DE3043129A1 - Verbessertes verfahren zum vergiessen von stuetz-ankern im berg- und ingenieurbau - Google Patents

Verbessertes verfahren zum vergiessen von stuetz-ankern im berg- und ingenieurbau

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DE3043129A1
DE3043129A1 DE19803043129 DE3043129A DE3043129A1 DE 3043129 A1 DE3043129 A1 DE 3043129A1 DE 19803043129 DE19803043129 DE 19803043129 DE 3043129 A DE3043129 A DE 3043129A DE 3043129 A1 DE3043129 A1 DE 3043129A1
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Raymond Villeurbanne Perraud
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Celtite SA
SECOMA
E I Celite SA
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Celtite SA
SECOMA
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Description

■ k-
S.A.E.I Celtite, F-21009 Dijon (Frankreich)
Societe d'Etude et de Construction de Machines pour toutes Industries SECOMA, F-69330 Meyzieu (Frankreich)
Verbessertes Verfahren zum Vergießen von Stütz-Ankern im Berg- und Ingenieurbau
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In der Hauptanmeldung DE-OS 28 49 384 ist ein Verfahren zum Setzen von Stütz-Ankern beschrieben, das sich dadurch auszeichnet, daß der zu vergießende Stütz-Anker in ein Bohrloch eingeführt wird, das eine Kunstharzmischung enthält, die nach ihrem Erhärten als Vergußmittel des Ankers dienen soll; der Anker wird in das Bohrloch mit einer Drehgeschwindigkeit eingeführt, die beim Inberührungkommen mit den Füllstoffen der Kunstharzmischung deren Erwärmung bis auf die Erhärtungstemperatur bewirkt.
13002B/QSE7
In der Hauptanmeldung sind ferner Kunstharzmischungen vom Einkomponen-Typ angegeben, die für dieses Verfahren geeignet sind.
In der Hauptanmeldung sind gleichfalls beispielsweise drei Formulierungen angegeben, deren jede durch eine Grundmasse (Matrix) gebildet wird, welche aus einem ungesättigten Polyesterharz, einem kolloidalen Siliziumoxid, einem Katalysator, wie z.B. tert.-butyl-perbenzoat und einem Inhibitor, wie beispielsweise 2,6-di-tert.-butyl-p-Kresol· besteht. Außerdem enthält die Mischung Kreide sowie Quarzsand. In diesen drei Formulierungen sind die Gewichtsanteile der Matrix gleich 20,31 Gew.%, 19,05 Gew.% bzw. 17,74 Gew.%, was zu entsprechenden Viskositäten bei 200C von 870, 1000 bzw. 1300 poise führt. Man sieht hieraus, daß die in der Hauptanmeldung für das Bindemittel angegebenen Prozentzahlen, d.h. die Prozentzahlen für das Harz, zu plastischen Massen führen, die eine verhältnismäßig hohe Viskosität aufweisen. Hieraus ergeben sich zwei Nachteile und ein Vorteil: Der erste Nachteil beruht auf der Tatsache, daß man sich gewissen Schwierigkeiten bei der Anwendung des Stoffes gegenübersieht und zwar sowohl beim Lagern und Konditionieren der einzelnen Vergußfüllungen als auch beim Einbringen vor Ort des nichtumhüllten Füllstoffes in die Bohrlöcher. Der zweite Nachteil beruht auf der Tatsache, daß man zum Einbringen des zu vergießenden Ankers mit oder ohne gleich-
130025/0557
zeitige Rotation eine verhältnismäßig große Druckkraft anwenden muß. Der Vorteil beruht auf der Tatsache, daß die verhältnismäßig hohe Viskosität die thermische Wirkung sofort bei Beginn der Drehung der Ankerstange einsetzen läßt. Als weitere Folge wird die Aushärtung des Mastixharzes und das endgültige Festsetzen des Stütz-Ankers beschleunigt. Man hat daher nach einem besseren Kompromiss auf der Basis einer geringeren Viskosität gesucht, um eine im wesentlichen gleichwertige Reaktion des Mastixharzes zu erreichen ohne jedoch die Stabilität der Füllung zu ändern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den dem Patentanspruch 1 entnehmbaren Maßnahmen. Danach hat das Zugeben einer bestimmten Menge von Ruß zu dem Gemisch es ermöglicht, auf eine geradezu überraschende Art das Problem zu lösen.
Durch die Zugabe von Ruß sind somit verbesserte Füllmassen zum Vergießen von Ankerstäben geschaffen worden.
Das erfindungsgemäße Zufügen von Ruß erfolgt wie nachstehend angegeben:
Man verwendet entweder pulvsrisierten Kohlenstoff oder Kohlenstoff in Perlen, wobei jedoch pulverisierter Kohlenstoff vorgezogen wird;
13002S/0667
-T-
man verwendet Ruß mit einer spezifischen Oberfläche BET
in der Größenordnung zwischen 30 und 250 m"/g, vorviuiü-
2 weise jedoch gleich 30 m /g;
die mittlere Dimension der Kohlenstoffpartikel liegt zwischen 13 und 51 nm (Nanometer) und ist vorzugsweise gleich 51 nm,
- man fügt zwischen 0,5 und 5 Gew.% Ruß in Bezug auf das Gewicht des ungesättigten Polyesterharzes zu, wobei ein Wert von 2,15 Gew.% bevorzugt wird.
Die Erfindung wird anhand nachstehender Beispiele erläutert, ohne daß damit irgendeine Einschränkung erfolgen soll
Beispiel 1:
Man bereitet einen Ansatz der Vergußmasse des Einkomponenten-Typs nach folgender Formulierung:
Ungesättigtes Polyesterharz
Dx-tert.-butyl-1,1, -Cyclohexan-peroxid (Katalysator)
Inhibitor:
3,5-di-tert.-butyl-4-Hydroxy-Anisol
Ruß !spezifische Oberfläche 30 m /g; mittlere Dimension der Teilchen 51 nm)
Kreide (beispielsweise Kreide GY 100)
Quarzsand (beispielsweise Quarzsand 16.14.2)
130026/0S67
500 g (25%) 10 g 0,10 g
10, 75 g ORIGINAL
1183 g
296 g
BAD
Als ungesättige Polyesterharze kann man beispielsweise handelsübliche Harze verwenden, wie sie unter den Markenbezeichnungen :
Ukapon 77064, oder
- Ukapon T 120 S1 (Ugine-Kuhlmann), oder
- Norsodyn 904, 905 oder 907 (CDF-Chemie)
im Handel sind
Als Katalysator (oder Härter) kann man gleichfalls äquivalente Mengen von tert.-butyl-peroctat verwenden. Mittels dieser Zusammensetzung erhält man bei einem Verankerungs-Versuch folgende Charakteristika:
Der Durchmesser des Bohrloches ist 22 mm; die Länge der Metallstange beträgt 1 m; der Durchmesser der Metallstange ist 18 mm; und die Drehzahl der Stange beträgt 1600 U/min.
Unter diesen Bedingungen beträgt die Blockier-Zeit der Stange 38 see.
Vergleichsbeispiel 1
Nach der Hauptanmeldung hat man unter identischen Versuchsbedingungen für die Verankerung eine Blockier-Zeit von 30 Sekunden für die Formulierung Nr. 1 erhalten (mit genau ;?0,31% Bindemittel) .
1 3002S/0S57
Wenn man das Beispiel 1 den Ergebnissen dieses Vergleichsbeispieles gegenüberhält, stellt man fest, daß die Anwesenheit von Ruß es ermöglicht hat, eine praktisch gleiche Blockiei—Zeit zu erhalten, jedoch für einen größeren Anteil von Bindemittel (25% anstelle von ungefähr 20%).
Beispiel 2:
Man bereitet eine zweite Charge Füllmasse erfindungsgemaß nach folgender Formulierung:
Ungesättigtes Polyesterharz
Di-tert.-butyl-1,1-Cyclohexan-Perox id (Katalysator)
Inhibitor: Toluhydrochinon (THQ)
ρ Ruß (spezifische Oberfläche 30 m /g;
mittlere Teilchengröße 51 nm) Kreide (beispielsweise GY 100)
Quarzsand (beispielsweise Quarzsand 16.14.2) 296 g
Man führt einen Verankerungstest wie bei Beispiel 1 durch und erreicht unter sonst gleichen Bedingungen eine B-lockier-Zeit von 120 see.
Beispiel 3:
Man bereitet eine Guß-Füllung gemäß der Erfindung mit fol-
130025/0557
500 g ( 25%)
10 g
o, 10 g
10, 75 g
1183 g
genden Bestandteilen:
Ungesättigtes Polyesterharz 500 g (25%)
Di-tert.-butyl-1,1
Cyclohexan-peroxid
(Katalysator) 10 g
Inhibitor:
2,6-Di-tert.-butyl-p-Kresol
(beispielsweise das Handelserzeugnis
"Bisoxol") 0,25 g
2
Ruß (spezifische Oberfläche 30 m /g;
mittlere Teilchengröße 51 nm) 10,75 g Kreide (beispielsweise Kreide GY 100) 1183 g Quarzsand (beispielsweise
Quarzsand 16.14.2) 296 g
Man führt einen Bohrversuch wie bei den Beispielen 1 und 2 durch und erhält unter den gleichen Bedingungen eine Blockier-Zeit von 63 see.
Wenn man vorstehende drei Beispiele untereinander und mit dem Vergleichsbeispiel vergleicht, stellt man fest, daß einerseits die Zugabe von Ruß es ermöglicht, einen besseren Kompromiss Viskosität/Reaktivität zu erhalten und andererseits daß der Ruß nicht den Grad der wirklichen Aktivität des Inhibitors in Hinblick auf die Temperatur ändert: Man sieht tatsächlich, daß durch das Ersetzen des 3,5-di-tert.-butyl-4-Hxdroxy-Anisol (das beispielsweise das Handelsprodukt "Topanol 354" des Beispiels 1 sein kann), durch das ToIu-Hydrochinon des Beispiels 2 unter Beibehalten dersel-
130025/05S7
ben Menge des Inhibitors man die Blockier-Zeit von 38 auf 120 see. ansteigen läßt. Dies bringt den Unterschied an Reaktivität zwischen den beiden Erzeugnissen zum Ausdruck, .den der Fachmann an sich kennt. Was nun den dritten vorgeschlagenen Inhibitor anbelangt, nämlich das 2,6-di-tert.-butyl-p-Kresol (das beispielsweise das Handelserzeugnis "Bisoxol" sein kann) so sieht man, daß seine schwächere Aktivität dazu führt, eine größere Menge anzuwenden, was zu einer Blockier-Zeit von 63 see. führt.
Natürlich können anstelle der obengenannten Produkte genausogut andere gleichwertige Produkte angewandt werden.
Vergleichsbeispiel 2
Nach der Hauptanmeldung enthält die Formulierung Nr. 2 19% Bindemittel und es beträgt die Blockierzeit unter den für die Versuchsbohrung nach dem Vergleichsbeispiel 1 angegebenen Bedingungen 30 see.
Vergleichsbeispiel 3
Man bereitet eine Vergleichs-Mischung nach folgender Formu lierung :
Grundmasse:
Ungesättigtes Polyesterharz : 17,29% der endgültigen Mischung
130025/0BB7
BAD ORIGJNAL
Di-tert.-butyl-1,1 -Cyclohexan-peroxid
2,6-di-tert.-butyl-p-Kresol
2% des Harzes
: 0,1% des Harzes
Endgültige Mischung: (Komposition) Grundmasse
Kreide (GY 100) Quarzsand 16.14.2
: 18% : 65,6% : 16,4%
Bei einem Blockierversuch mit einer Anker-Stange von 18 mm Durchmesser und 1 m Länge, die in eine Bohrung von 22 mm Durchmesser eingesenkt wurde, erhielt man bei einer Drehgeschwindigkeit von 1618 U/min eine Blockier-Zeit von 39,5 see.
Die Beispiele und die oben erwähnten Vergleichsbeispiele zeigen, daß die Zugabe von Ruß es ermöglicht, den gewünschten Kompromiss zu erreichen, ohne jedoch die Stabilität der Charge zu ändern, was überraschend erscheint. Durch die Verwendung von Ruß werden noch weitere zusätzliche Vorteile erhalten: Durch die Zugabe von Ruß wird die Qualität der Vergußmasse dank der Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit verbessert. Tatsächlich wird die Vergußmasse sehr schnell homogenisiert; der Ruß weist eine große Affinität zu den Komponenten auf, die chromophore Gruppierungen aufweisen. Der Ruß adsorbiert demzufolge einen Überschuß an
130025/0557
Chinon oder eines anderen Stabilisators, der in dem ungesättigten Polyesterharz enthalten ist. Dies ermöglicht es dem organischen Peroxid schneller auf die Mischung ungesättigter Polyester/Styrol einzuwirken; der Ruß wirkt schließlich als reduzierendes Agens und es ermöglicht ihm diese Rolle des Antioxidants, die Lebensdauer des Kittes vom Einkomponenten-Typ während der Lagerung zu verbessern.
Darüberhinaus weist der Ruß eine erhöhte spezifische Oberfläche auf, welches die Adsorbtionseigenschaften verbessert und einen zusätzlichen Effekt der Verbesserung der Viskosität hervorruft, sobald die Masse sich in Bewegung befindet.
Natürlich kann man in Abhängigkeit von den Harzmengen und von der Viskosität die Zeit des Festwerdens über die in den obengenannten Beispielen genannten Werte hinaus verändern.
Es ist ferner möglich, der Grundmasse eine kleine Menge kolloidale Kieselerde zuzufügen (beispielsweise in der Größenordnung von 2% des Harzes) mit einer spezifischen
2
Oberfläche BET 100 m /g (ungefähr), die die Aufgabe hat, das Absetzen (Dekantieren) der Produkte zu verhindern.
130025/0557
30Λ3129
Diese Zugabe der Kieselerde ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.
Schließlich wurde festgestellt, daß die Abwesenheit des Inhibitors in den vorbeschriebenen Chargen, welche Ruß enthalten, sich in einer schlechten Stabilität des Systems äußert: Die Anwesenheit eines Inhibitors ist somit erforderlich.
Im Rahmen der Erfindung ist es einem Fachmann selbstverständlich möglich, Modifikationen an den beschriebenen Beispielen und den Herstellungsverfahren vorzunehmen.
13ÖÖ2S/OSS7

Claims (1)

S.A.E.I Celtite, F-21009 Dijon (Frankreich) Societe d-Etude et de Construction de Machines pour toutes Industries SECOMA, F-69330 Meyzieu (Frankreich) Ansprüche:
1. Vergußmasse für Anker im Bergbau und im Ingenieurbau nach Anspruch 1 der Hauptanmeldung P 28 49 384.7-24, bestehend aus einem ungesättigtem Polyesterharz, einem Katalysator, einem Inhibitor und Füllstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Masse Ruß enthält.
2. Gußmasse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge des zugefügten Rußes in der Größenordnung zwischen 0,5 bis 5 Gew.% des Harzes in der Masse, vorzugsweise bei 2,15 Gew.% liegt.
13ÖÖ2S/OS5?
ORIGINAL INSPECTED
3. Gußmass;e nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ruß in Form von Perlen oder vorzugsweise in fein pulverisierter Form vorhanden ist und daß der Ruß eine spezifische Oberfläche aufweist, die zwischen 30 und
2 ' 2
250 m Ag (BET), vorzugsweise jedoch gleich etwa 30 m /g liegt.
4. Füllmasse nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß diet mittlere Größe der Ruß-Teilchen zwischen 13 und
51 nm, vorzugsweise aber bei etwa 51 mti liegt» ι
5. Gußmass.e nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung nach nächstehender Formulierung:
Ungesättigtes Polyesterharz 500 g (25 Gew.%) Katalysator 10 g
Inhibitor . 0,10 bis 0,25
Ruß ' 10,75 g
Kreide ? 1183 g
Quarzsand 296 g
ORfGfNAL INSPECTED
6. Füllmasse nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator aus dem Di-tert.-butyl-1,1-Cyclohexan-peroxid und dem tert.-butyl-peroctat gewählt ist, daß ferner der Inhibitor entweder aus 3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxy-Anisol oder aus Toluhydrochinon oder aus 2,6-Di-tert.-butyl-p-Kresol besteht und daß der Ruß eine
2 spezifische Oberfläche nach BET von 30 m /g und einen mittleren Teilchendurchmesser von 51 nm aufweist.
7. Füllmasse nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sie kolloidale Kieselerde enthält.
1 3Ö02S/OS57
DE19803043129 1979-11-21 1980-11-15 Verbessertes verfahren zum vergiessen von stuetz-ankern im berg- und ingenieurbau Ceased DE3043129A1 (de)

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