Изобретение относится к промышленности, производящей расширяющиеся цементы, применяемые, например, для крепления анкеров в горных выработках, в строительстве и других целях.
Известна смесь в составе бурового раствора, вяжущего компонента, отвердевающей смолы и воды. Вяжущий компонент выбирают из группы веществ, представленных портландцементом, глиноземистым цементом, шлаком, зольной пылью, конденсированным порошком кремнезема и извести, гипсовым цементом или смесью указанных материалов. В смеси буровой раствор составляет примерно 70% по объему от указанного вяжущего компонента. Смолообразующий компонент выбирают из группы веществ, представленных продуктами модификации растворов эпоксидных смол, акриловыми смолами и др., содержание которых составляет 1-50% по массе цементирующего цемента. Содержание воды в смеси составляет 20-175% цементирующего материала или соединений этого материала [1].
Недостатками известных смесей со смолообразующими компонентами являются длительные сроки твердения, высокая стоимость, дефицитность, недолговечность (особенно при пожарах), а также и токсичность составов.
Известны составы расширяющихся цементных смесей для крепления анкеров в горных выработках и в строительстве, включающие портландцемент (или портландцементный клинкер), глиноземистый шлак (или глиноземистый цемент) и гипсовый компонент в виде его различных модификаций (природный гипсовый камень, строительный гипс и т.п.).
Одним из таких примеров является состав напрягающего цемента, выпускаемого в России по ТУ 5734-072-6854090-98, включающий портландцементный клинкер, камень гипсовый, глиноземистый шлак или другие алюмосодержащие природные или искусственные материалы, а также доменный гранулированный шлак [2].
Известен напрягающий цемент, полученный совместным помолом портландцементного клинкера и напрягающего компонента, в состав которого входит глиноземистый шлак и другие алюмосодержащие вещества, гипс и в качестве активизатора известь [3].
В качестве активизатора твердения цемента известна также кальцинированная сода, которую вводят в количестве 0,5-2,0% от массы смеси [4].
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому составу является цементная композиция, включающая, маc.%: глиноземистый цемент 8,5-56,5; портландцемент 24-40; строительный гипс 10-35; поверхностно-активную добавку 0,5-3,5; вода остальное [5].
Основной недостаток известного технического решения заключается в низком темпе набора прочности и расширения в первоначальный период (до 30 мин после установки анкера), что существенно снижает область применения таких смесей. Так, например, в горных выработках зачастую по горно-геологическим условиям требуется через 30 мин иметь прочность закрепления анкера не менее 20-30 кН. В строительстве также имеется необходимость закрепления анкера с быстрым набором прочности в начальный период. При этом прочность на сжатие твердеющей цементной смеси должна быть не менее 8-10 МПа, линейное расширение цементной смеси должно быть не менее 0,5%.
Известные составы расширяющих цементов, в том числе и содержащие активизатор твердения - кальцинированную соду, по истечении 30 мин твердения имеют малую прочность и недостаточное линейное расширение, которые лишь спустя несколько часов и даже суток достигают необходимых значений.
Задачей изобретения является разработка цементной смеси для крепления анкеров, обеспечивающей эффект расширения в начальный период, то есть сокращение срока твердения смеси.
Это достигается тем, что расширяющаяся цементная смесь для крепления анкеров, включающая портландцемент, глиноземистый шлак, гипсовый компонент, содержит глиноземистый шлак с содержанием оксида кремния не более 10 мас.% и дополнительно активизатор твердения - кальцинированную соду при следующем соотношении компонентов, %:
Портландцемент 50-55
Указанный глиноземистый шлак 26-35
Гипсовый компонент 10-20
Кальцинированная сода 0,5-2,0 мас.% от сухой смеси.
В качестве портландцемента используют портландцемент бездобавочный, не содержащий никаких минеральных добавок, кроме гипса.
Именно при таком составе, в первоначальный период гидратации и твердения цементной смеси, создается оптимальная щелочная среда в водном растворе и необходимая концентрация СаО, Аl2О3 и SО3, за счет чего происходит интенсивное образование в твердеющем цементе эттрингита 3СаО·Аl2О3·3CaSO4·32Н2О, который обеспечивает высокую начальную прочность и достаточное расширение цементной смеси. Эти условия обеспечивают также стабильный фазовый состав твердеющей композиции и нарастание прочности при данной смеси твердения, что в конечном итоге придает креплению долговечность.
Пример осуществления изобретения.
Расширяющуюся цементную смесь можно изготавливать на предприятиях цементной промышленности. Глиноземистый шлак предварительно измельчают до оптимальной тонкости помола, соответствующего 5-10% остатку на сите с размером ячейки 80 микрон. Затем этот шлак измельчают совместно с портландцементом, гипсом и кальцинированной содой до удельной поверхности смеси, равной 4000-6000 см2/г. При применении в готовую цементную смесь добавляют воду в количестве, необходимом для получения заданной консистенции.
Для экспериментальной проверки предлагаемой расширяющейся цементной смеси были приготовлены два состава (см. таблицу) и определены значения времени начала и конца схватывания, прочность на сжатие и линейное расширение.
Как видно из таблицы, введение в известную смесь глиноземистого цемента с пониженным содержанием SiO2, бездобавочного портландцемента и дополнительно активизатора твердения в виде кальцинированной соды позволяет значительно увеличить начальную прочность и расширение цемента в начальный период.
Источники информации
1. Патент США № 5458195, кл. Е 21 В 33/138, oп. 17.10.95.
2. ТУ 5734-072-46854090-98 "Цемент напрягающий".
3. НИИЖБ. Технология напрягающего цемента и самонапряженных железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1975, с. 24.
4. Рамачандра В.С. Добавки в бетон. Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1988, с. 76, прототип.
5. Заявка РФ № 92003546, кл. С 04 В 28/04. oп. 20.07.1996, прототип.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ЗАКРЕПИТЕЛЬ АНКЕРОВ МИНЕРАЛЬНЫЙ ПАТРОНИРОВАННЫЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2001 |
|
RU2205959C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ЦЕМЕНТНОЙ СМЕСИ | 2001 |
|
RU2204536C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ЦЕМЕНТНОЙ СМЕСИ | 2018 |
|
RU2694653C1 |
АНКЕРНАЯ КРЕПЬ | 2001 |
|
RU2205960C1 |
РАСШИРЯЮЩАЯ ДОБАВКА, ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ВЯЖУЩЕЕ С УКАЗАННОЙ ДОБАВКОЙ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2002 |
|
RU2211194C1 |
ТАМПОНАЖНО-ИНЪЕКЦИОННЫЙ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ В ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЯХ | 2022 |
|
RU2784799C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЫСТРОТВЕРДЕЮЩЕГО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА НА ЕГО ОСНОВЕ | 2005 |
|
RU2304562C2 |
Расширяющая добавка для цемента, содержащая шлак сталеплавильного производства | 2021 |
|
RU2769164C1 |
Расширяющая добавка на основе железосодержащих пылевидных отходов для расширяющегося цемента | 2021 |
|
RU2767481C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НАНОЦЕМЕНТА И НАНОЦЕМЕНТ | 2013 |
|
RU2544355C2 |
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к цементным композициям, используемым для закрепления анкеров в породе. В расширяющейся цементной смеси для крепления анкеров, включающей портландцемент, глиноземистый шлак, гипсовый компонент, используют глиноземистый шлак с содержанием оксида кремния SiO2 не более 10 мас.% и дополнительно смесь содержит активизатор твердения - кальцинированную соду при следующем соотношении компонентов, %: портландцемент 50-55; глиноземистый шлак 25-35; гипсовый компонент 10-20; кальцинированная сода 0,5-2,0 мас.% от сухой смеси. В качестве портландцемента используют портландцемент бездобавочный, не содержащий минеральных добавок. Технический результат - разработка цементной смеси для крепления анкеров, обеспечивающей эффект расширения в начальный период, т.е. сокращение срока твердения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Портландцемент 50-55
Указанный глиноземистый шлак 25-35
Гипсовый компонент 10-20
Кальцинированная сода 0,5-2,0 мас.%
от сухой смеси
RU 92003546 A, 20.07.1996.RU 2153061 C1, 20.07.2000.RU 2069038 C1, 10.11.1995.RU 2159332 C1, 20.11.2000.RU 2120024 C1, 10.10.1998.RU 2162153 C1, 20.01.2001.RU 2161240 C1, 27.12.2000.JP 62-47829 A, 09.10.1987.РАМАЧАНДРА В.С | |||
Добавки в бетон | |||
Справочное пособие | |||
- М.: Стройиздат, 1988. |
Авторы
Даты
2004-05-27—Публикация
2001-09-17—Подача