Полимерный состав для укрепления горных пород Советский патент 1985 года по МПК E21D21/00 

О)

ос

ГчЭ

4 Изобретение относится к горной промышленности , в частности к упрочнению горных пород скреп.аяющнми химическими реагентами. Известна полимерная композиция для получения защитно-декоративных покрытий строительных изделий, включающая мочевино-формальдегидную смолу УКС (новое название КФБ), поливинилацетатную дисперсию, воду и фосфогипс 1. Однако эта композиция непригодна для укрепления горных пород вследствие ее низких прочностных свойств, а также значительной вязкости, что обусловлено введением в состав больщого количества поливинилацетатной дисперсии (около 50 мас.°/о), а также применением мочевино-формальдегидной смолы с щелочными свойствами (рН 7,8-8,2), требующей для отверждения больщого количества фосфогинса. Наиболее близким к изобретению по тех нической сущности и достигаемому результату является полимерный состав для укрепления горных пород, включающий быстроотверждающуюся мочевино-формальдегидную смолу и фосфогипс 2. Однако известный состав, обладая в статических условиях высокими прочностными характеристиками, при деформировании массива укрепленных горных пород под влиянием горного давления растрескивается и отслаивается от поверхности пород, что обусловлено незначительными деформационными свойствами мочевино-формальдегидной смолы вследствие высокой жесткости ее молекулярных цепей. Целью изобретения является предотвращение растрескивания и отслаивания состава от поверхности пород подверженного деформированию горного массива путем снижения модуля упругости при сохранении прочности. Цель достигается тем, что в полимерный состав для укрепления горных пород, включающий быстроотверждающуюся мочевино-фор1мальдегидную смолу и фосфогипс, дополнительно введена поливинилацетатная дисперсия при следующем соотнощении компонентов, мас.°/о: Быстроотверждающаяся мочевино-формальдегидная смола63-69 Фосфогипс20-23 Поливинилацетатная дисперсия10-15В качестве основы состава используется быстроотверждающаяся мочевино-формальдегидная смола марки КФБ (ГОСТ 14231-78), имеющая кислотность, близкую к нейтральной (рН 6,5-7,5) и представляющая собой однородную суспензию белого цвета плотностью 1,24 г/см, массовыми долями сухого остатка 67%, свободного формальдегида 0,9%. В отвержденном состоянии смола водостойка, устойчива по отнощению к разбавленным кислотам и щелочам. Ее отверждение происходит в присутствии веществ, обладающих кислотными свойствами. В качестве отвердителя и наполнителя применяется фосфогипс (ТУ 6-08-409- 78) - твердое вепхество, основу которого составляет гипс . Фосфогипс является отходом, образующимся при производстве экстракционной фосфорной кислоты, и представляет собой серовато-белый порощок с больщой удельной поверхностью. Кислотные свойства фосфогипса обусловлены наличием в его составе ангидрида фосфорной кислоты PjO в количестве 0,8- 1,2%. При введении фосфогипса в раствор мочевино-формалъдегидной смолы ангидрид фосфорной кислоты, содержащийся в нем, катализируют реакцию поликонденсации смолы, а гипс вступает во взаимодействие с водой, связывая ее избыток. Применявшаяся Поливинилацетатная дисперсия (ГОСТ 18992-80) представляет собой однородную водную суспензию белого цвета с массовой долей сухого остатка 52% и концентрацией водородных ионов рН 5-6. Поливинилацетатная дисперсия обладает способностью пластифицировать мочевино-формальдегидную смолу. Повышенное содержание дисперсии в композиции (более 30 мас.%) приводит к чрезмерной пластичности композиции вследствие ослабления межмолекулярного взаимодействия. При приготовлении состава вначале мочевино-формальдегидную с.молу модифицируют поливинилацетатной дисперсией путем тщательного перемешивания в течение 2-3 мин в смесителе с машинным приводом до получения однородной массы, а затем в модифицированную смолу при непрерывном перемещивании вводят фосфогипс. Результаты испытаний предлагаемого и известного составов приведены в таблице.

Предлагаемый

ПОЛИМЕРНБ1Й СОСТАВ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий быстроотверждающуюся мочевиноформальдегидную смолу и фосфогипс, отличающийся тем, что, с целью предотвращения растрескивания и отслаивания состава от поверхности пород подверженного деформированию горного массива путем снижения модуля упругости при сохранении прочности, в состав дополнительно введена поливинилацетатпая дисперсия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Быстроотверждающаяся мочевино-формальдегидная смола63-69 Фосфогипс20-23 Поливинилацетатная дисперсия10-15

Сопоставление полученных данных показывает, что деформационные свойства предлагаемого состава, охарактеризованные модулем упругости, в 1,5-3 раза превыцJaют деформационные свойства известного состава. Оптимальное содержание фосфогипса находится в пределах 20- 23 мас.°/о, при дальнейшем увеличении его количества отверждение слишком ускоряется, что делает составы непригодными для нагнетания, кроме того, возрастает модуль упругости и, следовательно, понижаются деформационные свойства состава. При содержании фосфогипса менее 20% значительно понижаются прочностные характеристики.

Оптимальное содержание поливинилацетатной дисперсии составляет 10-

15 мас./о. При вводе поливинилацетатной дисперсии в количестве, превышающем 15 мас.%, деформационные свойства состава слишко.м высоки и, как следствие, понижены прочностные характеристики. При вводе поливинилацетатной дисперсии в количестве менее 10 мас.% деформационные свойства недостаточны.

Предлагаемый состав имеет повышенные прочностные и деформационные свойства, что значительно снижает вероятность разрушения укрепленного массива горных пород под влиянием горного давления.