BG3706U1 - Mortar stabilizing and plasticisation liquid additive - Google Patents

Abstract

The mortar stabilizing and plasticizing liquid additive is intended for filling underground facilities, mining galleries, tunnels, empty volumes such as excavated spaces, karst formations, as well as for grouting and injection activities for healing cracked soil, rock massifs and man-made embankments. The mortar stabilizing and plasticizing liquid additive contains in wt. %: fine inert filler for stabilization from 20 to 55, superplasticizer from 1.5 to 7 and water from 38 to 79.

Description

Област на техникатаField of technology

Полезният модел се отнася до стабилизираща и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори, които намират приложение за запълване на подземни съоръжения, минни галерии, тунели, празни обеми като иззети пространства, карстови образувания, както и за тампонажни и инжекционни дейности за заздравяване на напукани почвени, скални масиви и техногенни насипи.The utility model refers to a stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars that are used for filling underground structures, mining galleries, tunnels, empty volumes such as excavated spaces, karst formations, as well as for grouting and injection activities to heal cracked soils, rock massifs and man-made embankments.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известни са стабилизиращи материали, които не са течни, а прахообразни: например цимент, глина, хума, бентонит, каолинит, варова пепелина и други финосмлени прахове с подходящо съдържание на глинест тип минерали. Не са познати и не се продават стабилизиращи прахообразни или глинести материали с наименованието “стабилизираща добавка”. Най-разпространеният начин за стабилизиране на стандартни строителни цименто-пясъчни разтвори (например саморазливна замазка) е прекомерното увеличаване на съдържанието на портландцимента в сместа, дори и когато не е необходимо от гледна точка на изискваната (по проект) якост на натиск, след втвърдяване. В много по-голяма степен е нецелесъобразно такова увеличаване на съдържанието на цимента в разтворите, използвани за запълване на подземни съоръжения и пространства, при което се изискват сравнително не високи якости на натиск. По тази причина се прилагат останалите стабилизиращи материали от гореописаните.Stabilizing materials are known which are not liquid but powdered: for example cement, clay, clay, bentonite, kaolinite, lime ash and other finely ground powders with a suitable content of clay-type minerals. Stabilizing powder or clay materials with the name "stabilizing additive" are not known and are not sold. The most common way to stabilize standard cement-sand mortars (eg self-leveling screed) is to increase the Portland cement content in the mixture excessively, even when not necessary in terms of the required (by design) compressive strength after curing. It is much more impractical to increase the cement content of the solutions used to fill underground structures and spaces, which requires relatively low compressive strengths. For this reason, the other stabilizing materials described above are applied.

От друга страна отделно е известен състав на пластифицираща течна добавка (пластификатор) за бетонови смеси и други строителни разтвори, при която се използва калциев лигносулфонат, без да съдържа хлориди и други химически продукти с корозионно въздействие върху арматурата. Пластифициращото действие на този известен пластификатор се изразява в увеличаване на дисперсността и откритата повърхност на циментовите частици в разтвора, което способства за по-пълното протичане на хидратационните процеси в дълбочина и максимално използване на капацитета на свързващото вещество (цимента). Увеличава се подвижността на сместа.On the other hand, a composition of a plasticizing liquid admixture (plasticizer) for concrete mixtures and other mortars is known separately, in which calcium lignosulfonate is used, without containing chlorides and other chemical products with corrosive action on the reinforcement. The plasticizing effect of this known plasticizer is to increase the dispersion and the exposed surface of the cement particles in the solution, which contributes to a fuller hydration process in depth and maximum use of the capacity of the binder (cement). The mobility of the mixture increases.

Основният комплексен недостатък при използването на тези известни стабилизиращи прахообразни материали от една страна и течните пластификатори от друга страна е, че те се произвеждат и доставят до мястото за приготвяне на строителните разтвори (обикновено в бетоновите възли и други подобни) поотделно, без да се отчита тяхното съответствие.The main complex disadvantage of using these known stabilizing powder materials on the one hand and liquid plasticizers on the other hand is that they are produced and delivered to the site for the preparation of mortars (usually in concrete units and the like) separately, without taking into account their compliance.

Съответствието между стабилизиращия материал (стабилизатора) и течния пластификатор се изразява в химическата и физикомеханичната им съвместимост, при която се получават оптимални технологични характеристики на готовия строителен разтвор.The correspondence between the stabilizing material (stabilizer) and the liquid plasticizer is expressed in their chemical and physicomechanical compatibility, which results in optimal technological characteristics of the finished mortar.

Известните стабилизиращи глинести материали, при които от една страна се получава най-голям стабилизиращ ефект, а от друга са с най-ниска цена имат следните недостатъци.The known stabilizing clay materials, which on the one hand have the greatest stabilizing effect and on the other hand have the lowest price, have the following disadvantages.

Късовете мазна глина, хума, каолинит и други (от този вид) са склонни към слепване помежду си и към машините (вибрационни, лентови, шпекови и други дозатори), което води до тяхното задръстване, спиране на работата и аварии. Поради тези причини производителността на комплекса за приготвяне на строителните разтвори се намалява с 30-50%;Pieces of greasy clay, clay, kaolinite and others (of this type) tend to stick to each other and to the machines (vibrating, belt, bacon and other dispensers), which leads to their congestion, shutdown and accidents. For these reasons, the productivity of the complex for the preparation of mortars is reduced by 30-50%;

Късовете глинести материали, а също и прахообразните глинести материали (например бентонит) трудно се размиват във водата, заедно с останалите компоненти на строителния разтвор при смесване и хомогенизиране в стандартните миксери (в бетоновите възли). Това води до получаване на сферични глинести агрегати в разтвора, които създават опасност от запушване на нагнетателните маркучи (стоманени тръбопроводи) и на бетонпомпите (тампонажните помпи).Pieces of clay materials, as well as powdered clay materials (eg bentonite) are difficult to dissolve in water, together with the other components of the mortar when mixed and homogenized in standard mixers (in concrete units). This results in spherical clay aggregates in the mortar, which create a risk of clogging of the discharge hoses (steel pipes) and the concrete pumps (cement pumps).

Известната пластифицираща добавка (пластификаторът) не е предназначена за стабилизиране на строителните разтвори, а главно за увеличаване на тяхната подвижност (те. втечняване). В много случаи проектното съдържание на цимента в строителните смеси, предназначени за запълване на галерии и празни пространства е ниско (80-120 kg/m³), а водното съдържание е сравнително голямо. В тези случаи пластификаторът дори намалява стабилността на суспензията и се наблюдава утаяване на инертните материали в дъното на лабораторните съдове.The known plasticizing additive (plasticizer) is not intended to stabilize mortars, but mainly to increase their mobility (so-called liquefaction). In many cases, the design content of cement in construction mixtures intended for filling galleries and empty spaces is low (80-120 kg / m ³ ) and the water content is relatively high. In these cases, the plasticizer even reduces the stability of the suspension and precipitation of inert materials is observed in the bottom of the laboratory vessels.

3951 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 06.1/15.06.20203951 Descriptions to utility registration certificates № 06.1 / 15.06.2020

С полезния модел се предлага състав за стабилизираща и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори, при който се постига стабилност на строителния разтвор без утаяване за дълго време от 3 до 5 h след приготвяне и разбъркване. Също така се постига и по-голяма подвижност и проникваща способност в заздравявания техногенен насип или напукан скален масив. Със стабилизиращата и пластифицираща течна добавка, получените строителни разтвори, излети или нагнетени във вода не се размиват и не поемат вода.The utility model provides a composition for stabilizing and plasticizing a liquid additive for mortars, which achieves stability of the mortar without precipitation for a long time from 3 to 5 hours after preparation and stirring. Greater mobility and penetration in the strengthened man-made embankment or cracked rock mass is also achieved. With the stabilizing and plasticizing liquid additive, the obtained mortars, poured or injected into water do not dissolve and do not absorb water.

Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model

С полезния модел се предлага състав на стабилизираща течна добавка за строителни разтвори, съдържаща следните компоненти в тегловни проценти: фин инертен пълнител за стабилизация от 20 до 55, супер пластификатор от 1,5 до 7 и вода от 38 до 79.The utility model offers a composition of a stabilizing liquid additive for mortars, containing the following components in weight percentages: a fine inert filler for stabilization from 20 to 55, a super plasticizer from 1.5 to 7 and water from 38 to 79.

Финият инертен пълнител за стабилизация може да бъде: фин глинест материал (глина, каолинит, хума и бентонит с подходящи качества) и/или много фин прах от електрофилтрите на металургични заводи и на ТЕЦ, отпадъчен гипс (гипсово мляко) от сероочистките на ТЕЦ, преди сушене и гранулиране, както и фосфогипс. Възможни са и полезни комбинации от изброените стабилизиращи материали.The fine inert filler for stabilization can be: fine clay material (clay, kaolinite, clay and bentonite with suitable qualities) and / or very fine powder from the electrostatic precipitators of metallurgical plants and TPP, waste gypsum (gypsum milk) from the desulphurization of TPP, before drying and granulation, as well as phosphogypsum. Useful combinations of the listed stabilizing materials are also possible.

Количеството на водата в стабилизиращата и пластифицираща течна добавка се определя в зависимост от зърнометричния състав, влажността и съдържанието на глинести частици на финия инертен пълнител за стабилизация.The amount of water in the stabilizing and plasticizing liquid additive is determined depending on the grain size distribution, humidity and content of clay particles of the fine inert filler for stabilization.

Стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори представлява фина водна суспензия от подходящи глинести или прахообразни материали и суперпластификатор, която служи едновременно за стабилизиране и пластифициране на строителните разтвори. Стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори се приготвя и хомогенизира в инсталация, която включва захранващ бункер с дозатор, смесителна машина, товарен автомобил за транспортиране, резервоар за готовия продукт и шлам-помпа за изпомпване по брониран гумен маркуч на хидросместа от смесителната машина в резервоара.The stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars is a fine aqueous suspension of suitable clay or powder materials and a superplasticizer, which serves both for stabilization and plasticization of mortars. The stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars is prepared and homogenized in an installation that includes a feed hopper with a dispenser, a mixing machine, a transport truck, a tank for the finished product and a slurry pump for pumping through an armored rubber hose of the hydraulic mixture. the tank.

Стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори се получава, чрез смесване на вода, суперпластификатор с глинести материали (глина, каолинит, хума, бентонит и други) или много фини прахообразни отпадъчни продукти като електрофилтърен прах и отпадъчен гипс от сероочистките на ТЕЦ, както и фосфогипс.The stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars is obtained by mixing water, superplasticizer with clay materials (clay, kaolinite, clay, bentonite, etc.) or very fine powdery waste products such as electrostatic precipitator powder and waste gypsum from desulphurization plants and phosphogypsum.

Стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори се получава като първоначално се дозират и смесват на сухо два или три компонента на финия инертен пълнител за стабилизация (например каолинит и електрофилтърен прах). След това в смесителна машина (миксер) се приготвя строителен разтвор в състав инертен пълнител, вода и суперпластификатор с последващо интензивно хомогенизиране с по-големи обороти на смесителната машина. Така полученият продукт представлява фин, стабилен (неутаяващ се) строителен разтвор.The stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars is prepared by initially dosing and mixing dry two or three components of the fine stabilizing inert filler (e.g. kaolinite and electrostatic precipitator). Then in a mixing machine (mixer) a construction solution is prepared in a composition of inert filler, water and superplasticizer with subsequent intensive homogenization with higher speeds of the mixing machine. The product thus obtained is a fine, stable (non-settling) mortar.

Поради това, че се използват и отпадъчни продукти от промишлеността и енергетиката (чиито свойства са непостоянни и нееднакви)за получаване на стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори, се налага винаги да се прави внимателен избор на най-подходящите от тях за даден регион на България. Изборът на най-подходящ материал за състава на финия инертен пълнител за стабилизация се осъществява след извършване на прецизни лабораторни изпитвания за определяне на: химическия и минералния състав на материалите; физическите свойства (зърнометрия, насипна плътност, специфична плътност, естествена влажност, пределна влагоемкост (водозадържаща способност) и др.; реологичните свойства (съпротивления на срязване и динамичен вискозитет) на базова суспензия вода към фин пълнител 1:1, с участие в състава и на суперпластификатор (5%) в няколко варианта.Due to the fact that waste products from industry and energy (whose properties are volatile and unequal) are used to obtain the stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars, it is always necessary to carefully choose the most suitable of them for a given region. To Bulgaria. The selection of the most suitable material for the composition of the fine inert filler for stabilization is carried out after performing precise laboratory tests to determine: the chemical and mineral composition of the materials; the physical properties (grain size, bulk density, specific gravity, natural humidity, limiting moisture capacity (water holding capacity), etc.), the rheological properties (shear resistances and dynamic viscosity) of a base suspension of water to a fine filler 1: 1, with participation in the composition and of superplasticizer (5%) in several variants.

Изборът на най-подходящ вариант на суперпластификатор се осъществява успоредно с избора на фин инертен пълнител след лабораторни изпитания за изпълнение на следните изисквания: най-добро и бързо размиване на глината и/или праха във вода с пластификатор в миксера; най-малко количество необходима вода в суспензията при еднаква подвижност (динамичен вискозитет); запазване на стабилността на суспензията в продължение на няколко часа. Суперпластификаторът е съставен от двеThe selection of the most suitable variant of superplasticizer is carried out in parallel with the selection of a fine inert filler after laboratory tests to meet the following requirements: best and fastest mixing of clay and / or powder in water with plasticizer in the mixer; the minimum amount of water required in the suspension at the same mobility (dynamic viscosity); maintaining the stability of the suspension for several hours. The superplasticizer consists of two

3952 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 06.1/15.06.2020 съставни части в тегловни проценти: пластифицираща добавка 90 и хидрофобна добавка 10.3952 Descriptions to utility registration certificates № 06.1 / 15.06.2020 components by weight: plasticizing additive 90 and hydrophobic additive 10.

Предимствата на предлаганата стабилизираща и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори се състоят в това, че е нея се получават строителни разтвори, които излети или нагнетени във вода не се размиват и не поемат вода, което дава възможност за успешно и качествено запълване и тампонаж на напълно наводнени минни изработки и обрушовки (техногенни насипи) и напукани масиви, дори и с вода под налягане. Допринася за стабилност на строителния разтвор без утаяване за дълго време от 3 до 5 h след приготвяне и разбъркване. Предоставя голяма технологична гъвкавост, поради възможността да се извършват корекции на място на обекта за увеличаване на подвижността на строителните разтвори, т.е. намаляване на тяхната консистенция, в зависимост от конкретната проницаемост на средата чрез допълнително увеличаване на съдържанието на стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори, както и себестойността при производството й. Други предимства на стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори са: едновременното стабилизиране и пластифициране на строителния разтвор; създава възможност за добра работа (без аварии) на машините и съоръженията за дозиране и приготвяне на строителния разтвор и съответно повишава производителността им с 30-40%. И не на последно място при производството на стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори се оползотворяват прахообразни и други отпадъчни продукти от промишлеността и енергетиката.The advantages of the offered stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars are that it produces mortars that are not washed away or injected into water and do not absorb water, which allows for successful and quality filling and tamponing of completely flooded mine workings and collapses (man-made embankments) and cracked massifs, even with pressurized water. Contributes to the stability of the mortar without sedimentation for a long time from 3 to 5 hours after preparation and stirring. Provides great technological flexibility due to the ability to make adjustments on site to increase the mobility of mortars, ie. reducing their consistency, depending on the specific permeability of the medium by further increasing the content of the stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars, as well as the cost of its production. Other advantages of the stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars are: simultaneous stabilization and plasticization of the mortar; creates an opportunity for good work (without accidents) of the machines and equipment for dosing and preparation of the mortar and accordingly increases their productivity by 30-40%. Last but not least, powder and other waste products from industry and energy are used in the production of the stabilizing and plasticizing liquid additive for construction solutions.

Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model

Пример 1. С полезния модел се предлага състав на стабилизираща и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори, съдържаща следните компоненти в тегловни проценти: фин инертен пълнител за стабилизация 20, суперпластификатор 1, вода 79.Example 1. The utility model provides a composition of a stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars, containing the following components in weight percent: fine inert filler for stabilization 20, superplasticizer 1, water 79.

Основната суровина - финият инертен пълнител за стабилизация се доставя, съхранява и дозира, съгласно полезния модел по два начина (в зависимост от обема на производството на добавката). При първия начин се доставя в стандартни хартиени чували по 25 kg, найлонови чували по 25-35 kg или чували с дръжки тип айербег до 1 1, които се съхраняват в покрит склад. Тегловното дозиране се извършва с обикновен или електронен кантар. При втория начин финият инертен пълнител се доставя с циментовоз и се съхранява в силоз, съоръжен с дозиращ питател (вибрационен, шнеков или друг). Тегловното дозиране се извършва с дозатора и електронни везни, които може да са компютризирани за автоматично съставяне и изпълнение на рецептурата.The main raw material - the fine inert filler for stabilization is delivered, stored and dosed, according to the utility model in two ways (depending on the volume of production of the additive). The first method is delivered in standard paper bags of 25 kg, plastic bags of 25-35 kg or bags with airbag handles up to 1 1, which are stored in a covered warehouse. Weight dosing is performed with a simple or electronic scale. In the second method, the fine inert filler is delivered with a cement truck and stored in a silo equipped with a dosing feeder (vibrating, screw or other). Weight dosing is performed with the dispenser and electronic scales, which can be computerized for automatic compilation and execution of the recipe.

Суперпластификаторът (пластифициращата добавка) и водата се доставят в бидони или цистерни. Съхраняват се в бидоните или в резервоари, откъдето се дозират, съгласно полезния модел тегловно с обикновен (или електронен) кантар или със специални дозиращи помпи.The superplasticizer (plasticizer additive) and water are delivered in cans or tanks. They are stored in cans or tanks, from where they are dosed, according to the utility model by weight with a simple (or electronic) scale or with special dosing pumps.

Дозираните компоненти последователно се подават в миксиращ агрегат (смесителна машина) с обем от 20-3 01 до 1,5 -3,0 ш³, в който се смесват и хомогенизират. Първоначално смесването е на бавни и средни обороти около 5-6 min, а след това се хомогенизира 3-4 min интензивно на бързи обороти. След смесване и хомогенизиране готовият продукт се подава с шлампомпа в бидони или цистерна за транспортиране към потребителите.The dosing components are sequentially fed into a mixing unit (mixing machine) with a volume of 20-3 01 to 1.5 -3.0 w ³ , in which they are mixed and homogenized. Initially, the mixture is at slow and medium speed for about 5-6 minutes, and then homogenized for 3-4 minutes intensively at fast speed. After mixing and homogenization, the finished product is fed with a slurry pump into cans or a tank for transport to consumers.

Производството на стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори, съгласно полезния модел може да се осъществява както в стационарна инсталация при големи необходими количества готов продукт, така и в малогабаритна мобилна инсталация при по-малки количества.The production of the stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars, according to the utility model, can be carried out both in a stationary installation with large required quantities of finished product, and in a small mobile installation with smaller quantities.

Стационарните инсталации, със силози, шнекове, компютризиран дозиращ агрегат и миксер, са аналогични на стандартните бетонови възли и са с производителност 20-30 m³/h максимум до 60 m³/h.Stationary installations, with silos, augers, computerized dosing unit and mixer, are analogous to standard concrete units and have a capacity of 20-30 m ³ / h up to a maximum of 60 m ³ / h.

Мобилните инсталации, на колесен ход са с обикновен или електронен кантар и малогабаритен миксер и са с производителност 0,5-1,0 m³/h максимум до 5 m³/h. В този случай стабилизиращата и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори може да се приготвя и на строителния обект, като се изпомпва с шлампомпа в автобетонсмесителя (бетоновоза), с който е доставен строителния разтвор.The mobile installations, on wheel drive, have a simple or electronic scale and a small mixer and have a capacity of 0.5-1.0 m ³ / h and a maximum of 5 m ³ / h. In this case, the stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars can also be prepared on the construction site by pumping with a slurry pump in the truck mixer (concrete mixer) with which the mortar is delivered.

Пример 2. Работи се, както в пример 1, като количеството на отделните компоненти е следното: фин инертен пълнител за стабилизация 3 5, суперпластификатор 4, вода 61, от своя страна суперпластификаторът, който се състои от две съставни части съдържа пластифицираща добавка 90 и хидрофобна добавка 10.Example 2. Work as in example 1, as the amount of individual components is as follows: fine inert filler for stabilization 3 5, superplasticizer 4, water 61, in turn the superplasticizer, which consists of two components contains a plasticizing additive 90 and hydrophobic additive 10.

3953 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 06.1/15.06.20203953 Descriptions to certificates for registration of utility models № 06.1 / 15.06.2020

Пример 3. Работи се, както в пример 1, като количеството на отделните компоненти е следното: фин инертен пълнител за стабилизация 55, суперпластификатор 7, вода 38.Example 3. Work as in example 1, as the amount of individual components is as follows: fine inert filler for stabilization 55, superplasticizer 7, water 38.

Claims (2)

ПретенцииClaims 1. Състав на стабилизираща и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори, състояща се от фин инертен пълнител, суперпластификатор и вода, характеризираща се с това, че компонентите са в следните количества в тегловни проценти: фин инертен пълнител за стабилизация от 20 до 55, суперпластификатор от 1,5 до 7 и вода от 38 до 79.Composition of stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars, consisting of fine inert filler, superplasticizer and water, characterized in that the components are in the following amounts in weight percent: fine inert filler for stabilization from 20 to 55, superplasticizer from 1.5 to 7 and water from 38 to 79. 2. Състав на стабилизираща и пластифицираща течна добавка за строителни разтвори съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че суперпластификаторът включва две съставни части в тегловни проценти: пластифицираща добавка 90 и хидрофобна добавка 10.Composition of a stabilizing and plasticizing liquid additive for mortars according to claim 1, characterized in that the superplasticizer comprises two components in weight percent: plasticizing additive 90 and hydrophobic additive 10.