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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Baustoffmischungen und Baustoffmischungen für MgO-Beton
sowie ein Verfahren zum Aufbringen von Baustoffmischungen auf zu
verschließenden Hohlräumen und Grubenbauen im
Salzgestein, wobei die Baustoffmischung auf der Basis von Magnesiumoxid
als Bindemittel und einer wässrigen Anmachlösung
sowie zumindest von Quarzsand als Zuschlagstoff eingesetzt wird.
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In
Bergwerken oder genutzten unterirdischen Hohlräumen werden
zum Schutz gegen potentielle Flüssigkeitszutritte aus dem
umliegenden Gebirge oder aus benachbarten Bereichen des Grubengebäudes
flüssigkeitsdichte Streckenverschlussbauwerke errichtet.
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Bisher
bekannte Verfahren zum Abdichten von Strecken im Salzgestein beziehen
sich auf Standorte im Steinsalz. Dabei wurden als Dichtmaterialien
z. B. Blöcke aus gepresstem Steinsalz, wie in den Druckschriften
DE 4 130 658 ,
DE 4 434 758 ,
DE 4 434 759 beschrieben ist, oder
spezielle Bentonitformsteine, wie in der Druckschrift
DE 198 56 640 beschrieben ist, vorgeschlagen.
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Querschnittabdichtungen
im Steinsalz bestehen neben Bentonitdichtelementen aus statischen
Widerlagern, die die Standsicherheit des Salzgesteins gewährleisten
sollen und insbesondere axiale Verschiebungen der Dichtelemente
infolge der Flüssigkeitsdruckbelastungen minimieren bzw.
verhindern sollen. Diese statischen Widerlager sind in der Regel
aus Solebeton – Zement, Normzuschlag, gesättigte
NaCl-Lösung als Anmachflüssigkeit – oder
aus Salzbeton – Zement, Steinsalzzuschlag, gesättigte
NaCl-Lösung als Anmachflüssigkeit –.
Statische Widerlager aus Solebeton oder Salzbeton sind sowohl in
Schachtverschlüssen als auch in Streckenverschlüssen
gebaut worden.
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Die
Verwendung zementbasierter Baustoffe im salinen Milieu wirft allerdings
auch Fragen auf. Die Langbeständigkeit von Beton wird besonders
bei hohen Mg2 +-
und SO4 2–-
Gehalten der angreifenden Lösung in Frage gestellt. Das
Langzeitverhalten von Solebeton mit silikatischem Zuschlagsstoff
unter salinen Bedingungen wird im Wesentlichen durch die Korrosion
der Zementsteinphasen bestimmt. Bei Salzbeton mit Salz als Zuschlagstoff
sind zusätzlich Lösungsgleichgewichte zwischen
den im Salzbeton enthaltenen Salzen und der angreifenden Lösung
in Betracht zu ziehen. Die Korrosionsgeschwindigkeit der Zementsteinphasen
ist stark von kinetischen Faktoren abhängig, wie z. B.
der für die Salzlösung zugänglichen Angriffsoberfläche
und der Beschaffenheit der Korrosionsprodukte (Deckschichtbildung).
Die den salinen Lösungen zugängliche Angriffsoberfläche
hängt von der Verteilung der Mikrorisse in der Zementsteinmatrix
ab. Aus diesen Gründen sind zementbasierte Baustoffmischungen
um stritten, insbesondere wenn im Steinsalz auch mit Mg2 +- und SO4 2–-haltigen Zutrittslösungen
zu rechnen ist oder wenn man sich in Grubenbereichen befindet, in
denen beispielsweise Carnallit oder Kieserit anstehen.
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Hingegen
gelten Baustoffmischungen auf Magnesiumoxidbasis (MgO) gerade unter
diesen Bedingungen als langzeitstabil. Dieser Umstand ist seit ca.
100 Jahren im Kalibergbau bekannt. Dort werden MgO-Binder als Baustoff,
beispielsweise als Mörtel oder Injektionsmittel erfolgreich
eingesetzt.
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Für
den Salzbergbau wurden MgO-Baustoffmischungen mit Salzzuschlag,
meist mit Steinsalz als Zuschlagmaterial entwickelt und eingesetzt.
Diese Baustoffmischungen sind in erster Linie für die Hohlraumverfüllung
als Pumpversatz vorgesehen. Hierbei wird als Anmachlösung
keine reine MgCl
2-Lösung verwendet, sondern
die im Kalibergbau anfallenden Betriebslaugen genutzt, wie in der
Druckschrift
DE 42 35 032 beschrieben
ist. Neben kaustischem MgO kann als weiteres Bindemittel Halbbranntdolomit
(entspricht MgO + CaCO
3) eingesetzt werden,
der selbst einen MgO-Gehalt von 25 bis 28% hat, wie in der Druckschrift
DE 195 29 850 beschrieben
ist. Die dieses Bindemittesystem aus Halbbranddolomit (MgO + CaCO
3) und MgCl
2-Sole enthaltende
Baustoffmischung stellt nur einen Pumpversatz dar, der nicht als
Beton, sondern nur zur Hohlraumverfüllung dient, wobei
die Zuschlagstoffe als Hauptbestandteile Abfallstoffe, also kein
Normsand, sondern meist nur Gesteinsmehle sind.
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Daneben
enthalten diese Versatzmaterialien für die Verwertung zugelassene
anorganische Abfälle, wie z. B. Filterstäube,
Aschen, Altsande. Bei Verwendung von MgCl
2-MgSO
4-Mischlösungen als Anmachflüssigkeit
werden auch Bindemittelmischungen aus CaO, Ca(OH)
2,
MgO und Mg(OH)
2 empfohlen, wie in der Druckschrift
DE 197 37 583 beschrieben
ist. Durch Zugabe von Gesteinsmehlen (z. B. Schiefer-, Anhydrit-, Kalkmehl)
oder Ton können die Eigenschaften dieser Verfüllmaterialien
gemäß Druckschrift
DE
197 58 679 verbessert werden.
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Ein
Füllstoff mit einem CaO-Ca(OH)
2-Bindemittel
und einer Salzlösung mit ≥ 250 g/l CaCl
2 und bis zu 50 g/l MgCl
2 als
Anmachflüssigkeit kann gemäß der Druck schrift
DE 197 58 682 aufgrund
seiner thixotropen Eigenschaften auch als Spritzmörtel
für unterschiedliche Aufgaben im Salzbergbau eingesetzt
werden. Als Zusatzbindemittel werden MgO und Mg(OH)
2 angegeben.
Beide Bindemittelgruppen sollen vorzugsweise mit einer Körnung
von < 10 μm
verwendet werden. Neben Steinsalz können dem Mörtel
als Füller Gesteinmehle (z. B. Schiefer-, Dolomit-, Anhydrit-,
Kalkmehl) oder Ton zugegeben werden. Die in der
DE 197 58 682 angegebene Baustoffmischung
enthält ein Bindemittelsystem aus CaO und Ca(OH)
2, das als Spritzmörtel pauschal gemäß dem
Stand der Technik eingesetzt werden kann. Darin enthalten sind auch
Abbindebeschleuniger.
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Die
bereits vorgeschlagenen technischen Lösungen haben jedoch
folgende Nachteile.
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MgO-Baustoffmischungen
mit Salzzuschlag zeigen ein mehr oder weniger ausgeprägtes
zeitabhängiges Verformungsverhalten, das zu einem ungenügenden
Tragverhalten führt. Bei Langzeitbelastung (Aufkriechen
des umliegenden Gebirges) entzieht sich der Salzzuschlag der Belastung
und lagert die Spannung auf das Bindemittel um. Dies kann zu Rissbildungen
im Bindemittel führen. Bei Hartgesteinzuschlag erfolgt
eine Spannungsumlagerung auf den hochfesten Zuschlag, was zu einer
Entlastung des Bindemittels führt.
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MgO-basierte
Bindemittel stellen im ausgehärteten Zustand Gemische aus
schwerlöslichen basischen Magnesiumsalzhydraten dar und
unterscheiden sich in ihren Eigenschaften von den üblichen
zementbasierten hydraulischen Bindemitteln. Die wissenschaftlichen
Kenntnisse zu den ablaufenden chemischen Prozessen und zu den entstehenden
Phasengleichgewichten zum vorliegenden Stoffsystem sind trotz der
langen empirischen Erfahrungen mit diesen Baustoffmischungen sehr
lückenhaft. Bindemittelkombinationen aus MgO mit anderen
reaktiven Komponenten, wie Halbbranntdolomit oder anderen Metalloxiden
führen zu einer weiteren Verkomplizierung der ohnehin hochkomplexen
Reaktionsabläufe. Dieser Umstand kann dazu führen,
dass es infolge schwankender Qualitäten der Ausgangsstoffe
zu Schwankungen und Instabilitäten der resultierenden Baustoffeigenschaften
kommen kann.
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Der
herkömmliche Magnesiabeton aus kaustischem MgO als Bindemittel
mit üblichen Betonzuschlägen wird in den Druckschriften
DE 709 890 und
CH 201 224 beschrieben. Danach liegt
für das Bindemittel das optimale Mischungsverhältnis
bei 8 Mol MgO zu 1 Mol Mg
2 + in
der Anmachlösung. Der Zuschlaganteil soll sich in den Grenzen
zwischen 3 und 12 kg Zuschlag je kg MgO bewegen.
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Der
herkömmliche MgO-Beton mit Normzuschlag (z. B. Quarzsand)
ist ein einfacheres Stoffsystem, das in Ortbetonbauweise unter in
situ Bedingungen beherrschbar ist. Vorteilhaft sind der Einsatz
von reinem MgO (Verzicht auf Bindemittelkombinationen) und die Verwendung
von steifen Zuschlägen (Quarzsand). Üblicherweise
erfolgt der Einbau in Ortbetontechnologie mit unterschiedlich großen
Betonierabschnitten. Nachteilig ist jedoch hier die sich je nach
Reaktivität des MgO intensiv entwickelnde Reaktionswärme,
die zu hohen Temperaturen im Bauwerk und an der Gebirgskontur führt.
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Probleme
bereitet dieser Umstand in Salzgesteinbereichen, in denen überwiegend
Carnallit ansteht, insbesondere wenn der Carnallit Kieserit und/oder
Tachyhydrit enthält. In diesem Fall ist das Salzgestein
extrem empfindlich gegen Feuchtigkeit und Wärme. Dies äußert
sich in der sofort einsetzenden Verwitterung eines frisch nachgeschnittenen
Salzgesteinstoßes. Dieser Verwitterungsprozess kann durch
Wärmeeinwirkung, z. B. infolge der Hydratationswärme
des eingebauten Baustoffs beschleunigt werden. Dies führt
dazu, dass trotz des bekannterweise sehr gut mechanischen Verbundes
zwischen MgO-Baustoff und Salzgestein der konturnahe Salzgesteinbereich
sehr durchlässig ist, was zu einer Umströmung
eines Verschlussbauwerkes führen kann.
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Das
Grundproblem der intensiven Wärmeentwicklung infolge der
Ortbetonbauweise wird durch die Anwendung des Spritzbetonverfahrens
gelöst. Dieses für zementbasierte Baustoffmischungen
entwickelte Verfahren ist zwar allgemein bekannt und genormt, die
Grundregeln sind jedoch nicht auf MgO-Baustoffmischungen übertragbar.
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Nachfolgend
wird angegeben, dass der aus der Spritztechnologie bekannte Stand
der Technik nicht auf MgO-Baustoffmischungen übertragbar
ist.
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Bekannt
sind das sogenannte Nassspritzverfahren und das Trockenspritzverfahren.
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Beim
Trockenspritzverfahren wird eine Baustoffmischung pneumatisch bis
zur Spritzdüse gefördert und dort mit einem Wasser-Beschleunigergemisch
benetzt oder vermischt. Als Nachteil des Trockenspritzverfahrens
gelten der hohe Rückprall, die hohe Staubentwicklung und
die geringe Spritzleistung. Die Anwendung des bekannten Trockenspritzverfahrens
für MgO-Baustoffmischungen ist nicht möglich,
da auch hier ein Abbindebeschleuniger erforderlich ist Ein weiterer
Umstand ist, dass bei MgO-Baustoffmischungen ein bestimmtes Verhältnis
MgO zu Mg2+ eingehalten werden muss und
deshalb das Verhältnis zwischen Anmachflüssigkeit (mit
vorgegebenem Mg2 +-Gehalt)
und dem Trockengemisch aus MgO und Zuschlag im Vergleich zu zementbasierten
Baustoffmischungen in sehr engen Grenzen variieren darf.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung des Trockenspritzverfahrens nach dem
Stand der Technik zum Aufbringen von Spritzbeton, wobei das Trockenspritzverfahren
mit zementbasierten Baustoffmischungen angewandt wird, gezeigt.
Dabei wird die Feststoffkomponente, bestehend aus Gesteinskörnung,
Bindemittel – Zement –, optional Zusatzstoffe
und Zusatzmittel in fester Form, mittels Druckluftförderung
zur Trockenspritzdüse gefördert. Die flüssige
Komponente, bestehend aus Wasser und Abbindebeschleuniger, wird
mittels einer Hochdruckpumpe ebenfalls zur Trockenspritzdüse
gefördert. In der Trockenspritzdüse wird die Flüssigkomponente
mit der Feststoffkomponente vereinigt, so dass an der Austrittsöffnung
der Trockenspritzdüse eine gut durchmischte Baustoffmischung
mit hoher Geschwindigkeit austritt.
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Beim
Nassspritzverfahren wird der fertig gemischte Betonmörtel
im Dickstrom gefördert und in einer Düse mit dem
Abbindebeschleuniger vereinigt. Dabei spielt der Abbindebeschleuniger
eine zentrale Rolle, da die Anforderungen – gute Förderbarkeit
und gleichzeitig sofortige Haftung oder Klebrigkeit – sich
hinsichtlich der Betonkonsistenz widersprechen. Da beim MgO-Beton
als Anmachflüssigkeit gesättigte Salzlösungen
eingesetzt werden, sind übliche Abbindebeschleuniger nicht
verwendbar oder nicht bekannt. Dieser Umstand schließt die
Anwendung des bekannten Nassspritzverfahrens für MgO-Beton
praktisch aus.
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In 2 wird
eine schematische Darstellung des Nassspritzverfahrens nach dem
Stand der Technik zum Aufbringen von spritzbetonartiger Baustoffmischung
gezeigt. Nach dem Stand der Technik wird das Nassspritzverfahren
mit zementbasierten Baustoffmischungen angewandt. Dabei wird das
nasse Fertiggemisch, bestehend aus der Gesteinskörnung,
dem Bindemittel (Zement), optional auch Zusatzstoffe und Zusatzmittel wie
z. B. Erstarrungsverzögerer mittels Betonpumpe zur Nassspritzdüse
gefördert. Eine zusätzliche flüssige Komponente,
bestehend aus Wasser und Abbindebeschleuniger, wird mittels einer
Hochdruckpumpe ebenfalls zur Nassspritzdüse gefördert.
In der Nassspritzdüse werden die nasse Fertigmischung und
die Flüssigkomponente durch einen zusätzlichen
Luftförderstrom mit hoher Geschwindigkeit zur Austrittsöffnung
gefördert.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Herstellung von Baustoffmischungen und Baustoffmischungen
für MgO-Beton sowie ein Verfahren zum Aufbringen von Baustoffmischungen
auf zu verschließenden Hohlräumen und Grubenbauen
im Salzgestein anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind,
mit denen in Strecken im Salzgestein auch unter schwierigen Randbedingungen
und Zusammensetzungen des zu verschließenden Salzgesteins
unter anderem dauerhafte Querschnittabdichtungen errichtet werden
können. Außerdem soll eine intensive Wärmeentwicklung
vermieden werden. Des Weiteren soll auf Abbindebeschleuniger verzichtet
werden.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1,
2, 7, 8 und 10, 13 und 17 sowie 19 gelöst.
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Ein
Verfahren zur Herstellung von Baustoffmischungen für MgO-Beton
auf zu verschließenden Hohlräumen und Grubenbauen
im Salzgestein im Trockenspritzverfahren, wobei die Baustoffmischung
auf der Basis von Magnesiumoxid als Bindemittel und einer wässrigen
MgCl2-haltigen Anmachlösung sowie
zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff eingesetzt wird, ist mit folgenden
Schritten versehen:
- a. Wahl der Kornverteilung
und der Kornform zumindest des Quarzzuschlages zur Einstellung der
Festigkeit der Baustoffmischung und der Spritzbarkeit,
- b. Wahl der Anmachlösung anhand des MgCl2-Gehaltes
und dem Lösungsgleichgewicht gegenüber dem anstehenden
Salzgestein,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil
des Patentanspruchs 1 folgender weiterer Schritt durchgeführt
wird: - c. Wahl des Magnesiumoxids anhand des
MgCl2-Lösungsverbrauchs zur Erreichung
der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach DIN EN 14016-2 zur Einstellung der Spritzbarkeit.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung von Baustoffmischungen für
MgO-Beton auf zu verschließenden Hohlräumen und
Grubenbauen im Salzgestein im Suspensionsspritzverfahren, wobei
die Baustoffmischung auf der Basis einer Suspension aus Magnesiumoxid
und einer wässrigen MgCl2-haltigen
Anmachlösung als Bindemittel sowie zumindest Quarzsand
als Zuschlagstoff eingesetzt wird, mit folgenden Schritten:
- a. Wahl der Kornverteilung und der Kornform
zumindest des Quarzzuschlages zur Einstellung der Festigkeit der
Baustoffmischung und der Spritzbarkeit,
- b. Wahl der Anmachlösung anhand des MgCl2-Gehaltes
und dem Lösungsgleichgewicht gegenüber dem anstehenden
Salzgestein,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil
des Patentanspruchs 2 folgender weiterer Schritt durchgeführt
wird: - c. Wahl des Magnesiumoxids anhand des
MgCl2-Lösungsverbrauchs zur Erreichung
der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach DIN EN 14016-2 zur Einstellung der Förderbarkeit
in der Spritzanlage und der Spritzbarkeit.
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Der
Bindemittelanteil in den beiden Verfahren kann sicherlich so gewählt
werden, dass die Spritzbarkeit und die anschließende Haftung
der erfindungsgemäßen Baustoffmischung gewährleistet
ist. Dabei wird zufällig oder beabsichtigt ein Bindemittel
ausgewählt, das einen bestimmten MgCl2-Lösungsverbrauch
zur Erreichung der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach DIN EN 14016-2 besitzt. Der Grund, das MgO
mit Hilfe des MgCl2-Lösungsverbrauchs
zur Erreichen der Normsteife (Prüfverfahren nach DIN
EN 14016-2) zu definieren, dient vor allem der Qualitätssicherung.
Werden größere Bauvorhaben umgesetzt, so werden
dazu pulverförmige MgO-Mengen benötigt, die über
der Menge einer Herstellungscharge liegen. Wird bei der Rezepturentwicklung
auf die Auswahl des pulverförmigen MgO auf den MgCl2-Lösungsverbrauch zur Erreichung
der Normsteife geachtet, kann die entwickelte Rezeptur auch bei
größeren Bauvorhaben eingesetzt werden, die den
Anforderungen an langzeitstabile Bauwerke im leichtlöslichen
Salzgebirge genügen.
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Zum
abdichtenden Verschließen von Strecken in carnallithaltigem
Salzgestein kann als Anmachlösung eine gegenüber
Carnallit, Kieserit, Kainit und Halit gesättigte Salzlösung
(R-Lösung) eingesetzt werden.
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Die
gegenüber dem Salzgestein-Bestandteilen Carnallit und Kieserit
gesättigte Anmachlösung kann nicht nur in Form
einer R-Lösung, sondern auch als Q-Lösung ausgebildet
sein, wobei sich die R-Lösung und die Q-Lösung
auf das bekannte Jänecke-Diagramm beziehen. In der Druckschrift Priestel,
Gruner, Wasowiecz: Aktuelle Einsatzmöglichkeiten von MgO-Beton,
Vortrag zum 6. Baustoffkolloquium am 7. und 8. Februar 2007 in Freiberg,
ist das Jänicke-Diagramm dargestellt und ein Hinweis auf
die R-Lösung durch den im Jänecke-Diagramm eingezeichneten
Punkt R gegeben. Auch in der Druckschrift Herbert, Schwandt:
Salzlösungszuflüsse im Salzbergbau Mitteldeutschlands,
Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit GRS GmbH,
GRS 26, Oktober 2007, S. 50–58, sind sowohl die
R-Lösung (System Na-K-Mg-Cl-SO4) als auch die Q-Lösung
(System Na-K-Mg-Cl-SO4) bezogen auf das Jänecke-Diagramm
angegeben.
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Als
Zuschlagkörnung kann neben Quarzsand Gesteinsmehl aus Basalt
oder ein reiner Basaltzuschlag eingesetzt werden.
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Vor
dem Aufbringen der spritzbetonartigen Baustoffmischung und vor der
Zuführung des Zuschlaggemisches kann eine Suspension aus
kaustischem Magnesiumoxid mit der wässrigen Anmachlösung
vorbereitet werden.
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Die
Suspension kann in einer Mischdüse einer zugehörigen
Vorrichtung – eine Trockenspritzmaschine mit einer angeschlossenen
modifizierten Spritzbetondüse – mit dem trockenen
Zuschlaggemisch zur Durchführung eines Suspensionsspritzverfahrens
vereinigt werden.
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Die
mit den Verfahren zur Herstellung von Baustoffmischungen für
MgO-Beton bestimmten Baustoffmischungen werden im Folgenden angegeben:
Eine
Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein im Trockenspritzverfahren ist vorgesehen, wobei die
Baustoffmischung auf der Basis von Magnesiumoxid als Bindemittel
und einer wässrigen MgCl
2-haltigen
Anmachlösung sowie zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff
erstellt wird,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil
des Patentanspruchs 7
folgende Zutaten als mittlere Massenanteile
mit angegebenen Toleranzen in einer Trockenspritzrezeptur vorgesehen
sind:
R-Lösung: | 10
Ma% ± 2 Ma% |
MgO-Produkt: | 15
Ma% ± 3 Ma% |
Gesteinskörnung: | 75
Ma% ± 5 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von ≤ 60 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
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Eine
weitere Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein ist angegeben, wobei die Baustoffmischung auf der
Basis von Magnesiumoxid als Bindemittel und einer wässrigen
MgCl
2-haltigen Anmachlösung sowie
zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff erstellt wird,
wobei
gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs
8
folgende Zutaten als mittlere Massenanteile mit angegebenen
Toleranzen in einer Trockenspritzrezeptur vorgesehen sind:
R-Lösung: | 15
Ma% ± 3 Ma% |
MgO-Produkt: | 17
Ma% ± 3 Ma% |
Gesteinskörnung: | 68
Ma% ± 6 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von > 60 Ma% zur Erreichung
der Normsteife gemäß Prüfverfahren nach
DIN
EN 14016-2 aufweist.
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Eine
zugehörige Baustoffmischung weist folgende Zutaten als
Massenanteile (Ma) in einer Trockenspritzrezeptur auf:
R-Lösung: | 13,5
Ma% |
MgO-Produkt: | 15,3
Ma% |
Gesteinskörnung: | 71,2
Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von 65 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
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Eine
andere Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein im Suspensionsspritzverfahren ist angegeben, wobei
die Baustoffmischung auf der Basis einer Suspension aus Magnesiumoxid
und einer wässrigen MgCl
2-haltigen Anmachlösung
als Bindemittel sowie zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff erstellt
wird,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil des
Patentanspruchs 10
folgende Zutaten als mittlere Massenanteile
mit angegebenen Toleranzen in einer Suspensionsspritzrezeptur vorhanden
sind:
R-Lösung: | 15,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 15,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Gesteinskörnung: | 69
Ma% ± 7 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vor gesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von ≤ 60 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
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Eine
definierte Baustoffmischung für das Suspensionsspritzverfahren
weist folgende Zutaten als Massenanteile (Ma) in der Suspensionsrezeptur
auf:
R-Lösung: | 15,5
Ma% |
MgO-Produkt: | 15,5
Ma% |
Gesteinskörnung: | 69,0
Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von 58 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
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Eine
weitere zugehörige Baustoffmischung, wobei das MgO-Produkt
einen MgCl
2-Lösungsverbrauch von ≤ 60
Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist, enthält folgende
Zutaten als mittlere Massenanteile mit angegebenen Toleranzen in
einer Suspensionsspritzrezeptur unter Einbeziehung von Mikrosilika:
R-Lösung: | 16,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 16,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Mikrosilika: | 2,55
Ma% ± 2,45 Ma% |
Gesteinskörnung: | 64,45
Ma% ± 9,45 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist.
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Eine
weitere Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein, wobei die Baustoffmischung auf der Basis einer Suspension
aus Magnesiumoxid und einer wässrigen MgCl
2-haltigen
Anmachlösung als Bindemittel sowie zumindest Quarzsand
als Zuschlagstoff erstellt wird, ist angegeben,
wobei gemäß dem
Kennzeichenteil des Patentanspruchs 13
folgende Zutaten als
mittlere Massenanteile mit angegebenen Toleranzen in einer Suspensionsspritzrezeptur vorgesehen
sind:
R-Lösung: | 17,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 17,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Gesteinskörnung: | 65
Ma% ± 7 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von > 60 Ma% zur Erreichung
der Normsteife gemäß Prüfverfahren nach
DIN
EN 14016-2 aufweist.
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Einer
Baustoffmischung, wobei das MgO-Produkt wie vorgenannt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch von > 60 Ma% zur Erreichung
der Normsteife gemäß Prüfverfahren nach
DIN
EN 14016-2 aufweist,
ist als Zuschlagstoff Mikrosilika
beigefügt,
wobei insgesamt folgende Zutaten als mittlere
Massenanteile mit angegebenen Toleranzen unter Einbeziehung von
Mikrosilika in einer Suspensionsspritzrezeptur vorgesehen sind:
R-Lösung: | 18,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 18,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Mikrosilika: | 2,55
Ma% ± 2,45 Ma% |
Gesteinskörnung: | 60,45
Ma% ± 9,45 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist.
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Anstelle
der R-Lösungen können auch Q-Lösungen
mit gleichen Masseanteilen in den Rezepturen eingebracht sein.
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Die
Kornverteilung der Gesteinskörnung kann für die
Rezepturen im Trockenspritzverfahren und im Suspensionsspritzverfahren
folgender Kornverteilung in der nachfolgenden Tabelle 1 entsprechen. Tabelle
1:
Korngruppen
[mm] | Anteile
[Ma%]: |
0–0,063 | 0,3 |
0,063–0,125 | 0,5 |
0,125–0,25 | 12,7 |
0,25–0,5 | 15,4 |
0,5–1,0 | 19,3 |
1,0–2,0 | 16,0 |
2,0–4,0 | 20,7 |
4,0–8,0 | 15,1 |
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in
der Vorrichtung zur Herstellung der vorgenannten Baustoffmischungen
für MgO-Beton auf zu verschließenden Hohlräumen
und Grubenbauen im Salzgestein mittels eines der angegebenen Verfahren,
ist
gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs
17
das Endteil der Vorrichtung eine Trockenspritzdüse,
die mit einem Mittel zur Druckluftförderung und mit einem Mittel
der Pumpförderung in Verbindung steht, wobei über
das Mittel der Druckluftförderung das Trockengemisch, bestehend
aus den Zusatzstoffen, dem kaustischen Magnesiumoxid und der Gesteinskörnung,
und über das Mittel der Pumpförderung die Anmachflüssigkeit,
die eine MgCl2-haltige Salzlösung
im erforderlichen Sättigungsbereich darstellt, über
Druckleitungen der Trockenspritzdüse zugeführt
wird.
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In
einer anderen verbesserten Vorrichtung ist das Endteil der Vorrichtung
eine modifizierte Trockenspritzdüse, die mit einem Mittel
zur Druckluftförderung und mit einem Mittel der Pumpförderung
oder mit einem Mittel zur Förderung im Druckkessel in Verbindung
steht, wobei über das Mittel der Druckluftförderung
das Trockengemisch, bestehend aus den Zusatzstoffen und der Gesteinskörnung,
sowie über das Mittel der Pumpförderung oder über
das Mittel der Förderung im Druckkessel die Anmachflüssigkeit,
die aus einer MgCl2-haltigen Salzlösung
im erforderlichen Sättigungsbereich, einem kaustischen
Magnesiumoxid und Zusatzstoffen in Form von Stabilisatoren besteht, über
Druckleitungen der modifizierten Trockenspritzdüse zugeführt
wird, wobei die modifizierte Trockenspritzdüse einen größeren
Düsenquerschnitt gegenüber der herkömmlichen Trockenspritzdüse
infolge der höheren Viskosität im Moment der Zusammenführung
der einzelnen Zutaten innerhalb der Düse aufweist.
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Das
Verfahren zum Aufbringen der erfindungsgemäßen
Baustoffmischungen auf zu verschließende Hohlräume
und Grubenbaue im Salzgestein zur Herstellung von MgO-Beton auf
dem Salzgestein kann
gemäß dem Kennzeichenteil
des Patentanspruchs 19
durch folgende Schritte ausgeführt
werden,
- – Reinigen der zum Aufbringen
von Baustoffmischungen vorgesehenen Oberfläche des Salzgesteins
mittels Sandstrahlen im Trockenstrahlverfahren,
- – Aufbringen einer 1 mm bis 10 mm dicken Schicht einer
ersten MgO-Baustoffmischung mit einer Zuschlaggemischkörnung
der Korngröße bis max. 1 mm Maximalgröße
als Grundierungsschicht,
- – Abbinden der aufgebrachten MgO-Baustoffmischung und
- – Aufbringen einer zweiten MgO-Baustoffmischung mit
einer Zuschlaggemischkörnung der Korngröße
bis max. 8 mm Maximalgröße als abschließende
Schutzschicht auf die Grundierungsschicht und Aushärten
der MgO-Baustoffmischung zum MgO-Beton.
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Die
Erfindung ermöglicht es, dass mit den neuen Zusammensetzungen
für die erfindungsgemäßen MgO-Baustoffmischungen
die Verarbeitung als Spritzbeton ermöglicht wird. Dabei
ist es zweckmäßig, dass die Anmachlösung
gegenüber dem anstehenden Salzgestein gesättigt
ist. Um eine hohe Steifigkeit und Festigkeit zu erreichen, wird
als Zuschlag ein Hartgesteinszuschlag eingesetzt.
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Alternativ
zum Quarzzuschlag hinzu kann auch durch die Verwendung von Gesteinsmehl
aus Basalt mit einem reinen Basaltzuschlag gearbeitet werden.
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Abweichend
von den bisher bekannten Regeln zur Herstellung von MgO-Beton wird
nur MgO verwendet, das bei einer guten Verarbeitbarkeit der Baustoffmischung
innerhalb der geforderten Bandbreite des Molverhältnisses
MgO/Mg2+ liegt. Die Zusammensetzung muss
unter Gewährleistung einer ausreichenden Spritzbarkeit
der Baustoffmischung innerhalb des geforderten Molverhältnisses liegen.
Diese Spannweite ist im Wesentlichen von der Korngrößenverteilung
und der Kornform des Zuschlages abhängig. Um eine verarbeitbare Konsistenz
unter Einhaltung des geforderten Molverhältnisses MgO/Mg2+ gewährleisten zu können,
muss das MgO besonderen Anforderungen hinsichtlich der Konsistenzgrenzen
bei definierten Mischungsverhältnissen mit der Anmachlösung
genügen. Im vorliegenden Fall beträgt der spezifische
Bedarf an R-Lösung 0,19 bis 0,23 kg je kg Trockenmischung.
Dadurch wird erreicht, dass beim Trockenspritzverfahren und bei
Einsatz von R-Lösung als Anmachflüssigkeit das
Feststoff-Flüssigkeitsverhältnis nicht unzulässig
schwankt, so dass keine spritzbare Zusammensetzungen mit MgO-Mangel
und damit mit ungenügender Festigkeit und Beständigkeit gegenüber
angreifenden Salzlösungen entstehen können. Ein
Abbindebeschleuniger ist dabei nicht erforderlich.
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Alternativ
dazu kann ein weiteres neues Spritzbetonverfahren angewandt werden,
das besonders für die sensible Baustoffmischung zur Herstellung
von MgO-Beton entwickelt wurde. Erfindungsgemäß wird
eine Suspension aus kaustischem Magnesiumoxid mit einer wässrigen
Anmachlösung, z. B. R-Lösung, hergestellt und
diese Suspension in einer Mischdüse mit dem trockenen Zuschlaggemisch
vereinigt.
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Neu
dabei ist, dass die gewünschte Konsistenz und damit das
optimale Haftverhalten durch das Verhältnis Suspension
zu Zuschlaggemisch ohne einen Abbindebeschleuniger eingestellt werden
kann. Für diese Verfahrensweise ist eine ausreichend sedimentationsstabile
Suspension aus pulverförmigem MgO und wässriger
Anmachlösung erforderlich. Um die Sedimentationsstabilität
zu erreichen, wird der Suspension Zusatzmittel in Form von Mikrosilica
beigemischt. Weiterhin muss die Suspension ausreichend förderfähig
sein, d. h. die Viskosität muss so gering sein, dass bei
der eingesetzten Förden- und Spritztechnik an der Spritzdüse
etwa 6 bar Flüssigkeitsdruck anliegen. Für die
Förderung der Suspension werden Membran- oder Schneckenpumpen
eingesetzt, die einen kontinuierlichen Förderstrom ohne
störende Druckspritzen gewährleisten. Alternativ kann
die Suspension mit Hilfe eines Druckluftpolsters aus einem Vorratsbehälter
gefördert werden. Dazu ist ein ausreichend leistungsfähiger
Kompressor notwendig.
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Die
Vereinigung des Zuschlags erfolgt wie beim Trockenspritzen in der
Trockenspritzdüse. Der Flüssigkeitsdüsenquerschnitt
der Trockenspritzdüse ist gegenüber der herkömmlichen
Ausführung modifiziert, da die Suspension im Vergleich
zu dem Anmachwasser von zementbasierenden Bindemitteln eine wesentlich
höhere Viskosität aufweist. Der Querschnitt der
Flüssigkeitsdüsen wurde entsprechend vergrößert.
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Der
bereits beschriebene Nachteil des infolge der schnellen Verwitterung
der empfindlichen Carnallititoberfläche gestörten
Verbund zwischen MgO-Beton und Salzgestein wird dadurch ausgeglichen,
dass die Salzgesteinoberfläche unmittelbar vor dem Aufbringen
der Baustoffmischung durch Trockenstrahlen gereinigt wird und sofort
danach auf die frisch gereinigte Salzgesteinoberfläche
erfindungsgemäß eine 1 mm bis 10 mm dicke Schicht
einer ersten Baustoffmischung mit einer Maximalkorngröße
von 1 mm mit Hilfe des oben beschriebenen neuen Verfahrens aufgetragen
wird. Auf diese Grundschicht wird eine zweite Baustoffmischung in
der vorgeschlagenen Weise aufgebracht.
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Nach
diesem Verfahren können komplette Querschnittabdichtungen
errichtet werden Der Nachteil der intensiven Temperaturentwicklung
wie beim Einsatz von Ortbeton entfällt hier.
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Weiterbildungen
und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in mehreren Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und mittels
Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung des Trockenspritzverfahrens nach dem Stand
der Technik zum Aufbringen von Baustoffmischung für Spritzbeton,
-
2 eine
schematische Darstellung des Nassspritzverfahrens nach dem Stand
der Technik zum Aufbringen von Baustoffmischungen für Spritzbe ton,
-
3 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Trockenspritzen von MgO-basierten Baustoffmischungen
und
-
4 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Aufbringen einer MgO-Baustoffmischung mittels Suspensionsspritzen
auf Salzgestein.
-
Eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Trockenspritzen wird in 3 gezeigt.
Das Trockenspritzverfahren kann nach einer Anpassung der Baustoffkomponenten
und engen Auswahl der Bindemittelkomponenten auch für MgO-basierte
Baustoffmischungen und ohne Erstarrungsbeschleuniger verwendet werden.
Dabei wird die Feststoffkomponente, bestehend aus Gesteinskörnung,
kaustischem pulverförmigem Magnesiumoxid – MgO – und
optional Zusatzstoffen in fester Form, mittels Druckluftförderung
zur Trockenspritzdüse gefördert. Die Besonderheit
in der Anwendung des Trockenspritzverfahrens in der Anwendung im
salinaren Milieu liegt in der engen Auswahl des MgO. Wesentlich
ist das rheologische Verhalten des MgO im Zusammenhang mit der MgCl2-haltigen Anmachlösung, um innerhalb
des für den jeweiligen Anwendungsfall geforderte Molverhältnis
(in den nachfolgenden Anwendungsbeispielen für die Baustoffmischungen
liegt das Molverhältnis MgO: Mg2+ zwischen
5:1 und 8:1) eine spritzbare Rezeptur zu erzielen. Als geeignete
Quantifizierungsmethode des rheologischen Verhaltens für
die Rezepturentwicklung und Qualitätssicherung hat sich
das Normsteifeverfahren nach EN 196-3 und EN
14016-2 erwiesen. Der bei der Rezepturentwicklung eruierte
Lösungsanspruch zur Erreichung der Normsteife muss vom
Lieferanten des MgO unbedingt eingehalten werden. Die flüssige
Komponente, bestehend aus wässriger MgCl2-haltiger
Lösung, wird mittels einer Hochdruckpumpe ebenfalls zur
Trockenspritzdüse gefördert. In der Trockenspritzdüse
wird die Flüssigkomponente mit der Feststoffkomponente
vereinigt, so dass an der Austrittsöffnung der Trockenspritzdüse eine
gut durchmischte Baustoffmischung mit hoher Geschwindigkeit austritt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren des Trockenspritzens
kann geforderte Molverhältnisse MgO:Mg2+ erfahrungsgemäß nur
innerhalb einer Schwankungsbreite von +/–10% einhalten,
da die Dosierung der Anmachlösung manuell erfolgt und nur
durch die Spritzbarkeit der Rezeptur dem Geräteführer
angezeigt wird. Sind in speziellen Anwendungsfällen geringere
Schwankungsbreiten des Molverhältnisses gefordert, dann kann
das erfindungsgemäße Suspensionsspritzverfahren
angewandt werden.
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In 4 wird
das erfindungsgemäße Verfahren zum Suspensionsspritzen
schematisch dargestellt. Dabei wird die Feststoffkomponente, bestehend
aus Gesteinskörnung und optional Zusatzstoffen in fester Form,
mittels Druckluftförderung zur modifizierten Trockenspritzdüse
gefördert. Die flüssige Komponente besteht bei
diesem Verfahren aus wässriger MgCl2-haltiger
Lösung, kaustisch gebranntem pulverförmigem MgO und
optional Zusatzstoffen, die der Stabilisierung der Suspension dienen.
Da die Mischung des MgO mit der Anmachlösung im Gegensatz
zum erfindungsgemäßen Trockenspritzverfahren nicht
erst in der Trockenspritzdüse erfolgt, sondern vorbereitend
zu den Spritzarbeiten, kann die Dosierung der genannten Komponenten sehr
genau mit Schwankungsbreiten des Molverhältnisses MgO:Mg2+ < 1%
erfolgen. Die Suspension wird mittels einer Pumpe, vorzugsweise
einer Schneckenpumpe, ebenfalls zur Trockenspritzdüse gefördert.
In der modifizierten Trockenspritzdüse wird die Flüssigkomponente
mit der Feststoffkomponente vereinigt, so dass an der Austrittsöffnung
der Trockenspritzdüse eine gut durchmischte Baustoffmischung
mit hoher Geschwindigkeit austritt. Bei der Auswahl des pulverförmigen
MgO muss wie bei dem erfindungsgemäßen Trockenspritzverfahren
das rheologische Verhalten mit Anmachlösung beachtet werden.
Im Gegensatz zum Trockenspritzverfahren ist jedoch nicht die Spritzbarkeit
der Rezeptur, sondern die Sedimentationsstabilität und
Förderbarkeit der Suspension wesentlich. Als geeignete
Quantifizierungsmethode des rheologischen Verhaltens für
die Rezepturentwicklung und Qualitätssicherung hat sich
das Normsteifeverfahren nach EN 196-3 und EN 14016-2 erwiesen.
Der bei der Rezepturentwicklung eruierte Lösungsanspruch
zur Errei chung der Normsteife muss vom Lieferanten des pulverförmigen
MgO unbedingt eingehalten werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
Baustoffmischungen für MgO-Beton auf zu verschließenden
Hohlräumen und Grubenbauen im Salzgestein zur Durchführung
des Trockenspritzverfahrens, wobei die Baustoffmischung auf der
Basis von Magnesiumoxid als Bindemittel und einer wässrigen
MgCl2-haltigen Anmachlösung sowie
zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff eingesetzt wird,
wird
mit folgenden Schritten durchgeführt:
- a.
Wahl der Kornverteilung und der Kornform zumindest des Quarzzuschlages
zur Einstellung der Festigkeit der Baustoffmischung und der Spritzbarkeit,
- b. Wahl der Anmachlösung anhand des MgCl2-Gehaltes
und dem Lösungsgleichgewicht gegenüber dem anstehenden
Salzgestein,
und weist folgenden weiteren Schritt auf: - c. Wahl des Magnesiumoxids anhand des MgCl2-Lösungsverbrauchs zur Erreichung
der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach DIN EN 14016-2 zur Einstellung der Spritzbarkeit.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
Baustoffmischungen für MgO-Beton auf zu verschließenden
Hohlräumen und Grubenbauen im Salzgestein zur Durchführung
des Suspensionsspritzverfahrens, wobei die Baustoffmischung auf
der Basis einer Suspension aus Magnesiumoxid und einer wässrigen MgCl2-haltigen Anmachlösung als Bindemittel
sowie zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff eingesetzt wird,
wird
mit folgenden Schritten durchgeführt:
- a.
Wahl der Kornverteilung und der Kornform zumindest des Quarzzuschlages
zur Einstellung der Festigkeit der Baustoffmischung und der Spritzbarkeit,
- b. Wahl der Anmachlösung anhand des MgCl2-Gehaltes
und dem Lösungsgleichgewicht gegenüber dem anstehenden
Salzgestein,
und weist folgenden weiteren Schritt
auf: - c. Wahl des Magnesiumoxids anhand des
MgCl2-Lösungsverbrauchs zur Erreichung
der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach DIN EN 14016-2 zur Einstellung der Förderbarkeit
in der Spritzanlage und der Spritzbarkeit.
-
Die
beiden Verfahren können zum abdichtenden Verschließen
von Strecken in carnallithaltigem Salzgestein als Anmachlösung
eine gegenüber Carnallit, Kieserit, Kainit und Halit gesättigte
Salzlösung (R-Lösung) eingesetzt werden.
-
Als
Zuschlagkörnung kann neben Quarzsand Gesteinsmehl aus Basalt
oder ein reiner Basaltzuschlag eingesetzt werden.
-
Vor
dem Aufbringen der spritzbetonartigen Baustoffmischung und vor der
Zuführung des Zuschlaggemisches kann eine Suspension aus
kaustischem Magnesiumoxid mit der wässrigen Anmachlösung
vorbereitet werden.
-
Die
Suspension kann in einer Mischdüse einer zugehörigen
Vorrichtung – eine Trockenspritzmaschine mit einer angeschlossenen
modifizierten Spritzbetondüse – mit dem trockenen
Zuschlaggemisch zur Durchführung des Suspensionsspritzverfahrens
vereinigt werden.
-
Nachfolgend
werden Rezepturen von erfindungsgemäßen Baustoffmischungen
zur Herstellung von MgO für das erfindungsgemäße
Trockenspritzverfahren und das erfindungsgemäße
Suspensionsspritzverfahren vorgestellt, wobei die jeweiligen Zutaten
der Rezepturen mit den Masseanteilen und den Grenzen der Toleranz
der Masseanteile angegeben werden.
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Beispiel 1:
-
Eine
Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein im Trockenspritzverfahren, wobei die Baustoffmischung
auf der Basis von Magnesiumoxid als Bindemittel und einer wässrigen
MgCl
2-haltigen Anmachlösung sowie
zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff erstellt wird:
Folgende
Zutaten sind als mittlere Massenanteile mit angegebenen Toleranzen
in einer Trockenspritzrezeptur vorgesehen:
R-Lösung: | 10
Ma% ± 2 Ma% |
MgO-Produkt: | 15
Ma% ± 3 Ma% |
Gesteinskörnung: | 75
Ma% ± 5 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von ≤ 60 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
-
Beispiel 2:
-
Eine
Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein, wobei die Baustoffmischung auf der Basis von Magnesiumoxid als
Bindemittel und einer wässrigen MgCl
2-haltigen
Anmachlösung sowie zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff
erstellt wird:
Folgende Zutaten sind als mittlere Massenanteile
mit angegebenen Toleranzen in einer Trockenspritzrezeptur vorgesehen:
R-Lösung: | 15
Ma% ± 3 Ma% |
MgO-Produkt: | 17
Ma% ± 3 Ma% |
Gesteinskörnung: | 68
Ma% ± 6 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von > 60 Ma% zur Erreichung
der Normsteife gemäß Prüfverfahren nach
DIN
EN 14016-2 aufweist.
-
Beispiel 3:
-
Eine
zum Beispiel 2 zugehörige detaillierte Baustoffmischung
mit folgenden Zutaten als Massenanteile (Ma) in einer Trockenspritzrezeptur:
R-Lösung: | 13,5
Ma% |
MgO-Produkt: | 15,3
Ma% |
Gesteinskörnung: | 71,2
Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von 65 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
-
Beispiel 4:
-
Eine
Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein im Suspensionsspritzverfahren, wobei die Baustoffmischung
auf der Basis einer Suspension aus Magnesiumoxid und einer wässrigen
MgCl
2-haltigen Anmachlösung als
Bindemittel sowie zumindest Quarzsand als Zuschlagstoff erstellt
wird:
Folgende Zutaten sind als mittlere Massenanteile mit
angegebenen Toleranzen in einer Suspensionsspritzrezeptur vorgesehen:
R-Lösung: | 15,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 15,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Gesteinskörnung: | 69
Ma% ± 7 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vor gesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von ≤ 60 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
-
Beispiel 5:
-
Eine
zum Beispiel 4 zugehörige detaillierte Baustoffmischung
mit folgenden Zutaten als Massenanteile (Ma) in der Suspensionsrezeptur:
R-Lösung: | 15,5
Ma% |
MgO-Produkt: | 15,5
Ma% |
Gesteinskörnung: | 69,0
Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von 58 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß dem Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
-
Beispiel 6:
-
Eine
zum Beispiel 4 zugehörige detaillierte Baustoffmischung
mit folgenden Zutaten als mittlere Massenanteile mit angegebenen
Toleranzen in einer Suspensionsspritzrezeptur unter Einbeziehung
von Mikrosilika:
R-Lösung: | 16,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 16,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Mikrosilika: | 2,55
Ma% ± 2,45 Ma% |
Gesteinskörnung: | 64,45
Ma% ± 9,45 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von ≤ 60 Ma% zur Erreichung der Normsteife gemäß Prüfverfahren
nach
DIN EN 14016-2 aufweist.
-
Beispiel 7:
-
Eine
Baustoffmischung zur Herstellung von MgO-Beton und zum Aufbringen
auf zu verschließende Hohlräume und Grubenbaue
im Salzgestein, wobei die Baustoffmischung auf der Basis einer Suspension
aus Magnesiumoxid und einer wässrigen MgCl
2-haltigen
Anmachlösung als Bindemittel sowie zumindest Quarzsand
als Zuschlagstoff erstellt wird:
Folgende Zutaten sind als
mittlere Massenanteile mit angegebenen Toleranzen in einer Suspensionsspritzrezeptur
vorgesehen:
R-Lösung: | 17,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 17,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Gesteinskörnung: | 65
Ma% ± 7 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von > 60 Ma% zur Erreichung
der Normsteife gemäß Prüfverfahren nach
DIN
EN 14016-2 aufweist.
-
Beispiel 8:
-
Eine
zum Beispiel 7 zugehörige detaillierte Baustoffmischung
mit folgenden Zutaten als mittlere Massenanteile mit angegebenen
Toleranzen in einer Suspensionsspritzrezeptur unter Einbeziehung
von Mikrosilika:
R-Lösung: | 18,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
MgO-Produkt: | 18,5
Ma% ± 3,5 Ma% |
Mikrosilika: | 2,55
Ma% ± 2,45 Ma% |
Gesteinskörnung: | 60,45
Ma% ± 9,45 Ma%, |
wobei als MgO-Produkt ein aus Magnesiterz kaustisch
gebranntes pulverförmiges MgO vorgesehen ist, wobei das
MgO-Produkt einen MgCl
2-Lösungsverbrauch
von > 60 Ma% zur Erreichung
der Normsteife gemäß Prüfverfahren nach
DIN
EN 14016-2 aufweist.
-
Anstelle
der R-Lösung kann auch eine Q-Lösung mit gleichen
Masseanteilen in den Rezepturen eingesetzt werden.
-
Alle
vorgenannten Baustoffmischungen zur Herstellung von MgO-Beton können
eine Gesteinskörnung aufweisen, deren Kornverteilung folgender
Tabelle 1 entspricht: Tabelle
1:
Korngruppen
[mm] | Anteile
[Ma%]: |
0–0,063 | 0,3 |
0,063–0,125 | 0,5 |
0,125–0,25 | 12,7 |
0,25–0,5 | 15,4 |
0,5–1,0 | 19,3 |
1,0–2,0 | 16,0 |
2,0–4,0 | 20,7 |
4,0–8,0 | 15,1 |
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In
der Vorrichtung zur Herstellung der vorgenannten Baustoffmischungen
für MgO-Beton auf zu verschließenden Hohlräumen
und Grubenbauen im Salzgestein mittels eines der angegebenen Verfahren
ist das Endteil der Vorrichtung als eine Trockenspritzdüse
ausgebildet, die mit einem Mittel zur Druckluftförderung
und mit einem Mittel der Pumpförderung in Verbindung steht,
wobei über das Mittel der Druckluftförderung das
Trockengemisch, bestehend aus den Zusatzstoffen, dem kaustischen
Magnesiumoxid und der Gesteinskörnung, und über
das Mittel der Pumpförderung die Anmachflüssigkeit,
die eine MgCl2- haltige Salzlösung
im erforderlichen Sättigungsbereich darstellt, über
Druckleitungen der Trockenspritzdüse zugeführt
wird.
-
In
einer weiterentwickelten Vorrichtung ist das Endteil der Vorrichtung
eine modifizierte Trockenspritzdüse, die mit einem Mittel
zur Druckluftförderung und mit einem Mittel der Pumpförderung
oder mit einem Mittel zur Förderung im Druckkessel in Verbindung
steht, wobei über das Mittel der Druckluftförderung
das Trockengemisch, bestehend aus den Zusatzstoffen und der Gesteinskörnung,
sowie über das Mittel der Pumpförderung oder über
das Mittel der Förderung im Druckkessel die Anmachflüssigkeit,
die aus einer MgCl2-haltigen Salzlösung
im erforderlichen Sättigungsbereich, einem kaustischen
Magnesiumoxid und Zusatzstoffen in Form von Stabilisatoren besteht, über
Druckleitungen der modifizierten Trockenspritzdüse zugeführt
wird, wobei die modifizierte Trockenspritzdüse einen größeren
Düsenquerschnitt gegenüber der herkömmlichen
Trockenspritzdüse infolge der höheren Viskosität
im Moment der Zusammenführung der einzelnen Zutaten innerhalb der
Düse aufweist.
-
Das
Verfahren zum Aufbringen der vorgenannten erfindungsgemäßen
Baustoffmischungen auf zu verschließenden Hohlräume
und Grubenbauen im Salzgestein zur Herstellung von MgO-Beton auf
dem Salzgestein mit der vorgenannten Vorrichtung wird mit folgenden
Schritten durchgeführt:
- – Reinigen
der zum Aufbringen von Baustoffmischungen vorgesehenen Oberfläche
des Salzgesteins mittels Sandstrahlen im Trockenstrahlverfahren,
- – Aufbringen einer 1 mm bis 10 mm dicken Schicht einer
ersten MgO-Baustoffmischung mit einer Zuschlaggemischkörnung
der Korngröße bis max. 1 mm Maximalgröße
als Grundierungsschicht,
- – Abbinden der aufgebrachten MgO-Baustoffmischung und
- – Aufbringen einer zweiten MgO-Baustoffmischung mit
einer Zuschlaggemischkörnung der Korngröße
bis max. 8 mm Maximalgröße als abschließende
Schutzschicht auf die Grundierungsschicht und Aushärten
der MgO-Baustoffmischung zum MgO-Beton.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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