DE3204835C2 - Lightweight mining mortar - Google Patents

Abstract

Der pump- und spritzfähige schnellbindende Bergbauleichtmörtel mit niedrigem Füllfaktor und niedrigem Wasserfeststoffwert enthält als Feststoffanteil 45 bis 58 Gew.% Zement, 40 bis 50 Gew.% Steinkohlenflugasche sowie geringe Mengen Alkali und Luftporenbildner, bevorzugt 0,5 bis 1 Gew.% Soda und 0,3 bis 1,5 Gew.% eines Luftporenbildners. Anstelle der entsprechenden Menge Zement können 0,5 bis 10 Gew.% Tonerdeschmelzzement eingesetzt werden, gegebenenfalls zusätzlich 1 bis 3 Gew.% Perlit.The pumpable and sprayable, quick-setting, lightweight mining mortar with a low fill factor and a low water-solids content contains 45 to 58% by weight cement, 40 to 50% by weight hard coal fly ash and small amounts of alkali and air-entraining agents, preferably 0.5 to 1% by weight of soda and 0 , 3 to 1.5% by weight of an air-entraining agent. Instead of the corresponding amount of cement, 0.5 to 10% by weight of high-alumina cement can be used, and optionally 1 to 3% by weight of perlite as well.

Description

Die Erfindung betrifft einen pump- und spritzfähigen, schnellbindenden Bergbauleichtmörtel mit niedrigen Füllfaktoren (t/m³) und niedrigen Wasserfeststoffwerten, enthaltend Zement als Bindemittel und Flugasche als Zusatzstoff sowie ein Alkalisalz.The invention relates to a pumpable and sprayable, quick-setting, lightweight mining mortar with low fill factors (t / m ³ ) and low water-solids values, containing cement as a binder and fly ash as an additive and an alkali salt.

Im Untertagebetrieb werden Mörtel in größerem Umfang insbesondere zum Hinterfüllen von Streckenausbauten eingesetzt Wegen der Transportprobleme eignen sich hierfür nicht die im Hochbau üblichen Mörtel und Betonmischungen, auch verlangen die besonderen Bauverhältnisse im Untertagebetrieb ein schnelles Abbinden der Mörtelmasse mit dennoch ausreichender Druckfestigkeit Übliche Mörtelmassen, die im Bergbau verwendet werden, sind Anhydrit und Zementmörtel. Aus Gründen des Transportes und des Gewichtes der Mörtelmasse ist man zum Teil dazu übergegangen, ein Gemisch aus Zement und Steinkohlenflugasche, die sehr leicht ist und dem fertigen Mörtel ein hohes Volumen verleiht, einzusetzen. Dennoch hat sich gezeigt, daß die bisher bekannten Mörtel immer noch zu hohe Füllfaktoren und Wasserfeststoffwerte aufweisen bei zu langer AbbindezeitIn underground operations, mortars are used to a large extent, especially for backfilling road extensions used Because of the transport problems, the mortars and mortars commonly used in building construction are not suitable for this Concrete mixes, the special construction conditions in underground operations also require rapid setting the mortar compound with sufficient compressive strength. Common mortar compounds used in mining are anhydrite and cement mortar. For reasons of transport and the weight of the mortar mass is one went over to it in part, a mixture of cement and coal fly ash, which is very light and that Finished mortar gives a high volume to use. Nevertheless, it has been shown that the previously known Mortars still have too high fill factors and water-solids values if the setting time is too long

Es bestand daher die Aufgabe, einen Mörtel zu entwickeln, der auf die besonderen Anforderungen des Untertagebaus zugeschnitten ist, insbesondere niedrige Füllfaktoren von 1,0 und weniger, geringe Wasserfeststoffwerte, möglichst unter 0,4, aufweist und dabei schnell abbindet jedoch in abgebundenem Zustand ausreichende Druckfestigkeiten aufweistThe task was therefore to develop a mortar that would meet the special requirements of the Underground construction is tailored, in particular low fill factors of 1.0 and less, low water-solids values, if possible below 0.4, and at the same time sets quickly but sufficient in the set state Has compressive strengths

Aus der US-PS 42 56 500 war es bereits bekannt eine Puzzolanzementmischung zu gewinnen, die billiger ist als übliche Zementmischungen, jedoch gleiche Eigenschaften aufweist und die aus Zement, einem Puzzolan, vorzugsweise Flugasche, einem Feinstzuschlag, Luft, Wasser und einem Alkalisalz bestehen, welches Anionen enthält die mit Eisenionen Komplexe bilden, keine unlöslichen Calciumsalze bilden und in Wasser löslich sind. Die Alkalisalze sollen dazu beitragen, den Zementanteil in der Mischung zu verringern.From US-PS 42 56 500 it was already known to win a pozzolan cement mixture that is cheaper than conventional cement mixes, but has the same properties and that of cement, a pozzolan, preferably fly ash, a fine aggregate, air, water and an alkali salt, which anions contains which form complexes with iron ions, do not form insoluble calcium salts and are soluble in water. The alkali salts are said to help reduce the amount of cement in the mix.

Ferner ist es bekannt daß geblähter Perlit in der Baustoffindustrie für die Herstellung von wärme- und schä'ildämmenden Leiehibeion-Baueiementen, Mörteln und Putz geeignet istIt is also known that expanded perlite in the building materials industry for the production of heat and Schä'ildämenden Leiehibeion-Baueiementen, mortars and plaster is suitable

Es ist auch bekannt, daß Gemische von Portlandzement mit Tonerdezement entsprechend dem Mischungsverhältnis schneller abbinden. Jedoch liegt die Endfestigkeit solcher Mischungen erheblich unter jenen der unvermischten Zemente, so daß solche im allgemeinen nur dann angewendet werden, wenn keine allzugroßen Festigkeitsanforderungen an die Mischung gestellt werden. Schließlich ist es bekannt, daß Alkalikarbonate, Aluminiumverbindungen und Wasserglas den Abbindevorgang von Zementen ebenfalls beschleunigen, jedoch wird, wie auch beim Tonerdezement, der eigentliche Erhärtungsverlauf meist stark beeinträchtigt.It is also known that mixtures of Portland cement with calcium aluminate cement according to the mixing ratio set faster. However, the ultimate strength of such mixtures is significantly below that of the unmixed cements, so that they are generally only used if none are too large Strength requirements are placed on the mixture. Finally, it is known that alkali carbonates, Aluminum compounds and water glass also accelerate the setting process of cements, however As with high-alumina cement, the actual hardening process is usually severely impaired.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe lösbar ist mit einem Mörtel, dessen Feststoffanteil 45 bis 58 Gew.-°/o Zement. 40 bis 50 Gew.-% Steinkohlenflugasche sowie 03 bis 1 Gew.-% Natriumkarbonat und 0,3 bis 1,5 Gew.-% Luftporenbildner enthält und wobei der Feststoffanteil 03 bis 10 Gew.-% Tonerdeschmelzzement anstelle der entsprechenden Menge Zement enthält.It has been found that this object can be achieved with a mortar whose solids content is 45 to 58% by weight Cement. 40 to 50% by weight of hard coal fly ash and 03 to 1% by weight of sodium carbonate and 0.3 to 1.5 Contains% by weight of air-entraining agent and wherein the solids content is 03 to 10% by weight of high-alumina cement instead of the corresponding amount of cement.

Weiterhin besteht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, daß der Feststoffanteil 1 bis 3 Gew.-% Perlit enthält.Furthermore, an advantageous embodiment of the invention consists in that the solids content 1 to 3 Contains percent by weight perlite.

Für den Füllfaktor ist in erster Linie der Luftporenbildner maßgebend, er wird jedoch i.cich nachhaltig beeinflußt durch die Mischintensität bei der Mörtelmischung, ferner durch die Mischzeit In ähnlicher Weise haben die vorgenannten Faktoren Einfluß auf den Wasserfejtstoffwert, der mit der Erhöhung des Zusatzes an Luftporenbildner ebenfalls absinkt. Der Abbindebeginn ist abhängig von der Wahl des Zementes. Er wird verkürzt durch steigende Mengen an Tonerdeschmelzzement und durch Zusatz von Alkalien, insbesondere Soda, welches als Abbindebeschleuniger dient Die Druckfestigkeit schließlich ist vom Zementgehalt der Mörtelmischung abhängig. Sie sinkt naturgemäß bei niedrigem Füllfaktor entsprechend ab.The air-entraining agent is primarily decisive for the fill factor, but it is generally sustainable influenced by the mixing intensity in the mortar mix, furthermore by the mixing time in a similar way the above-mentioned factors have an influence on the water-solids value, which increases with the increase in the amount of water added Air entrainer also drops. The start of setting depends on the choice of cement. He will shortened by increasing amounts of high-alumina cement and by the addition of alkalis, in particular Soda, which serves as a setting accelerator. Ultimately, the compressive strength depends on the cement content of the mortar mixture addicted. Naturally, it decreases accordingly with a low fill factor.

Die nachfolgende Tabelle mit verschiedenen Rezepturen zeigt auf, welche Werte für den Füllfaktor, den Wasserfeststoffwert die Abbindezeit und die Druckfestigkeit bei verschiedenen Rezepturen gemäß der Erfindung erreichbar sind.The following table with different recipes shows which values for the fill factor, the Water solids value, the setting time and the compressive strength for various formulations according to the invention are attainable.

TabelleTabel

II. IIII Spezial-special IIIIII Rezepturen (Gew.-%):Recipes (% by weight): Zwang-Force- Zementcement 49,5—4049.5-40 57,5-4057.5-40 Freifall-Free fall 573-35573-35 SteinkohlenflugascheCoal fly ash 48,548.5 40-46340-463 0,6—1,00.6-1.0 40-5040-50 TonerdeschmelzzementAlumina cement 0,5-100.5-10 03—1003-10 03-0,403-0.4 03—1003-10 Sodasoda 0,5-10.5-1 03-103-1 >lh<3h> lh <3h 03-103-1 LuftporenbildnerAir entrainer 03-1,503-1.5 03-1303-13 >2h<4h> 2h <4h 03-1303-13 PerlitPerlite 00 1-31-3 00 Leichtzuschläge, z. B. Blähton, könnenLight surcharges, e.g. B. expanded clay can 10—40 Gew.-% der Steinkohlenflugasche subsütuierea10-40% by weight of the coal fly ash subsutuierea 0,1 -0,80.1-0.8 Erforderliche Mischer:Required mixers: 1,0-3,01.0-3.0 Für kurze Mischzeit (1 Min.)For a short mixing time (1 min.) —- 7,0-12,07.0-12.0 SpezialSpecial Für normale Mischzeit (1 —3 Min.)For normal mixing time (1 - 3 min.) SpezialSpecial Zwangforce Für lange Mischzeit (3 Min.)For long mixing times (3 min.) Zwangforce FreifallFree fall FüllfaktorFill factor 0,6-1,00.6-1.0 0,6—1,00.6-1.0 WasserfestsJijffwertWater festival Jijffwert 03-0,403-0.4 03-0,403-0.4 AbbindebeginnStart of setting >lh<3h> lh <3h >lh<3h> lh <3h AbbindeendeSetting end >2h<4h> 2h <4h >2h<4h> 2h <4h Druckfestigkeit N/mm²:Compressive strength N / mm ² : 5h5h 0,1 -0,80.1-0.8 0,1 -L20.1 -L2 24 h24 hours 1,0-3,01.0-3.0 1,0-4,01.0-4.0 28 d28 d 7,0-12,07.0-12.0 7,0-15,07.0-15.0

Der Spezialmischer arbeitet nach dem dreidimensionalen Mischprinzip durch horizontale und vertikale Umschichtung des Mischgutes. In drei übereinanderliegenden Ebenen werden bei stillstehendem Mischteller Misch- 30 werkzeuge gegenläufig über ein zentrales Getriebe in Bewegung gesetztThe special mixer works according to the three-dimensional mixing principle through horizontal and vertical shifting of the mix. Mixing 30 tools set in motion in opposite directions via a central gear unit

Der Zwangsmischer arbeitet mx im Uhrzeigersinn drehenden Mischteller und gegenläufig oder im Querstrom rotierenden Mischwerkzeug^ Er kann auch als sogenannter Pflugscharmischer ausgestattet sein, bei welchem in einem liegenden zylindrischen Br'.älter pflugscharähnliche Mischwerkzeuge rotieren, die auf einer horizontalen Welle versetzt angeordnet sind. 35The compulsory mixer works mx clockwise rotating mixing plates and counter-rotating or cross-flow rotating mixing tool ^ It can also be equipped as a so-called ploughshare mixer, in which In a lying cylindrical Br'.alter ploughshare-like mixing tools rotate, which on a horizontal Shaft are arranged offset. 35

Der sogenannte Freifallmischer entspricht in Aufbau und Wirkungsweise weitgehend einem üblichen Betonmischer. The so-called free-fall mixer largely corresponds in structure and mode of operation to a conventional concrete mixer.

Die fertig gemischten Mischungen wurden mit Pumpen durch Schläuche hinter vorbereitete Schalungen gepumpt Das Material kann auch verspritzt werden.The ready-mixed mixtures were pumped through hoses behind prepared formwork pumped The material can also be sprayed.

Die Prüfungen der Frisch- und der Festmörtel wurden nach den Prüfbestimmungen für Werktrockenmörtel 40 DIN 18 557 E durchgeführt.The tests of the fresh mortar and the solid mortar were carried out in accordance with the test provisions for factory dry mortar 40 DIN 18 557 E carried out.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Pump- und spritzfähiger, schnellbindender Bergbauleichtmörtel mit niedrigen Füllfaktoren (t/m³) und niedrigen Wasserfeststoffwerten, enthaltend Zement als Bindemittel und Flugasche als Zusatzstoff sowie ein Alkalisalz, dadurchgekennzeichnet, daß der Feststoff anteil des Mörtels 45 bis 58 Gew.-% Zement, 40 bis 50 Gew.-% Steinkohlenflugasche sowie 0,5 bis 1 Gew.-% Natriumkarbonat und 03 bis 1,5 Gew.-% Luftporenbildner enthält und wobei der Feststoffanteil 0,5 bis 10 Gew.-% Tonerdeschmelzzement anstelle der entsprechenden Menge Zement enthält1. Pumpable and sprayable, quick-setting mining mortar with low fill factors (t / m ³ ) and low water solids values, containing cement as a binder and fly ash as an additive and an alkali salt, characterized in that the solid content of the mortar is 45 to 58% by weight cement , 40 to 50 wt .-% hard coal fly ash and 0.5 to 1 wt .-% sodium carbonate and 03 to 1.5 wt .-% air entrainer and the solids content 0.5 to 10 wt .-% high alumina cement instead of the corresponding amount Contains cement 2. Bergbaumörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffanteil 1 bis 3 Gew.-% Perlit ίο enthält.2. mining mortar according to claim 1, characterized in that the solids content is 1 to 3 wt .-% perlite ίο contains.