DE3722652A1 - Process for producing cement suspension - Google Patents

Process for producing cement suspension

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Abstract

The invention relates to a process for producing cement suspensions with an especially fine average grain size of approx. 3 to 6 mu , defined by a 50 % sub-sieve fraction. Suspensions of this kind are required for injection purposes for soil consolidation or for soil sealing and for repairing building structures. The penetration depth of such fine suspensions is greater than that of suspensions of standard cements. The aforementioned suspensions were hitherto made from extremely finely ground cements which have various disadvantages. According to the present invention, a standard cement with a relatively coarse average grain size, which is above that required, is mixed with a liquid to form a basic suspension and pumped through a separator, the finest proportion being separated off, as a fine suspension in the overflow from the separator, for the aforementioned further use until the desired average grain size is established. The coarse suspension in the underflow of the separator may be passed on for other uses. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zementsuspension mit einer mittleren Korngroße von ca. 3 . . . 6 µ , insbesondere mit einer Ultrafeinzement entspre­ chenden Kornverteilung. Derartige Suspensionen werden insbesondere für Injektionszwecke zur Bodenverfestigung oder Bodenabdichtung und zur Vorbereitung von Gründungen und Sanierung von Bauwerken benötigt. Verfestigungen sind z.B. zur Vorbereitung von Unterfangungen, Fundamenten oder Tunnelgewölben üblich, Abdichtungsschleier werden an Stau­ dämmen und anderen Wasserbauwerken gelegt.The invention relates to a method for producing Cement suspension with an average grain size of approx. 3rd . . 6 µ, especially with an ultra-fine cement grain distribution. Such suspensions are in particular for grouting purposes or waterproofing and to prepare foundations and renovation of buildings needed. Consolidations are e.g. for the preparation of underpinnings, foundations or Tunnel vaults common, sealing veils are at traffic jams dams and other hydraulic structures.

Die Injektionsmittel müssen so beschaffen sein, daß sie über die natürlichen Fließwege in die Hohlräume von Lockergesteinsböden bzw. in klüftige Steine möglichst weit eindringen und nach dem Erhärten den Injektionsbereich hinreichend verfestigen und/oder abdichten.The injectables must be such that they via the natural flow paths into the cavities of Loose stone floors or in jagged stones as far as possible penetrate and after hardening the injection area sufficiently solidify and / or seal.

Die Anwendungsgrenzen der bekannten Injektionsstoffe für konventionelle Injektionsverfahren ergeben sich aus den Eigenschaften ihrer dispersen Systeme, die durch die Fein­ heit der Korngröße der verwendeten Zemente bestimmt wor­ den. Bei mit Normzement hergestellten Suspensionen liegt die Anwendungsgrenze bei Böden mit einer Durchlässigkeit von 5×10-3 m/s. The application limits of the known injection materials for conventional injection methods result from the properties of their disperse systems, which has been determined by the fineness of the grain size of the cements used. For suspensions made with standard cement, the application limit is for soils with a permeability of 5 × 10 -3 m / s.

Um die Einsatzmöglichkeit zu erweitern sind von Zement- Herstellern Spezialzemente für Injektionszwecke auf den Markt gebracht worden, die sich von Normzementen besonders durch die größere Mahlfeinheit unterscheiden. Die Anwen­ dungsgrenze für die mit diesen Spezialzementen herge­ stellten Zementsuspensionen ist deutlich hinausgeschoben und liegt bei Böden mit einer Durchlässsigkeit von 5× 10-4 m/s.In order to expand the possible uses, cement manufacturers have brought special cements for injection purposes onto the market, which differ from standard cements in particular by the greater fineness of grinding. The application limit for the cement suspensions made with these special cements has been significantly extended and is for floors with a permeability of 5 × 10 -4 m / s.

Die vorbezeichneten Spezialzemente haben wesentliche Nach­ teile, von denen als vorrangig ein hoher Preis und eine äußerst beschränkte örtliche Verfügbarkeit zu nennen sind, da sie bisher nur in Japan und Deutschland an wenigen Orten hergestellt werden. Außerhalb der genannten Länder und weitab von den Produktionsstätten erhöht sich der Preis somit durch die Transportkosten nochmals, wobei zusätzlich logistische Probleme entstehen.The above-mentioned special cements have significant aftermath parts of which are primarily a high price and a extremely limited local availability should be mentioned, since so far only in Japan and Germany on a few Places. Outside the countries mentioned and far away from the production sites Price thus again by the transport costs, whereby additional logistical problems arise.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß durch die große Mahlfeinheit die Hydratation dieser Zemente bereits durch die Einwirkung der Luftfeuchtigkeit, und zwar schon bei üblichen Werten einsetzt. Dies bedingt eine Verpackung in Kunststoffsäcken und die Bereitstellung trockener Lagerungsmöglichkeiten, somit weitere Nachteile durch erhöhte Lagerungskosten und in logistischer Hin­ sicht. Eine Lagerung in Silos ist nicht möglich; angebro­ chene Säcke müssen alsbald aufgebraucht werden.Another major disadvantage is that due to the great fineness of hydration Cements due to the influence of air humidity, and that already starts with usual values. This requires packing in plastic bags and providing dry storage options, thus further disadvantages through increased storage costs and in a logistical way view. Storage in silos is not possible; opened sacks must be used up soon.

Der vorliegenden Erfindung liegt, davon ausgehend, die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Zementsuspension der eingangs genannten Art bereit­ zustellen, durch welches ein Erzeugnis zu geringeren Kosten darstellbar ist und mit welchem unter Vermeidung logistischer Probleme eine vergrößerte örtliche Verfüg­ barkeit gegeben ist.The present invention is based on that Task based on a process for the production of Cement suspension of the type mentioned ready to deliver, by which a product is reduced  Costs can be represented and with what with avoidance logistical problems an increased local availability availability is given.

Das lösungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, das ein Zement mit einer Korngrößenverteilung, die eine die Höchstkorngröße einschließende Bandbreite hat, insbe­ sondere ein Normzement, mit einer Flüssigkeit zu einer Grundsuspension angemischt und durch einen Abscheider gepumpt wird, wobei der durch die Höchstkorngröße bestimm­ te Anteil als Feinsuspension im Überlauf des Zyklons zur weiteren Verwendung abgeschieden wird. Das erfindungsge­ mäße Verfahren macht sich zu Nutze, daß in Normzementen eine solche Korngrößenverteilung vorhanden ist, die die der Spezialzemente einschließt.The process according to the solution is characterized in that which is a cement with a grain size distribution, the one has the maximum grain size including bandwidth special a standard cement, with a liquid to a Basic suspension mixed and through a separator is pumped, which is determined by the maximum grain size portion as fine suspension in the overflow of the cyclone further use is deposited. The fiction moderate process takes advantage of that in standard cements there is such a grain size distribution that the which includes special cements.

Durch das erfindungsgemäße Anmischen derartiger Normze­ mente zu einer Grundsuspension und Abscheiden der feineren Anteile dieser Suspension in einem Abscheider wird auf billigste Art am Einsatzort eine Feinsuspension mit verminderten Korngrößen bereitgestellt, die die gleichen Werte erreicht wie die entsprechenden, unmittelbar aus Spezialzement dargestellten Feinsuspensionen, und zwar sowohl in der Zusammensetzung als auch in den Eigen­ schaften des dispersen SystemsBy mixing such Normze according to the invention elements for a basic suspension and separation of the finer ones Portions of this suspension in a separator is on cheapest type with a fine suspension on site reduced grain sizes provided that are the same Values reached like the corresponding ones, immediately Fine cement shown fine suspensions, namely both in the composition and in the own of the disperse system

Die logistischen Probleme entfallen vollständig, da entsprechende Normzemente weltweit zur Verfügung stehen, Transport und Lagerung werden vereinfacht, eine Verpackung in Säcken ist verzichtbar, da eine Silolagerung ohne Nachteile möglich ist. Die erforderliche Separieranlage, bestehend aus Mischer, Abscheider, Pumpe und Vorrats­ behälter ist anspruchslos aufgebaut und wird auf einen Durchsatz von 20 . . . 50 l/min ausgelegt.The logistical problems are completely eliminated because corresponding standard cements are available worldwide, Transport and storage are simplified, packaging in bags is dispensable, because silo storage without Disadvantages are possible. The required separation system, consisting of mixer, separator, pump and supply  container is undemanding and is built on one Throughput of 20. . . 50 l / min designed.

Der Normzement wird in bevorzugter Weise unter Zugabe von Dispergiermittel in einem in der Injektionstechnik bekann­ ten Kolloidmischer angemischt, wobei das Verhältnis von Zement und Flüssigkeit, z.B. Isopropylalkohol 1 : 2 bis 1 : 1 beträgt. Das zugesetzte Dispergiermittel dient dem optimalen Aufschluß des Zementkorns und der Verbesserung der Verarbeitbarkeit, Viskosität, Eindringtiefe und Festigkeit der Zementsuspension. Die angemischte Grund­ suspension wird insbesondere im Kreislauf gepumpt, wobei das Feingut mit einer mittleren Teilchengröße von 3 . . . 6 µ als Feinsuspensionen im Überlauf austritt und das Grobgut als Restsuspension im Unterlauf abgeschieden wird. Die Feinsuspension wird bevorzugt in einen Vorratsbehälter mit Rührwerk gepumpt und durch Zugabe von Verflüssiger, d.h. insbesondere Wasser auf ein Verhältnis von 2:1 bis 4:1 zwischen Verflüssiger und Zement zur weiteren Verarbeitung verdünnt. Mit der Injektion der erfindungsgemäß herge­ stellten Suspensionen können wesentlich verbesserte Werte auch bei ungünstigen Böden für die angestrebten Zwecke der Bodenverfestigung bzw. der Bodenabdichtung oder der Sanie­ rung von Bauwerken erzielt werden.The standard cement is preferably added Dispersant in one known in injection technology mixed colloidal mixer, the ratio of Cement and liquid, e.g. Isopropyl alcohol 1: 2 to Is 1: 1. The added dispersant serves that optimal digestion of the cement grain and the improvement the processability, viscosity, penetration depth and Strength of the cement suspension. The mixed reason Suspension is pumped in particular in a circuit, whereby the fine material with an average particle size of 3. . . 6 µ escapes as fine suspensions in the overflow and the coarse material is deposited as a residual suspension in the lower reaches. The Fine suspension is preferably placed in a storage container Agitator pumped and by adding a condenser, i.e. especially water to a ratio of 2: 1 to 4: 1 between plasticizer and cement for further processing diluted. With the injection of the herge according to the invention posed suspensions can significantly improve values even with unfavorable soils for the intended purposes of Soil consolidation or waterproofing or sanitation of buildings can be achieved.

Unter Gesichtspunkten des Grundwasserschutzes ist beson­ ders vorteilhaft, daß hiermit die Bodenverfestigung oder Abdichtung mit anorganischen Stoffen ermöglicht wird, die organischen Stoffen mit vergleichbaren Eigenschaften vor­ zuziehen sind. From the point of view of groundwater protection is special ders advantageous that hereby the soil consolidation or Sealing with inorganic substances is made possible organic substances with comparable properties are moving.  

In günstiger Weise kann der Restsuspension Sand oder Kies zugemischt werden und somit auch dieser Anteil noch einer Nutzung zugeführt werden.The remaining suspension can advantageously be sand or gravel are added and thus this proportion is another Be used.

Zur Verdeutlichung der Erfindung sind Zeichnungen beige­ fügt.To illustrate the invention, drawings are beige adds.

Hierin zeigt:Herein shows:

Fig. 1 Kornverteilungskurven, verschiedener Zemente Fig. 1 grain distribution curves, different cements

Fig. 2 eine systematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage. Fig. 2 is a systematic diagram showing an apparatus suitable for carrying out the process plant.

In Fig. 1 sind die Kornverteilungskurven verschiedener Zemente mit ihren prozentualen Anteilen über den Korn­ größen, definiert durch den Siebdurchgang aufgetragen. Hierbei sind mit A 1 bis A 3 Kurven handelsüblicher Zemente bezeichnet, mit B 1 und B 2 Kurven von speziellen Ultrafeinzementen und mit C die Kurve einer erfindungs­ gemäß abgeschiedenen Suspension. Diese liegt im feinen bis mittleren Bereich bis 50% Siebdurchgang nur geringfügig unterhalb der Kurve eines ersten der genannten Spezial­ zemente, während sie gegenüber einem zweiten der genannten Spezialzemente sogar insgesamt höhere Anteile in diesem Bereich aufweist. Aufgrund der Abscheidung sind jedoch in der Suspension nur Anteile bis zur Größe von etwa 10 µ zu finden, wie aus dem Wert für 100% in der Kornverteilungs­ kurve zu ersehen ist. Der mittlere Korngrößenwert, defi­ niert durch 50% Siebdurchgang, ergibt sich damit gemäß der Erfindung mit etwa 3 µ, wogegen die handelsüblichen Zemente zusätzliche wesentliche Anteile mit gröberer Korngröße umfassen und mittlere Korngrößen von 8 bis 10 µ haben.In Fig. 1, the grain distribution curves of different cements with their percentages over the grain sizes, defined by the sieve pass. Here, A 1 to A 3 are curves of commercially available cements, B 1 and B 2 are curves of special ultra-fine cements, and C is the curve of a suspension deposited according to the invention. This lies in the fine to medium range up to 50% sieve passage only slightly below the curve of a first of the special cements mentioned, while compared to a second of the special cements mentioned it even has a higher proportion overall in this area. However, due to the separation, only portions up to the size of about 10 µ can be found in the suspension, as can be seen from the value for 100% in the grain distribution curve. The mean grain size value, defined by 50% sieving, thus results according to the invention with about 3 μ, whereas the commercially available cements comprise additional substantial portions with coarser grain size and have mean grain sizes of 8 to 10 μ.

In Fig. 2 ist ein Zementsilo 1 für Normzement darge­ stellt, von dem aus dieser über einen Schneckenförderer 2 in einen Kolloidmischer 3 gegeben wird, der weiterhin aus einem Flüssigkeitsbehälter 4 gespeist wird. Die im Mischer 3 erzeugte Suspension wird über eine Pumpe 5 in einen Abscheider 6 gegeben, aus dessen Überlauf in einen Feinsuspensionsbehälter 7 gefördert wird. Aus diesem saugt die Pumpe 5 wiederum erneut an, so daß im Kreislauf abgeschieden wird. Aus dem Feinsuspensionsbehälter zieht gleichfalls die Injektionspumpe 8 die zur Verarbeitung bestimmte Suspension ab.In Fig. 2, a cement silo 1 for standard cement is Darge, from which this is given via a screw conveyor 2 in a colloidal mixer 3 , which is also fed from a liquid container 4 . The suspension generated in the mixer 3 is fed via a pump 5 into a separator 6 , from the overflow of which it is conveyed into a fine suspension container 7 . From this, the pump 5 sucks again, so that it is separated in the circuit. The injection pump 8 also withdraws the suspension intended for processing from the fine suspension container.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Zementsuspensionen mit einer feinen mittleren Korngröße (50% Siebdurchgang), dadurch gekennzeichnet, daß ein Zement mit einer gröberen mittleren Korngröße (50% Siebdurchgang), die oberhalb der gewünschten liegt und dessen Korngrößenverteilung einen Bereich mit Korngrößen K min unterhalb von einschließt, insbesondere ein Normzement, mit einer Flüssigkeit zu einer Grundsuspension an­ gemischt und durch einen Abscheider gepumpt wird, wobei der feinste Anteil bis zur Einstellung der ge­ wünschten mittleren Korngröße als Feinsuspension im Überlauf des Abscheiders zur weiteren Verwendung abgetrennt wird.1. A process for the preparation of cement suspensions with a fine average grain size (50% sieve pass), characterized in that a cement with a coarser average grain size (50% sieve pass) which is above the desired and whose grain size distribution is a range with grain sizes K min below of includes, in particular a standard cement, mixed with a liquid to form a basic suspension and pumped through a separator, the finest fraction being separated as a fine suspension in the overflow of the separator for further use until the desired average grain size has been set. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil mit einer mittleren Korngröße (50% Siebdurchgang) von 3 bis 6 µ im Überlauf abgetrennt wird (K m = 3 . . .6 µ). 2. The method according to claim 1, characterized in that the portion with an average grain size (50% sieving) of 3 to 6 µ is separated in the overflow (K m = 3 ... 6 µ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil mit einer maximalen Korngröße K max von 10 bis 14 µ im Überlauf abgetrennt wird (K max < 10 ... 14 µ).3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the portion with a maximum grain size K max of 10 to 14 µ is separated in the overflow (K max <10 ... 14 µ). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundsuspension unter Zugabe von Disper­ giermittel - insbesondere in einem Kolloidmischer - erzeugt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the basic suspension with the addition of Disper yaws - especially in a colloid mixer - is produced. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundsuspension in einem Mischungsverhältnis von 1:1 bis 1:2 zwischen Zement und Flüssigkeit, z.B. Isopropylalkohol angemischt wird.5. The method according to any one of claims 1 or 4, characterized, that the basic suspension in a mixing ratio from 1: 1 to 1: 2 between cement and liquid, e.g. Isopropyl alcohol is mixed. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundsuspension im Kreislauf durch den Ab­ scheider gepumpt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that the basic suspension in the cycle through the Ab is pumped.   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinsuspension zur weiteren Verarbeitung auf ein Mischungsverhältnis von 1:2 bis 1:4 zwischen Zement und Flüssigkeit, insbesondere Wasser verdünnt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized, that the fine suspension for further processing a mixing ratio of 1: 2 to 1: 4 between Cement and liquid, especially diluted water becomes. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbindebeginn der Feinsuspension durch den Zusatz von beschleunigenden Mitteln verzögert wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized, that the setting of the fine suspension by the Addition of accelerating agents is delayed. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbindebeginn der Feinsuspension durch den Zusatz von verzögernden Mittel vorgezogen wird.9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized, that the setting of the fine suspension by the Addition of delaying agents is preferred. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Restsuspension im Unterlauf des Abscheiders abgeschieden wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized, that the residual suspension in the lower reaches of the separator is deposited.   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Restsuspension durch Zugabe von Sand oder Kies zu Mörtel oder Beton für die weitere Verarbeitung an­ gemischt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized, that the residual suspension by adding sand or gravel to mortar or concrete for further processing is mixed. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Restsuspension als Bohrspülung gegebenenfalls unter Zusatz von stabilisierenden Mitteln, z.B. Ben­ tonit, verwendet wird.12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized, that the residual suspension as drilling fluid if necessary with the addition of stabilizing agents, e.g. Ben tonite, is used.
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