CN112739659A - 基于细铝水泥的多组分无机锚固系统 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中的多组分无机锚固系统，其包含可固化的粉末状铝水泥组分A和在水相中用于引发固化过程的引发剂组分B，其中所述粉末状铝水泥组分A是基于粉末状铝酸钙水泥的铝水泥组分，并且其中组分B包含加速剂成分和水，其特征在于包含于组分A中的所述铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径在0.5到15μm范围内。此外，本发明涉及一种平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥在多组分无机锚固系统中用以增加载荷值的用途，以及一种将锚固构件，优选地金属锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中的方法，所述矿物基质例如由砖砌、混凝土、透水混凝土或天然石材制成的结构。

Description

基于细铝水泥的多组分无机锚固系统
技术领域
本发明涉及一种用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中的多组分无机锚固系统，其包含可固化的粉末状铝水泥组分A和在水相中用于引发固化过程的引发剂组分B，其中所述粉末状铝水泥组分A是基于粉末状铝酸钙水泥的铝水泥组分，并且其中组分B包含加速剂成分和水，其特征在于包含于组分A中的所述铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径在0.5到15μm范围内。此外，本发明涉及一种平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥在多组分无机锚固系统中用以增加载荷值的用途，以及一种将锚固构件，优选地金属锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中的方法，所述矿物基质例如由砖砌、混凝土、透水混凝土或天然石材制成的结构。
背景技术
存在许多砂浆系统，其能够将锚固件和后安装钢筋很好地化学紧固在矿物基质或表面中。已经开发出主要基于铝水泥的矿物系统。铝水泥以铝酸一钙为主要成分，并且由于其最终产品在较长时间段内显示出高水平的机械性能，因此广泛地用于建筑和施工行业。另外，铝水泥耐碱，并且比波特兰水泥(Portland cement)更快地达到其最大强度，并且能够耐受硫酸盐溶液。因此，在化学锚固领域中优选采用铝水泥系统。
当提及将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中时，对于所得锚固组合系统的大多数实际应用来说，大多数已知系统缺乏足够的流动性。此外，存在液体系统或浆料形式的系统，在将其引入井眼之前必须混合，这使得应用变得困难，特别是对于塔顶或水下应用而言，因为液体砂浆可能会从井眼中滴落或因周围的水或潮湿而液化。通常，这类现有技术组合系统在相对短的时间内也显现出开裂的趋势，或者尤其在某些条件下(如在高温的影响下)，在不同条件的井眼中以及在长时间段内不表现出所需的机械性能。此外，当已知系统应用于井眼中时往往显现出很大程度的收缩，这导致锚固件和后安装钢筋的锚固不充分。
因此，需要一种无机锚固系统，优选多组分无机锚固系统，其优于现有技术系统。确切地说，令人感兴趣的是提供一种系统，所述系统可用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中，而不会不利地影响化学锚固系统的处理特性和机械性能，尤其对于塔顶或水下应用。特别地，需要一种与已知系统相比提供增加的载荷值的系统。另外，需要通过添加填料或如无机类材料的颗粒材料来增加载荷值，以降低更昂贵的粘合剂材料的消耗或改善混合材料的一些特性。
鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种无机锚固系统，优选地多组分无机锚固系统，特别是双组分无机胶囊锚固系统，其与已知的系统相比，在长时间段内还具有优异的机械性能，并且同时具有增加的载荷值，并且特别是其在井眼内、塔顶和水下的直接应用方面具有优势。
此外，本发明的目的是提供一种使用这一无机锚固系统来将锚固构件，优选地金属锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中的方法，所述矿物基质例如由砖砌、混凝土、透水混凝土或天然石材制成的结构。
确保对本发明描述后变得显而易见的这些和其它目的通过如独立权利要求中所述的本发明得以解决。从属项涉及优选实施例。
发明内容
一方面，本发明涉及一种多组分无机锚固系统，其包含可固化的粉末状铝水泥组分A和在水相中用于引发固化过程的引发剂组分B，其中所述粉末状铝水泥组分A是基于粉末状铝酸钙水泥的铝水泥组分，并且其中组分B包含加速剂成分和水，其特征在于包含于组分A中的所述铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径在0.5到15μm范围内。这一所提供的系统用于将锚固构件化学紧固在矿物基质中。
在另一方面，本发明涉及一种平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥在多组分无机锚固系统中用以增加载荷值的用途，所述多组分无机锚固系统用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中，其包含可固化的粉末状铝水泥组分A和用于引发固化过程的引发剂组分B。
最后，在另一方面，本发明涉及一种用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中的方法，其特征在于使用多组分无机锚固系统进行紧固，所述多组分无机锚固系统包含可固化的粉末状铝水泥组分A和用于引发固化过程的引发剂组分B，其中所述粉末状铝水泥组分A是基于粉末状铝酸钙水泥的铝水泥组分，并且其中组分B包含加速剂成分和水，其特征在于包含于组分A中的所述铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径在0.5到15μm范围内。所述矿物基质是如由砖砌、混凝土、透水混凝土或天然石材制成的结构的基质。
具体实施方式
在本发明的上下文中将使用以下术语和定义：
如在本发明的上下文中所使用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个(a/an)”还包括相应的复数。因此，除非另外指出，否则术语“一个(a/an)”旨在表示“一个或多个”或“至少一个”。
在本发明的上下文中，术语“铝水泥”是指主要由水硬性活性铝酸钙组成的铝酸钙水泥。替代名称是“高铝水泥”或法文的“熔融水泥(Ciment fondu)”。铝酸钙水泥的主要活性成分是铝酸一钙(CaAl2O4、CaO Al2O3或水泥化学符号中的CA)。
在本发明的上下文中，术语“引发剂”或“引发剂组分”是指改变化学环境以开始特定化学反应的化合物或组合物。在本发明中，引发剂在最终混合物中开始固化过程。
在本发明的上下文中，术语“加速剂成分”是指加速最终混合物的固化以实现更快的凝固时间的化合物或化合物的混合物。
本发明人已出乎意料地发现，与不包含平均粒径在0.5到15μm范围内的任何铝酸钙水泥的系统相比，将平均粒径在0.5至15μm范围内的铝酸钙水泥添加到无机锚固系统中会导致载荷值显著增加，所述无机锚固系统用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中，其包含可固化的粉末状铝水泥组分。还已发现，添加细铝酸钙水泥不会不利地影响化学锚固系统的处理特性和机械性能，特别是应用于长时间段内、水下和塔顶时。
此外，已发现，本发明的多组分无机锚固系统，特别是双组分无机胶囊锚固系统，使得直接在井眼内容易地应用和紧固，而不必在将组分引入井眼之前使其预混合，并且使得容易地应用于水下和塔顶。
因此，本发明涉及一种多组分无机锚固系统，其包含可固化的粉末状铝水泥组分A和在水相中用于引发固化过程的引发剂组分B，其中所述粉末状铝水泥组分A是基于粉末状铝酸钙水泥的铝水泥组分，并且其中组分B包含加速剂成分和水，其特征在于包含于组分A中的至少一部分铝酸钙水泥的平均粒径在0.5到15μm范围内。
本发明中使用的组分A是基于铝水泥(CA)或硫铝酸钙水泥(CAS)的。可用于本发明中的铝水泥组分优选为基于粉末状铝酸钙水泥(CAC)的铝水泥组分。用于本发明中的铝水泥的特征在于快速凝固和快速硬化、快速干燥、优异的耐腐蚀性和收缩性。适合用于本发明中的这类铝酸钙水泥是例如
Figure BDA0002963461910000041
White(法国凯诺斯(Kerneos,France))。
用于本发明的包含于组分A中的细铝酸钙水泥的平均粒径为0.5-15μm，并且优选研磨成相应的粒径。确切地说，
Figure BDA0002963461910000042
White(法国凯诺斯)可以被研磨成介于0.5与15μm之间的粒径。
按组分A的总重量计，用于本发明的组分A包含至少约10重量％、优选至少约20重量％、更优选至少约30重量％、最优选至少约70重量％、约10重量％到约100重量％、优选约40重量％到约90重量％、更优选约60重量％到约85重量％、最优选约70重量％到约80重量％的铝水泥，其中铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径在0.5到15μm范围内。在一个特别优选的实施例中，按组分A的总重量计，可固化的粉末状铝水泥组分A包含100重量％的平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥。
根据本发明的替代实施例，所使用的组分A包含按组分A的总重量计至少约20重量％、优选至少约30重量％、更优选至少约40重量％、最优选至少约50重量％、约20重量％到约80重量％、优选约30重量％到约70重量％、更优选约35重量％到约60重量％、最优选为约40重量％到约55重量％的铝水泥，其中铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径为在0.5到15μm范围内；和按组分A的总重量计至少约5重量％、优选至少约10重量％、更优选至少约15重量％、最优选至少约20重量％、1重量％到约50重量％、优选约5重量％到约40重量％、更优选约10重量％到约30重量％、最优选约15重量％到约25重量％的硫酸钙，优选半水合硫酸钙。在本发明的多组分无机锚固系统的优选替代实施例中，组分A的CaSO4/CAC之比应小于或等于35:65。
在一个特别优选的实施例中，所使用的铝酸钙水泥的平均粒径(d50％)在0.5到10μm范围内，更优选在2到8μm范围内，最优选的平均粒径在2.8到3μm范围内。在一个特别优选的实施例中，组分A基本上由100重量％的平均粒径在2.8到3μm范围内的铝酸钙水泥组成。
向无机锚固系统中添加平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥，可降低更昂贵的粘合剂材料的消耗并改善混合材料的一些特性，特别是增加载荷值并且易于在水下和塔顶应用中使用，特别是当多组分无机锚固系统呈双组分无机胶囊锚固系统形式时。
在一个有利的实施例中，本发明中所使用的组分A可进一步包含以下单独或组合存在的特征。
组分A可以另外包含矿物填料。根据本发明的包含于组分A中的矿物填料选自由以下组成的群组：石灰石填料、砂、碎石、砾石、小卵石和其混合物，优选的是石灰石填料、粗石英、石英粉末(优选平均粒径(d50％)约为16μm的石英粉末)、石英砂、粘土、粉煤灰、气相法二氧化硅、碳酸盐化合物(如各种碳酸钙)、氧化铝、颜料、氧化钛、轻质填料、刚玉和其混合物。合适的矿物填料是可商购获得的产品。示例性地提及的是石英粉末Millisil W12或W6(德国廓兹微克公司(Quarzwerke GmbH,Germany))、石英砂F32(德国廓兹微克公司)或如
Figure BDA0002963461910000051
(法国凯诺斯公司(Kerneos S.A:,France))的Sewper Aggregates。组分A的矿物填料最优选为碳酸钙或碳酸钙的混合物。按组分A的总重量计，组分A包含至少约20重量％、优选至少约30重量％、更优选至少约40重量％、还更优选至少约50重量％、最优选至少约60重量％、约20重量％到约95重量％、优选约30重量％到约90重量％、更优选约40重量％到约85重量％、还更优选为约45重量％到约80重量％、最优选为约50重量％到约75重量％的矿物填料。选择矿物填料以获得与铝水泥的粒径互补的粒径。填料的平均粒径优选为500μm以下，更优选为400μm以下，最优选为350μm以下。
可以根据本发明使用的矿物填料包含在多组分无机胶囊锚固系统的粉末状铝水泥组分A中。当多组分无机胶囊锚固系统呈双组分无机胶囊锚固系统的形式时，添加矿物填料降低了更昂贵的粘合剂材料的消耗，并改善了混合材料的一些特性，导致载荷值增加，并且可容易地在塔顶和水下应用中使用。
组分A可进一步包含呈粉末形式的抗菌剂或杀生物剂。可用于本发明的抗菌剂或杀生物剂可选自由异噻唑啉酮家族的化合物组成的群组，如甲基异噻唑啉酮(MIT)、辛基异噻唑啉酮(OIT)和苯并异噻唑啉酮(BIT)和其混合物。
组分A可另外包含呈粉末形式的增稠剂。可用于本发明中的增稠剂可选自由以下组成的群组：有机产品，如黄原胶、威兰胶(welan gum)或
Figure BDA0002963461910000061
胶(美国斯比凯可(CPKelko,USA))、淀粉衍生的醚、瓜尔豆衍生的醚、纤维素衍生的醚、聚丙烯酰胺、角叉菜胶、琼脂浆；和矿物产品，如粘土，以及其混合物。合适的增稠剂是可商购获得的产品。按组分A的总重量计，组分A包含至少约0.01重量％、优选至少约0.1重量％、更优选至少约0.2重量％、最优选至少约0.3重量％、约0.01重量％到约10重量％、优选约0.1重量％到约5重量％、更优选约0.2重量％到约1重量％、最优选约0.3重量％到约0.7重量％的所述增稠剂。
组分A还可另外包含呈粉末形式的增塑剂。包含于组分A中的增塑剂可选自由以下组成的群组：低分子量(LMW)聚丙烯酸聚合物；缩聚物，例如磺化的三聚氰胺甲醛、木质素磺酸盐、酪蛋白；来自聚环氧乙烷聚膦酸酯和聚环氧乙烷聚碳酸酯家族的超增塑剂和来自聚羧酸酯醚家族的超增塑剂，以及其混合物，例如EthacrylTM G(法国阿科玛集团高泰公司(Coatex,Arkema Group,France))、AcumerTM 1051(英国罗门哈斯(Rohm and Haas,U.K.))、
Figure BDA0002963461910000062
(德国西卡(Sika,Germany))或
Figure BDA0002963461910000063
HE(德国西卡)。合适的增塑剂是可商购获得的产品。按组分A的总重量计，组分A可包含至少约0.2重量％、优选至少约0.3重量％、更优选至少约0.4重量％、最优选至少约0.5重量％、约0.2重量％到约20重量％、优选约0.3重量％到约15重量％、更优选约0.4重量％到约10重量％、最优选约0.5重量％到约8重量％的所述增塑剂。
同样，组分A可包含呈粉末形式的分散剂。
呈粉末形式的矿物填料、抗菌剂或杀生物剂、增塑剂、增稠剂和/或分散剂的存在不会改变水泥质组分A的总体无机性质。
本发明中所使用的组分B包含加速剂成分和水。
加速剂成分包含选自由以下组成的群组的至少一种碱金属和/或碱土金属盐：氢氧化物、氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐、碳酸盐和其混合物，优选地，加速剂组分是碱金属或碱土金属盐，再优选地为水溶性碱金属或碱土金属盐，更优选地为钙金属盐，如氢氧化钙、硫酸钙、碳酸钙、氯化钙、甲酸钙或磷酸钙；钠金属盐，如氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化钠、甲酸钠或磷酸钠；或锂金属盐，如氢氧化锂、硫酸锂、一水合硫酸锂、碳酸锂、氯化锂、甲酸锂、柠檬酸锂或磷酸锂，最优选地为硫酸锂或一水合硫酸锂或其混合物。按组分B的总重量计，组分B包含至少约0.01重量％、优选至少约0.05重量％、更优选至少约0.1重量％、最优选至少约1.0重量％、约0.01重量％到约30重量％、优选约0.05重量％到约20重量％、更优选约0.1重量％到约15重量％、最优选约1.0重量％到约13重量％的所述加速剂。
组分B可进一步包含呈液体形式的缓凝剂、增塑剂和/或如碳酸锂的碳酸盐源。
包含于本发明的组分B中的缓凝剂选自由以下组成的群组：柠檬酸、酒石酸、乳酸、水杨酸、葡萄糖酸和其混合物，优选地为柠檬酸和酒石酸的混合物。按组分B的总重量计，组分B包含至少约0.1重量％、优选至少约0.2重量％、更优选至少约0.5重量％、最优选至少约1.0重量％、约0.1重量％到约25重量％、优选约0.2重量％到约15重量％、更优选约0.5重量％到约15重量％、最优选约1.0重量％到约10重量％的所述缓凝剂。
包含于本发明的组分B中的增塑剂选自由以下组成的群组：低分子量(LMW)聚丙烯酸聚合物；缩聚物，例如磺化的三聚氰胺甲醛、木质素磺酸盐、酪蛋白；来自聚环氧乙烷聚膦酸酯和聚环氧乙烷聚碳酸酯家族的超增塑剂和来自聚羧酸酯醚家族的超增塑剂，以及其混合物，例如EthacrylTM G(法国阿科玛集团高泰公司)、AcumerTM 1051(英国罗门哈斯)、
Figure BDA0002963461910000071
Figure BDA0002963461910000072
(德国西卡)或
Figure BDA0002963461910000073
HE(德国西卡)。合适的增塑剂是可商购获得的产品。按组分B的总重量计，组分A包含至少约0.2重量％、优选至少约0.3重量％、更优选至少约0.4重量％、最优选至少约0.5重量％、约0.2重量％到约20重量％、优选约0.3重量％到约15重量％、更优选约0.4重量％到约10重量％、最优选约0.5重量％到约8重量％的所述增塑剂。
组分B可另外包含增稠剂。用于本发明的增稠剂可选自由以下组成的群组：膨润土、二氧化硅、石英、基于丙烯酸酯的增稠剂，如碱溶性或碱溶胀性乳液、气相法二氧化硅、粘土和钛酸盐螯合剂。示例性地提及的是聚乙烯醇(PVA)、疏水改性的碱溶性乳液(HASE)、本领域中已知为HEUR的疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯聚合物，以及纤维素增稠剂，如羟甲基纤维素(HMC)、羟乙基纤维素(HEC)、疏水性改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、羧甲基纤维素钠(SCMC)、羧甲基2-羟乙基纤维素钠、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素、2-羟丙基纤维素；凹凸棒石粘土(attapulgiteclay)，以及其混合物。合适的增稠剂是可商购获得的产品，如Optigel WX(德国毕克化学(BYK-Chemie GmbH,Germany)、Rheolate 1(德国海名斯(Elementis GmbH,Germany))和Acrysol ASE-60(陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))。按组分B的总重量计，组分B包含至少约0.01重量％、优选至少约0.05重量％、更优选至少约0.1重量％、最优选至少约0.2重量％、约0.01重量％到约15重量％、优选地约0.05重量％到约10重量％、更优选地约0.1重量％到约5重量％、最优选地约0.2重量％到约1重量％的所述增稠剂。
呈液体形式的缓凝剂、增塑剂、增稠剂和/或碳酸盐源的存在不会改变组分B的总体无机性质。
组分B存在于水相中，优选以液体形式存在。在替代实施例中，组分B也可以浆料或糊料的形式存在。
组分A与组分B的重量比(A/B)优先包含在7/1与1/3之间，优选为3/1。优选地，混合物的组合物包含75重量％的组分A和25重量％的组分B。在替代实施例中，混合物的组合物包含25重量％的组分A和75重量％的组分B。
在一个特定优选实施例中，组分A包含以下组分或由以下组分组成：50重量％到100重量％的平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥，任选地10重量％到50重量％的矿物填料，如碳酸钙。
在一个特定优选实施例中，组分B包含以下组分或由以下组分组成：
0.1重量％到20重量％的硫酸锂，
1重量％到10重量％的增塑剂，和
70重量％到99重量％的水。
优选地，多组分无机锚固系统的初始凝固时间为至少5分钟、优选地至少10分钟、更优选地至少15分钟、最优选地至少20分钟，将两种组分A和B混合之后，凝固时间尤其在约5分钟到25分钟范围内、优选在约10到20分钟范围内。
在多组分无机锚固系统中，尤其在双组分无机胶囊锚固系统中，水泥质组分A与组分B的体积比为1:1到7:1，优选为3:1。在替代实施例中，水泥质组分A与组分B的体积比为1:3到1:2。
多组分无机锚固系统优选是即用系统，其中组分A和B在多腔室装置中，如多腔室筒、多腔室圆筒和/或多腔室胶囊，优选地双组分胶囊。确切地说，双组分无机胶囊锚固系统包括两个用于分离可固化组分A和引发剂组分B的箔袋。在替代实施例中，双组分无机胶囊由玻璃或纸制成。双组分无机胶囊也可以称为双胶囊、双箔或双玻璃。通过将无机锚固系统插入井眼中，引入锚固装置，从而直接在井眼内破坏胶囊和混合组分A和B以准备好凝固并化学紧固锚固构件，来将胶囊的内容物混合在一起。
特别地，多组分无机锚固系统应被视为用于紧固金属锚固件和后安装钢筋的化学锚固件。
包含平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥的多组分无机锚固系统可用于将锚固构件、优选地金属锚固件和后安装钢筋(例如锚固杆，特别是螺纹杆、螺栓、钢加强杆等)化学紧固在矿物基质(如由砖砌、混凝土、透水混凝土或天然石材制成的结构)中。确切地说，多组分无机锚固系统可用于将锚固构件(如金属锚固件和后安装钢筋)化学紧固在井眼中。已发现，在这类多组分无机锚固系统中使用平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥大大增加了井眼中的载荷值且因此提高了其载荷能力。
因此，仅使用根据本发明的平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥或使用所述铝酸钙水泥和多组分无机锚固系统中存在的矿物填料特别增加了载荷值。此外，添加平均粒径在0.5到15μm内的铝酸钙水泥有利于降低更昂贵的粘合剂材料的消耗或改善混合材料的一些特性。
包含于多组分无机锚固系统中的平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥尤其应用于将锚固构件(优选地锚固件和后安装的钢筋)化学紧固在矿物基质(如由砖砌、混凝土、透水混凝土或天然石材制成的结构)中的方法中。
此外，包含平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥的多组分无机锚固系统可用于连接纤维、稀松布、织物或复合物(特别是高模量纤维、优选碳纤维)，特别是用于加固建筑结构(例如墙壁或天花板或地板)，或进一步用于将如板或块(例如由石头、玻璃或塑料制成)的组件安装在建筑或结构元件上。但是，确切地说，其用于将锚固构件、优选地金属锚固件和后安装钢筋(例如锚固杆，特别是螺纹杆、螺栓、钢加强杆等)紧固在矿物基质(如由砖砌、混凝土、透水混凝土或天然石材制成的结构)的凹口(如井眼)中，从而例如通过破坏筒、胶囊或塑料袋或通过混合多腔室桶或桶组的组分而使多组分无机锚固系统混合。
本发明的多组分无机锚固系统优选地单独含于两腔室胶囊中以抑制反应，并且可以在使用条件下使其反应。此外，组分A和组分B彼此分开产生，因此一种组分通常含有可固化的粉末状铝水泥，其中包含于组分A中的铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径在0.5到15μm范围内，而另一种组分含有包括加速剂成分和水的引发剂组分B。填料以及其余组分可含于一种或还有另一种组分中。还可能的是，加速剂成分以粉末形式含于组分A中。
存在本发明的多组分无机锚固系统的两腔室和多腔室系统尤其包括玻璃、塑料、塑料片或陶瓷的筒，在其内部可固化组分通过壁与引发剂组分保持分开，所述壁可被破坏。这类筒或胶囊系统被放置在井眼中。为了引发固化反应，例如通过将锚固构件(如连杆)驱动到包括其中所含的分隔物的筒或胶囊中，来将其破坏。
以下实例说明本发明，而非由此限制本发明。
实例
1.组分A和组分B的制备
通过分别混合表1和3中所指定的成分而首先产生比较实例1和本发明的实例2到10的粉末状水泥质组分A以及液体引发剂组分B。所给出的比例以重量％表示。
表1：组分A的组成
Figure BDA0002963461910000111
化合物由法国凯诺斯市售
表2：铝酸钙水泥的细度，单位为μm
Figure BDA0002963461910000112
组分B的典型混合方案如下：在搅拌板上将一水合硫酸锂溶解在去离子水中，并在500rpm下将其充分均质化；最后在搅拌的同时添加增塑剂，并在500rpm下持续均质5分钟。
表3：组分B的组成
Figure BDA0002963461910000113
一水合硫酸锂由德国阿法埃莎公司(Alfa Aesar GmbH&Co.KG,Germany)市售
Visco Crete 2520由德国Sika Deutschland GmbH市售
2.机械性能的测定
制备后，通过用刮刀凭手感搅拌来使3体积份的粉末状水泥质组分A和1体积份的液体引发剂组分B混合，直到其均质化为止。将混合物浇铸到直径为12mm、锚固深度为32mm和底切为0.33mm的不锈钢套筒井眼中。填充后立即将长度为100mm的M8螺纹锚固杆引入井眼中。通过使用用于测试材料“Zwick Roell Z050”(德国乌尔姆(Ulm,Germany)的ZwickGmbH&公司KG)的装置，来在固化24小时后测定固化的砂浆组合物的载荷值。不锈钢套筒紧固在板上，而带螺纹的锚固杆则通过螺母固定在测力装置上。在500N的预载荷和3毫米/分钟的测试速率下，通过从中心拉出带螺纹的锚固杆来测定失效载荷。每个实例由三次拉出的平均值组成。最终失效载荷计算为内部强度，并在表4中以N/mm2给出。
表4：内部强度，单位为N/mm2
Figure BDA0002963461910000121
如从表4可见，与具有初始产品Ternal
Figure BDA0002963461910000122
的比较系统相比，所有本发明的系统显示出在固化24小时后相当大的内部强度以及增加的载荷值，并且因此显示出改善的机械强度构件，所述初始产品Ternal
Figure BDA0002963461910000123
为平均粒径为21μm的铝酸钙水泥，其未由制造商研磨，意味着其不包含平均粒径在0.5到15nm范围内的任何铝酸钙水泥。
如上所示，与不包含平均粒径在0.5到15μm范围内的任何铝酸钙水泥的系统相比，使用本发明的细铝水泥，特别是平均粒径在0.5到15μm、优选在2.8到3.0μm范围内的细铝水泥可增加载荷值，并且因此增加机械强度。
如上所示，与不包含任何细铝酸钙水泥的系统相比，使用本发明的铝酸钙水泥，特别是平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥并且当其以多达100重量％的量添加时，可增加载荷值，并且因此增加机械强度。此外，当期望高载荷值时，井眼的性能会得到显著改善。此外，发现包含平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥的本发明的系统在固化后未显示任何微裂纹。因此，本发明的系统提供了致密的密封锚固系统，其对于获得改善的耐腐蚀性和抗冻融性以及提供高载荷值来说是重要的前提。
与已知系统相比，多组分无机锚固系统在长时间段内还具有优异的机械性能，并且同时具有增加的载荷值，并且特别是其在井眼内、水下和塔顶的直接应用方面具有优势。
如上所示，添加平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥会导致载荷值增加，并且同时降低更昂贵的粘合剂材料的消耗并改善混合材料的一些特性。

Claims (15)

1.一种多组分无机锚固系统，其包含可固化的粉末状铝水泥组分A和在水相中用于引发固化过程的引发剂组分B，其中所述粉末状铝水泥组分A是基于粉末状铝酸钙水泥的铝水泥组分，并且其中组分B包含加速剂成分和水，其特征在于包含于组分A中的至少一部分所述铝酸钙水泥的平均粒径在0.5到15μm范围内。
2.根据权利要求1所述的多组分无机锚固系统，其中按组分A的总重量计，包含于组分A中的平均粒径在0.5到15μm范围内的所述铝酸钙水泥以约10重量％到100重量％范围存在。
3.根据权利要求1或2所述的多组分无机锚固系统，其中按组分B的总重量计，包含于组分B中的所述加速剂成分以约0.01重量％到30重量％范围存在。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多组分无机锚固系统，其中引发剂组分B进一步包含增塑剂。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多组分无机锚固系统，其中组分A进一步包含至少一种额外矿物填料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多组分无机锚固系统，其中组分B进一步包含呈液体形式的碳酸盐源。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多组分无机锚固系统，其特征在于所述多组分无机锚固系统是双组分无机胶囊锚固系统。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多组分无机锚固系统，其中包含于组分A中的所述铝酸钙水泥的平均粒径在2.8到3μm范围内。
9.一种根据前述权利要求中任一项所述的多组分无机锚固系统的用途，其用于将锚固构件化学紧固在矿物基质中。
10.一种平均粒径在0.5到15μm范围内的铝酸钙水泥在多组分无机锚固系统中用以增加载荷值的用途，所述多组分无机锚固系统用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中，其包含可固化的粉末状铝水泥组分A和用于引发固化过程的引发剂组分B。
11.根据权利要求10所述的用途，其中组分B进一步包含加速剂成分和水。
12.根据权利要求10或11所述的用途，其中组分B进一步包含增塑剂。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的用途，其中包含于组分A中的所述铝酸钙水泥的平均粒径在2.8到3μm范围内。
14.一种用于将锚固件和后安装钢筋化学紧固在矿物基质中的方法，其特征在于使用多组分无机锚固系统进行紧固，所述多组分无机锚固系统包含可固化的粉末状铝水泥组分A和用于引发固化过程的引发剂组分B，其中所述粉末状铝水泥组分A是基于粉末状铝酸钙水泥的铝水泥组分，并且其中组分B包含加速剂成分和水，其特征在于包含于组分A中的所述铝酸钙水泥的至少一部分的平均粒径在0.5到15μm范围内。
15.根据权利要求14所述的方法，其中用于紧固的所述多组分无机锚固系统是双组分无机胶囊锚固系统。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3636617A1 (en) * 2018-10-10 2020-04-15 Hilti Aktiengesellschaft Multi-component inorganic capsule anchoring system based on aluminous cement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080008541A1 (en) * 2005-03-24 2008-01-10 Jacques Bertrand Dry Grout Composition And Capsule For Anchoring Reinforcing Member, Dowel Or Anchor Elements
US20100175589A1 (en) * 2007-06-28 2010-07-15 Kerneos Dual component system containing retarded aluminous cement with instantaneous initiation
CN108137425A (zh) * 2015-10-20 2018-06-08 喜利得股份公司 基于矾土水泥包含硫酸钙的双组分砂浆体系在锚定应用中增加载荷值和降低收缩的用途

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3070854D1 (en) * 1979-06-29 1985-08-14 Ici Plc Hydraulic cement composition
CA1179984A (en) * 1980-01-29 1984-12-27 Michael Langdon Capsules containing cementitious compositions
DE4100386A1 (de) * 1991-01-09 1992-07-16 Hilti Ag In gegenwart von wasser abbindende massen und deren verwendung
JPH10324848A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Nippon Dekoratsukusu Kk 固定要素固着用接着剤
DE102004032529A1 (de) * 2004-07-06 2006-02-02 Pci Augsburg Gmbh Verwendung einer Bindemittelmischung zur Formulierung von zementären Mörtelsystemen
JP2009132808A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Nittetsu Cement Co Ltd 注入材および硬化時間の調整方法
WO2016142339A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 Basf Se Flexible cementitious waterproofing slurry

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080008541A1 (en) * 2005-03-24 2008-01-10 Jacques Bertrand Dry Grout Composition And Capsule For Anchoring Reinforcing Member, Dowel Or Anchor Elements
US20100175589A1 (en) * 2007-06-28 2010-07-15 Kerneos Dual component system containing retarded aluminous cement with instantaneous initiation
CN108137425A (zh) * 2015-10-20 2018-06-08 喜利得股份公司 基于矾土水泥包含硫酸钙的双组分砂浆体系在锚定应用中增加载荷值和降低收缩的用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张长森等: "《选粉机的使用与粉磨节能降耗》", 31 December 2017, 中国建材工业出版社 *

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