DE102007023736B4 - Fast setting HDI - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Säule im Boden nach dem rotierenden Düsenstrahlverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydrogencarbonat-Lösung in den Düsenstrahlkörper (10) eingebracht wird und dass nach Herstellung des Düsenstrahlkörpers (10) über die Düse (3) und/oder die Austrittsöffnung (2) und/oder die Verfüllöffnung (4) in einem weiteren Arbeitsgang zumindest ein Teil oder die volle Menge der Hydrogen-Carbonat-Lösung zugegeben wird und dabei der bereits hergestellte Düsenstrahlkörper (10) nochmals rotierend durchfahren wird.A method for producing a column in the ground by the rotating jet method, characterized in that a bicarbonate solution is introduced into the jet body (10) and that after production of the jet body (10) via the nozzle (3) and / or the outlet opening (2 ) and / or the filling opening (4) in a further operation, at least a part or the full amount of the hydrogen carbonate solution is added while the jet jet body (10) already prepared is driven through again rotating.
Description
Die Erfindung beschreibt einen Zusatzstoff und ein Herstellverfahren, wodurch der Erhärtungsvorgang bei im Düsenstrahlverfahren hergestellten Körpern im Boden beschleunigt wird.The Invention describes an additive and a manufacturing method, whereby the hardening process in the jet-blast process produced bodies accelerated in the ground.
Bei der Unterfangung von Gebäuden mit dem HDI-Verfahren oder dem Düsenstrahlverfahren ist es von Bedeutung, dass die Säulen einzeln und in einem gewissen größeren Abstand zueinander hergestellt werden. Da der Boden im Augenblick des Düsenvorgangs verflüssigt wird, verliert er seine natürliche, gewachsene Stützfähigkeit und der noch unbearbeitete Nachbarboden muss in diesem Arbeitszustand höhere Kräfte aufnehmen als im Normalfall.at the underpinning of buildings with the HDI method or the jet stream method it is important that the columns individually and at a certain greater distance are made to each other. Because the ground at the moment of nozzle operation liquefied he loses his natural, Grown supportability and the unprocessed neighboring floor must be in this working condition higher personnel record as normal.
Ist die Länge des zu unterfangenden Gebäudes sehr klein, so kann dies bedeuten, dass der Herstellvorgang der Säulen z. B. schon nach einem halben Tag unterbrochen werden muss, da man abwarten muss, bis die benachbarten Düsenstrahlkörper der neu herzustellenden Säule erhärtet sind bzw. mindestens die Festigkeit des anstehenden Bodens besitzen. Eine Unterbrechung des Herstellvorgangs für einen halben Tag bedeutet eine wesentliche Verteuerung des Verfahrens.is the length of the building to be underpinned very small, this may mean that the manufacturing process of columns z. B. already after half a day must be interrupted, since one Wait until the adjacent jet body of the newly manufactured Column are hardened or at least have the strength of the pending soil. An interruption of the manufacturing process for half a day means a substantial increase in the cost of the procedure.
Im Düsenstrahlverfahren wird der anstehende Boden mit einer im Wesentlichen horizontal gerichteten Düse aufgeschnitten, welche im unteren Teil eines vertikalen oder leicht geneigten Gestänges angeordnet ist.in the Jet grouting is the pending ground with a substantially horizontal direction Nozzle cut open, which arranged in the lower part of a vertical or slightly inclined rod is.
Während des Schneidvorgangs wird das Gestänge langsam gedreht und dabei hochgezogen oder abgesenkt. Zum Lösen und Mischen des anstehenden Bodens werden die Schneiddüsen mit einem Druck von 200–600 bar beschickt. Als Schneidmedium wird dabei bevorzugt Wasser oder Zementsuspension verwendet.During the Cutting process becomes the linkage slowly turned and pulled up or lowered. To solve and Mixing the pending soil are the cutting nozzles with a pressure of 200-600 Bar loaded. As a cutting medium is preferably water or Cement suspension used.
Der dabei entstehende Düsenstrahlkörper im Boden besteht im Wesentlichen aus Boden, Wasser und Bindemittel. Die Bindemittel sind dabei meistens auf Zementbasis.Of the thereby resulting jet body in the ground consists essentially of soil, water and binder. The binders are mostly cement based.
Bei den Verfahrenstechniken nach dem Stand der Technik, wie sie für das Düsenstrahlverfahren zur Anwendung kommen, liegt der Wasser-Zement-Wert beim Bindemittelschneiden üblicherweise in einem Bereich zwischen 0,8 und 1,2.at the prior art process techniques as used in the jet stream process When used, the water-cement value in binder cutting is usually in a range between 0.8 and 1.2.
Aufgrund des hohen Wasser-Zement-Wertes, der sich im frisch hergestellten Düsenstrahlkörper einstellt, dauert es mindestens 6–8 Stunden, bis das Material in der Säule in einen vergleichbaren Festigkeitsbereich kommt wie ihn der gewachsene Boden hat.by virtue of high water-cement value resulting in freshly prepared Setting jet body, it takes at least 6-8 Hours, until the material in the column in a comparable strength range comes as it has the grown soil.
Die Verwendung von Abbindebeschleunigern nach dem Stand der Technik, wie sie z. B. beim normalen Beton zum Einsatz kommen, sind bei der Herstellung von Säulen nach dem Düsenstrahlverfahren nicht zielführend. Damit die Bindemittelsuspension mit hoher Geschwindigkeit, hohem Druck und großer Fördermenge durch die Schneiddüsen gelangen kann, muss der W/Z-Wert relativ hoch sein. Bei dem hohen Wassergehalt wirken jedoch die Erstarrungsbeschleuniger nach dem Stand der Technik nicht mehr. Zudem bewirken sie einen starken Verlust bei der Endfestigkeit, was ebenso nicht erwünscht ist.The Use of setting accelerators according to the prior art, as they are z. B. are used in normal concrete, are in the production of columns after the jet stream process not effective. Thus, the binder suspension at high speed, high Pressure and big output pass through the cutting nozzles can, the W / Z value must be relatively high. At the high water content however, the solidification accelerators of the prior art do not work more. In addition, they cause a strong loss in the final strength, which is also undesirable is.
Erstarrungsbeschleuniger, wie sie bei Spritzbetonarbeiten verwendet werden, wirken wiederum zu schnell und können zu Schäden in den Pumpen, Leitungen und Düsen führen.Setting accelerator, as used in shotcrete work, in turn, too fast and can to damage in the pumps, lines and nozzles to lead.
In
der
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein ausreichendes Ansteifen bzw. Erhärten einer nach dem Düsenstrahlverfahren hergestellten Säule im Boden nach kurzer Zeit zu erreichen.The Invention has the task of sufficient stiffening or hardening of a after the jet stream process prepared column in the ground after a short time to reach.
Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches
1. Das erfindungsgemäße Verfahren
wird anhand von
Nach
dem rotierenden Düsenstrahlverfahren wird
eine Säule
im Boden hergestellt und nach Herstellung des Düsenstrahlkörpers (
Ein
Düsenstrahlgestänge
Die
Schneid- bzw. Verfüllmedien
gelangen getrennt voneinander über
einen speziellen Spülkopf
Der
Kanal
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest eine Teilmenge oder die Gesamtmenge an Hydrogen-Carbonat-Lösung erst zu einem Zeitpunkt zugegeben, bei dem die Säule mit Bindemittel nach dem Düsenstrahlverfahren schon hergestellt ist.at the method according to the invention At least a subset or the total amount of hydrogen carbonate solution is only added at a time when the column with binder after the Jet grouting already made.
Dabei
sind unterschiedliche Varianten nach dem Stand der Technik des Düsenstrahlverfahrens einsetzbar:
Schneiden
mit Bindemittel, Schneiden mit Wasser und Bindemittel-Verfüllen über die
Verfülldüsen
Cutting with binder, cutting with water and binder filling via the
Nachdem die Säule frisch hergestellt ist, was in der Regel dadurch erfolgt, dass bei Herstellung mit rotierendem Gestänge bei dem tiefsten Säulenniveau begonnen wird und das Gestänge langsam nach oben gezogen wird, wird in einem zusätzlichen Arbeitsgang Hydrogen-Carbonat-Lösung eingespritzt.After this the pillar is made fresh, which is usually done by that at Production with rotating linkage at the lowest column level is started and the linkage is pulled up slowly, is in an additional operation Hydrogen carbonate solution injected.
Dies erfolgt, so lange die Säule noch aus einem weichen, flüssigen Gemisch aus Boden und Bindemittel besteht.This takes place as long as the column still made of a soft, liquid Mixture of soil and binder.
Das
Düsengestänge wird
dabei mindestens ein weiteres Mal rotierend durch die Höhe des Säulenkörpers
Entweder
wird dabei die insgesamt notwendige Menge eingespritzt oder nur
eine Teilmenge, da schon der andere Teil der insgesamt erforderlichen Menge
an Hydrogen-Carbonat-Lösung während der Herstellung
der Säule
beigegeben wurde. Das Einbringen der Hydrogen-Carbonat-Lösung erfolgt über die
Schneiddüsen
Zur Herstellung von Düsenstrahlsäulen werden als Bindemittel hauptsächlich Zemente verwendet und dabei meist Portlandzemente.to Production of jet columns will be as a binder mainly Cements used and mostly Portland cements.
Versuche haben gezeigt, dass man durch Zugabe einer Hydrogen-Carbonat-Lösung zum Bindemittel erreicht, dass der im Boden entstehende Körper aus Wasser, Bodenbestandteilen und dem Bindemittel verhältnismäßig früh ansteift bzw. zu erhärten beginnt. Je nach Konzentration der Hydrogen-Carbonat-Lösung und abhängig vom Wasser-Bindemittelwert beginnt dieser Vorgang etwa 5 bis 180 Minuten nach dem Einmischen der Hydrogen-Carbonat-Lösung in das Bindemittel.tries have shown that by adding a hydrogen carbonate solution to the Binders achieved that the body resulting in the soil from Water, soil components and the binder stiffened relatively early or to harden starts. Depending on the concentration of the hydrogen carbonate solution and dependent from the water-binder value This process starts about 5 to 180 minutes after mixing the hydrogen carbonate solution in the binder.
Das Zugeben der Hydrogen-Carbonat-Lösung kann an unterschiedlichsten Orten des Herstellprozesses erfolgen. Zunächst wird eine Hydrogen-Carbonat-Lösung in einem Chargenmischer hergestellt oder in einem kontinuierlichen Mischvorgang produziert, indem eine konstante Pulvermenge eines Hydrogen-Carbonates einer definierten Flüssigkeitsmenge zugegeben wird. Bevorzugter Weise besteht die Flüssigkeit der Hydrogen-Carbonat-Lösung vorwiegend aus Wasser. Die erfindungsgemäße Wirkung dieser Salze scheint auf dem Hydrogen-Carbonat-Ion HCO3 – zu beruhen.The addition of the hydrogen carbonate solution can be carried out at various locations of the production process. First, a hydrogen carbonate solution is prepared in a batch mixer or produced in a continuous mixing process by adding a constant amount of powder of a hydrogen carbonate of a defined amount of liquid. The liquid of the hydrogencarbonate solution preferably consists predominantly of water. The effect of these salts according to the invention seems to be based on the hydrogen carbonate ion HCO 3 - .
Geeignete Salze sind z. B. Ammonium-Hydrogen-Carbonat, Natrium-Hydrogen-Carbonat, Kalium-Hydrogen-Carbonat oder Mischungen dieser Hydrogen-Carbonat-Salze.suitable Salts are z. B. ammonium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, Potassium hydrogen carbonate or mixtures of these hydrogen carbonate salts.
Je nach Mahlfeinheit und chemischer Zusammensetzung des Zements liegt der für die gewünschte Wirkung notwendige Feststoffanteil der Hydrogen-Carbonat-Lösung in einem Bereich zwischen 1% und einer hochkonzentrierten Lösung, die den Sättigungsgrad des entsprechenden Hydrogen-Carbonat-Salzes erreicht oder auch übersteigt (übersättigte Lösung).ever according to fineness and chemical composition of the cement the for the desired Effect necessary solid content of the hydrogen carbonate solution in a range between 1% and a highly concentrated solution, the the degree of saturation reaches or exceeds the corresponding hydrogen carbonate salt (supersaturated solution).
Die
erfindungsgemäße Zugabe
der Hydrogen-Carbonat-Lösung
erfolgt bevorzugter Weise in der Form, dass sie über einen Ringkanal
Bevorzugter
Weise wird die Zugabe der Hydrogen-Carbonat-Lösung so dosiert, dass dieser
gewünschte
Vorgang nach etwa 10 bis 90 Minuten, frühestens nach 5 Minuten und
spätestens
1,5 bis 3 Stunden nach Herstellung der Säule
Ein schnelleres Absenken der Viskosität wäre nicht zweckmäßig, da sonst der Schneidvorgang negativ beeinträchtigt wird und die Reichweite des Schneidstrahls reduziert würde. Der Säulendurchmesser würde auf diese Weise kleiner als gewünscht werden.One faster lowering of the viscosity would not be appropriate since otherwise the cutting process is adversely affected and the range of the Cutting beam would be reduced. The column diameter would on this way smaller than desired become.
Besonders
effektiv ist die Ausbildung der Austrittsöffnung
Die
Zugabe zusätzlicher
Luft über
die Austrittsöffnung
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsvariante wird zumindest ein Teil der Gesamtmenge an Hydrogen-Carbonat-Lösung bereits bei der Aufbereitung der Bindemittelsuspension zugegeben, was an der Erdoberfläche und vor dem Spülkopf erfolgt. Dabei kann es zweckmäßig sein, erst nur einen geringeren Teil der zur Wirkung erforderlichen Menge an Hydrogen-Carbonat-Lösung zuzugeben, damit sich keine Erschwernisse bei der Verarbeitung der Bindemittel- bzw. Zementsuspension ergeben. Vorzeitige Ablagerungen durch Abbinden, Ansteifen oder Erhärten in Vorratsbehältern, Pumpen, Schläuchen, Ringkanälen oder Düsen sollen in jedem Fall vermieden werden.In a further embodiment variant according to the invention At least part of the total amount of hydrogen carbonate solution is already added in the preparation of the binder suspension, what to the earth's surface and before the flushing head. It may be appropriate only a small part of the amount required for the effect on hydrogen carbonate solution so that there are no difficulties in processing the data Binder or cement suspension result. Premature deposits by setting, stiffening or hardening in storage containers, pumps, hoses, ring channels or nozzles should be avoided in any case.
Die Zugabe der Hydrogen-Carbonat-Lösung kann im Bindemittelmischer oder im Vorratsbehälter für die Bindemittelsuspension geschehen. Weiter kann die Hydrogen-Carbonat-Lösung direkt in die Förderleitungen der Bindemittelsuspension eingebracht werden. Das kann vor oder nach der Hochdruckpumpe sein oder vor oder nach der Förderpumpe erfolgen, wie sie im Verfahren Wasserschneiden + Bindemittelverfüllen verwendet wird. Die direkte Zuführung der Hydrogen-Carbonat-Lösung in Schlauchleitungen erfolgt über T-Stücke oder Injektoren nach dem Stand der Technik.The Addition of the hydrogen carbonate solution can in the binder mixer or in the storage container for the binder suspension happen. Next, the hydrogen carbonate solution can flow directly into the delivery lines the binder suspension are introduced. That can be before or be after the high pressure pump or before or after the feed pump as used in the water cutting + binder filling process becomes. The direct feeder the hydrogen carbonate solution in hose lines via Tees or injectors according to the prior art.
Um
die Wirkung und den Zeitpunkt des Ansteifens, Erstarrens oder Erhärtens auf
das gewünschte
Zeitmaß zu
beschleunigen, kann es sinnvoll sein, zusätzlich einen weiteren Teil
der insgesamt notwendigen Menge an Hydrogen-Carbonat-Lösung über die Öffnungen
Dabei können auch unterschiedliche Konzentrationen der Hydrogen-Carbonat-Lösung zur Anwendung kommen oder Lösungen, die aus unterschiedlichen Hydrogen-Carbonat-Salzen hergestellt oder kombiniert werden.there can also different concentrations of the hydrogen carbonate solution to Application or solutions, which are made of different hydrogen carbonate salts or be combined.
Nachdem die Säulen im Boden nach dem Düsenstrahlverfahren mit dem erfindungsgemäßen Zusatzmittel und der erfindungsgemäßen Verfahrenstechnik hergestellt worden sind, erreicht das Material des Düsenstrahlkörpers schnell eine so hohe Eigenstandfestigkeit, dass die Säulen die erforderlichen Unterfangungskräfte des Gebäudes aufnehmen können. Ohne zeitliche Unterbrechung können auch die restlichen Säulen zwischen den bereits hergestellten Düsenstrahlkörpern hergestellt werden.After this the columns in the ground after the jet stream process with the additive according to the invention and the process technology according to the invention have been made, the material of the jet body reaches quickly such a high level of stability, that the columns provide the necessary forces of underpinning building be able to record. Without a time break can also the remaining columns be made between the already produced jet streamers.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: ASTNER, MARKUS, DIPL.-GEOL., 83126 FLINTSBACH, DE Inventor name: HARTMANN, DOMINIK, 85276 PFAFFENHOFEN, DE Inventor name: BECKHAUS, KARSTEN, 81247 MUENCHEN, DE Inventor name: STEGBAUER, ROLAND, 85276 PFAFFENHOFEN, DE |
|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110420 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |