CS230906B1 - Stavební hmota k zlepšení vlastností horninového masívu a podzemních inženýrských staveb - Google Patents

Abstract

Vynález se týká stavební hmoty k zlepšení vlastností horninového masívu a podzemních staveb. Podstata stavební hmoty podlá vynálezu spočívá v tom, že sestává ze 30 až 45 % hmotnosti cementu a 55 až 70 % hmotnosti drceného karbonátového kameniva, přičemž směs cementu a karbonátovéhovdrceného kameniva obsahuje alespoň 30 % hmotnosti částic menších než 0,063 mm, alespoň 37 % hmotnosti částicvmenších než 0,25 mm a celkově alespoň 45 % hmotnosti částic menších než 1 mm.

Description

Vynález se týká stavební hmoty k zlepšení vlastností horninového masívu a podzemních staveb.

Podstata stavební hmoty podlá vynálezu spočívá v tom, že sestává ze 30 až 45 % hmotnosti cementu a 55 až 70 % hmotnosti drceného karbonátového kameniva, přičemž směs cementu a karbonátového_vdrceného kameniva obsahuje alespoň 30 % hmotnosti částic menších než 0,063 mm, alespoň 37 % hmotnosti částic_vmenších než 0,25 mm a celkově alespoň 45 % hmotnosti částic menších než 1 mm.

Vynález ae týká stavební hmoty k zlepšení vlastností horninového masívu a podzemních staveb.

Při výstavbě důlních děl a podzemních Inženýrských staveb je v některých případech požadováno zvýěení vodonepropustnosti a plynonepropustnosti při současném zabezpečení zlepSení reologických vlastností horského masívu. Při extrémních požadavcích, jaké jsou například při výstavbě podzemních kavernových zásobníků na zemní plyn, při výstavbě vertikálních podzemních důlních děl a jiných pracích se tyto požadavky řeěí například oplášťova- , cím plechem z nerezavějící oceli anebo použitím náročných izolaci na bázi fólií z umělých hmot, chráněných a staticky zajišťovaných betonovou vyzdívkou.

Všechny tyto zásahy jsou nákladná a velmi pracné a vyžadují přesné dodržování technologické disciplíny, například při svařování plechů z nerezavějící oceli anebo při kladení a spájení fólií z umělých hmot, což se při některých druzích staveb v podzemí obtížně zajišťuje.

Uvedené nevýhody odstraňuje stavební hmota podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze 30 až 4$ % hmotnosti cementu a 99 až 70 % hmotnosti drceného karbonátového kameniva, přičemž směs cementu a karbonátového drceného kameniva obsahuje alespoň 30 % hmotnosti částic menších než 0,063 mm, alespoň 37 % hmotnosti částic menších než 0,29 mm a celkově alespoň 49 % hmotnosti částic menších než 1 mm.

Pro další zvýšení vodotěsnosti nebo plynopropustnosti je výhodné, když drcené karbonátové kamenivo obsahuje alespoň 4 % hmotnosti částic menších než 0,049 mm. Pro další zlepšení mechanických vlastnosti je výhodná silikátová vrstva, obsahující rozptýlenou výztuž jako jsou například ocelové drátky anebo alkáliím odolné silikátové vlákno.

V případech, když je potřebné dosáhnout urychlené tvrdnutí a nárůst pevnosti nanášené silikátové vrstvy, může tato obsahovat alespoň 3 % hmotnosti mikromletého urychlovače tvrdnutí cementu na bázi portlandského slínku, s výhodou vodní sklo. Zvýšené adheze a spolupůsobeni silikátové vrstvy s horninou anebo betonovými částmi podzemní inženýrská stavby se dosáhne, jestliže alespoň její část obsahuje alkáliím odolnou disperzi polymeru s odolnosti proti hydrolyzovatelnosti nejméně 90 %.

Pro použití v podmínkách výstavby důlních a podzemních inženýrských dšl je výhodné, jestliže se stavební hmota podle vynálezu vyrobí tak, že se nejdříve připraví silikátové prefabrikovaná směs cementu a karbonátového kameniva, vhodné k nanášení silikátové vrstvy.

Stavební hmota podle vynálezu sé může dále vyrobit tak, že silikátová vrstva se nanese na horninu nebo podzemní inženýrskou stavbu stříkáním za sucha nebo mokra nebo litím do bednění nebo čerpáním nebo injektováním do dutin v hornině nebo dutin mezi částmi inženýrské stavby a horninou.

Výhody vynálezu ukazuje následující příklad realizace. Z portlandského cementu třídy 329, drceného vápencového kameniva a mletého vápence byla připravena silikátové prefabrikovaná směs následujícího složení:

T a b u 1 k a 1 cement velmi jemně mletý vápenec

31,70 % hmotnosti drcený vápenec frakce 0/1,6 mm drcený vápenec frakce 1,6/2,4 mm drcený vápenec frakce 2,4/4 mm drcený vápenec frakce 4/6,3 mm

1,60 %

23,37 % 11,67 % 11,67 % 20,00

Celkem

100,00 % hmotnosti

Silikátová prefabrikovaná směs měla následující zrnění:

Tabulka 2

Rozměr částic V Dllfl	Podíl částic menších než udaný rozměr v % hmotnosti
4	87,85
2	65,48
1	54,05
0,5	52,52
0,25	49,34
0,125	40,82
0,063	38,12

V směsi drceného vápencového kameniva a velmi jemně mletého vápence bylo celkem 9,5 '% částic meněích než 0,045 mm.

Při laboratorních zkouškách vykázala silikátové vrstva, vyrobená smísením silikátové prefabrikované směsi s vodou a jejím zhutněním následující vlastnosti:

Tabulka 3

Vlastnost	Naměřená hodnota
Pevnost v tahu za ohybu	8,75 MPa
Pevnost v tlaku	50 MPa
Plynopropustno st	menší než 10~® mD
Vodotěsnost	lepší než V 12

Silikátová prefabrikovaná směs byla nanesena na stěny v podzemním kavernovém zásobníku metodou suchého torkretu. Jako urychlovač tvrdnutí při nanášení silikátové vrstvy byl použit roztok vodního skla. Plynopropustnost horniny v podzemním kavernovém zásobníku byla v rozmezí 10 až 10 mD. Tento údaj o plynopropustnost! horniny však nezahrnuje různé defekty a trhliny v hornině v podzemním kavernovém zásobníku, takže skutečná plynopropustnost zásobníku před nanesením silikátové vrstvy byla podstatně až řádově vyšší.

Plynopropustnost odvrtaných vzorků nanesené silikátové vrstvy byla o dva řády nižěí než horniny, tj. 10”^ až 10”* mD. Plynopropustnost byla měřena na nevysušených vzorcích silikátové vrstvy, tj. v původním stavu, jaký byl v podzemním kavernovém zásobníku. Pevnosti v tlaku odvrtaných vzorků nanesené silikátové vrstvy byly v rozmezí 13,5 až 25,5 MPa.

Stavební hmota, sestávající ze silikátová vrstvy, se může podle vynálezu nanášet i jinými způsoby, například metodou stříkání mokrého torkrétu nebo čerpáním či injektováním do dutin v hornině nebo například jako tamponáž mezi ocelové či železobetonové ostění a horninu.

Přídavek dispergované výztuže se š výhodou uplatňuje při nanášení silikátové vrstvy metodou suchého stříkání torkretu tak, že se do stříkacího stroje samostatně dávkuje suchá prefabrikovaná silikátová směs a dispergovaná výztuž, přičemž k smísení obou složek dochází v průběhu dávkování a nebo stříkání směsi.

Adheze a spolupůsobení mezi silikátovou vrstvou a horninou anebo betonem se zvyšuje, jestliže alespoň šást silikátová vrstvy obsahuje disperzi vhodného polymeru, například teraérního kopolymerů, kyselina akrylová - 2 - etyl-6-hexylakrylát-etyrán s odolností proti hydrolýze v alkalickém prostředí 95,4 % s obsahem sušiny 49,5 %.

Stavební hmota podle vynálezu se může s výhodou použít například při utšsňování a stabilizaci podzemních kaveren pro skladování látek, jejichž únik je nežádoucí nebo nebezpečný jako jeou odpady z jaderných reaktorů, dále pro uskladňování energetických suro* vin jako je zemní plyn a ropa.

Hmota podle vynálezu se může použít i při výstavbě a stabilizaci kaveren při výstavbě podzemních jaderných elektráren, v hornictví při stabilizaci a utěsňování horniny na obvodě horizontálního nebo vertikálního důlního díla, při vytváření umělého mezistropu při lávkovém dobývání uhlí, při výstavbě a utěsňování hrází proti přetlaku vody nebo plynu, v prevenci proti aamovznícení uhlí po obvodu důlních chodeb, v prevenci vzniku metanových vrstev při vedení dlouhých důlních děl, k vyplňování*vícevýlomů a kavera při ražbě důlních chodeb, na vyplňování apár mezi spoji železobetonových prefabrikovaných dílců při výstavbě podzemních staveb a na tamponáž za ostěni tunelů, například Metra.

Uvedené příklady jsou však jen ilustrativní a nevyčerpévají ani neomezuji všechny možnosti použiti hmoty podle vynálezu v hornictví a podzemním Stavitelství.

Stavební hmota podle vynálezu umožňuje podstatná snížení pracnosti při její aplikaci. Silikátovou vrstvu je možno předvyrobit v suchém prefabrikovaném stavu, takže při aplikaci se přidává jen voda, případně vodní roztok urychlovače tuhnutí a nárůstu pevnosti nebo alkáliím odolného polymeru, případně i dispergované výztuž. To zabezpečuje homogenní vlastnosti a standardní složení, zabezpečované v továrenských podmínkách na povrchu, takže pracnost i možnost ovlivňování variability na místě použití v dole se podstatně snižují.

Claims (4)

1. Stavební hmota k zlepšování vlastností horninového masívu a podzemních inženýrských staveb, zejména reologických vlastností, stability, vodonepropustnosti a plynonepropustnoati, vyznačující se tím, že sestává ze 30 až 45 % hmotnosti cementu a 55 až 70 % hmotnosti drceného karbonátového kameniva, přičemž smšs cementu a karbonátového drceného kameniva obsahuje alespoň 30 % hmotnosti částic menších než 0,063 mm, alespoň 37 % hmotnosti částic menších než 0,25 mm a celkové alespoň 45 % hmotnosti částic menších než 1 mm.

2. Stavební hmota podle bodu 1, vyznačující se tím, že drcené karbonátové kamenivo obsahuje alespoň 4 % hmotnosti částic menších než 0,045 mm.

3. Stavební hmota podle bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň 5 % hmoto nosti alkáliím odolnou disperzi polymeru s odolnosti vůči hydrolyzovatelnosti nejméně 90 %.

4. Stavební hmota podle bodu 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň 3 % hmotnosti urychlovače tuhnutí a tvrdnutí cementů na bázi portlandskáho slínku.