CS230827B1

CS230827B1 - Expansible agent and its manufacturing method

Info

Publication number: CS230827B1
Application number: CS823651A
Authority: CS
Inventors: Slavoj Hala; Josef Jedlicka; Jindrich Blaha; Ivan Viden; Karel Pecka; Jiri Mostecky
Original assignee: Slavoj Hala; Josef Jedlicka; Jindrich Blaha; Ivan Viden; Karel Pecka; Jiri Mostecky
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1984-08-13
Also published as: CS365182A1

Abstract

Rozpínavý prostředek obsahuje 30 až 69 hmot. % cementu, 30 až 69 hmot. % vápna a 0,1 až 5 hmot. % peptizačního činidla, výhodně bílkoviny ze skupiny skleroproteinů nebo fosfoproteinů. Pro zlepšeni vlastností je výhodné do směsi přidávat ještě tenzid. Rozpínavý prostředek se aplikuje ve formě vodné disperze. Prostředek se vyrábí tak, že se vápno rozemílá v přítomnosti bílkovinného peptizačního činidla, načež se do mlýna přidá cement a případně tenzid a směs se homogenizuje mletím.The expanding agent comprises 30 to 69 wt. % cement, 30 to 69 wt. % lime and 0.1 to 5 wt. % peptizing agent preferably scleroprotein proteins or phosphoproteins. To improve the properties, it is preferred to add a surfactant. Expansive the composition is applied in aqueous form dispersion. The product is made by lime grinds in the presence of protein peptizing and then added to the mill cement and optionally a surfactant, and the mixture is homogenized milling.

Description

(54) Rozpínavý prostředek a způsob jeho výroby(54) Expansion device and method of manufacture thereof

Rozpínavý prostředek obsahuje 30 až 69 hmot. % cementu, 30 až 69 hmot. % vápna a 0,1 až 5 hmot. % peptizačního činidla, výhodně bílkoviny ze skupiny skleroproteinů nebo fosfoproteinů.The expander comprises 30 to 69 wt. % cement, 30 to 69 wt. % lime and 0.1 to 5 wt. % of a peptizing agent, preferably a protein from the group of scleroproteins or phosphoproteins.

Pro zlepšeni vlastností je výhodné do směsi přidávat ještě tenzid. Rozpínavý prostředek se aplikuje ve formě vodné disperze.In order to improve the properties, it is advantageous to add a surfactant to the mixture. The expanding agent is applied in the form of an aqueous dispersion.

Prostředek se vyrábí tak, že se vápno rozemílá v přítomnosti bílkovinného peptizačního činidla, načež se do mlýna přidá cement a případně tenzid a směs se homogenizuje mletím.The composition is made by grinding the lime in the presence of a protein peptizing agent, then adding the cement and optionally a surfactant to the mill and homogenizing the mixture by grinding.

Vynález se týká rozpínavého prostředku, určeného zejména pro nehlučné rozpojování hornin, zdivá a jiných materiálů, pomalu se stupňujícím tlakem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an expansible device, in particular intended for the silent disintegration of rocks, masonry and other materials, with a slowly increasing pressure.

Ke známým rozpínavým prostředkům patří expanzivní cementy a různá anorganická pojivá, která v důsledku hydretace, krystalizace a jiných procesů nabývají při tvrdnutí na objemu, a tím vyvozují tlak na okolní materiál. Expanzivní cementy obvykle obsahují vedle portlandského cementu složku aluminátovou a síran vápenatý.Known expansive agents include expansive cements and various inorganic binders which, as a result of hydration, crystallization and other processes, become volume-cured and thus exert pressure on the surrounding material. Expansive cements usually contain aluminate and calcium sulfate in addition to Portland cement.

Připravuji se například smísením portlandského cementu se síranohlinitanovým cementem nebo syntetickým sulfoaluminátem vápenatým. Po rozmíchání s vodou vznikne kaše, která po určité době ztuhne a při následujícím tvrdnutí se rozpíná. Expanze je v tomto případě způsobena bobtnáním koloidních částic vznikajícího ettringitu, který má vzorec 3ΟβΟ,Αΐ2θβ. .3CaS04~31.HgO. Obdobný expanzivní prostředek (kanadský patentový spis č. 1 079 754) obsahuje portlandský cement, sloučeninu Al₂(0H)^Cl.2,5H₂O, hemihydrátovou sádru a vápenný hydrát.They are prepared, for example, by mixing Portland cement with sulfate-aluminate cement or synthetic calcium sulfoaluminate. Upon mixing with water, a slurry is formed, which solidifies after a certain time and expands upon subsequent hardening. In this case, the expansion is caused by the swelling of the colloidal particles of the resulting ettringite having the formula 3ΟβΟ, Αΐ2θβ. .3CaSO4 ~ 31.HgO. A similar expansion agent (Canadian Patent No. 1,079,754) comprises Portland cement, Al ₂ (OH) 2 Cl ₂ , 2.5H ₂ O, hemihydrate gypsum, and lime hydrate.

Jiné typy expanzivních cementů obsahují vypálený dolomit a při tvrdnutí zvětšují objem v důsledku hydratace oxidu vápenatého a oxidu hořečnatého. Dále je znám rozpínavý prostředek (USA patentový spis C. 4 205 994) obsahující jako účinnou součást mikroenkapsulované vápno. Připravuje se vypálením vápence v atmosféře vodní páry a oxidu uhličitého za takových speciálních podmínek, aby se na povrchu částeček oxidu vápenatého vytvo řila ochranná vrstvička uhličitanu vápenatého.Other types of expandable cements contain burned dolomite and, when hardened, increase the volume due to the hydration of calcium oxide and magnesium oxide. Further, an expandable composition (U.S. Pat. No. 4,205,994) comprising microencapsulated lime as an active ingredient is known. It is prepared by burning limestone in an atmosphere of water vapor and carbon dioxide under special conditions such that a protective layer of calcium carbonate forms on the surface of the calcium oxide particles.

Podle japonského patentového spisu č. 80-10 554 se expanzivní cement připravuje vypálením směsi sádrovce a bauxitu (s obsahem AlgOj pod 50 %) s přídavkem vápence při teplotě 1 300 °C a rozemletím slínku.According to Japanese Patent Specification No. 80-10,554, expansion cement is prepared by firing a mixture of gypsum and bauxite (with an AlgO 3 content below 50%) with the addition of limestone at a temperature of 1300 ° C and grinding the clinker.

Většina známých rozpínavých prostředků při praktickém použití vyvozuje jen poměrně nízké tlaky, které sice dostačují k dokonalému utěsnění prostory zaplněné kaší rozpínavého prostředku nebo k docílení určitého předpětí, ale obvykle nepřestoupí mez pevnosti okolního materiálu. Pro dosažení rozpínavých tlaků, které by stačily k rozpojení hornin, nesmí kaše rozpínavého prostředku obsahovat příliš mnoho vody. Maximální tlak se vyvíjí jen tehdy, je-li vodní součinitel v rozmezí 0,2 až 0,4. Za těchto podmínek však známé rozpínavé prostředky tvoří husté kaše, které mají nevhodné reologické vlastnosti a nedají se nalévat do děr vyvrtaných v rozpojovaném materiálu. Kromě toho se známé prostředky, které vyvíjejí vyšší rozpínavé tlaky, vyrábějí složitými postupy z poměrně drahých surovin a jejich praktická aplikace je proto příliš nákladná.Most of the known expansible devices in practice use only relatively low pressures, which, while sufficient to seal the spaces filled with the expansive slurry or to achieve a certain prestress, do not usually exceed the breaking strength of the surrounding material. In order to achieve expansive pressures sufficient to disintegrate the rocks, the expander slurry must not contain too much water. The maximum pressure develops only when the water coefficient is between 0.2 and 0.4. Under these conditions, however, the known expanders form thick slurries which have inappropriate rheological properties and cannot be poured into the holes drilled in the material to be disconnected. In addition, known compositions which exert higher expansive pressures are produced by complex processes from relatively expensive raw materials and their practical application is therefore too costly.

Nedostatky dosud známých rozpínavých prostředků odstraňuje vynález. Jeho podstata spočívá v tom, že rozpínavý prostředek podle vynálezu obsahuje 30 až 69 hmot. % cementu, až 69 hmot. % vápna a 0,1 až 5 hmot. % peptizačního činidla, výhodně bílkoviny ze skupiny skleroproteinů nebo fosfoproteidů. Pro zlepšení smáčivosti a Teologických vlastnosti prostředku je výhodné do směsi přidávat neionogenní nebo anionaktivní tenzid, například alkylpolyetylenglykoléter, polyetoxylovaný alkylamin nebo alkylarylsulfát. Rozpínavý prostředek se aplikuje ve formě vodné disperze, ve které na 10 hmot. dílů anorganických složek připadají 2 až 4 hmot. díly vody.The disadvantages of the prior art expansible compositions are overcome by the invention. It is characterized in that the expanding agent according to the invention contains 30 to 69 wt. up to 69 wt. % lime and 0.1 to 5 wt. % of a peptizing agent, preferably a protein from the group of scleroproteins or phosphoproteids. In order to improve the wettability and theological properties of the composition, it is preferred to add a nonionic or anionic surfactant, for example an alkylpolyethylene glycol ether, a polyethoxylated alkylamine or an alkylarylsulfate, to the composition. The expanding agent is applied in the form of an aqueous dispersion in which to 10 wt. 2 to 4 wt. parts of water.

Prostředek podle vynálezu se vyrébí tak, že se vápno rozemílá 10 až 120 minut v přítomnosti bílkovinného peptizačního činidla, načež se do mlýna přidé cement a případně tenzid a směs se mele dalších 10 až 120 minut. Vzniklý práškový prostředek se uzavírá do neprodyšných obalů, aby se zabránilo styku se vzdušnou vlhkostí.The composition according to the invention is produced by grinding the lime for 10 to 120 minutes in the presence of a protein peptizing agent, then adding the cement and optionally a surfactant to the mill and grinding for a further 10 to 120 minutes. The resulting powder composition is enclosed in airtight containers to prevent contact with air humidity.

Prostředek proti vynálezu má proti známým rozpínavým prostředkům několik výhod. Vyrábí se jednoduchým a levným způsobem, v běžném mlýnu, bez nutnosti tepelného zpracování na slínek. Obě hlavni anorganické suroviny jsou nejběžnější maltoviny, tj. cement a vápno.The composition against the invention has several advantages over the known expandable compositions. It is produced in a simple and inexpensive way, in a conventional mill, without the need for heat treatment to clinker. Both main inorganic raw materials are the most common mortars, ie cement and lime.

Cementovou složkou mohou být, vedle běžných druhů portlandského cementu, i různé typy struskového cementu nebo cement hlinitanový. Také druhá anorganická složka, kterou je vzdušné nebo hydraulické vápno, patří k nejlevnějším stavebním pojivům. Organických složek, upravujících tekutost, rychlost hydratace a průběh tuhnutí vodné disperze, se přidává nejvýše jen několik %, takže neovlivňují významně konečnou cenu prostředku.In addition to conventional Portland cement, the cementitious component may also be various types of slag cement or aluminous cement. Also, the second inorganic component, air or hydraulic lime, is one of the cheapest building binders. The organic components which regulate the flowability, hydration rate and solidification of the aqueous dispersion are added at most only a few% so that they do not significantly affect the final cost of the composition.

Peptizační přísady podle vynálezu jsou průmyslově dostupné materiály s vysokým obsahem přirozené nebo denaturované bílkoviny. Výhodné jsou bílkoviny ze skupiny skleroproteinů, například kolagen nebo glutin a bílkoviny ze skupiny fosforproteidů, například kasein. Přísada může obsahovat i směs různých bílkovin.The inventive fillers are commercially available materials with a high content of natural or denatured protein. Preferred are scleroprotein proteins, for example collagen or glutin, and phosphoroprotein proteins, for example casein. The additive may also contain a mixture of different proteins.

Druhá povrchově aktivní organická složka ze skupiny neionogenních nebo anionaktivních tenzidů zlepšuje smáčivost rozpínavého prostředku a společně s peptizačním činidlem upravují rychlost tuhnutí vodné disperze a rychlost hydratačních reakcí tak, že. při tvrdnutí prostředku vznikají rozpínavé tlaky 30 až 50 MPa, což dostačuje k rozpojeni ušlechtilých hornin i betonu. Přitom má prostředek po rozmíchání s vodou takovou tekutost, že může být snadno naléván i do několik metrů hlubokých úzkých vrtů o průměru 2 až 3 cm .The second surfactant organic component of the nonionic or anionic surfactant family improves the wettability of the expandable composition and, together with the peptizing agent, adjusts the solidification rate of the aqueous dispersion and the rate of hydration reactions such that. expanding pressures of 30 to 50 MPa arise during hardening of the composition, which is sufficient to disassemble noble rocks and concrete. The composition, when mixed with water, is of such a fluidity that it can be easily poured even into several meters deep narrow boreholes with a diameter of 2 to 3 cm.

Při praktických zkouškách byl prostředek podle vynálezu rozmíchán s vodou v hmotnostním poměru 10:3. Připravená vodná disperze byla nalita do děr vyvrtaných do zkušebních bloků z různých materiálů. Jak ukazuje tabulka, všechny zkoušené materiály byly rozpínavým tlakem prostředku rozpojeny nejdéle do 42 hodin po zalití děr.In practical tests, the composition of the invention was mixed with water in a weight ratio of 10: 3. The prepared aqueous dispersion was poured into holes drilled into test blocks of different materials. As shown in the table, all test materials were disconnected by expanding pressure of the device within 42 hours after potting.

TabulkaTable

Zkoušený materiál (bloky 400 x 400 x 500 mm) Tested material (blocks 400 x 400 x 500 mm) Průměr díry v mm (hloubka 400 mm) Hole diameter in mm (depth 400 mm) Doba potřebná k rozpojení materiálu v hodinách Disconnection time material in hours pískovec sandstone 26 26 17 17 mramor marble 32 32 20 20 May žula granite 32 32 42 42 beton concrete 32 32 30 30 beton concrete 36 36 23 23

Pro bližší objasnění vynálezu jsou dále uvedeny příklady složení rozpínavého prostředku a způsobu jeho výroby. Uvedené příklady ovšem nevyčerpávají ani neomezují rozsah vynálezu.In order to further elucidate the invention, examples are given of the composition of the expandable composition and the process for its manufacture. However, these examples do not limit or limit the scope of the invention.

Příklad 1Example 1

Rozpínavý prostředek obsahuje hmotnostně 50 hmot. % portlandského cementu třídy 325,48 hmot. % mletého vzdušného vápna o měrném povrchu 0,8 m²g~¹, 1,5 hmot. % kaseinu a 0,5 hmot. λ polyoxyetylovaného oktadecylaminu, ve kterém na 1 mol aminu připadá 14 molů etylénoxidu. Před použitím se 10 kg práškovitého prostředku vsype do 3 litrů vody a směs se důkladně rozmíchá. Vzniklá disperze si udržuje dobrou tekutost minimálně 1 hodinu.The expander comprises 50 wt. % Portland cement of 325.48 wt. % ground air lime with a specific surface area of 0.8 m ² g ~ ¹ , 1.5 wt. % casein and 0.5 wt. λ of polyoxyethylated octadecylamine in which there are 14 moles of ethylene oxide per mole of amine. Before use, 10 kg of the powdered composition is poured into 3 liters of water and mixed thoroughly. The resulting dispersion maintains good flowability for at least 1 hour.

Po ztuhnutí vyvíjí rozpínavý tlak, který po 3 dnech přesáhne 40 MPa.Upon solidification, it exerts an expansive pressure which, after 3 days, exceeds 40 MPa.

Příklad 2Example 2

Rozpínavý prostředek obsahující 32 hmot. % portlandského cementu třídy 400, 65 hmot. % mletého ostře páleného vápna,*2 hmot. % kostního klihu a 1 hmot. % laurylsíranu sodného, po rozmíchání s vodou v poměru 1 díl práškovitého prostředku na 0,32 díly vody, vytvoří tekutou kaši, která po ztuhnuti ve vrtu vyvine během 20 hodin rozpínavý tlak převyšující 45 MPa.An expanding agent comprising 32 wt. % Portland cement of class 400, 65 wt. % ground burnt lime, * 2 wt. % of bone glue and 1 wt. % of sodium lauryl sulphate, when mixed with water in a ratio of 1 part powder to 0.32 parts water, will form a liquid slurry which, when solidified in the well, exerts an expanding pressure in excess of 45 MPa within 20 hours.

Příklad 3Example 3

K přípravě rozpínavého prostředku podle příkladu 1 se použije kulový mlýn, ve kterém se rozemele 48 hmot. dílů drceného vápna na jemný prach, načež se přidá 1,5 dílu kaseinu a směs se mele 1 hodinu. Poté se do mlýna přidá 50 dílů portlandského cementu a 0,5 dílu tenzidu a směs se homogenizuje mletím 1 hodinu. Připravený prostředek ve formě jemného prášku se balí do neprodyšně uzavřených obalů.In order to prepare the expandable composition of Example 1, a ball mill was used in which 48 wt. 1.5 parts of casein was added and the mixture was milled for 1 hour. 50 parts of Portland cement and 0.5 parts of surfactant are then added to the mill and the mixture is homogenized by grinding for 1 hour. The prepared composition in the form of a fine powder is packed in sealed containers.

Rozpínavý prostředek podle vynálezu má rozsáhlé praktické využití, zejména při těžbě nerostných surovin a ve stavebnictví. V kamenolomech se uplatňuje při blokové těžbě ušlechtilých hornin, například žuly nebo mramoru a při druhotném rozpojování velkých balvanů.The expanding agent according to the invention has extensive practical application, in particular in mining and construction. In quarries it is used in the block mining of noble rocks, such as granite or marble, and in the secondary dismantling of large boulders.

Ve stavebnictví se prostředek využívá k rozpojování zdivá a betonových konstrukcí při adaptacích, renovacích a demolicích stavebních objektů. Ve speciálních případech i k hloubení příkopů a tunelů ve tvrdých horninách. Je samozřejmě možná jeho aplikace i v dalších oborech, kdy je žádoucí vyvinout značné tlaky nebo síly. Hlavní předností prostředku je, že vyvíjí tlaky, resp. rozpojuje materiály bezpečným, nehlučným a bezprašným způsobem.In construction, the agent is used to disconnect masonry and concrete structures during adaptations, renovations and demolitions of buildings. In special cases also for excavating ditches and tunnels in hard rocks. Of course, it is also possible to apply it in other fields where it is desirable to exert considerable pressures or forces. The main advantage of the device is that it exerts pressure, respectively. disconnects materials in a safe, silent and dust-free way.

Při práci s prostředkem není třeba vyklízet a zabezpečovat prostor kolem rozpojovaného objektu. Částečné demolice a úpravy stavebních objektů mohou probíhat prakticky bez přerušení provozu.When working with the product, there is no need to clear and secure the area around the object to be disconnected. Partial demolitions and alterations to buildings can take place virtually without interruption of operation.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An expandable composition comprising 30 to 69 wt. % cement, 30 to 69 wt. % lime and 0.1 to 5 wt. % of a peptizing agent, preferably a protein from the group of scleroproteins or phosphoproteids.

2. The expandable composition as claimed in claim 1, comprising 0.1 to 2 wt. % of a nonionic or anionic surfactant such as an alkylpolyethylene glycol ether, a polyethoxylated alkylamine or an alkylarylsulfonate.

3. The expandable composition according to claim 1 or 2, characterized in that for 10 wt. parts by weight of inorganic components contains 2 to 4 wt. parts of water.

4. A process according to claim 1 or 2, wherein the lime is milled for 10 to 120 minutes in the presence of a protein peptizing agent, the cement and optional surfactant is added to the mill, and the mixture is milled for a further 10 to 120 minutes. the resulting powder composition is enclosed in an airtight container.