CS244910B2 - Způsob zpevňování a utěsňování hornin - Google Patents
Způsob zpevňování a utěsňování hornin Download PDFInfo
- Publication number
- CS244910B2 CS244910B2 CS825204A CS520482A CS244910B2 CS 244910 B2 CS244910 B2 CS 244910B2 CS 825204 A CS825204 A CS 825204A CS 520482 A CS520482 A CS 520482A CS 244910 B2 CS244910 B2 CS 244910B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- parts
- component
- water
- acrylamide
- weight
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 36
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 18
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 9
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical class OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 claims description 5
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 4
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 4
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920006322 acrylamide copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 3
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 3
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 26
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- -1 azo compound Chemical class 0.000 description 4
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 3
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 159000000011 group IA salts Chemical class 0.000 description 2
- FIKFOOMAUXPBJM-UHFFFAOYSA-N hepta-2,5-dienediamide Chemical group NC(=O)C=CCC=CC(N)=O FIKFOOMAUXPBJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical group C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- HYOUYNIRTMZPLG-UHFFFAOYSA-N 1-hydroxyethyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC(O)[NH+](C)C HYOUYNIRTMZPLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 2,2'-Methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol) Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(CC=2C(=C(C=C(C)C=2)C(C)(C)C)O)=C1O KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LUOPFCDZQGKIDO-UHFFFAOYSA-N 2-(hydroxymethyl)prop-2-enamide Chemical group NC(=O)C(=C)CO LUOPFCDZQGKIDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical group C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007819 coupling partner Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003828 free initiator Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229940102223 injectable solution Drugs 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- GNOZLGOOOBMHRC-UHFFFAOYSA-L iron(2+);prop-2-enoate Chemical compound [Fe+2].[O-]C(=O)C=C.[O-]C(=O)C=C GNOZLGOOOBMHRC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- SONHXMAHPHADTF-UHFFFAOYSA-M sodium;2-methylprop-2-enoate Chemical compound [Na+].CC(=C)C([O-])=O SONHXMAHPHADTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HHLJUSLZGFYWKW-UHFFFAOYSA-N triethanolamine hydrochloride Chemical group Cl.OCCN(CCO)CCO HHLJUSLZGFYWKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Description
Vynález se týká zdokonaleného a okolí šetřícího způsobu zpevňování a utěsňování hornin, popřípadě horninových vrstev proti pronikání vody pomocí rychlovazných, elastických a podle potřeby vysoce pevných hydrogelů.
Při různých pracích, například při stavbě metra nebo důlních děl, je v mnoha případech nutno zamezit výronu vody nebo vyloučit prosakování vody. K tomuto účelu jsou používány směsi, zpevňující horninu v okolí kritického místa, které musí vyhovovat některým základním požadavkům, zejména musí tvořit snadno injektovatelné látky, které by se bez potíží mohly injektovat do zpevňované horniny, přičemž tyto látky ve formě roztoků nebo kalů musí po injektování do horniny vytvořit v krátkém čase například několika minut nebo podle potřeby dokonce několika sekund uzavírací vrstvičku, nepropouštějící vodu, avšak začátek tvrdnutí injekční látky nesmí být zase příliš brzký, aby se injekční zařízení neucpávalo. Dalším základním požadavkem je dokonalá nepropustnost vytvořené vrstvy pro vodu a současně v potřebné míře elastičnost vytvořené vrstvy a schopnost přijímat další vodu, aby také v okolí ošetřené oblasti bylo možno později utěsnit vznikající menší trhlinky.
Vytvořená vodonepropustná vrstva musí být dostatečně pevná a odolná proti působení tlaku, aby odolávala dostatečně dlouhou dobu horninovým tlakům, které mohou v některých případech dosahovat extrémně vysokých hodnot. Konečně používaná směs nesmí znečišťovat okolí, horninu, vodonosné vrstvy nebo důlní vody jedovatými látkami.
Dosud známé směsné látky, zpevňující nebo utěsňující horniny proti pronikání vody, popřípadě způsoby pracující s těmito látkami nevyhovují v mnoha ohledech vzájemně protichůdným požadavkům ve všech směrech. Směsi, obsahující jako pojivo cement nebo vodní sklo a využívané v širokém rozsahu pro zpevňování hornin, vytvářejí sice po svém ztvrdnutí dostatečně pevné a proti působení tlaků odolné vrstvy, avšak jejich doba tvrdnutí není dostatečně krátká a vytvořená vrstva není elastická a nemá také potřebnou těsnost proti pronikání vody.
V patentových spisech Spoj. st. am. č. 2 801 983, 2 801 984 a 2 856 380 jsou popsány směsi na bázi akrylových pryskyřic, které tvoří sice dostatečně elastické hydrogely s vynikající těsností a nepropustností pro vodu, ale polymerace těchto látek se těžko ovládá a reguluje. Vodný roztok látky, tvo2 4 4 910 říci gel a připravený na místě použití, musí být injektován speciálním zařízením s dávkovacím čerpadlem do zpevňované horninové vrstvy. Používaná zařízení se snadno ucpávají, jejich čištění je časově náročné a ztratí se při něm značné množství materiálu i lidské práce.
Další nevýhody vyplývají z nutnosti přípravy vodného roztoku injekční látky přímo na místě použití, protože na každém pracovišti nejsou k dispozici potřebné podmínky, zejména takové podmínky nejsou na podzemních pracovištích.
V maďarských přihláškách vynálezů MA - 2 924 a 392/80 je popsán způsob stabilizace hornin, při kterém se vodné kompozice na bázi akrylových pryskyřic, tvořící gel, zpracovávají molekulárním kyslíkem.
Sycením kompozice kyslíkem se polymerační reakce zpomalují a tím je možno používat pro zpevňování hornin i předem připravených směsí. Nevýhodou je však potřeba přesné regulace množství přiváděného kyslíku, popřípadě doby působení kyslíku, protože jinak by se z kompozice, injektované do horniny vytvářel gel nekontrolovatelnou a v každém případě menší rychlostí nebo při malém nasycení by mohlo docházet ke gelování směsi již v zásobní nádrži zařízení.
Společnou nevýhodou všech těchto známých postupů je skutečnost, že větší část výchozích složek, akrylamid, metakrylamid a jejich deriváty, jsou jedovatými sloučeninami. V průběhu gelovatění se vážou tyto monomerní molekuly navzájem za vytváření delších řetězců, přičemž tyto řetězce jsou ještě vázány příčnou vazbou. Přitom vznikají polymerní molekuly, které jsou fyziologicky nezávadné. Okolí se tedy neznečišťuje vytvořeným bydrogelem, ale pouze zbytky nepřeměněných monomerů. Škodlivý účinek nezreagovaných monomerních zbytků na své okolí může být například omezen tím, že se polymerace reguluje tak, aby přeměna proběhla beze zbytků. Druhou možností je rozklad zbytkových monomerů přídavnými látkami, přidávanými do injekční směsi, kterými se zbytkové monomery bud rozloží, nebo přemění na nejedovaté látky.
Vlastní známé hydrogely na akrylové bázi mají dále tu nevýhodu, že jejich pevnost a odolnost proti působení tlaků není vždy dostatečná pro požadavky podzemních staveb a důlních děl. Vytvořené hydrogely na akrylové bázi jsou tlakem vody a plynu, jestliže tento tlak přesáhne hodnotu 2 až 3 MPa a jestliže v průběhu tvrdnutí bylo nutno uzavírat široké trhliny a mezery, ze zpevňovaného místa vytlačovány v průběhu měřitelného časového intervalu (několika hodin až několika dnů), popřípadě se jejich struktura poruší. Proto není možno pomocí těchto základních neaditirovaných hydrogelů na akrylové bázi dosáhnout ve všech případech za podmínek vysokých tlaků, které se v podzemních stavbách často vyskytují, trvalého utěsnění horniny a zamezení průsaku vody.
Všechny tyto nedostatky známých směsí a látek mohou být odstraněny způsobem podle vynálezu, kterým mohou být vytvořeny v horninách zpevňující a utěsňující vrstvy, vyhovující požadavkům podzemních staveb a děl ve všech směrech.
Při vlastních zkouškách bylo zjištěno, že přidáním v hmotnostním množství 0,1 až 10 proč., zejména 0,5 až 2 % amoniové soli, vytvořené s organickou nebo anorganickou kyselinou, k vodnému gelotvornému systému, obsahujícímu v hmotnostním množství 10 až 50 °/o akrylamid a/nebo metakrylamid, popřípadě až 5 % ve vodě rozpustného vinylového komonomeru, popřípadě až 2 % ve vodě rozpustného polyakrylamidu nebo ve vodě rozpustného akrylamidového kopolymeru a 0,1 až 5 %, zejména 0,2 až 2 proč. ve vodě rozpustného iniciátoru, tvořícího volné radikály, jako je napříkld peroxosíran alkalického kovu nebo amonný, organické azosloučenlny a peroxosloučeniny, se získá nový systém, který geluje při pokojové teplotě do 30 minut až 30 hodin, v závislosti na druhu a koncentraci iniciátoru, tvořícího volné radikály, přičemž doba gelování není většinou ovlivněna přítomností amoniové soli.
Přivede-li se však tento systém do styku se silně zásaditým vodným roztokem a/nebo s vodním sklem a/nebo s vodnou suspenzí cementu, přičemž pracovní roztok nebo suspenze může popřípadě obsahovat nejméně jednu zrnitou a/nebo vláknitou pevnou látku a/nebo alkalickou sůl polymeru kyseliny akrylové nebo kopolymeru kyseliny akrylové, popřípadě alkalickou sůl jiného polyelektrolytického polymeru, pak se vytváří v časovém intervalu několika sekund až několika minut elastický, dostatečně pevný a stabilní gel, schopný dalšího bobtnání přijímáním vody, který vytváří dokonale vodotěsnou clonu a vyhovuje všem požadavkům podzemních staveb a důlních děl.
Silně zásadité složky (louhy, cement nebo vodní sklo) jednak zajišťují průběh polymerační reakce s lepší účinností, tj. při reakci zůstává menší množství nepřeměněných monomerů, jednak časem hydrolyzují eventuálně zbývající akrylamid nebo metakrylamid, který neprošel reakcí a vytvářejí tak nejedovatý alkalický akrylát nebo akrylát alkalických zemin. Alkalický akrylát potom vytváří s ionty těžkých kovů, které jsou vždy přítomny ve spodní vodě, nerozpustné soli, například akrylát železa. Struktura gelu se přitom nikterak nepoškozuje, protože polymer hydrolyzuje mnohem pomaleji než monomer. Tímto způsobem je v plném rozsahu vyhověno požadavkům na ochranu životního prostředí.
Předmětem vynálezu je tedy způsob zpěv244910 ňování a utěsňování horninových vrstev, jehož podstata spočívá v tem, že se na místě zpevňování nebo utěsňování horniny přivede do vzájemného styku složka A tvořená vodnou a gelotvornou soustavou, obsahující hmotnostně 10 až 50 % akrylamidu a/nebo metakrylamidu, popřípadě až 5 % ve vodě rozpustného vinylového kornou omeru, popřípadě až 2 % ve vodě rozpustného polyakrylamidu nebo ve vodě rozpustného akrylamidového kopolymeru, 0,1 až 5 %, zejména 0,5 až 2 % ve vodě rozpustných a volné radikály vytvářejících iniciátorů a 0,1 až 10 %, zejména 0,5 až 2 % amoniové soli anorganické nebo organické kyseliny, přičemž zbytek do 100 % tvoří voda, se složkou B tvořenou vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu nebo kovu alkalických zemin a/nebo vodnou cementovou suspenzí a/nebo roztokem vodního skla, přičemž obsah volné aikálie ve složce B je alespoň molárně ekvivalentní obsahu kyseliny v amoniové soli ve složce A, přičemž složka B obsahuje popřípadě alespoň jednu zrnitou a/nebo vláknitou pevnou látku.
Jestliže obsah louhu ve druhé složce B postačuje pouze k neutralizaci kyselosti amoniové soli, polymeruje systém sice s dostatečnou rychlostí, avšak zbylé monomery, které nebyly přeměněny, potom hydrolyzují jen v malé míře nebo dokonce vůbec ne. S ohledem na význam ochrany prostředí je tedy výhodné, jestliže složky obsahuji větší množství louhu, než je množství ekvivalentní. Množství louhu může výhodně činit 2 až 5 % obsahu monomerů složek A a B.
První složka A, použitá při provádění způsobu podle vynálezu, může jako vinylový komonomer obsahovat ve vodě rozpustné divinylové sloučeniny, zejména methylen-bis-akrylamid a/nebo ve vodě rozpustné vinylkarboxylové kyseliny, například kyselinu akrylovou, kyselinu metakrylovou, kyselinu itakonovou, kyselinu maleinovou a podobné nenasycené karboxylové kyseliny. Vinylkarboxylové kyseliny mohou být obsaženy v první složce A také jako soli vytvářející složky amoniové soli; v takovém případě se kopolymer,ační partner, potřebný pro vytvoření gelu, uvolní z amoniové soli.
Při provádění způsobu podle vynálezu se jako druhé složky B použije vodných roztoků louhů, vodných cementových suspenzí a/ /nebo vodního skla, popřípadě ještě směsi pomocných látek. Pod pojmem vodní sklo se rozumí koncentrované nebo zředěné roztoky křemičitanu sodného. Cement, vodní sklo, popřípadě silné louhy uvolňují bezprostředně po uvedení první složky A do styku s druhou složkou B ihned amin z jeho soli. Amin, uvolněný ze soli, potom vytváří s iniciátorem, vytvářejícím volné radikály a obsaženým v první složce A, oxidačně redukční katalýz,ační soustavu a tím začíná probíhat gelovací proces. Cement, křemičitan vznikající z vodního skla, popřípadě přítomné přísady, například zrnitá nebo vláknitá plniva, polyelektrolytické soli apod., jsou jemně rozptýleny v gelové struktuře a mají v ní zpevňovací účinek. Bylo by možno prokázat, že mezi částicemi, vpravenými do gelové struktury, a polymery, tvořícími gel, dochází také k chemickým vazbám, které ještě více zvyšují pevnost gelu. Současně si však gel zachovává pružnost, bobtnatelnost a schopnost přijímat vodu, což je charakteristické pro známé gely na akrylové bázi. to znamená zabezpečují trvalé a úplné uzavření vrstvy proti pronikání vody.
Obsah cementu ve druhé složce B, obsahující cementovou vodní suspenzi, může být v hmotnostním množství 5 až 60 %, zejména 10 až 30 %. Voní sklo může být stejně jako koncentrovaný louh použito ve zředěném stavu, avšak použití koncentrovaného louhu je vhodnější. Má-li být použito zředěné vodní sklo, ředí se výhodně koncentrovaný roztok vodního skla vodou v poměru 1 : 1 až 1 : 2.
Koncentrace polyelektrolytických alkalických solí jako přídavných látek ve druhé složce B je obecně v hmotnostním množství 1 až 20 °/o, zejména 2 až 10 %. Jako polyelektrolytickou alkalickou sůl je možno například použít sodnou sůl kyseliny polyakrylové nebo karboxymethylcelulózu.
Použije-li se ve druhé složce B vodného roztoku louhu, pak je louh v této druhé složce B obsažen v hmotnostní koncentraci 1 až 10 °/o. Louhem může být hydroxid sodný, hydroxid draselný, hydroxid vápenatý apod.
Druhá složka B může obsahovat jako pomocné látky také zrnité a/nebo vláknité pevné látky. Takovými látkami mnohou být například kyselé, neutrální nebo mírně zásadité a jemně rozptýlené minerální částice, například křemičitý písek nebo mletý baryt s velikostí částic menší než 100 μτη, azbestové vločky a skleněná vlákna s délkou nejvýše 1 mm. Pevné látky jsou v suspenzi obsaženy v hmotnostním množství 5 až 40 %, zejména 5 až 20 °/o.
Pokud druhá složka B obsahuje vodný roztok louhu, obsahuje výhodně také pevné přísady.
Druhá složka B může obsahovat také jiné přídavné látky, z nichž je možno jmenovat například následující:
aj thixotropní minerální látky, zejména bentonit v hmotnostním množství nejvýše 30 %, zejména 5 až 10 %. Tato přísada usnadňuje injektáž druhé složky B.
b) polyakrylamid nebo jiné neiontové, ve vodě rozpustné akrylové polymery v hmotnostním množství nejvýše 5 %, zejména 2 proč. Tyto polymery zvyšují viskozitu, zamezují tedy usazování pevných částic a příznivě ovlivňují strukturu gelu.
c) tensidy potlačující vypěňování, přidávané v hmotnostním množství nejvýše 5 %, zejména 1 °/o. Tyto látky podporují smáčení zrnitých a vláknitých materiálů, zvyšují soudržnost mezi pevnými částicemi a gelem a zlepšují tak mechanické vlastnosti gelu.
Pro utěsňování jemných trhlinek a spár se používá ve druhé složce B s výhodou vodního skla a nebo silně zásaditého roztoku louhu, zatímco pro utěsňování větších a širších trhlin se jako druhé složky B používá především vodné suspenze cementu nebo silně alkalické vodné suspenze jiných zrnitých a/nebo vláknitých látek, popřípadě ve směsi s vodním sklem a/nebo polyelektrolytických zásaditých solí.
Jak již bylo řečeno, musí být množství obou složek A a B vzájemně přizpůsobeno tak, aby množství louhu, obsaženého ve druhé složce, bylo minimálně postačující k uvolnění aminu z amoniové soli, obsažené v první složce A. Je však výhodnější, obsahuje-li druhá složka B několikanásobek tohoto základního nezbytného množství louhu. Hmotnostní poměr první a druhé složky, vyjádřený v obsahu pevných substancí, může být 1 : 0,1 až 1 : 10, zejména 1 : 0,3 až 1 : 3.
První složka A může být například přiváděna do styku s druhou složkou B tak, že na místě zpevňování jsou umístěna dvě zařízení, tvořená zejména injektážními zařízeními, kterými se obě složky současně vprayují do horniny. Je možno také používat dvou zásobních nádrží na obě složky A, B a injektážního zařízení s mísící hlavicí. V tomto druhém případě se obě složky A, B přivádějí odděleně do obou zásobních nádrží a smíchávají se dohromady teprve v mísící hlavici bezprostředně před injektováním. Je také možné obě složky A, B dopravovat za sebou do zpevňovaného místa.
Doba tuhnutí samotné první složky A je obecně dostatečně dlouhá lí tomu, aby tato složka A mohla být v podzemí uložena na místo určení, aniž by přitopí docházelo k ucpávání příslušného zařízení. Druhá složka B může být s výjimkou směsí, obsahujících cement, skladována po neomezeně dlouhou dobu. Je-li druhou složkou B cementová suspenze, vmíchává se výhodně cement do vody těsně před Injektáží, popřípadě se cement vmíchává do vodného roztoku nebo suspenze pomocných látek. Pro zpevňování mohou být použity také směsi různých typů druhých složek B. Doba gelování první složky A se pohybuje, jak již bylo řečeno, v závislosti na druhu a koncentraci iniciátoru 0,5 až 30 hodin. Má-li být první složka A skladována po dobu, která překračuje dobu tvrdnutí, pak se výhodně přivádí do první složky A molekulární kyslík nebo plyn, obsahující molekulární kyslík, například vzduch; přivádění plynu však musí být zastaveno nejméně 5 minut před započetím injektáže.
Vynález bude nyní blíže objasněn pomocí několika příkladů provedení, které však nikterak neomezují další možnosti provedení způsobu podle vynálezu.
Příklad 1
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
51,6 dílů vody dílů akrylamidu dílů metakrylamidu díly metakrylátu sodného 0,4 dílů metylén-bis-akrylamldu díly fosforečné soli dietyléntriaminu 2 díly peroxosíranu amonného
Složka B (v hmotnostních dílech) dílů hydroxidu sodného dílů vody.
Složka A geluje při pokojové teplotě přibližně do asi 30 minut, složka B má časově neomezenou skladovatelnost. Smísí-li se obě složky v objemovém poměru 1 : 1, vzniká z nich asi za 30 sekund elastický stabilní gel.
Příklad 2
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
57.5 dílů vody dílů akrylamidu díl tetraethylenalykoldimetakrylátu • 2 díly hydrochloridu diethyltriaminu
0,5 dílu peroxosíranu amonného Složka B (v hmotnostních dílech] dílů hydroxidu vápenatého dílů vody.
Složka A geluje při pokojové teplotě přibližně za jednu hodinu, složka B má neomezenou skladovatelnost. Smísí-li se obě složky v objemovém poměru 1 : 1, vytváří se asi za dvě minuty elastický stabilní gel.
Příklad 3
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
62.5 dílů vody dílů akrylamidu dílů monomethylolakrylamidu díly hydrochloridu dimethylaminoethanolu
0,5 dílu peroxosíranu amonného
Složka B (v hmotnostních dílech) dílů hydroxidu sodného dílů bentonitu dílů vody.
Gelovací doba složky A je při pokojové teplotě asi 5 hodin, složka B má neomezenou dobu skladovatelnosti. Smísí-li se obě složky navzájem v objemovém poměru 1 : : 1, vzniká asi za 5 minut stabilní gel se zvýšeným prodloužením při přetržení.
Příklad 4
Připrayí se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech) dílů akrylamidu
0,1 dílu methylen-bis-akrylaraidu díl peroxosíranu amonného díly triethanolaminhydrochloridu dílů vody
Složka B [v hmotnostních dílech) dílů křemenné moučky 5 dílů azbestových vloček díly Solakrolu (sodné soli kyseliny polyakrylové) díly hydroxidu sodného dílů vody.
Složka A geluje při pokojové teplotě asi za 90 minut, složka B může být skladována po neomezenou dobu. Smísí-li se složky A a B v objemovém poměru 1 : 1, vzniká asi za 100 sekund elastický, stabilní a pevný gel.
Příklad 5
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
73,8 dílů vody dílů akrylamidu
0,1 dílu methylen-bis-akrylamid díly kyseliny akrylové díly soli kyseliny fosforečné a diethylentriaminu
0,1 dílu peroxosíranu amonného
Složka B (v hmotnostních dílech) dílů jemného písku s velikostí částic max. 100 ,«m díly karboxymethylcelulózy díl sulfonátu vyššího alifatického alkoholu dílů hydroxidu vápenatého dílů vody.
Složka A geluje při pokojové teplotě asi za 5 hodin, složka B má neomezenou skladovatelnost. Smísí-li se obě složky A a B navzájem v objemovém poměru 1 : 1, vytváří se asi za 30 minut elastický stabilní gel se zvýšenou pevností v tlaku, jehož pevnost se ještě zvyšuje působením podzemní vody.
P ř í k 1 a d 6
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
75,5 dílů vody dílů akrylamidu 0,4 díly methylen-bis-akrylamidu 4 díly hydrofluoridu dimethyiarainopropionitrilu
0,2 dílu peroxosíranu amonného
Složka B (v hmotnostních dílech) dílů koncentrovaného vodního skla 80 dílů vody.
Složka A geluje při pokojové teplotě asi za 10 hodin, složka B má neomezenou dobu skladovatelnosti. Po smíchání obou složek A a B v objemovém poměru 1 : 1 vzniká asi za 20 minut elastický gel se zvýšenou pevností v tlaku.
Příklad 7
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
54.9 dílů vody dílů akrylamidu 1 díl methylen-bis-akrylamidu 4 díly soli kyseliny metakrylové z diethylentriaminu
0,1 dílu peroxosíranu draselného
Složka B (v hmotnostních dílech) dílů cementu 80 dílů vody.
Složka A je skladovatelná při pokojové teplotě asi po dobu 10 hodin, složka B se připravuje bezprostředně před jejím použitím. Po smísení obou složek A a B v objemovém poměru 1 : 1 vzniká do 5 minut elastický gel se zvýšenou pevností v tlaku.
Příklad 8
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
56.9 dílů vody dílů akrylamidu 0,1 dílu methylen-bis-akrylamidu díl peroxosíranu amonného díly triethanolaminhydrochloridu Složka B (v hmotnostních dílech) dílů cementu dílů bentonitu dílů vody.
Složka A geluje při pokojové teplotě asi za hodinu. Složka B se připraví tak, že cement se přidává bezprostředně před smísením obou složek A a B do vodné suspenze bentonitu. Složky A a B se smísí v objemovém poměru 1 : 1 dohromady a homogenizují se. Homogenizovaná směs vytváří za 30 až 40 sekund elastický, stabilní a vysqce pevný gel.
Příklad 9
Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)
53,8 dílů vody
Claims (1)
- Způsob zpevňování a utěsňování hornin, popřípadě horninových vrstev, proti pronikání vody polymerací akrylamidu nebo metakrylamidu in sítu, vyznačující se tím, že se na místě zpevňování nebo utěsňování horniny přivede do vzájemného styku složka A tvořená vodnou a gelotvornou soustavou, obsahující hmotnostně 10 až 50 % akrylamidu a/nebo metakrylamidu, popřípadě až 5 % ve vodě rozpustného vinylového komonomeru, popřípadě až 2 % ve vodě rozpustného polyakrylamidu nebo ve vodě rozpustného akrylamidového kopolymeru, 0,1 až 5 °/o, zejména 0,5 až 2 % ve vodě roz40 dílů akrylamidu 0,2 dílu methylen-bis-akrylamidu 1 díl peroxosíranu amonného 5 dílů soli kyseliny akrylové z triethanolaminuSložka B (v hmotnostních dílech)20 dílů cementu 10 dílů bentonitu20 dílů jemnozrnného křemenného písku50 dílů vody.Složka A geluje při pokojové teplotě za asi jednu hodinu. Složka B se připravuje tak, že bezprostředně před smísením obou složek se cement přidá do vodné suspenze. Smísí-li se obě složky A a B v objemovém poměru 1:1a homogenizují, vzniká asi za 20 sekund elastický, stabilní a vysoce pevný gel.YNÁLEZU pustných a volné radikály vytvářejících iniciátorů a 0,1 až 10 %, zejména 0,5 až 2 °/o amoniové soli anorganické nebo organické kyseliny, přičemž zbytek do 100 °/o tvoří voda, se složkou B tvořenou vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu nebo kovu alkalických zemin a/nebo vodnou cementovou suspenzí a/nebo roztokem vodního skla, přičemž obsah volné alkálie ve složce B je alespoň molárně ekvivalentní obsahu kyseliny v amoniové soli ve složce A, přičemž složka B obsahuje popřípadě alespoň jednu zrnitou a/nebo vláknitou pevnou látku.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS825204A CS244910B2 (cs) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | Způsob zpevňování a utěsňování hornin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS825204A CS244910B2 (cs) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | Způsob zpevňování a utěsňování hornin |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS520482A2 CS520482A2 (en) | 1985-09-17 |
CS244910B2 true CS244910B2 (cs) | 1986-08-14 |
Family
ID=5396486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS825204A CS244910B2 (cs) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | Způsob zpevňování a utěsňování hornin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS244910B2 (cs) |
-
1982
- 1982-07-07 CS CS825204A patent/CS244910B2/cs unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS520482A2 (en) | 1985-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5512096A (en) | Flexible grouting composition | |
KR100948348B1 (ko) | 급결형 무기질 조성물 및 아크릴레이트계 차수재를 이용한 콘크리트 구조물의 차수 및 보수보강 공법 | |
KR102049753B1 (ko) | 조기 고강도 발현이 가능한 터널 보강용 그라우트 조성물 및 이를 이용한 터널 그라우팅 보강공법 | |
CN109942739A (zh) | 一种水玻璃-丙烯酸盐复合凝胶堵水剂及其制备方法 | |
CN109796163A (zh) | 一种防收缩混凝土及其制备工艺 | |
KR20190008606A (ko) | 팽창성 유-무기 복합 그라우팅 약액 조성물 및 이를 이용한 시공방법 | |
CN113233826A (zh) | 一种复合注浆材料及其制备方法 | |
US4312605A (en) | Method for grouting joints and/or cracks in sewer conduits | |
KR101750687B1 (ko) | 친환경 그라우트 조성물과 이를 이용한 그라우트 시공공법 | |
CN115477519A (zh) | 一种高抗渗盾构隧道同步注浆材料、制备及使用方法 | |
US4697961A (en) | Process for consolidating soils | |
CN111849438B (zh) | 一种针对含水地层堵漏的堵漏剂及其制备方法和应用 | |
KR102235910B1 (ko) | 초속경성 강관다단 친환경 그라우트팅용 조성물 | |
CN1212362C (zh) | 快速堵漏剂 | |
CS244910B2 (cs) | Způsob zpevňování a utěsňování hornin | |
KR20140119454A (ko) | 고강도 급결성 고화제 조성물 | |
KR102490970B1 (ko) | 조기 효과가 발현되는 특수 씰재를 이용한 터널 강관 다단 그라우팅 공법 | |
PL146456B1 (en) | Method of obtaining hydrogels,in particular for increasing strength and impermeability of soil and civil engineering structures | |
JPS6234977A (ja) | 止水剤 | |
JPS5827833B2 (ja) | ナンジヤクジバンノアンテイカシヨリコウホウ | |
WO2021046585A1 (en) | Backfilling process and composition | |
JP3243811B2 (ja) | 含水土壌の改良剤 | |
SK90796A3 (en) | Grouting agents as well as grouting suspensions made with using them | |
HU181775B (hu) | Eljárás kőzetek szilárdítására és vízzáróvá tételére gyorsan kötő, nagy szilárdságú rugalmas hidrogélekkel | |
KR102393015B1 (ko) | 빠른 겔화시간을 갖는 복합강관 터널보강용 친환경 실링제 조성물 및 이를 이용한 복합강관 터널보강공법 |