DE102016117084B4 - Use of an injection agent - Google Patents
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Abstract
Verwendung eines Injektionsmittels (3), mindestens aufweisend:
kieselsäurehaltige Lösung sowie ein alkalisch aktiviertes Bindemittelsystem aus zumindest Hüttensand und/oder Metakaolin und/oder Silikastaub, wobei das Injektionsmittel (3) frei von organischen Komponenten ist, zum Verfüllen, Verfestigen und Abdichten von Wegsamkeiten (1a, 1b) in einem natürlichen oder künstlichen Gestein (2) oder einem Bergbauversatz in einem Bergwerk.
Use of an injection agent (3), comprising at least:
silicic acid-containing solution and an alkaline activated binder system comprising at least granulated slag and / or metakaolin and / or silica fume, wherein the injection medium (3) is free of organic components for filling, solidifying and sealing pathways (1a, 1b) in a natural or artificial rock (2) or a mining offset in a mine.
Description
Die Erfindung betrifft ein Injektionsmittel zum Verfüllen, Verfestigen und Abdichten von Wegsamkeiten in Gesteinen oder einem Bergbauversatz.The invention relates to an injection agent for filling, solidifying and sealing pathways in rocks or mining offsets.
Wegsamkeiten in Gesteinen, natürliche wie künstliche (z. B. Betone) oder in Bergbauversatz können in Form von Hohlräumen unterschiedlicher Größe, wie Klüfte, Risse oder Porensysteme vorliegen. Diese Wegsamkeiten führen dazu, dass im Gestein oder im Bergbauversatz gespeicherte Lösungen, beispielsweise Wässer, in bergmännisch erstellte Hohlräume eindringen können. Zudem können die Hohlräume zu einer Instabilität des Gesteins bzw. des Bergbauversatzes führen. Um dies zu vermeiden, sind Injektionen vorgesehen, mit denen die Hohlräume verfüllt werden, um diese abzudichten und das Gestein bzw. den Bergbauversatz zu stabilisieren bzw. zu verfestigen oder abzudichten.Pathways in rocks, natural as well as artificial (eg concretes) or mining offsets can be in the form of cavities of different sizes, such as clefts, cracks or pore systems. These pathways cause solutions stored in rocks or mining offsets, such as waters, to penetrate into mined cavities. In addition, the cavities can lead to instability of the rock or the mining offset. In order to avoid this, injections are provided with which the cavities are filled in order to seal them and to stabilize or seal the rock or the mining offset.
Zur Injektion größerer Hohlräume sind partikelgestützte Injektionsmittel vorgesehen. Partikelgestützte Injektionsmittel für größere Hohlräume sind hierbei zementhaltige Suspensionen, die mit Wasser und/oder einer Natriumchlorid-Lösung hergestellt werden können oder Suspensionen auf der Basis von Magnesiumoxid und/oder Magnesiumhydroxid, die mit einer Magnesiumchlorid-Lösung angemischt werden.For injection of larger cavities particle-based injection means are provided. Particle-based injectors for larger cavities here are cementitious suspensions that can be prepared with water and / or a sodium chloride solution or suspensions based on magnesium oxide and / or magnesium hydroxide, which are mixed with a magnesium chloride solution.
Zum Verfüllen, Verfestigen und Abdichten eines Systems mit Rissen und/oder Poren unterschiedlicher Größe sind mehrere Einzelinjektionen mit unterschiedlichen Injektionsmitteln notwendig. In einem ersten Schritt werden größere Hohlräume mit den gröberen, partikelgestützten Injektionsmitteln injiziert. Mit abnehmender Größe werden die Risse oder Poren zunächst mit feinkörnigen, partikelgestützten Injektionsmitteln und danach mit partikelfreien Injektionsmitteln verpresst.To fill, consolidate and seal a system with cracks and / or pores of different sizes, several single injections with different injectables are necessary. In a first step, larger cavities are injected with the coarser, particle-supported injection means. With decreasing size, the cracks or pores are first compressed with fine-particle, particle-supported injection means and then with particle-free injection means.
Nachteilig hierbei ist, dass Zemente und Feinstzemente, d.h. die Bindemittel von Suspensionen und partikelgestützten Injektionsmitteln, stark hygroskopisch sind. Dadurch wird ihre Lagerfähigkeit stark eingeschränkt. Sie verlieren in Folge der Reaktion mit Feuchtigkeit, auch der Luft, ihre Fähigkeit, mit dem Anmischwasser der Suspension bzw. dem partikelgestützten Injektionsmittel zu reagieren. Ihre Neigung, in der Suspension Agglomerate zu bilden, erfordert häufig die Zugabe organischer Dispergiermitteln (Fließmittel). Feinstzemente sind sehr teuer und zur Gewährleistung einer hinreichenden Verarbeitungszeit sind den Suspensionen häufig Reaktionsverzögerer zuzugeben; der Verarbeitungsaufwand und die Kosten steigen.The disadvantage here is that cements and Feinstzemente, i. the binders of suspensions and particle-based injectables, are highly hygroscopic. This greatly reduces their shelf life. As a result of the reaction with moisture, including the air, they lose their ability to react with the mixing water of the suspension or the particle-based injection agent. Their tendency to form agglomerates in the suspension often requires the addition of organic dispersants (flow agents). Very fine cements are very expensive and to ensure a sufficient processing time, suspensions are often added to the suspensions; the processing effort and costs increase.
Zur Gewährleistung des Eindringvermögens in Risse und Poren und einer hinreichenden Verarbeitungszeit haben die Injektionsmittel ein hohes Wasser-Feststoff-Verhältnis und Wasser-Zement-Verhältnis. Die Suspensionen sind daher uneingeschränkt mit Gesteins- oder Porenlösungen mischbar. Dieser Effekt kann insbesondere bei Injektionen auftreten, wenn hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Injektionsmittels und damit turbulente Strömungsverhältnisse gegeben sind. Vermischungen sind insbesondere aus dem Bereich des Tunnelbaus bekannt und werden als Auswaschungen bezeichnet. Die negative Folge des Vermischungseffektes ist ein Verlust der Abdichtwirkung bzw. des mechanischen Verbundes zum Injektionskörper, d.h. dem Gestein bzw. dem Bergbauversatz.To ensure the ability to penetrate cracks and pores and have a sufficient pot life, the injectables have a high water to solid ratio and water to cement ratio. The suspensions are therefore immiscible with rock or pore solutions miscible. This effect can occur in particular in the case of injections if high flow velocities of the injection agent and thus turbulent flow conditions are present. Mixtures are known in particular from the field of tunnel construction and are referred to as leaching. The negative consequence of the mixing effect is a loss of the sealing effect or the mechanical bond to the injection body, i. the rock or the mining offset.
Nachteilig ist weiterhin, dass die hohen Wasser- oder Lösungsanteile und die niedrige Viskosität der Anmischlösung zur Folge haben, dass die Partikel der Suspensionen leicht sedimentieren oder an Engstellen des Strömungsweges im Injektionskörper Partikelfiltrationen auftreten können. Zudem ist aufgrund der unterschiedlichen Trägheit (geringe Viskosität der Lösungsphase) des Injektionsmittels und der suspendierten Partikel in Folge von Druckschwankungen beim Injektionsprozess eine Trennung der Partikel von der Lösung des Injektionsmittels möglich. Um diese Prozesse und ggf. ein Baustoffbluten (Bildung einer Lösungsschicht auf der Baustoffoberfläche) zu verhindern, ist häufig die Zugabe feinkörniger quellfähiger Tone notwendig, so dass der Aufwand sowie die Kosten bei der Herstellung des Injektionsmittels steigen.A further disadvantage is that the high proportions of water or solvents and the low viscosity of the mixing solution have the consequence that the particles of the suspensions sediment easily or particle filtrations can occur at bottlenecks of the flow path in the injection body. In addition, due to the different inertia (low viscosity of the solution phase) of the injection agent and the suspended particles as a result of pressure fluctuations in the injection process, a separation of the particles of the solution of the injection agent is possible. To prevent these processes and possibly a building material bleeding (formation of a solution layer on the building material surface), the addition of fine-grained swellable clays is often necessary, so that the cost and the cost of producing the injection agent increase.
Die in zementhaltigen Suspensionen vorhandenen Lösungen können weiterhin Gesteinsbestandteile lösen oder physikalisch mit Gesteinsbestandteilen (wie Tonanteilen) reagieren, so dass Quell- oder Spaltdrücke entstehen. Nachteilig ist dabei, dass die chemisch-physikalischen Wechselwirkungen die Strömung und somit die Reichweite des Injektionsmittels im entsprechenden Hohlraum und darüber die kraftschlüssige Verbindung des Injektionsmittels mit dem Injektionskörper und die Abdichtwirkung beeinträchtigen können. Reaktionen mit externen Lösungen, wie Gebirgslösungen, sind bei zementhaltigen Injektionsmitteln stark abhängig vom Chemismus dieser Lösungen. Bei Natriumchlorid-dominierten Lösungen besteht die Gefahr, der zuvor beschriebenen Auswaschungen und beim Vermischen auch einer Verzögerung der Abbinde-Reaktionen des Zements. Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat und Calciumchlorid können dagegen das Erhärten initiieren und ein weiteres Vordringen der Injektionsfront im Riss verhindern. Die zementhaltigen Injektionsmittel reagieren bei einem Lösungskontakt somit sehr sensibel auf die unterschiedlichen Salze, die in Gebirgs-/Formationslösungen auftreten können.The solutions present in cement-containing suspensions can furthermore dissolve rock constituents or physically react with rock constituents (such as clay fractions), so that swelling or cracking pressures arise. A disadvantage is that the chemical-physical interactions can affect the flow and thus the range of the injection agent in the corresponding cavity and above the non-positive connection of the injection agent with the injection body and the sealing effect. Reactions with external solutions, such as rock solutions, are highly dependent on the chemistry of these solutions for cementitious injectables. For sodium chloride-dominated solutions there is a risk of the above-described leaching and mixing of a delay in the setting reactions of the cement. Magnesium chloride, magnesium sulfate and calcium chloride, on the other hand, can initiate hardening and prevent further penetration of the injection front in the crack. The cementitious injectables react with a solution contact thus very sensitive to the different salts that can occur in mountain / formation solutions.
Ein wesentlicher Nachteil der zementgebundenen Injektionsmittel ist weiterhin ihre eingeschränkte Dauerhaftigkeit, Langzeitbeständigkeit bzw. Langzeitstabilität, wenn in den Gesteinslösungen Magnesium-, Sulfat- oder Ammonium-Ionen vorhanden sind oder wenn die Lösungen, beispielsweise durch gelöstes Kohlendioxid (CO2) sauer sind (vgl. DIN 4030). In diesem Fall kann sich das Injektionsmittel zersetzen, so dass die Funktionstüchtigkeit der Injektionen und damit der Abdicht- oder Verfestigungsmaßnahme nicht mehr gegeben ist.A major disadvantage of cementitious injection means is still their limited durability, long-term stability or long-term stability if magnesium, sulfate or ammonium ions are present in the rock solutions or if the solutions are acidic, for example due to dissolved carbon dioxide (CO2) (see DIN 4030). In this case, the injection agent can decompose, so that the functionality of the injections and thus the sealing or solidifying measure is no longer given.
In
Aufgabe der Erfindung ist, eine Verwendung eines Injektionsmittels zum Verfüllen, Verfestigen und Abdichten von Wegsamkeiten in einem Gestein oder einem Bergbauversatz, insbesondere in einem Bergwerk, anzugeben, mit der in einfacher Weise eine dauerhafte und zuverlässige Verfüllung, Verfestigung und Abdichtung mit einer hohen Langzeitbeständigkeit gewährleistet werden kann.The object of the invention is to provide a use of an injection means for filling, solidifying and sealing pathways in a rock or a mining offset, especially in a mine, with the ensured in a simple manner a durable and reliable backfilling, solidification and sealing with a high long-term stability can be.
Diese Aufgabe wird durch ein Injektionsmittel nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an injection agent according to claim 1. Preferred developments are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, als Injektionsmittel ein Gemisch aus einer kieselsäurehaltigen Lösung, beispielsweise einer Wasserglaslösung, sowie einem Bindemittelsystem aus zumindest Hüttensand und/oder Metakaolin und/oder Silikastaub zu verwenden, wobei das Bindemittelsystem vorzugsweise alkalisch bzw. basisch aktiviert ist. D.h. eine Anlösereaktion der Ausgangsstoffe - Hüttensand und/oder Metakaolin und/oder Silikastaub - mit anschließender Verfestigungsreaktion zu dem Bindemittelsystem erfolgt durch eine alkalische bzw. basische Aktivierung.According to the invention, it is therefore intended to use as injection agent a mixture of a siliceous solution, for example a waterglass solution, and a binder system comprising at least granulated slag and / or metakaolin and / or silica fume, wherein the binder system is preferably activated alkaline or basic. That a dissolution reaction of the starting materials - granulated slag and / or metakaolin and / or silica fume - followed by solidification reaction to the binder system is carried out by an alkaline or basic activation.
Vorteilhafterweise kann mit dem erfindungsgemäßen Injektionsmittel nach dem Erhärten eine gute Dauerhaftigkeit bzw. Langzeitbeständigkeit gewährleistet werden. Dies konnte experimentell bestätigt werden, indem auch nach längerer Lagerungszeit in unterschiedlich zusammengesetzten Gebirgslösungen oder salzhaltigen Gebirgslösungen keine nachteiligen Veränderungen des erhärteten Injektionsmittels festgestellt werden konnte. Aufgrund der vernachlässigbaren Löslichkeit sind keine nachteiligen Auswirkungen auf den umgebenden Injektionskörper, d.h. Locker- oder Festgestein durch Grundwässer und Formationslösungen zu erwarten. Vielmehr ist davon auszugehen, dass der Salzgehalt zahlreicher Formationslösungen sogar förderlich für die Festigkeitsentwicklung des erfindungsgemäßen Injektionsmittels ist. Demnach können Reaktionen, beispielsweise mit hochkonzentrierten Salzlösungen, z.B. MgCl2 Lösungen, eine Zunahme des Feststoffvolumens verursachen, die in Bezug auf die Abdichtung von Wegsamkeiten von Vorteil ist.Advantageously, with the injection medium according to the invention after hardening a good durability or long-term stability can be ensured. This could be confirmed experimentally, in that even after prolonged storage in different mountain solutions or saline rock solutions no adverse changes in the hardened injection medium could be found. Due to the negligible solubility, there are no adverse effects on the surrounding injection body, i. Loose or hard rock can be expected from groundwaters and formation solutions. Rather, it can be assumed that the salt content of numerous formation solutions is even conducive to the strength development of the injection medium according to the invention. Thus, reactions, for example, with highly concentrated salt solutions, e.g. MgCl2 solutions, cause an increase in the volume of solids, which is advantageous in terms of sealing pathways.
Da Hüttensand CaO, SiO2 und Al2O3 enthält, Metakaolin SiO2 und Al2O3 und Silikastaub SiO2, kann der Gehalt der Verbindungen SiO2, Al2O3 und CaO im Injektionsmittel durch die Menge der verwendeten Ausgangsstoffe des Bindemittelsystems variabel eingestellt werden. Die Gesamtmenge an SiO2 kann zudem über die Zusammensetzung der kieselsäurehaltigen Lösung eingestellt werden. Dadurch kann vorteilhafterweise die Abdichtwirkung sowie die Verfestigungswirkung des Injektionsmittels auf das verfüllte Gestein bzw. den verfüllten Bergbauversatz genau angepasst werden.Since blastfurnace slag contains CaO,
Die exakte Zusammensetzung der Komponenten des Injektionsmittels ist insbesondere abhängig von der Wahl der Ausgangsstoffe des Bindemittelsystems:
Wird lediglich Hüttensand für das Bindemittelsystem verwendet, so weist das Injektionsmittel bei einer Grädigkeit der kieselsäurehaltigen Lösung von 37/40 vorzugsweise einen ersten Anteil an kieselsäurehaltiger Lösung von mindestens 50 Massen-% und einen zweiten Anteil des Bindemittelsystems, d.h. des Hüttensands, von maximal 50 Massen-% auf. Wird lediglich Metakaolin im Bindemittelsystem verwendet, beträgt der erste Anteil mindestens 60 Massen-% und der zweite Anteil maximal 40 Massen-%. Besteht das Bindemittelsystem lediglich aus Silikastaub, wird der erste Anteil zu mindestens 75 Massen-% und der zweite Anteil zu maximal 25 Massen-% gewählt. Diese Anteile stellen hierbei quasi Randwerte dar, d.h. wird nicht nur ein Ausgangsstoff für das Bindemittelsystem verwendet sondern ein Zwei- oder Dreistoff-Gemisch der Ausgangsstoffe Hüttensand, Metakaolin und Silikastaub, ergeben sich entsprechende Zwischenwerte für den ersten Anteil und den zweiten Anteil.The exact composition of the components of the injection agent depends in particular on the choice of the starting materials of the binder system:
If only blastfurnace slag is used for the binder system, the grout at a gravel content of the siliceous solution of 37/40 preferably has a first fraction of siliceous solution of at least 50 mass% and a second fraction of the binder system, ie of the blast furnace slag, of at most 50 masses -% on. If only metakaolin is used in the binder system, the first proportion is at least 60% by mass and the second proportion is at most 40% by mass. If the binder system consists only of silica fume, the first portion is selected to be at least 75% by mass and the second portion to a maximum of 25% by mass. These proportions are quasi-marginal values, ie not only is a starting material used for the binder system but a two- or three-component mixture of the starting materials granulated slag, metakaolin and silica fume, resulting in corresponding intermediate values for the first portion and the second portion.
Bei einer Grädigkeit von 50/52 der kieselsäurehaltigen Lösung verändern sich die jeweiligen Randwerte, wobei sich der erste Anteil um 5 Massen-% erhöht und sich der zweite Anteil entsprechend um 5 Massen-% verringert. Bei Grädigkeiten, die zwischen 50/52 und 37/40 liegen, sind die Randwerte entsprechend dazwischenliegend zu wählen.At a gravel content of 50/52 of the siliceous solution, the respective boundary values change, whereby the first fraction increases by 5% by mass and the second fraction correspondingly decreases by 5% by mass. For grades between 50/52 and 37/40, the boundary values are to be chosen in between.
Weiterhin kann durch die Auswahl der Feinheit sowie der chemischen Reaktivität insbesondere der Ausgangsstoffe Hüttensand und Metakaolin vorteilhafterweise die Stoffeigenschaft des Injektionsmittels, insbesondere die Verfestigungseigenschaft, an die jeweilige Anwendung angepasst werden, so dass eine optimierte Verfüllung bzw. Abdichtung erfolgen kann.Furthermore, by selecting the fineness and the chemical reactivity in particular of the starting materials granulated slag and metakaolin advantageously the material property of Injection means, in particular the solidification property, are adapted to the respective application, so that an optimized filling or sealing can take place.
Die Ausgangsstoffe werden weiterhin gemäß der DIN EN 206 als Zusatzstoffe des Typs II (reaktiv) bezeichnet und erfüllen vorteilhafterweise die Qualitätsanforderungen, die an Ausgangsstoffe für Injektionsmittel zu stellen sind. Silikastaub (nach DIN EN 13263-1) als Ausgangsstoff hat zudem den Vorteil, dass die Partikel ca. 30 bis 100 mal kleiner sind als Zementpartikel und daher in extrem kleine Wegsamkeiten, beispielsweise feine Risse und Poren, des injizierten Systems eindringen können.The starting materials are further referred to as additives of type II (reactive) according to DIN EN 206 and advantageously meet the quality requirements that are to be placed on starting materials for injectables. Silica fume (according to DIN EN 13263-1) as a starting material also has the advantage that the particles are about 30 to 100 times smaller than cement particles and therefore can penetrate into extremely small pathways, such as fine cracks and pores, of the injected system.
Wasserglaslösungen, beispielsweise Natronwasserglas oder Kaliwasserglas, sind hierbei Lösungen von Alkalisilikaten, die beispielsweise auch als partikelfreie Injektionsmittel eingesetzt werden und daher vorteilhafterweise zum Verfüllen, Verfestigen und Abdichten von Wegsamkeiten in einem Gestein oder einem Bergbauversatz sehr gut geeignet sind. Diese in dem alkalisch bzw. basisch aktivierten Injektionsmittel enthaltene Wasserglaslösung kann auch in sehr feine Risse oder Poren beispielsweise in der Größenordnung von einigen Mikrometern, die für Partikel nicht zugänglich sind, vordringen. In diesem Fall erfolgt vorteilhafterweise ein zusätzlicher Abdichtprozess, wenn die Wasserglaslösung mit Salzlösungen des Gesteins in Kontakt kommt oder wenn Silikastaub-Partikel mit in die feinen Risse oder Poren vordringen konnten. Dabei bildet sich durch die Reaktion des Injektionsmittels, insbesondere der Wasserglaslösung, mit dem umgebenen salzhaltigen Gestein ein kraftschlüssiger Verbund, der für eine mechanische Stabilisierung im Bereich der Wegsamkeiten sorgt.Water glass solutions, for example soda waterglass or potash waterglass, are in this case solutions of alkali metal silicates which are also used, for example, as particle-free injection agents and are therefore advantageously very suitable for filling, solidifying and sealing pathways in a rock or a mining offset. This water glass solution contained in the alkaline or base-activated injection agent can also penetrate into very fine cracks or pores, for example of the order of a few micrometers, which are not accessible to particles. In this case, advantageously, an additional sealing process takes place when the water glass solution comes into contact with salt solutions of the rock or when silica fume particles could penetrate into the fine cracks or pores. In this case, formed by the reaction of the injection agent, in particular the water glass solution, with the surrounding salt-containing rock a non-positive bond, which ensures a mechanical stabilization in the field of pathways.
Gemäß einer Ausbildung, die nicht Teil der Erfindung ist, ist vorgesehen, als eine zusätzliche Komponente des Injektionsmittels einen zementhaltigen Stoff und/oder Magnesiumoxid beizufügen und/oder dem Injektionsmittel einen Härter zuzufügen, der eine Erhärtung der Wasserglaslösung bewirkt. Dadurch können vorteilhafterweise die Verfestigungseigenschaften des Injektionsmittels weiter verbessert werden.According to an embodiment which is not part of the invention, it is provided to add, as an additional component of the injection means, a cementitious substance and / or magnesium oxide and / or to add to the injection agent a hardener which causes hardening of the waterglass solution. As a result, advantageously, the solidification properties of the injection agent can be further improved.
Der Einsatz von zementhaltigen Stoffen ist hierbei bei der Injektion von größeren Wegsamkeiten, d.h. Rissen oder Porensystemen im mm- bis cm-Bereich, beispielsweise Hohlräumen, vorgesehen, da bei der Reaktion von Zement mit dem Wasserglas bzw. der kieselsäurehaltigen Lösung größere Partikel entstehen können, oder in Kombination mit Wassergläsern einer hohen Dichte bzw. Grädigkeit, d. h. niedrigem Wassergehalt. Der Einsatz von Zement ist daher vorteilhafterweise dann vorgesehen, wenn eine höhere Reaktions-/Erhärtungsgeschwindigkeit des Injektionsmittels gewünscht ist.The use of cementitious materials in this case is in the injection of larger pathways, i. Cracks or pore systems in the mm to cm range, such as cavities, provided as in the reaction of cement with the water glass or the siliceous solution may form larger particles, or in combination with water glasses of high density or drought, d. H. low water content. The use of cement is therefore advantageously provided when a higher reaction / hardening rate of the injection agent is desired.
Ergänzend zu den zementhaltigen Stoffen oder alternativ kann das Magnesiumoxid als beschleunigende und/oder festigkeitssteigernde Komponente beigefügt werden.In addition to the cementitious materials or alternatively, the magnesium oxide can be added as an accelerating and / or strength-enhancing component.
Ein weiterer Einsatzbereich für das erfindungsgemäße Injektionsmittel mit dem zusätzlichen zementhaltigen Stoff umfasst das Verfüllen und Abdichten der zur Injektion genutzten Bohrlöcher. Die Zementmenge ist jedoch zu begrenzen, da festgestellt wurde, dass sich bei erhöhten Anteilen in Strömungsschatten des Mischers oder des Injektionsmittel-Fördersystems Ablagerungen bilden können.Another area of use for the injection medium according to the invention with the additional cementitious substance comprises the filling and sealing of the boreholes used for injection. However, the amount of cement should be limited since it has been found that deposits may form at elevated levels in the flow shadows of the mixer or grout conveyor system.
Aufgrund der chemisch-mineralogischen Verwandtschaft mit den Ausgangsstoffen des Bindemittelsystem und der begrenzten Menge an Portlandzementklinker kann als zementhaltiger Stoff beispielsweise Portlandhüttenzement (CEM II/B-S nach DIN EN 197-1), Hochofenzement (CEM 111, VLH 111), Portland-Silikastaubzement oder Tonerdezement nach DIN EN 14647 eingesetzt werden.Due to the chemical-mineralogical relationship with the starting materials of the binder system and the limited amount of Portland cement clinker as cementitious substance such as Portlandhüttenzement (CEM II / BS according to DIN EN 197-1), blast furnace cement (CEM 111, VLH 111), Portland silica dust cement or alumina cement be used according to DIN EN 14647.
Bei zusätzlicher Verwendung von Zement wird der Anteil dessen im Injektionsmittel vorzugsweise derartig festgelegt, dass ein Portlandzementklinkeranteil im Injektionsmittel maximal 10% des Anteils an kieselsäurehaltiger Lösung, d.h. des ersten Anteils, beträgt.With additional use of cement, the proportion of it in the injection medium is preferably set such that a Portland cement clinker content in the injection medium is at most 10% of the content of siliceous solution, i. of the first share.
Durch den ergänzenden Härter wird vorteilhafterweise erreicht, dass bei einem Einsatz des Injektionsmittels in Gesteinen, die inert sind, d.h. in denen keine Reaktion des Injektionsmittels mit dem Gestein oder dem Versatz stattfindet, die in feine Risse abgepresste Wasserglaslösung dennoch erhärten kann, um die Wirkung der Verfestigung und/oder der Abdichtung zu erreichen. Der Härter kann dazu mit der kieselsäurehaltigen Lösung in sehr feine, nur für Lösungen zugängliche Risse eindringen und dort eine Eigenerhärtung des Wasserglases bewirken. Als mögliche Härter kommen beispielsweise Aluminate, fluoridhaltigen Härter in Frage.It is advantageously achieved by the supplemental hardener that when the injectant is used in rocks which are inert, i. in which no reaction of the grout with the rock or the offset takes place, the water glass solution squeezed into fine cracks can nevertheless harden in order to achieve the effect of solidification and / or sealing. The hardener can penetrate with the siliceous solution in very fine, accessible only for solutions cracks and there cause a self-hardening of the water glass. Examples of possible hardeners are aluminates, fluoride-containing hardeners.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung können weiterhin inerte Zusatzstoffe, beispielsweise Baryt oder Tonmehle (außer Bentonit) und/oder Zusatzmittel, beispielsweise Fließmittel oder Reaktionsverzögerer, im Injektionsmittel vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann dadurch eine weitere Anpassung und Optimierung der Materialeigenschaften an die Injektionserfordernisse, beispielsweise im Hinblick auf ein Fließ- oder Reaktionsverhalten, erreicht werden. Zudem können Partikel als Stützmittel fungieren und Fließwege für die kieselsäurehaltige Lösung offen halten. Aufgrund der Anforderung an die Fließfähigkeit dominiert jedoch stets der Lösungsanteil gegenüber dem Feststoffanteil.In accordance with an advantageous embodiment, inert additives, for example barite or clay flour (except bentonite) and / or additives, for example flow agents or reaction retarders, may furthermore be provided in the injection medium. Advantageously, this allows a further adaptation and optimization of the material properties to the injection requirements, for example, with regard to a flow or reaction behavior can be achieved. In addition, particles can act as proppant and keep flow paths open for the siliceous solution. Due to the requirement for flowability, however, the proportion of solvent always dominates over the solids content.
Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Injektionsmittel in Kombination mit klassischen, partikelgestützten Injektionsmitteln eingesetzt werden, auch dann, wenn diese klassischen Injektionsmittel eine salinare Lösung enthalten. An der Kontaktfläche zwischen dem erfindungsgemäßen und dem klassischen Injektionsmittel bildet sich dann eine Reaktionsschicht mit Kieselgelen, die in das Riss- oder Porensystem verpresst werden kann. Die Folge ist eine Verbesserung der Abdichtwirkung.Advantageously, the injection means according to the invention can be used in combination with classical, particle-based injection means, even if these classic injection means contain a saline solution. At the contact surface between the inventive and the classical injection agent then forms a reaction layer with silica gels, which can be pressed into the crack or pore system. The result is an improvement in the sealing effect.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 Injektionsarbeiten, bei denen ein Gestein mit einem Injektionsmittel verfüllt wird.
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1 Injection works in which a rock is filled with an injection medium.
Die
Im Gestein
Insbesondere in Abhängigkeit der Zusammensetzung und Korngröße des Injektionsmittels
Der Injektionsdruck pl kann beispielsweise 80 bar sein, so dass für einen ausreichend hohen Spannungszustand im Gestein
Claims (10)
Priority Applications (1)
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DE102016117084.4A DE102016117084B4 (en) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | Use of an injection agent |
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