ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2229449
РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ЦЕМЕНТНАЯ СМЕСЬ
Имя изобретателя: Магдыч В.И. (RU); Новосадов В.К. (RU); Утиралов О.А. (RU); Юрченко В.А.
Имя патентообладателя: Закрытое акционерное общество "СибТрансУголь"
Адрес для переписки: 630108, г.Новосибирск, а/я 16, ЗАО "СибТрансУголь"
Дата начала действия патента: 2001.09.17
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.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
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.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Расширяющаяся цементная смесь для
крепления анкеров, включающая
портландцемент, глиноземистый шлак,
гипсовый компонент, отличающаяся тем, что
глиноземистый шлак содержит не более 10 мас.%
оксида кремния - SiO2 и дополнительно
активизатор твердения - кальцинированную
соду при следующем соотношении компонентов,
%:
-
Портландцемент 50-55
-
Указанный глиноземистый шлак 25-35
-
Гипсовый компонент 10-20
-
Кальцинированная сода 0,5-2,0 мас.% от сухой смеси
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что
содержит портландцемент бездобавочный.
Версия для печати
Дата публикации 12.05.2007гг
вверх
|
