AT403264B

AT403264B - Verfahren zur herstellung von gebrauchsfertigen zementsuspensionen

Info

Publication number: AT403264B
Application number: AT0155088A
Authority: AT
Original assignee: Keller Grundbau Gmbh
Priority date: 1987-07-09
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1997-12-29
Also published as: DE3722652A1; DE3722652C2; ATA155088A

Description

ΑΤ 403 264 Β

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebrauchsfertigen Zementsuspensionen mit einer feinen mittleren Korngröße Kmf unter Zugabe von Zement und Wasser, insbesondere für Injektionszwecke zur Bodenverfestigung oder zur Bodenabdichtung bei wenig durchlässigen Böden, wobei als mittlere Korngröße diejenige mit 50 % Siebdurchgang definiert ist.

Derartige Zementsuspensionen werden insbesondere zur Bodenverfestigung, zur Bodenabdichtung, zur Vorbereitung von Gründungen und zur Sanierung von Bauwerken benötigt. Verfestigungen sind z.B. zur Herstellung von Unterfangungen, Fundamenten oder Tunnelgewölben erforderlich. Abdichtungen werden an Staudämmen und an anderen Wasserbauwerken vorgenommen. Dabei müssen jedoch die Injektionsmittel so beschaffen sein, daß sie über die natürlichen Fließwege in die Hohlräume von Lockergesteinsböden bzw. in klüftige Gesteine möglichst weit eindringen, wobei sie nach ihrem Erhärten den Injektionsbereich verfestigen und bzw. oder abdichten.

Die Anwendungsgrenzen der bekannten Injektionsstoffe für konventionelle Injektionsverfahren ergeben sich aus den Eigenschaften ihrer dispersen Systeme, welche durch die Feinheit der Korngröße der verwendeten Zemente bestimmt werden. Bei mit Normzement hergestellten Suspensionen liegt die Anwendungsgrenze bei Böden mit einer Durchlässigkeit von > 5 x 10"3 m/s.

Um die Einsatzmöglichkeit zu erweitern, sind Spezialzemente für Injektionszwecke bekannt, welche sich von Normzementen besonders durch die größere Mahlfeinheit unterscheiden. Die Anwendungsgrenze von mit derartigen Spezialzementen hergestellten Zementsuspensionen ist deutlich verändert und liegt bei Böden mit einer Durchlässigkeit von > 5 x 10-4 m/s.

Diesen bekannten Spezialzementen haften jedoch maßgebliche Nachteile an, welche insbesondere im hohen Preis und in der äußerst beschränkten örtlichen Verfügbarkeit bestehen, da sie bislang nur in Japan und Deutschland hergestellt werden. Außerhalb der genannten Staaten und in großen Entfernungen von den Produktionsstätten wird der Preis zudem durch die Transportkosten erhöht, wobei weiters auch logistische Probleme bedingt werden.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Spezialzemente besteht darin, daß aufgrund der großen Mahlfeinheit deren Hydration bereits durch die Einwirkung der Luftfeuchtigkeit, und zwar schon bei üblichen Werten, einsetzt. Dies bedingt das Erfordernis einer Verpackung in Kunststoffsäcken und die Bereitstellung trockener Lager, wodurch erhöhte Lagerkosten verursacht werden. Eine Lagerung in Silos ist demgegenüber nicht möglich. Zudem muß der Inhalt von geöffneten Säcken innerhalb kurzer Zeit aufgebraucht werden.

Aus der DE-OS 28 46 973 ist ein Verfahren bekannt, durch welches mit Spülwasser vermischter Restbeton mittels eines Zyklonabscheiders in feinere Bestandteile und gröbere Bestandteile getrennt wird, wobei die feineren Bestandteile am Oberlauf abgegeben werden. Hierauf wird der feinere Anteil in ein Schlammbecken geleitet, wogegen der gröbere Anteil einer Wiederverwendung zugeführt wird. Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, den Vorschriften des Umweltschutzes entsprechen zu können.

Ein Verfahren zur Herstellung von Zementsuspension mit einer feinen mittleren Korngröße ist durch diese Literaturstelle weder geoffenbart noch nahegelegt.

Ausgehend vom vorstehend geschilderten bekannten Stand der Technik liegt der gegenständlichen Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gebrauchsfertigen Zementsuspensionen mit einer feinen mittleren Korngröße zu schaffen, durch welches diese mit geringen Kosten herstellbar sind und durch welches unter Vermeidung logistischer Probleme eine maßgeblich vergrößerte örtliche Verfügbarkeit gewährleistet wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß am Einsatzort ein Zement mit einer mittleren Korngröße Kmg, welche oberhalb der für die gebrauchsfertige Zementsuspension gewünschten liegt und dessen Korngrößenverteilung einen Bereich mit Korngrößen Kmin unterhalb der Kmf einschließt, insbesondere ein Normzement, mit einer Flüssigkeit zu einer Grundsuspension angemischt und in an sich bekannter Weise in einen Zyklonabscheider gefördert wird, in welchem der feinere Anteil der Grundsuspension vom gröberen Anteil der Grundsuspension getrennt wird, wobei der feinere Anteil am Überlauf des Zyklonabscheiders und der gröbere Anteil am Unterlauf des Zyklonabscheiders abgegeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich dabei zu Nutze, daß in Normzementen eine Korngrößenverteilung vorliegt, welche diejenige der Spezialzemente einschließt.

Durch das erfindungsgemäße Anmischen derartiger Normzemente zu einer Grundsuspension und Abscheiden der feineren Anteile dieser Suspension wird auf billigste Art am Einsatzort eine Feinsuspension mit sehr geringen Korngrößen erzeugt, welche die gleichen Werte erreicht wie die entsprechenden, unmittelbar aus Spezialzementen hergestellten Feinsuspensionen und zwar sowohl in der Zusammensetzung als auch in den Eigenschaften des dispersen Systems.

Da entsprechende Normzemente weltweit zur Verfügung stehen, werden logistische Probleme vollständig vermieden. Weiters werden der Transport und die Lagerung vereinfacht und ist eine Verpackung in 2

Claims

AT 403 264 B Säcken deshalb entbehrlich, da ohne Nachteile eine Silolagerung möglich ist. Die zur Durchfühung des Verfahrens erforderliche Anlage, welche aus einem Mischer, einem Abscheider, einer Pumpe und einem Vortatsbehälter besteht, ist einfach aufgebaut. Sie wird vorzugsweise auf einen Durchsatz von 20 l/min bis 50 l/min ausgelegt. Vorzugsweise wird der feinere Anteil der Grundsuspension bis zur Erzielung der gewünschten mittleren Korngröße Km, der Feinsuspension zum Zyklonabscheider zurückgefördert. Nach einem bevorzugten Verfahren wird in an sich bekannter Weise am Überlauf des Zyklonabscheiders ein Feinanteil mit einer mittleren Korngröße von Km* von 3 um bis 6 um bzw. von 10 um bis 14 um abgegeben. Weiters wird vorzugsweise die Grundsuspension, wie an sich bekannt, unter Zugabe von Dispergiermittel, insbesondere in einem Kollidmischer, erzeugt. Dabei kann insbesondere die Grundsuspension in einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 2 zwischen Zement und einer Flüssigkeit. z.B. Isopropylalkohol, angemischt werden. Weiters kann die Feinsuspension zur weiteren Verarbeitung unter Zugabe von Wasser auf ein Mischungsverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 4 zwischen Zement und Flüssigkeit verdünnt werden. Zudem kann der Abbindebeginn der Feinsuspension durch den Zusatz von beschleunigenden Mitteln vorgezogen werden oder kann der Abbindebeginn der Feinsuspension durch den Zusatz von verzögernden Mittel verzögert werden. Mit der Injektion von erfindungsgemäß hergestellten Suspensionen können auch bei ungünstigen Böden wesentlich verbesserte Werte für die angestrebten Zwecke der Bodenverfestigung bzw. der Bodenabdichtung oder der Sanierung von Bauwerken erzielt werden. Unter den Gesichtspunkten des Grundwasserschutzes ist es besonders vorteilhaft, daß hierdurch eine Bodenverfestigung bzw. eine Abdichtung mit anorganischen Stoffen, welche organischen Stoffen mit vergleichbaren Eigenschaften vorzuziehen sind, ermöglicht wird. Vorzugsweise wird der Restsuspension Sand oder Kies zugemischt, wodurch auch dieser Anteil einer Nutzung zugeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Kornverteilungskurven von verschiedenen Zementen und Fig. 2 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in schematischer Darstellung. In Fig. 1 sind die Kornverteilungskurven von verschiedenen Zementen mit ihren prozentualen Anteilen über die Korngröße, definiert durch den Siebdurchgang, aufgetragen'. Hierbei sind mit Ai bis A3 Kurven von handelsüblichen Zementen und mit Bi sowie mit B2 Kurven von speziellen Ultrafeinzementen bezeichnet und ist mit C die Kurve einer erfindungsgemäß abgeschiedenen Suspension bezeichnet. Diese liegt im feinen bis mittleren Bereich bis 50% Siebdurchgang nur geringfügig unterhalb der Kurve des Ultrafeinzementes Bi, wogegen sie gegenüber dem zweiten Ultrafeinzement B2 in diesem Bereich insgesamt höhere Anteile aufweist. Aufgrund der Abscheidung sind jedoch in der Suspension nur Anteile bis zur Größe von etwa 10 am enthalten, wie dies aus dem Wert für 100 % der Kornverteilungskurve zu ersehen ist. Der mittlere Korngrößenwert, definiert mit 50 % Siebdurchgang, liegt beim erfindungsgemäßen Verfahren bei etwa 3 am Demgegenüber enthalten die handelsüblichen Zemente zusätzliche wesentliche Anteile mit größerer Korngröße und mit mittleren Korngrößen von 8 am bis 10 am. Die in Fig. 2 dargestellte Anlage enthält ein Zementsilo 1 für Normzement, von dem aus dieser über einen Schneckenförderer 2 an einen Kolloidmischer 3 abgegeben wird, welcher zudem aus einem Flüssigkeitsbehälter 4 gespeist wird. Die im Mischer 3 erzeugte Suspension wird über eine Pumpe 5 in einen Zyklonabscheider 6 gefördert, dessen Überlauf in einem Feinsuspensionsbehäiter 7 gesammelt wird. Aus diesem saugt die Pumpe 5 wiederum an, sodaß im Kreislauf 7 abgeschieden wird. Aus dem Feinsuspensionsbehäiter 7 zieht die Injektionspumpe die zur Verarbeitung bestimmte Suspension ab, welche an einen Behälter 8 abgegeben wird. Der gröbere Anteil der Suspension wird am Unterlauf des Zyklonabscheiders 6 abgegeben und wird von dort einer Nutzung zugeführt. Patentansprü che 1. Verfahren zur Herstellung von gebrauchsfertigen Zementsuspensionen mit einer feinen mittleren Korngröße Km, unter Zugabe von Zement und Wasser, insbesondere für Injektionszwecke zur Bodenverfestigung oder zur Bodenabdichtung bei wenig durchlässigen Böden, wobei als mittlere Korngröße diejenige mit 50 % Siebdurchgang definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Einsatzort ein Zement mit einer mittleren Korngröße Kmg, welche oberhalb der für die gebrauchsfertige Zementsuspension gewünschten liegt und dessen Korngrößenverteilung einen Bereich mit Korngrößen Kmin unterhalb der Kmi einschließt, insbesondere ein Normzement, mit einer Flüssigkeit zu einer Grundsuspension angemischt und in an sich bekannter Weise in einen Zyklonabscheider (6) gefördert wird, in 3 AT 403 264 B welchem der feinere Anteil der Grundsuspension vom gröberen Anteil der Grundsuspension getrennt wird, wobei der feinere Anteil am Überlauf des Zyklonabscheiders (6) und der gröbere Anteil am Unterlauf des Zyklonabscheiders (6) abgegeben werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feinere Anteil der Grundsuspension bis zur Erzielung der gewünschten mittleren Korngröße Kmt der Feinsuspension zum Zyklonabscheider (6) zurückgefördert wird.
3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am Überlauf des Zylonabscheiders ein Feinanteil mit einer mittleren Korngröße Kmf von 3 um bis 6 um abgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am Überlauf des Zyklonabscheiders ein Feinanteil mit einer maximalen Korngröße Kmax von 10 um bis 14 um abgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundsuspension, wie an sich bekannt, unter Zugabe von Dispergiermittel, insbesondere in einem Kolloidmischer, erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundsuspension in einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 2 zwischen Zement und einer Flüssigkeit, z.B. Isoproplylalkohol, angemischt wird.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinsuspension zur weiteren Verarbeitung unter Zugabe von Wasser auf ein Mischungsverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 4 zwischen Zement und Flüssigkeit verdünnt wird.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbindebeginn der Feinsuspension durch den Zusatz von beschleunigenden Mitteln vorgezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbindebeginn der Feinsuspension durch den Zusatz von verzögernden Mittel verzögert wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4