DE4205354C2 - Trockenmischung zur Herstellung von hydromechanisch förderbaren Baustoffsuspensionen sowie deren Verwendung - Google Patents
Trockenmischung zur Herstellung von hydromechanisch förderbaren Baustoffsuspensionen sowie deren VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine pulverförmige Trockenmischung
und eine damit herstellbare hydromechanisch förderbare
Baustofftrübe, sowie deren Verwendung zur Herstellung eines
Baustoffes.
Im Bergbau werden hydraulisch abbindbare Baustoffe für
verschiedenste ausbautechnische Maßnahmen gebraucht,
wie Streckenbegleitdämme, Hinterfüllen von Strecken
ausbau, Verfüllen von Hohlraum, Abdichten oder Abdäm
men von groben Bauen oder zur Konsolidierung des Ge
birges.
Daraus ergeben sich vielfältige und hohe Anforderungen
an die Qualität und die Eigenschaften des Baustoffs. So
ist gerade im heutigen Bergbau mit zunehmenden Gewin
nungsteufen und damit wachsenden Gebirgsdrücken die
erzielte Druckfestigkeit des Baustoffs von großer Be
deutung. Es sind soforttragende, frühtragende, spät
tragende Baustoffe und Hohlraumfüller zu unterscheiden,
die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit die gewünschte
Druckfestigkeit des Stoffs erreichen. Der Baustoff
sollte aus rationellen Gründen möglichst vielseitig
verwendbar sein. Er sollte beim Abbinden wenig schwinden,
und in seiner Wirksamkeit von der Umgebungstemperatur
möglichst unabhängig sein. Ein weiteres Kriterium
liegt in der Frage, wie der Baustoff zu seinem Ziel
ort verbracht wird. Für sofort- und frühtragende Bau
stoffe wird eine pneumatische Einbringtechnik verwen
det, das heißt der Baustoff wird mit Luft trocken in
Rohrleitungen vor Ort geleitet und dort mit Wasser
vermischt. Dadurch kann das Wasser-Feststoff-Verhältnis
niedrig gehalten werden und die Verdichtung der Bau
stoffe ist beim Einbringen sehr hoch. Derartige Anfor
derungen werden im allgemeinen nur durch die Verwendung
körniger Baustoffe und bei offenem Austrag erreicht.
Hier ergeben sich jedoch Nachteile mit zunehmender
Förderlänge und es bestehen große Probleme mit der
Staubbekämpfung.
Je nach Einsatz, zum Beispiel für Abdämmungs- und Ab
dichtungsarbeiten oder insbesondere für Streckenaus
bauhinterfüllungen sind oft fließfähige Materialien
erwünscht. Hier bieten sich hydraulische Fernförder
anlagen an, das heißt der Baustoff wird in einer Fest
stoff-Wasser-Suspension durch Leitungen über Tage vor
Ort gepumpt, und dort vor dem Austrag mit Additiven
versetzt, die den Erhärtungsvorgang einleiten. Diese
Anlagen zeichnen sich durch eine hohe Leistungsfähig
keit von etwa 20 m3/h über Entfernungen bis zu 6 km
aus, ohne daß eine Zwischenstation erforderlich ist.
Zudem lassen sich die Schlauchleitungen schnell
verlegen und so eine hohe Anpassungsfähigkeit an
örtliche Veränderungen bewirken. Das hydromechanische
Verfahren ist bislang weniger üblich, denn es war
verfahrensbedingt auf spättragende Baustoffe be
schränkt, weil der Verfüllstoff sehr dünn angerührt
werden muß. Bei einer üblichen Abmessung der Mörtel
förderschläuche von DN 50, d. h. 50 mm lichter Durch
messer, muß eine Mindestdurchsatzmenge von 6-7 m3/h
vor Ort abgenommen und verarbeitet werden, damit die
Fließgeschwindigkeit des Trübestromes nicht unter eine
kritische Grenze von 1 m/s sinkt. Dieser Wert mußte
bislang eingehalten werden, weil es sonst aufgrund der
Baustoffzusammensetzung zu Ablagerungen kam, die zu
Verstopfern im Leitungssystem führten. Auch die Verweil
dauer der Trübe in der Leitung durfte aus den gleichen
Gründen etwa eine Stunde nicht überschreiten, da sonst
schon Abbindeerscheinungen auftraten. Demgemäß führen
intervallartige Abnahmen und längere Verweilzeiten zu
großen Problemen. Nach jeder Betriebsunterbrechung und
insbesondere nach Schichtende muß das Leitungssystem
mit Wasser gespült werden. Die Entfernung des Spülwas
sers, das etwa in der Größenordnung von bis zu 15 m3
anfällt, ist aufwendig und wegen der Entsorgung
problematisch.
Es ist gleichfalls bekannt, für Baustoffe zur Fernförde
rung Entsorgungsprodukte mit zu verwenden. Übliche
Mischungen bestehen z. B. 30 bis 40% Zement und 60 bis
70% Flugasche. Um Frühtrageeigenschaften der Baustoff
trübe zu erreichen wird ihr vor Ort an der Mischdüse
flüssiger Beschleuniger beigegeben.
Aufgabe der Erfindung war es, für die hydraulische
Fernförderung eine Trockenmischung bereit zu stellen,
die als Baustofftrübe in fließfähiger Konsistenz auch über
die im Bergbau erforderlichen, langen Distanzen hydro
mechanisch förderbar ist und diese Eigenschaft bei
Temperaturen bis zu 30°C mindestens 24 Stunden behält,
ohne abzubinden oder zu sedimentieren. Trotz längerer
Betriebsunterbrechung, z. B. über Nacht zwischen zwei
Schichten, soll die Baustofftrübe vor Ort wie aus der
Wasserleitung entnommen werden können, wo dem Trübe
strom mit den üblichen Zumischdüsen über Dosierpumpen
Erstarrungsbeschleuniger zugesetzt werden.
Diese vorteilhaften Eigenschaften werden erfindungs
gemäß mit einer Trockenmischung zur Herstellung von
hydromechanisch förderbaren Baustoffsuspensionen der
Zusammensetzung des Anspruchs 1 erreicht.
Hydraulische Bindemittel auf Zementklinkerbasis sind
bekannt. Es handelt sich dabei insbesondere um Norm
zemente und bauaufsichtlich zugelassene Zemente wie
z. B. Portlandzementklinker in Form von Portlandzement,
Eisenportlandzement, Hochofenzement, Ölschieferzement
oder Trasszement. Es können aber auch Sonderbindemittel
außerhalb der DIN 1164 und EN 196 verwendet werden.
Eine bevorzugte Konzentration liegt bei 20 bis 40 Ge
wichtsteilen.
Als Filterasche kann Steinkohlen- und Braunkohlenflug
asche aus Kohlefeuerungen sowie Wirbelschichtasche
verwendet werden. Sie besteht gewöhnlich aus
35 bis 48% CaO, 30 bis 38% SiO2, 6 bis 18% Al2O3
und geringen Mengen von MgO, MnO und Eisenoxiden.
Bevorzugt eingesetzt werden 40 bis 70 Gewichtsteile in
der Trockenmischung.
Die für den Baustoff geeigneten quellfähigen Tonmine
ralien mit Schichtgitterstruktur sind bekannt. Es
handelt sich insbesondere um Kaolinit, Attapulgit,
Bentonite und Montmorillonite. Diese werden erfin
dungsgemäß in der Natrium-, Calcium- oder Magnesium
form eingesetzt. Im Rahmen der Erfindung werden die
hochquellfähigen Tonminerale, insbesondere in Mengen
von 5 bis 12 Gew.-%, eingesetzt.
Es ist des weiteren möglich, Gesteinsmehle, insbeson
dere aus Kalkstein oder Kalkmergel, als inerte Füll
stoffe zu verwenden.
Abbindeverzögerer sind Zusatzmittel, die den Zeitraum
zwischen dem plastischen und festen Zustand eines
Baustoffs verlängern. Für die Zwecke der Erfindung
bevorzugt werden organische Substanzen, die schwer
lösliche Calciumsalze oder Calciumkomplexe bilden
können, insbesondere Hydroxycarbonsäuren, wie Wein
säure, Gluconsäure, Gluconsäurelacton, Heptonsäure,
Citronensäure, Gallussäure, Pyrogallol, Saccharose,
Glucose, Fructose, Äpfelsäure, Tartronsäure, 2,4,6-
Trihydroxybenzoesäure (Monohydrat) und die jeweili
gen Mono- bzw. Dialkalisalze.
Auch die Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze der
Lignosulfonsäure sind als Abbindeverzögerer ähn
lich wie die Hydroxycarbonsäuren brauchbar. Für
die Zwecke der Erfindung werden die Gluconsäure und
ihre Alkali- und Ammoniumsalze besonders bevorzugt.
Die Abbindeverzögerer werden in der erfindungsge
mäßen Trockenmischung zur Herstellung von Baustoff
trüben für die hydraulische Fernförderung in Mengen
zwischen 0,1 und 1 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch von
hydraulischem Bindemittel, Filterasche und Ton einge
setzt. Bevorzugt sind Mengen von 0,2 bis 0,5 Gew.-%.
Für die Zwecke der Erfindung ist der Abbindeverzögerer
am besten in dünner, möglichst monomolekularer Schicht
auf feinpulverigen inerten Stoffen, wie Kalksteinmehl,
Talkum oder Quarzmehl, oder einer der Wirkstoffkompo
nenten des Gemischs aufgezogen.
Fließmittel oder Betonverflüssiger haben die Aufgabe,
die Konsistenz oder Viskosität der Baustofftrübe zu
erniedrigen. Die in der Literatur beschriebenen
Substanzen mit Carboxylgruppen haben neben verflüssi
genden Eigenschaften auch deutlich verzögernde Wir
kungen und zählen deshalb zu den kombiniert wirkenden
Substanzen. Für die Zwecke der Erfindung sind insbe
sondere die folgenden, handelsüblichen Betonverflüssiger
oder deren Mischungen geeignet:
- - sulfoniertes Lignin (Ligninsulfonat, als Calcium- oder Natriumsalz vorliegend)
- - sulfoniertes Naphthalinformaldehydkondensat (Calcium- oder Natriumsalz)
- - sulfoniertes Melaminformaldehydkondensat (als Natriumsalz vorliegend)
- - sulfoniertes Phenolformaldehydkondensat (als Natriumsalz vorliegend).
Die Alkalisalze von Ligninsulfonat und Naphthalinform
aldehydkondensat werden besonders bevorzugt. In den
erfindungsgemäßen Trockenmischungen zur Herstellung
von langzeitstabilen für die Fernförderung geeigneten
Baustofftrüben werden die Fließmittel in Mengen von
0,1 bis 2%, vorzugsweise 0,2 bis 1,0%, bezogen auf
das Gemisch von hydraulischem Bindemittel, Filterasche
und Ton eingesetzt.
Für die Zwecke der Erfindung empfiehlt es sich auch
die Fließmittel in dünner Schicht, vorzugsweise
in monomolekularen Schichten, auf feinpulverigen
inerten Stoffen, wie Kalksteinmehl, Talkum oder
Quarzmehl, aufzuziehen.
Im Rahmen der Erfindung werden die Mengen der ge
nannten Abbindeverzögerer und Fließmittel so auf
einander abgestimmt, daß der gestellten Aufgabe gemäß
die Baustofftrübe in den Förderschläuchen für die
Dauer von mindestens 24 Stunden weder sedimentiert
noch abbindet und folglich trotz längerer Betriebs
unterbrechung vor Ort entnommen werden kann. Diese
Mengenverhältnisse lassen sich experimentell bestim
men. Bei Verwendung von Natriumglukonat als Abbinde
verzögerer und den Natriumsalzen der Naphthalinform
aldehydkondensatsulfonsäure oder Ligninsulfonsäure als
Fließmittel liegt das Gewichtsverhältnis zwischen
1 : 2 und 1 : 6.
Die Feinheit der erfindungsgemäßen Trockenmischung des
Baustoffes sollte abgesehen von den Zusatzstoffen
nicht geringer als 2000 cm2/g und vorzugsweise größer
als 3500 cm2/g nach Blaine sein.
Aus der erfindungsgemäßen Trockenmasse wird in be
kannten übertägigen Misch- und Pumpanlagen unter Zu
gabe von Wasser die langzeitstabile für die Fernför
derung geeignete Baustofftrübe mit einem Wasser/Fest
stoff-Wert von 0,25 bis 1, vorzugsweise 0,4 bis 0,6,
eingestellt.
Nach der üblichen hydraulischen Fernförderung wird
der Trübe vor Ort kontinuierlich mit üblichen Dosierpumpen
über eine Zumischdüse ein Erstarrungsbeschleuniger
beigemischt. Dieser besteht aus Wasserglas oder
einem Gemisch von Magnesium- und/oder Calciumchlorid
mit einem Verdicker. Auch derartige Erstarrungsbeschleuniger
sind handelsüblich. Sie werden erfindungsgemäß
in Mengen von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen
auf die Trockensubstanz der Baustofftrübe, eingesetzt.
Dadurch wird die Baustofftrübe vor Ort angesteift und
der Erhärtungsvorgang eingeleitet.
Je nach Gehalt des hydraulischen Bindemittels können
Festigkeitseigenschaften eines Hohlraumfüllers, eines
spättragenden oder auch frühtragenden Baustoffes
erreicht werden. Die wesentlichen Einsatzmöglichkeiten
als spättragender Baustoff sind Ausbauhinterfüllung,
Streckenbegleitdämme, Ausbruchverfüllung, Strecken
sanierung und Gebirgsverfestigung.
Die folgenden Komponenten wurden in einem geeigneten
Mischer gleichmäßig vermischt:
33,0 Gew.-Teile Portlandzement EPZ 45 F,
58,2 Gew.-Teile Steinkohlenfilterasche,
8,0 Gew.-Teile Bentonit,
0,3 Gew.-Teile Naphthalinformaldehydkondensat sulfonat als Natriumsalz,
0,3 Gew.-Teile Natriumligninsulfonat,
0,2 Gew.-Teile Natriumglukonat.
58,2 Gew.-Teile Steinkohlenfilterasche,
8,0 Gew.-Teile Bentonit,
0,3 Gew.-Teile Naphthalinformaldehydkondensat sulfonat als Natriumsalz,
0,3 Gew.-Teile Natriumligninsulfonat,
0,2 Gew.-Teile Natriumglukonat.
Die Feinheit des Gemisches betrug etwa 4.000 cm2/g
nach Blaine.
1000 kg dieser Trockenmischung wurden mit 500 l Wasser
zu einer fließfähigen Baustofftrübe angemacht (Fließ
rinne 70 cm). Die Trübe wurde dann in eine Schlauch
leitung von 50 mm lichtem Durchmesser gepumpt und
darin 24 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von
30°C belassen. Anschließend wurden verschiedene Proben
entnommen. Die Baustofftrübe war unverändert fließ
fähig (Fließrinne 70 cm) und ließ sich mit 3 Gew.-%
Wasserglaslösung ansteifen. Der daraus erzeugte Bau
stoff zeigte die folgenden Druckfestigkeiten:
1 Tag 5 N/mm2
28 Tage 20 N/mm2.
28 Tage 20 N/mm2.
Claims (7)
1. Trockenmischung zur Herstellung hydromechanisch
förderbarer Baustoffsuspensionen, enthaltend eine
Mischung aus
10-80 Gew.-Teilen hydraulische Bindemittel auf Zementklinkerbasis,
10-80 Gew.-Teilen Filterasche aus Kohlefeuerungen und
1-20 Gew.-Teilen quellfähige Tone,
0,1-1 Gew.-Teilen Abbindeverzögerer,
0,1-2 Gew.-Teilen eines Fließmittels oder Betonverflüssigers, ausgewählt aus Ligninsulfonat, sulfoniertem Naphthalinformaldehydkondensat, sulfoniertem Melaminformaldehydkondensat und/oder sulfoniertem Phenolformaldehydkondensat,
wobei der Anteil der quellfähigen Tone, Abbindeverzögerer und Fließmittel so abgestimmt ist, daß eine daraus hergestellte Baustofftrübe mit einem Wasser/ Feststoff-Wert von 0,25 bis 1 mindestens 24 Stunden bei Temperaturen bis zu 30°C hydromechanisch förderbar bleibt ohne zu sedimentieren oder abzubinden.
10-80 Gew.-Teilen hydraulische Bindemittel auf Zementklinkerbasis,
10-80 Gew.-Teilen Filterasche aus Kohlefeuerungen und
1-20 Gew.-Teilen quellfähige Tone,
0,1-1 Gew.-Teilen Abbindeverzögerer,
0,1-2 Gew.-Teilen eines Fließmittels oder Betonverflüssigers, ausgewählt aus Ligninsulfonat, sulfoniertem Naphthalinformaldehydkondensat, sulfoniertem Melaminformaldehydkondensat und/oder sulfoniertem Phenolformaldehydkondensat,
wobei der Anteil der quellfähigen Tone, Abbindeverzögerer und Fließmittel so abgestimmt ist, daß eine daraus hergestellte Baustofftrübe mit einem Wasser/ Feststoff-Wert von 0,25 bis 1 mindestens 24 Stunden bei Temperaturen bis zu 30°C hydromechanisch förderbar bleibt ohne zu sedimentieren oder abzubinden.
2. Trockenmischung nach Anspruch 1, enthaltend
20-40 Gew.-Teile hydraulische Bindemittel auf Zementklinkerbasis,
40-70 Gew.-Teile Filterasche aus Kohlefeuerungen und
5-12 Gew.-Teile quellfähige Tone,
0,2-0,5 Gew.-Teile Abbindeverzögerer,
0,2-1,0 Gew.-Teile eines Fließmittels oder Betonverflüssigers, ausgewählt aus Ligninsulfonat, sulfoniertem Naphthalinformaldehydkondensat, sulfoniertem Melaminformaldehydkondensat und/oder sulfoniertem Phenolformaldehydkondensat.
20-40 Gew.-Teile hydraulische Bindemittel auf Zementklinkerbasis,
40-70 Gew.-Teile Filterasche aus Kohlefeuerungen und
5-12 Gew.-Teile quellfähige Tone,
0,2-0,5 Gew.-Teile Abbindeverzögerer,
0,2-1,0 Gew.-Teile eines Fließmittels oder Betonverflüssigers, ausgewählt aus Ligninsulfonat, sulfoniertem Naphthalinformaldehydkondensat, sulfoniertem Melaminformaldehydkondensat und/oder sulfoniertem Phenolformaldehydkondensat.
3. Trockenmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewichtsverhältnis von Abbindeverzögerer :
Fließmittel zwischen etwa 1 : 2 und 1 : 6
liegt.
4. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß ihre Feinheit mindestens
2000 cm²/g, vorzugsweise über 3500 cm²/g, nach
Blaine beträgt.
5. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abbindeverzögerer
Hydroxycarbonsäure oder deren Alkalisalze enthält.
6. Trockenmischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abbindeverzögerer Glukonsäure oder Natriumglukonat ist.
7. Verwendung der Trockenmischung nach einem der Ansprüche
1 bis 6 zur Herstellung eines Baustoffes,
wobei der daraus hergestellten Trübe vor Ort eine
Calcium- oder Magnesiumchloridlösung mit einem
Verdicker oder Wasserglas als Erstarrungsbeschleuniger
zugesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924205354 DE4205354C2 (de) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Trockenmischung zur Herstellung von hydromechanisch förderbaren Baustoffsuspensionen sowie deren Verwendung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924205354 DE4205354C2 (de) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Trockenmischung zur Herstellung von hydromechanisch förderbaren Baustoffsuspensionen sowie deren Verwendung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ID=6452289
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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