesso, calcestruzzo e simili, con o senza sabbia, con 0,1-20% in peso di fibre modificate con almeno un silicato contenente magnesio o un ossido di un metallo del gruppo IIA o III A
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del Sistema Periodico. La mescola viene quindi trasformata in manufatti, secondo i sistemi convenzionali.
I conglomerati rinforzati per edilizia, oggetto della presente invenzione, trovano impiego nella preparazione di lastre precompresse, ondulate e lisce, tubazioni, raccordi, serbatoi, intonaci resistenti alle screpolature, pannelli per edilizia e prefabbricati in genere.
Sui manufatti, oggetto della presente invenzione, vengono effettuate le seguenti misure:
Valutazione dell'adesione della fibra al conglomerato
Dopo avere preparato dei provini standard ed effettuate le rotture degli stessi per impatto, si osserva al microscopio elettronico l'area della sezione fratturata.
È evidente, con questa osservazione, la differenza tra le fibre che aderiscono al cemento e di conseguenza non si sfilano e quelle che non aderiscono e quindi si sfilano.
Resistenza all'incrinatura
Con questo metodo si valuta l'energia necessaria per provocare la fessurazione di un provino di conglomerato rinforzato con fibra.
La valutazione viene effettuata con un pendolo Izod, equipaggiato con mazza Sharpy da 10 kg./cm. La prova consiste nell'individuare l'angolo di caduta della mazza del pendolo, che provoca l'incrinatura del provino. Una volta trovato l'angolo di caduta con il quale si hanno il 50% di incrinature, si calcola l'energia di incrinatura in kg.cm./cm.
Resistenza a flessione dinamica
Scopo della prova è quello di valutare la resistenza a flessione a rottura e il modulo di elasticità con una sollecitazione di tipo dinamico. La prova viene effettuata nel seguente modo: una provetta di sezione rettangolare viene appoggiata su due supporti regolabili e sottoposta ad un carico di flessione via via crescente in corrispondenza della mezzana. La prova consiste nel determinare il carico e la freccia a rottura.
L'apparecchio più idoneo è un dinamometro Instron od altro dispositivo del tipo a velocità costante. Sia l'energia di rottura che il modulo di elasticità a flessione sono espressi in kg./cmq.
Resistenza a flessione statica
Si basa sul principio della trave appoggiata agli estremi con un carico concentrato al centro.
Una volta applicato il carico, la trave viene liberata dal supporto contrapposto al peso applicato e si legge la freccia di inflessione.
Allo stesso modo si procede per valutare la resistenza alla rottura, variando di volta in volta il peso fino a trovare il carico necessario per avere il 50% di rotture dei provini. Resistenza a rottura e modulo sono espressi in kg./cmq. I seguenti esempi vengono dati allo scopo di meglio illustrare il concetto inventivo della presente invenzione senza peraltro limitarla.
Esempio 1
Si prepara una fibra di rinforzo modificata, a titolo 17 dtex, da una mescola costituita da:
— polipropilene, avente indice di fusione di 21, residuo all'estrazione eptanica di 98,1 %, contenuto in ceneri di 160 ppm: 95 kg
— talco: 5 kg.
— calcio stearato: 0,1 kg.
mediante filatura, stiro, con rapporto di 3,25, e taglio, ad una lunghezza di 6 mm.
Si introducono in una betoniera da 1 me.:
— acqua: 550 1.
— gesso: 250 kg.
— fibra modificata: 2,5 kg.
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e si mescola per 5 min. Col materiale omogeneizzato, mediante formatura per filtrazione e pressatura (300 kg./cmq. in pressa Carver), si preparano mattonelle aventi le dimensioni di 20 X 20 X 1,2 cm., sulle quali si effettuano i conio trolli seguenti:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 60 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 45 kg./cmq.
15 — Energia di incrinatura: 0,35 kg.cm./cmq.
Le stesse mattonelle non contenenti la fibra modificata presentano le seguenti caratteristiche:
— Resistenza alla flessione statica 20 resistenza a rottura:
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura:
— Energia di incrinatura:
35 kg./cmq.
30 kg./cmq. 0,16 kg.cm./cmq.
25 Esempio 2
Sostituendo il talco dell'esempio 1 con uguale quantità di ossido di calcio in polvere, le mattonelle ottenute presentano le seguenti proprietà:
— Resistenza alla flessione statica
30 resistenza a rottura: 260 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 200 kg./cmq.
modulo di elasticità a flessione: 15.000 kg./cmq.
—• Energia di incrinatura: 1,20 kg./cmq.
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Il conglomerato rinforzato così ottenuto è particolarmente idoneo alla preparazione di prefabbricati per edilizia.
Esempio 3
40 Si opera secondo l'esempio 1 partendo da una mescola costituito da:
— polipropilene avente un indice di fusione di 21, un residuo all'estrazione eptanica 98,1 % e un contenuto di ceneri di 160 pm: 90 kg
45 — talco 10 kg.
— calcio stearato 0,1 kg.
Le mattonelle ottenute presentano le seguenti caratteristi-
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che:
— Resistenza alla flessione statica
240 kg./cmq.
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207 kg./cmq. 14.700 kg./cmq. 1,38 kg.cm./cmq.
resistenza a rottura:
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura:
modulo di elasticità a flessione:
— Energia di incrinatura:
Il conglomerato rinforzato così preparato risulta partico larmente idoneo alla preparazione di prefabbricati per edilizia.
Esempio 4
60 Sostituendo il talco dell'esempio 3 con uguale quantità di ossido di calcio in polvere, le mattonelle ottenute presentano le seguenti proprietà:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 245 kg./cmq.
65 — Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 198 kg./cmq.
modulo di elasticità a flessione: 15.000 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 1,22 kg./cmq.
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Il conglomerato rinforzato così preparato risulta particolarmente idoneo alla preparazione di prefabbricati per edilizia.
Esempio 5 In una betoniera di 1 me. si introducono:
— acqua 550 1.
— cemento tipo Portland 425 220 kg.
— fibra polipropilenica modificata di cui all'esempio 1 2,5 kg.
Dopo mescolamento per un'ora, col materiale omogeneizzato ottenuto e operando secondo le condizioni dell'esempio 1, si preparano mattonelle aventi le dimensioni 20 X 20 X 1,2 cm. Le mattonelle così ottenute presentano le seguenti proprietà:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 85 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 100 kg./cmq.
modulo di elasticità a flessione 14.500 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 0,65 kg.cm./cmq.
Dalle fotografie effettuate al microscopio elettronico Stereoscan, a 25 a 250 ingrandimenti, si può rilevare la perfetta adesione della fibra modificata al conglomerato, messa in evidenza dalle rotture delle bave nella zona di frattura e dalle particelle di cemento appiccicate sulle fibre stesse.
Esempio 6
2,50 kg. di fibra modificata ottenuta secondo l'esempio 1, viene mescolata, per 1 ora in una betoniera da 1 me., con 550 1. di acqua, 220 kg. di cemento tipo Portland 425 e 28,5 kg. di asbesto. Si preparano quindi delle mattonelle aventi le dimensioni 20 X 20 X 1,2 cm. operando secondo l'esempio 1. Le prove fatte su tali mattonelle hanno dato i seguenti risultati:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 230 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 200 kg./cmq.
modulo di elasticità a flessione: 15.000 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 1,41 kg.cm./cmq.
Il conglomerato rinforzato così preparato risulta particolarmente idoneo alla preparazione di prefabbricati per edilizia.
Esempio 7
L'esempio 1 viene ripetuto impiegando fibre polipropileniche modificate con serpentino in polvere invece di talco.
Le mattonelle ottenute presentano le seguenti caratteristiche:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 225 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 197 kg./cmq.
modulo di elasticità a flessione: 14.500 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 1,37 kg.cm./cmq.
Esempio 8 In una betoniera di 1 me. si introducono:
— acqua 550 1.
— cemento tipo Portland 425 220 kg.
— fibra polipropilenica modificata di cui all'esempio 2 2,5 kg.
Dopo mescolamento per un'ora, col materiale omogeneizzato ottenuto e operando secondo le condizioni dell'esempio
1, si preparano mattonelle aventi le dimensioni 20X20X 1,2 cm. Le mattonelle così ottenute presentano le seguenti proprietà:
— Resistenza alla flessione statica
5 resistenza a rottura: 80 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 105 kg./cmq.
modulo di elasticità a flessione: 15.000 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 0,70 kg.cm./cmq.
io
Dalle fotografie effettuate al microscopio elettronico Stereoscan, a 25 e 250 ingradimenti, si può rilevare la perfetta adesione della fibra modificata al conglomerato, messa in evidenza dalle rotture delle bave nella zona di frattura e dal-is le particelle di cemento appiccicate sulle fibre stesse.
Esempio 9
2,50 kg. di fibra modificata ottenuta secondo l'esempio 20 2, viene mescolata, per 5 min. in una betoniera da 1 me., con 550 I. di acqua e 250 kg. di gesso. Si preparano quindi delle mattonelle aventi le dimensioni 20 X 20 X 1,2 cm. operando secondo l'esempio 1. Le prove fatte su tali mattonelle hanno dato i seguenti risultati:
25 — Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 55 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 40 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 0,25 kg.cm./cmq.
30
Le stesse mattonelle non contenenti la fibra modificata presentano le seguenti caratteristiche:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 35 kg./cmq.
35 — Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 30 kg./cmq.
— Energìa di incrinatura: 0,16 kg.cm./cmq.
40 Esempio 10
L'esempio 1 viene ripetuto impiegando fibre polipropileniche modificate con ossido di alluminio in polvere invece di talco.
Le mattonelle ottenute presentano le seguenti caratteri-45 stiche:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 245 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 210 kg./cmq.
modulo di elasticità a flessione: 15.500 kg./cmq.
50
— Energia di incrinatura:
1,35 kg.cm./cmq.
Ripetendo la prova ed impiegando 5 kg. di fibra modificata e 23,5 kg. di fibra di asbesto, le caratteristiche delle mat-55 tonelle risultano:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 260 kg./cmq.
— Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 220 kg./cmq.
6o modulo di elasticità a flessione: 16.000 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 1,40 kg.cm./cmq.
Esempio 11
65 2,5 kg. di fibra modificata con ossido di alluminio ed ottenuta secondo l'esempio 10, viene mescolata, per 5 min. in una betoniera da 1 me., con 250 kg. di gesso e 550 1. di acqua.
5
631425
Si preparano quindi delle mattonelle aventi le dimensioni di 20X20X 1,2 cm., operando secondo l'esempio 1. Le caratteristiche delle mattonelle così ottenute sono:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura: 52 kg./cmq.
—■ Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura: 40 kg./cmq.
— Energia di incrinatura: 0,28 kg.cm./cmq.
Esempio 12 (di confronto)
Si opera secondo l'esempio 1 partendo da una mescola costituita da:
— polipropilene avente un melt index di 21, un residuo all'estrazione eptanica di 98,1 e un contenuto in ceneri di 160 ppm: 100 kg.
—■ calcio stearato: 0,1 kg.
5
Le mattonelle ottenute presentano le seguenti caratteristiche:
— Resistenza alla flessione statica resistenza a rottura:
io — Resistenza alla flessione dinamica resistenza a rottura:
modulo di elasticità a flessione:
— Energia di incrinatura:
200 kg./cmq.
180 kg./cmq. 14,000 kg./cmq. 0,89 kg.cm./cmq.
v
Claims (7)
1. Conglomerato rinforzato per edilizia, resistente alla flessione ed all'incrinatura, costituito da cemento, gesso o calcestruzzo e rinforzato mediante aggiunta di fibre poliole-finiche, caratterizzato dal fatto che le fibre poliolefiniche contengono almeno un composto scelto dal gruppo costituito da silicati contenenti magnesio e da ossidi di metalli dei gruppi IIA e IIIA del Sistema Periodico.
2. Conglomerato rinforzato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il silicato contenente magnesio viene scelto dalla classe costituita da talco, tremolite, serpentino, antofillite e proclorito.
2
RIVENDICAZIONI
3. Conglomerato rinforzato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'ossido di un metallo del gruppo IIA o IIIA del Sistema Periodico è scelto dalla classe costituita da ossido di calcio, di magnesio, di bario, di stronzio e di alluminiio.
4. Conglomerato rinforzato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la quantità di silicato contenente magnesio o dell'ossido di un metallo del gruppo IIA e IIIA del Sistema Periodico è compresa fra 0,5 e 30% in peso, rispetto alla poliolefina.
5. Conglomerato rinforzato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che come poliolefina viene impiegato polipropilene costituito prevalentemente da macromolecole isotattiche ed ottenuto per polimerizzazione stereospecifica del propilene.
6. Conglomerato rinforzato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso è costituito da cemento, gesso, calcestruzzo e da 0,1 a 20% in peso di fibre poliolefiniche contenenti dallo 0,5 al 30% in peso di almeno un composto scelto dalla classe costituita da silicati contenenti magnesio e ossidi di metalli dei gruppi HA e IIIA del Sistema Periodico.
7. Procedimento per la preparazione di conglomerati rinforzati per edilizia secondo la rivendicazione 1, caratterizzato nel fatto che esso consiste nel:
— filare una miscela a base di poliolefina e contenente dallo 0,5 al 30% in peso di almeno un composto scelto dalla classe costituita da silicati contenenti magnesio e ossidi di metalli dei gruppi IIA e IIIA del Sistema Periodico;
— stirare la fibra così ottenuta;
— tagliare in fiocco della lunghezza di 1-100 mm. la fibra stirata;
— mescolare il fiocco in quantità da 0,1 al 20% in peso con cemento, gesso, calcestruzzo e
— trasformare in manufatti la miscela omogeneizzata.
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