Сухая смесь для получения цементной суспензии, способ приготовления сухой смеси и установка для приготовления сухой смеси

 

Изобретение касается состава сухой смеси для получения цементной суспензии, используемой при заполнении и/или запрессовке пор в рыхлых каменных породах или пустот и/или трещин в скальных породах или в бетонных сооружениях, содержащий тонкомолотый цементный клинкер или тонкомолотый доменный шлак или их смесь без носителей сульфата, наполнители и добавки, такие как бентонит, вулканический туф, высокодисперсные кремниевые кислоты и т.д., и имееи уплотненную прерывистую гранулометрию, в которой 95 % зерен имеет диаметр ≅ 24 μm и 50 % зерен имеет диаметр ≅ 7 μm . Кроме того, изобретение касается способа приготовления сухой смеси и установки для приготовления сухой смеси. 3 с.и 19 з.п.ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение касается состава сухой смеси для получения цементной суспензии, используемой для заполнения и/или запрессовывания, например, пор и полых пространств в рыхлых каменных породах или рисок и полых пространств в скальных породах или в бетонных сооружениях. Изобретение касается далее способа получения смеси сухой смеси и устройства для осуществления способа.

Мельчайшими цементами являются мелкозернистые гидравлические связующие средства с непрерывным уплотненным ступенчатым гранулометрическим составом и ограниченным размером зерен. Характеристики и применение мельчайших цементов регулируются, например, временными нормами Меркблатт на проведение прессовочных работ с использование мельчайших связующих средств в рыхлых каменных породах ("Строительная техника 70", 1993 г, том 9, Эрнст и Зон, страницы 550 до 560 и ZTV Рисс 93, документ Феркерсблатт В 52237, Издание Феркерсблатт). [I] Терминология, применяемая в названных обеих нормах, не является единообразной. В нормах Меркблатт применяется понятие "мельчайшее связующее средство" и в нормах ZTV Рисс применяется понятие "мелкий цемент". В американской литературе речь идет о микроскопическом цементе портланд (US-PS 5106423). Ниже применяется в основном понятие "мельчайший цемент", который также применяется в повседневной технической литературе (Бетон 1/94, стр. 12 до 16, Фелсбау II (1993), номер 6, отдельное издание, Бауинженер 67 (1992), стр. 499-504). [2] В соответствии с действующими инструкциями должен мельчайший цемент для получения цементных суспензий после просеивания составлять ≥95% при величине диаметра просеивания сита 16 (0,016 мм) и получаться с соответствующими добавками и дополнительными веществами. Понятия и значение понятий в отношении составных частей добавок и дополнительных веществ определены в нормах по цементу N В3, ВВД/КА 1,93/20.

Для заполнения и/или запрессовки (инжекции) применяется цементная суспензия, которая получается в основном на строительной площадке. Она составляется в основном по крайней мере из двух связующих компонентов, а именно из одного компонента, содержащего мельчайший цемент, и добавки, и из другого компонента, содержащего дополнительные вещества (Гиорги Ивани, Вальтер Роза "Заполнение рисок и полых пространств в строительных конструкциях с цементной суспензией", Бетон и железобетон 87 (1992 г), том 9, стр. 224 до 229, Гельмут Сагер и Хольгер Граве: "Используемые инжекционные системы, содержащие цемент", Бетон 1/94, стр. 12-16). [3, 4] Успешное выполнение инжекции наполнителем не зависит, например, от реологических характеристик цементной суспензии и от механико-технологических характеристик гидрогенизированного материала в полых пространствах или же в рисках. Необходимыми являются эффективное растворение мельчайшего цемента путем эффективного перемешивания и правильная дозировка необходимых дополнительных веществ в соответствии с предусмотренной изготовителем мельчайшего цемента технологией и в соответствующей последовательности. Твердые и жидкие связующие компоненты для получения наполнителя поставляются изготовителем как отдельные компоненты и должны складироваться на строительной площадке в соответствии с нормами хранения связующих компонентов, при этом должно уделяться особое внимание условиям складирования и сохранению соотношения смесей и последовательности смешивания для получения своевременной готовности качественных цементных суспензий, что связало с существенными затратами.

Известна последовательность смешивания для получения цементной суспензии из мельчайшего цемента и дополнительных веществ как разжижитель, расширяющееся средство, замедлитель схватывания и водозадержатель и деминерализованную воду. В качестве расширяющихся средств должны содержаться алюминаты и бентониты (ДЕ, патент, 4013871, B 28 C 5/00, 199) [5] Кроме того, известна определенная последовательность смешивания при приготовлении (колонка 2, строки 37 до 56) строительной смеси и состав смеси, полученной из отдельно размолотых мельчайших шлаков и отдельно размолотого мельчайшего цемента, когда должна варьироваться мельчайшая структура вещества в соответствии с предъявляемыми высокими требованиями (колонка 7, строки 8 до 26). Дополнительно может быть предусмотрено применение инертных наполнителей, имеющих аналогичные размеры зерен (колонка 7, строки с 38 до 46) (US, патент, 5106423, C 04 B 7/14, 1992) [6] Известна установка для приготовления вяжущей смеси, включающая запасные накопители исходных компонентов, смеситель и мельницу (Волженский А.В. и др. "Минеральные вяжущие вещества, М. Стройиздат, 1973, с. 420) [7] Поставки и складирование связующих компонентов, а также разгрузка связующих компонентов связаны с проведением мер, которые значительно удорожают получение наполнителей. Кроме того, предписываемое по инструкции обращение со связующими компонентами и их смешивание на строительной площадке во многих случаях не могут выполняться в достаточной степени и требуют строгого соблюдения всех условий при очень трудоемком контроле. К тому же было установлено, что если даже соблюдаются все известные методы растворения мельчайшего цемента, то качество цементной суспензии и в частности гидрогенизированных материалов, получаемых из цементной суспензии, может существенно колебаться в зависимости от связующих компонентов. Причины этого явления до настоящего времени неизвестны.

Цель изобретения состоит в том, чтобы упростить изготовление наполнителей на строительной площадке и при этом обеспечить получение предписанных характеристик наполнителя и гидрогенизированного материала без особых дополнительных затрат Эта цель достигается тем, что сухая смесь для получения цементной суспензии, используемой при заполнении и/или запрессовке пор в рыхлых каменных породах, или пустот и/или трещин в скальных породах или в бетонных сооружениях, представляет собой готовую к применению затворяемую водой заводскую сухую смесь, содержащую тонкомолотый цементный клинкер или тонкомолотый доменный шлак или их смесь без носителей сульфата, наполнители и добавки и имеет уплотненную прерывистую гранулометрию, в которой 95% зерен имеет диаметр ≅24 μm и 50% зерен имею диаметр ≅7 μm Причем в сухой смеси 95% зерен имеют диаметр ≅16 μm и 50% зерен имеют диаметр ≅5 μm а соотношение 50% зерен с диаметром ≅7 μm и 95% зерен с диаметром ≅24 μm равно 0,33 ± 0,04.

Сухая смесь может содержать 5-95% по массе тонкомолотого гранулированного доменного шлака от массы тонкомолотого цементного клинкера.

Сухая смесь может также дополнительно содержать активатор тонкомолотого гранулированного доменного шлака, имеющий аналогичные со шлаком тонкость помола и гранулометрию или еще более тонкий помол и гранулометрию.

Сухая смесь в качестве порошкообразного текучего вещества может содержать продукт конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом.

В сухой смеси могут присутствовать функциональные добавки соответственно в количестве от 2 до 5% по весу, в качестве функциональных добавок может использоваться расширяющийся компонент.

Кроме того, сухая смесь может содержать в качестве наполнителей бентонит и/или вулканический туф и/или высокодисперсную кремниевую кислоту.

В качестве функциональных добавок могут использоваться диспергатор, и/или замедлитель схватывания и/или ускоритель схватывания и/или водоудерживающую добавку.

Способ приготовления сухой смеси для получения цементной суспензии, используемой при заполнении и/или запрессовке пор в рыхлых каменных породах и/или пустотах и/или трещин в скальных породах и/или в бетонных сооружениях по любому из п. 1-10, предусматривает измельчение цементного клинкера в цементной мельнице без добавок носителей сульфата и просеивание для получения тонкомолотого цементного клинкера с требуемыми тонкостью помола и гранулометрическим составом, а также измельчение гранулированного доменного шлака в цементной мельнице и просеивание для получения тонкомолотого доменного шлака с требуемыми тонкостью помола и гранулометрическим составом, при этом компоненты заводской сухой смеси, такие как тонкомолотый цементный клинкер, тонкомолотый доменный шлак, наполнители и добавки с тонкостью помола по любому их п. 1-3 размещают в раздельных запасных накопителях и дозируют в заранее определенных количествах из соответствующих запасных накопителей в смеситель и смешивают для получения заводской сухой смеси с заранее заданными свойствами.

Способ предусматривает, что соответствующую отсеянную крупную фракцию также подают в запасной накопитель, а отсеянную крупную фракцию возвращают в цементную мельницу, причем функциональные добавки измельчают и подают в соответствующий запасной накопитель, функциональные добавки же более грубого помола и с более прерывистой гранулометрией, чем по пп. 1-3.

Способ предусматривает, что по крайней мере один компонент заводской сухой смеси подают в раздельные запасные накопители с различными тонкостями помола и гранулометрическими составами.

Установка для приготовления сухой смеси для получения цементной суспензии, используемой при заполнении и/или запрессовке в рыхлых каменных породах или пустотах и/или трещин в скальных породах или в бетонных в сооружениях по любому из пп. 11-16, снабжена цементной мельницей 1 и сепаратором с вентилятором 5, 6 для приготовления тонкомолотого цементного клинкера и тонкомолотого доменного шлака, при этом для каждого компонента заводской сухой смеси как тонкомолотый цементный клинкер, тонкомолотый доменный шлак, наполнители и добавки имеется промежуточный накопитель 7-12, оборудованный соответствующим дозатором, при этом накопители размещены перед смесителем 14 для приготовления сухой смеси из указанных компонентов.

В установке перед смесителем 14 для приготовления заводской сухой смеси из указанных компонентов размещено устройство для взвешивания, а смеситель 14 выполнен в виде высокопроизводительного смесителя.

При этом запасной накопитель, по крайней мере для одного компонента, выполнен в виде по крайней мере двух запасных бункеров, а за смесителем 14 установлен накопитель 15.

Причем выход сепаратора 5 посредством трубопроводов 18а, 19а, 1b, 1a через накопители 18, 19 крупной фракции соединен с цементной мельницей 1.

Сухая смесь по настоящему изобретению состоит из хорошо подготовленной смеси мельчайшего цемент связующего средства, которая имеет все необходимые для соответствующего специального применения добавки и дополнительные вещества преимущественно с одинаковым или более тонким размолом, а также с согласованным гранулометрическим составом, с хорошим диспергированием в воде и высокой реактивностью. Сухая смесь должна еще смешиваться на строительной площадке только с водой. Изобретение касается тем самым заводской сухой смеси, просто смешиваемой в условиях строительной площадки. Опасность возможных ошибок при весовом и/или объемном согласовании связующих компонентов на строительной площадке исключается. К тому же отпадает необходимость сохранения требовавшейся до настоящего времени последовательности смешивания связующих компонентов, несоблюдение которой могло проводить к существенным изменениям качества. Согласованный с нормами заводского сухого смешивания при заданном тонком размоле и гранулометрическом составе способ получения в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить точную дозировку всех компонентов, как мельчайший клинкерной муки и/или мельчайшей муки гранулированного доменного шлака, а также сухих добавок и дополнительных веществ. Сухая заводская смесь в соответствии с настоящим изобретением не требует никакой деминерализированной воды. Она может также смешиваться с остаточной водой, содержащей хлориды.

Устранение технико-технологических погрешностей при применении смесей в суспензиях согласно изобретению представляет собой решающее значение, например, для их получателя и для успеха применяемых мер по инжектированию мельчайших связующих средств, потому что повторное осуществление мер по инжектированию в случае замены предварительно инжектированию в случае замены предварительно инжектированных ошибочно смешанных наполнителей с неудовлетворительными характеристиками, как правило, невозможно с экономически приемлемыми затратами. К тому же применение сухих заводских смесей в соответствии с настоящим изобретением предоставляет экономические преимущества при заполнении, складировании и транспортировке, а также при разгрузке возможных транспортируемых емкостей.

В соответствии с изобретением сухая смесь содержит цемент связующее средство, сухие мельчайшие дополнительные вещества и в данном случае сухие добавки. Мельчайшая мука состоит из мельчайшего размола клинкерного портланд цемента (это предоставляет собой клинкерный портланд цемент мельчайшего размола) или состоит из смеси мельчайшей муки клинкерного портланд цемента и мельчайшей муки гранулированного доменного шлака (это представляет собой гранулированный доменный шлак мельчайшего размола) или состоит собственно из мельчайшей муки гранулированного доменного шлака плюс активатор. В качестве добавок применяется бентонит. Дополнительными веществами являются в основном текучие вещества или же диспергируемые вещества, замедлители схватывания, водозадержатели, ускорители схватывания и расширяющиеся компоненты.

Количества добавок для муки мельчайшего клинкерного размола или для смеси из муки мельчайшего клинкерного размола и из мельчайшего размола гранулированного доменного шлака или для муки мельчайшего размола гранулированного доменного шлака являются очень точными и согласованы между собой при их повторении, при этом все основные составные части имеют гранулометрический состав, в котором 95% зерен имеют диаметр ≅24 μm и 50% зерен имеют диаметр ≅ 7 μm В частности, если эти условия выдерживаются, то оказывается возможным оптимировать влияние дополнительных веществ. Например, полученное влияние добавки текучего вещества на различные технико-технологические характеристики цементной суспензии из смеси мельчайшего цемента связующего средства при соотношении воды связующего средства 0,7 показано на фиг. 2. Характер кривых показывает отчетливо, что уже при незначительном отклонении доли текучего вещества от заданного соотношения в смеси оказывается влияние на реологические характеристики суспензии, значительно определяющие успех инжектирования. При этом в результате повышения доли текучего вещества от 2 до 4% по весу начальная вязкость суспензии, характеризуемая на фиг. 2 сэкономленным временем в момент времени t=0, подвергается сравнительно незначительному влиянию; однако последующее изменение вязкости во время обработки свежей смеси подвергается ярко выраженной зависимости от дозирования текучего вещества. Технически правильное применение цементной суспензии можно ожидать вследствие этого только тогда, когда оптимируются как начальная вязкость, так и вязкость после истечения времени обработки в результате выбора соответствующего текучего вещества с согласованным соотношением.

При оптимировании дозирования дополнительных веществ необходимо одновременно учитывать влияние добавок на прочность гидролизированных суспензий, чтобы тем самым соответствовать требованиям активного выдерживания статических нагрузок, предъявляемым к материалам. Показанные в последующей таблице результаты, вытекающие из проведенных исследований на прочность на сжатие призматических проб показывают, что сверхдозировка текущего вещества в объеме 5% по весу уже приводит к отрицательному влиянию на начальную прочность. При доле текучего вещества в 6% по весу уже не замеряются показатели прочности на сжатие на недостаточно полностью затвердевших суспензиях.

Оказалось, что могут быть предотвращены проблемы, связанные с обеспечением качества и технико-технологических показателей при применении многокомпонентных систем на строительной площадке при одновременном выполнении высоких требований к наполнителям, если при изготовлении цементной суспензии применяется заранее приготовленная сухая смесь с определенным тонким размолом и гранулометрическим составом, состоящая из мельчайшей муки, добавок и дополнительных веществ. Это удается благодаря тому, что в исходные материалы для получения смеси мельчайшего цемента связующего средства в соответствии с изобретением добавляются необходимые для каждого случая применения добавки и дополнительные вещества уже на заводе после окончательного размалывания клинкера или же гранулированного доменного шлака, так что к этой сухой смеси для ее обработки на строительной площадке необходимо добавлять еще только собственно воду в соответствии с заранее заданными значениями воды - связующего средства для получения готовой для работы цементной суспензии. Это становится возможным благодаря применению порошкообразных дополнительных веществ и добавок с соответствующим, например, мельчайшей муке, тонким размолом и гранулометрическим составом, в результате чего эти добавки и дополнительные вещества получают очень хорошую диспергирующую способность и реактивность при смешивании сухой смеси с водой. Определенная диспергирующая способность или же растворимость в воде и реактивность этих редиспергируемых сухих компонентов обеспечивают непосредственное воздействие содержащихся веществ после смешивания со связующей водой. При этом оказалось неожиданным, что не только различные количества добавок, но в частности также добавки различной тонкости размола и различные гранулометрические составы, в частности в пределах заданных или же соотношений d95 и d50, показывают соответственно различную активность, чего пытались ранее добиться путем введения раздельных связующих компонентов и предписанной последовательности смешивания, а также применения деминерализованной воды. Дополнительные вещества реагируют в заданном диапазоне тонкого размола неожиданно активно, так что в качестве параметров для определяемых характеристик могут определяться тонкость размола и гранулометрический состав.

Для получения сухой смеси в соответствии с настоящим изобретением необходимы размельчающие, сепарирующие, дозирующие и смешивающие установки, которые позволяют целенаправленно изготовить смесь мельчайшего цемента - связующего средства равномерного качества. Способ в соответствии изобретением отличается тем, что отдельные компоненты готовятся полностью раздельно до получения заранее заданных тонкости размола и гранулометрического состава. С помощью точно управляемых дозирующих и смешивающих установок получается на заключительном этапе благодаря гомогенизированию заранее заданный химикоминералогический состав.

Заранее изготовленные сухие смеси в соответствии с изобретением (заводские сухие смеси) характеризуются тем, что они дают возможность получать благодаря смешиванию с водой стабильные цементные суспензии низкой и средней вязкости, которые на основании химико-минералогической и физической спецификации сухой смеси и консистенции после смешивания с водой, а также на основании низкой реактивности во время периода обработки характеризуются особенно хорошей способностью к обработке, так что они пригодны в качестве минеральных систем для пропитывания и инжектирования всех видов. К тому же на основании состава сухих смесей после истечения периода обработки достигается высокая начальная прочность гидрогенизированной смеси, так что такие цементные суспензии применимы также для статически нагруженных конструкций (сцепляющие усилия) и, в частности, независимо от наличия влаги в конструктивных элементах, подвергаемых инжектированию.

В связи со сравнительно высоким расходом воды мельчайшими цементами происходит при процессе схватывания явная усадка, которая до настоящего времени могла компенсироваться благодаря применению в этой связи известных добавок (бентонит) или дополнительных веществ (расширяющиеся компоненты) только частично и бесконтрольно. В случае описанных выше заводских сухих смесей в соответствии с настоящим изобретением хотя усадка и является контролируемой, потому что в соответствии с условиями изготовления смесь мельчайшего цемента связующего средства содержит контролируемые добавки и дополнительные вещества с точки зрения их активности, однако отрицательное влияние усадки, а именно в частности потери прочности сцепления, не может быть компенсировано. В случае известных связующих средств в соответствии с известным уровнем техники оказалось, что величины усадки колеблются и в результате этого не может обеспечиваться равномерное качество механико-технологических характеристик затвердевших компонентов. Благодаря особым дополнительным мерам оказывается возможным в случае смесей мельчайшего цемента связующего средства получить заранее определенное расширение с учетом усадки или же сжимания, и определить определенную величину расширения с учетом соответствующего применения. В результате эффекта расширения или же увеличения объема регулируются или же заранее определяются потери прочности сцепления связующей системы, состоящей из камня (например, скала) или бетона и инжектированного наполнителя. Одновременно улучшает полное наполнение полого пространства или же риск на основании расширения плотность связующей системы.

Известны многочисленные так называемые расширяющиеся цементы, которые основываются исключительно на цементах обычного состава и обычной тонкости размола, а также обычных расширяющихся компонентов. Многолетний практический опыт с такими расширяющимися цементами показал, что может достигаться определенное обеспечение характеристик в случае расширяющихся цементов с помощью образующих эттрингит расширяющихся компонентов, при этом известные расширяющиеся цементы состоят из смесей, имеющихся в продаже цементов портланд с компонентами, содержащими сульфат алюминия. Характеристики этих известных расширяющихся цементов зависят от химико-минералогического состава и количественного соотношения компонентов, а также от технологических факторов, как например, от консистенции и условий хранения. Несмотря на богатый опыт практического применения этих известных расширяющихся цементов, возникают существенные проблемы при целенаправленном управлении процессом образования структуры, определяющим характеристики твердого материала при его затвердевании. В случае известных расширяющихся цементов в качестве управляемых влияющих факторов служат в основном весовые соотношения между составляющей цемента портланд и расширяющимися компонентами.

В рамках настоящего изобретения было найдено, что в случае заводских сухих смесей в соответствии с изобретением расширение может целенаправленно регулироваться не только с помощью различных количеств добавок, но также с помощью определенного реактивного образующего эттрингит расширяющегося компонента, причем реактивность расширяющихся компонентов варьируется при заданном соотношении смесей или же при заданном количестве добавок на основании различных гранулометрических составов и тонкости размола. При этом согласуются в соответствии с настоящим изобретением скорость затвердевания матрицы смеси связующих средств и скорость образования эттрингита расширяющимся компонентом. Применяется, например, расширяющийся компонент на основе сульфата алюминия, в частности, состоящий из алюмината кальция и сульфата кальция, гранулометрический состав и тонкость размола которого находятся в пределах указанных выше величин гранулометрического состава и тонкости размола смеси мельчайшего цемента связующего средства. С помощью параметра тонкости размола и гранулометрического состава может постоянно регулироваться расширение, так что смесь мельчайшего цемента связующего средства может удовлетворять соответствующим требованиям техники применения заводского материала.

Неожиданным оказалось то, что образующий эттрингит расширяющийся компонент вызывает синергитический эффект, при этом повышается седиментационная стабильность цементной суспензии.

Особенно эффективным оказывается регулирование расширения в соответствии с настоящим изобретением при применении мельчайшей клинкерной муки, содержащей в малых количествах алюминат кальция и феррит кальция.

В заводской сухой смеси в соответствии с настоящим изобретением согласуются расширяющийся компонент со смесью мельчайшего цемента связующего средства, не содержащей расширяющихся компонентов. При этом смесь мельчайшего цемента связующего средства, не содержащая расширяющихся компонентов, смешивается в количестве от 50 до 95% по весу, преимущественно от 70 до 90% по весу, и при гранулометрическом составе d95≅24 μm преимущественно d95≅16 μm и d50≅7 μm преимущественно d50≅5 μm и преимущественно при соотношении d50 к d95 0,33±0,04 с расширяющимся компонентами, например, на основе сульфата алюминия, преимущественно алюмината кальция и сульфата кальция в количестве от 5 до 50% по весу, преимущественно от 10 до 30% по весу, преимущественно с более грубым или одинаково тонким размолом и гранулометрическим составом, при этом гомогенизированная полученная смесь имеет гранулометрический состав d95≅24 μm преимущественно d95≅16 μm и d50≅7 μm преимущественно d50≅5 μm и соотношение d50 к d95=0,33±0,04.

Для определения заранее согласуемых различных эффектов расширения в смесях мельчайший цемент связующее средство в соответствии с настоящим изобретением изготавливается сначала частями связующих средств с заранее заданными различными тонкими размолами и гранулометрическими составами для загрузки и затем определяются скорости упрочнения загрузок. Затем изготавливаются расширяющиеся компоненты частями с заранее заданными различными тонкими размолами и гранулометрическими составами для загрузки и затем определяются скорости образования эттрингита при загрузках. На основании определенных скоростей упрочнения и образования эттрингита устанавливаются затем смеси с заранее определяемой величиной расширения и после этого начинается ее производство.

На фиг. 1 показана схематически установка для изготовления заводской сухой смеси в соответствии с изобретением; на фиг. 2 диаграмма влияния количества добавок текучего вещества; на фиг. 3 диаграмма гранулометрического состава.

В соответствии с изобретением получается впервые соответствующая для строительной площадки и готовая для строительной площадки сухая заводская смесь в форме единой сухой смеси, которая должна быть смешана только с предписанным количеством воды. Погрешности смешивания при дозировке составных частей для изготовления смеси мельчайшего цемента связующего средства уже не могут более иметь места. Смешивание с водой выполняется с помощью высокопроизводительного прибора. Во время смешивания могут очень тонко размельченные сухие дополнительные вещества сразу проявлять свое действие. Сухая заводская смесь может изготавливаться любое количество раз с одинаковым составом и одинакового качества. Это происходит на основании того знания, что дополнительные вещества не должны размалываться совместно с цементным клинкером, что дополнительные вещества преимущественно должны иметь одинаковую или более высокую тонкость размола и согласованный гранулометрический состав и что дополнительные вещества в этом диапазоне тонкого размола воздействуют очень интенсивно, причем относительно небольшие различия в количестве добавок (см. фиг. 2) и в гранулометрическом составе и в тонкости размола показывают большие различия в ожидаемом воздействии. Количества добавок дополнительных веществ составляют преимущественно от 2 до 5% по массе (исключая расширяющийся компонент).

Обычно мельчайший цемент получается во время совместного размалывания цементного клинкера портланд и по крайней мере одного сульфатного компонента, при котором выделяется соответствующая часть мельчайшего размола из цементной мельницы только тогда, когда имеется заказ на поставку мельчайшего цемента. При этом с помощью воздушного сопарирования выделяется доля, которая соответствует требованиям относительно величины d95. В рамках настоящего изобретения было выявлено, что при таком получении цемента создается основная причина для того, что цементные суспензии не имеют одинакового качества при каждой поставке. В результате незнания этих причин делались попытки избежать этого недостатка путем создания связующих средств и подготовки инструкций по особой последовательности выполнения процесса смешивания, что, однако, не приводило к достаточному успеху. Только раздельное тончайшее размешивание цементного клинкера в мельчайшую клинкерную муку и гранулированного доменного шлака в мельчайшую муку из гранулированного доменного шлака, если смесь мельчайшего цемента связующего средства может содержать муку из гранулированного доменного шлака, а также применение добавок и дополнительных веществ, в частности, одинаковой тонкости размола и гранулометрического состава и раздельная подготовка всех компонентов для состава смесей мельчайшего цемента связующего средства позволяет получить точную дозировку компонентов и после гомогенизирования обеспечить определенное качество наполнителя или же цементной суспензии и затвердевшего изделия. Существенным в данном изобретении является то, что сухие дополнительные вещества применяются по крайней мере такого же тонкого размола и гранулометрического состава, как и смесь мельчайшего цемента связующего средства, или, однако, смесь мельчайшего цемента связующего средства имеет в общем требуемые тонкость размола и гранулометрический состав, при этом дополнительные вещества могут быть грубее, но по гранулометрическому составу распределяются таким образом, что гранулометрический состав смеси связующих средств имеет требуемые величины. Поскольку на рынке не имеется дополнительных веществ желаемого тонкого размола и гранулометрического состава, то дополнительные вещества изготавливаются отдельно. В противном случае должны дополнительные вещества, поскольку они имеются на рынке с различным тонким размолом и различным гранулометрическим составом, выбираться соответствующим образом. Неожиданным является то, что дополнительные вещества, в частности, в особенно мельчайшей размолотой форме с мельчайше размолотой смесью связующих средств показывают особый ранее неизвестный характер реакции и могут обеспечивать желаемое качество инжектирования, если при этом позаботиться о том, чтобы предоставлялась смесь мельчайшего цементасвязующего средства определенного качества, то есть определенная относительно ее составных частей и ее тонкости размола и гранулометрического состава.

С помощью схематически показанной на фиг. 1 установки изготавливаются смеси мельчайшего цемента связующего средства в соответствии с настоящим изобретением. При этом в мельницу 1 подается по каналу 1а чистый клинкер портланд цемента и в мельнице 1 размалывается в предварительную клинкерную муку. Предварительная клинкерная мука транспортируется по каналам 18b, 2a в накопитель 2. С помощью той же очищенной мельницы 1, в которую подается по каналу 1а гранулированный доменный шлак, размалывается гранулированный доменный шлак в муку, которая подается по каналам 18b, 3a в накопитель 3. Из канала 18b может часть размолотого материала отделяться по каналу 18c в цементную установку для получения, например, нормального портланд цемента. В накопителе 4 накапливается предварительно тонко размолотый бетонит, который по каналу 4а попадает в бункер 4. Из бункеров 2, 3 и 4 выделяется материал по каналам 2b, 3b и 4b и сепарируется в сепараторе 5, причем применяется последовательно тот же самый сепаратор 5, соответственно очищенный, или для каждого потока материала представляется отдельный сепаратор (не показано). Аналогично для гранулированного доменного шлака может применяться, например, другая мельница для получения муки из гранулированного доменного шлака. Количество мельниц зависит от желаемой производительности установки.

При сепарировании в сепараторе 5 отводится мельчайший материал с заранее определенным тончайшим размолом и гранулометрическим составом и продувается по каналу 5а вентилятором 6 соответственно в каналы 7а, 8а, 9а и по этим каналам соответственно в накопители 7, 8 или 9 для мельчайшего материала. Например, содержит накопитель 7 мельчайшую клинкерную муку, накопитель 8 содержит мельчайшую муку из гранулированного доменного шлака и накопитель 9 содержит бетонит с заранее предписанной тонкостью размола и предписанным гранулометрическим составом.

Грубый материал от сепаратора 5 транспортируется по каналу 5b и 18а или же 19а соответственно в промежуточный накопитель 18, например, для клинкерной муки, и в промежуточный накопитель 19 для муки из гранулированного доменного шлака, и далее из этих накопителей по каналу 1b, который входит в канал 1а, подается опять в мельницу 1.

В случае бетонита грубые составные части выбрасываются по каналу 20 или же отводятся для других случаев применения. Наряду с накопителями 7, 8 и 9 для мельчайшего материала имеются другие накопители для мельчайшего материала, а именно для дополнительных веществ, например, накопители 10, 11 и 12, которые содержат соответственно дополнительные вещества с заранее определенной тонкостью размола и определенным гранулометрическим составом.

Из накопителей с 7 по 12 отводится дозированный мельчайший материал с помощью дозированных устройств (не показаны на чертеже) по каналам 7b, 8b, 9b, 10b, 11b, 12b и попадает на весы 13. Из весов мельчайший материал подается по каналу 13b в смеситель 14, например, в лемеховый смеситель, в котором мельчайший материал гомогенизируется до получения заводской сухой смеси. Затем готовая заводская сухая смесь засыпается непосредственно в мешки или по каналу 14b транспортируется в накопитель 15, откуда готовая смесь может засыпаться по каналу 15b в накопительный вагон 17.

Добавление дополнительных веществ может также выполняться группами для упрощения гомогенизирования, причем, например, по крайней мере, два дополнительных вещества, например, из накопителей 11 и 12 заполняются в общие предварительные весы 16 и затем в основные весы 13. Может быть целесообразным для каждого накопителя располагать предварительные весы 16, что показано в районе расположения накопителя 10.

В соответствии со способом согласно настоящему изобретению размельчается цементный клинкер в мельнице 1 без дополнительных веществ, в частности, без содержателей сульфата. Полученная предварительная мука и мельчайшая мука не содержит тем самым никаких сульфатных компонентов. Для изготовления смесей мельчайшего цемента связующего средства с расширяющимися компонентами или без них происходит предварительное размалывание цементного клинкера портланд аналогично без сульфатных добавок, при этом предварительно накапливается в накопителе, например, в накопителе 10 расширяющийся компонент или в накопителе 11 и в накопителе 12 соответственно накапливается один компонент для составления расширяющихся компонентов, состоящих из двух веществ, и подаются раздельно.

Аналогично хранится отдельно в накопителе сульфатная добавка, которая оказывает влияние на реакцию мельчайшей клинкерной муки, которая добавляется уже при размалывании клинкера.

Установка в соответствии с изобретением для получения сухой заводской смеси имеет столько накопителей, сколько составных частей или же компонентов может содержать или должна содержать сухая заводская смесь.

С помощью установки может составляться сухая заводская смесь с определенными составными частями в заранее заданных количествах с определенной тонкостью размола и определенным гранулометрическим составом, в результате чего целенаправленно регулируется действие составных частей в суспензии. Тем самым может исключаться неравномерное качество наполнителей.

На фиг. 3 показаны кривые гранулометрического состава. Кривые KV1 до KV3 показывают, например, гранулометрические составы смесей мельчайшего цемента связующего средства в соответствии с изобретением. Кривые KV4 до KV6 размещаются за пределами требуемой тонкости размола и требуемого гранулометрического состава для смеси мельчайшего цемента связующего средства в соответствии с настоящим изобретением. Однако применение дополнительных веществ, в частности, расширяющихся компонентов с гранулометрическим составом согласно кривым KV4 до KV6 происходит в рамках настоящего изобретения, если и поскольку конечный продукт, а именно готовая сухая смесь соответствует диапазону тонкости размола и гранулометрического состава согласно кривым KV1 до KV3. В соответствии с этим может, например, добавляться более грубое дополнительное вещество согласно кривой KV6 в количестве, которое вытесняет смесь мельчайшего цемента связующего средства с гранулометрическим составом по кривой KV1 в диапазон гранулометрического состава по кривой KV3. В частности, при получении заданных и определенных или же воспроизводимых расширяющихся смесей связующих веществ может использоваться эта возможность потому, что степень расширения может тем самым определенно изменяться особенно эффективно.

Определение реакционной активности мельчайшей клинкерной муки, гранулированного доменного шлака или их смесей в зависимости от тонкости размола и гранулометрического состава, а также дополнительных веществ, в частности, расширяющихся компонентов без особенно больших затрат благодаря применению новых технологических решений реагировать быстро на различные специфические требования их применения, в то время как на заводе обслуживается или несколько накопителей для одного компонента, в которых хранится компонент с различной тонкостью размола и различным гранулометрическим составом, или соответственно устанавливаются размалывающие агрегаты или сепараторы в зависимости от выполняемых загрузок. Поскольку накопители с дозирующими установками устанавливаются комбинированно, то осуществляется контроль составов сухих заводских смесей для цементных суспензий или же для затвердевания в цементных суспензиях составов, имеющих различные определяемые и воспроизводимые характеристики, в частности, в отношении расширения, не только путем дозировки их количеств, но, в частности, также благодаря определенной тонкости размола и определенному гранулометрическому составу. Тем самым с потребителей снимаются существенные заботы. Контроль за смесями осуществляется на заводе-изготовителе, где он выполняется профессионально и проще.

Формула изобретения

1. Сухая смесь для получения цементной суспензии, используемой при заполнении и/или запрессовке пор в рыхлых каменных породах или пустот и/или трещин в скальных породах или в бетонных сооружениях, характерирующаяся тем, что она представляет собой готовую к применению затворяемую водой заводскую сухую смесь, содержащую тонкомолотый цементный клинкер или тонкомолотый доменный шлак или их смесь без носителей сульфата, наполнители и добавки и имеет уплотненную прерывистую гранулометрию, в которой 95% зерен имеет диаметр ≅ 24 мкм и 50% зерен имеют диаметр ≅ 7 мкм.

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что 95% зерен имеют диаметр ≅ 16 мкм и 50% зерен имеют диаметр ≅ 5 мкм.

3. Смесь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соотношение 50% зерен с диаметром ≅ 7 мкм и 95% зерен с диаметром ≅ 24 мкм равно 0,33 ± 0,04.

4. Смесь по любому из пп.1 3, отличающаяся тем, что она содержит 5 - 95% по массе тонкомолотого гранулированного доменного шлака от массы тонкомолотого цементного клинкера.

5. Смесь по любому из пп.1 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит активатор тонкомолотого гранулированного доменного шлака, имеющий аналогичные со шлаком тонкость помола и гранулометрию или еще более тонкий помол и гранулометрию.

6. Смесь по любому из пп.1 5, отличающаяся тем, что в качесте порошкообразного текучего вещества она содержит продукт конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом.

7. Смесь по любому из пп.1 6, отличающаяся тем, что она содержит функциональные добавки соответственно в количестве от 2 до 5 мас.

8. Смесь по любому из пп.1 7, отличающаяся тем, что она содержит в качестве функциональных добавок расширяющийся компонент.

9. Смесь по любому из пп.1 8, отличающаяся тем, что она содержит в качестве наполнителей бентонит, и/или вулканический туф, и/или высокодисперсную кремниевую кислоту.

10. Смесь по любому из пп.1 9, отличающаяся тем, что она содержит в качестве функциональных добавок диспергатор, и/или замедлитель схватывания, и/или ускоритель схватывания, и/или водоудерживающую добавку.

11. Способ приготовления сухой смеси для получения цементной суспензии, используемой при заполнении и/или запрессовке пор в рыхлых каменных породах или пустот и/или трещин в скальных породах или в бетонных сооружениях по любому из пп.1 10, отличающийся тем, что цементный клинкер измельчают в цементной мельнице без добавок носителей сульфата и просеивают для получения тонкомолотого цементного клинкера с требуемыми тонкостью помола и гранулометрическим составом, и гранулированный доменный шлак измельчают в цементной мельнице и просеивают для получения тонкомолотого доменного шлака с требуемыми тонкостью помола и гранулометрическим составом, после чего все компоненты заводской сухой смеси, такие как тонкомолотый цементный клинкер, тонкомолотый доменный шлак, наполнители и добавки с тонкостью помола по любому из пп. 1 3 размещают в раздельных запасных накопителях, и дозируют в заранее определенных количествах из соответствующих запасных накопителей в смеситель, и смешивают для получения заводской сухой смеси с заранее заданными свойствами.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что соответствующую отсеянную крупную фракцию также подают в запасной накопитель.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что отсеянную крупную фракцию возвращают в цементную мельницу.

14. Способ по любому из пп.11 13, отличающийся тем, что функциональные добавки измельчают и подают в соответствующий запасной накопитель.

15. Способ по любому из пп.11 14, отличающийся тем, что используют функциональные добавки более грубого помола и с более прерывистой гранулометрией, чем по пп.1 3.

16. Способ по любому из пп.11 15, отличающийся тем, что по крайней мере один компонент заводской сухой смеси подают в раздельные запасные накопители с различными тонкостями помола и гранулометрическими составами.

17. Установка для приготовления сухой смеси для получения цементной суспензии, используемой при заполнении и/или запрессовке пор в рыхлых каменных породах, или пустот, и/или трещин в скальных породах или в бетонных сооружениях по любому из пп.11 16, характеризующаяся тем, что она снабжена цементной мельнице 1 и сепаратором 5 с вентилятором 6 для приготовления тонкомолотого цементного клинкера и тонкомолотого доменного шлака, при этом для каждого компонента заводской сухой смеси, как тонкомолотый цементный клинкер, тонкомолотый доменный шлак, наполнители и добавки, имеется промежуточный накопитель 7 12, оборудованный соответствующим дозатором, при этом накопители размещены перед смесителем 14 для приготовления сухой смеси из указанных компонетов.

18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что перед смесителем 14 размещено устройство для взвешивания компонентов заводской сухой смеси.

19. Установка по п.17 или 18, отличающаяся тем, что смеситель 14 выполнен в виде высокопроизводительного смесителя.

20. Установка по любому из пп.17 19, отличающаяся тем, что запасной накопитель по крайней мере для одного компонента выполнен в виде по крайней мере двух запасных бункеров.

21. Установка по любому из пп.17 20, отличающаяся тем, что за смесителем 14 установлен накопитель 15.

22. Установка по п.17, отличающаяся тем, что выход сепаратора 5 через накопители 18, 19 крупной фракции посредством трубопроводов 18а, 19а, 1b, 1а соединен с цементной мельницей 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5