NO323108B1 - Fremgangsmate ved fremstilling av en torrblanding for fremstilling av en sementsuspensjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en tørrblanding for fremstilling av en sementsuspensjon for fylling og/eller innpressing i for eksempel porerom og hulrom i løssteiner eller sprekker og hulrom i fjell eller i betongbyggverk. Tørrblandingen inneholder såkalte finsementer.

Finsementer er svært finkornede hydrauliske bindemiddel med konstant og snevert graderte kornforde1inger og med en begrensning for største korn. Finsementers egenskaper og bruk er regulert, for eksempel i en foreløpig melding for injeksjonsarbeider med finbindemiddel i løssteiner (Bautechnik 70, [1993], hefte 9, Ernst & Sohn, Side 550 til 560, og ZTV-RISS 93, Verkehrsblatt-Dokument B 5237, Verkehrsblatt-Verlag).

Terminologien i de to nevnte regelverk er ikke enhet-lig. I meldingen blir begrepet "finbindemiddel" benyttet, og i ZTV-RISS begrepet "finsement". Den ameri-kanske litteratur taler om mikrofine portlandsementer (US-PS 5 106 423). Nedenfor blir hovedsakelig begrepet "finsement" benyttet, hvilket også blir benyttet i re-levante fagrapporter (Beton 1/94, side 12 til 16, Fels-bau 11 [1993], nummer 6, særtrykk, Bauingenieur 67,

[1992], side 499 til 504).

Etter forskriftene i regelverket skal finsementen til fremstilling av sementsuspensjoner ha en siktgjennom-gang på > 95% ved en maskevidde på 16 nm (0,016 mm) og være fremstilt med egnede tilsetningsstoff og tilsetningsmiddel. Begrepene og begrepsinnholdet i bestanddelene tilsetningsstoff og tilsetningsmiddel er definert i sement-melding nr. B 3, BBD/KA 1.93/20.

Som fyllmasse for ifylling og/eller innpressing (injeksjon) blir det benyttet en sementsuspensjon som prinsi-pielt blir fremstilt på byggeplassen. Den blir sammensatt av i det minste to blandingskomponenter, nemlig av den ene som inneholder finsement og tilsetningsstoff, og den andre som inneholder tilsetningsmiddel (Gyorgy Ivånyi, Walter Rosa: " Fli lien von Ri ss en und Hohlråumen im Konstruktionsbau mit Zementsuspensionen"/Fylling av sprekker og hulrom i konstruksjonsbygg med sementsuspensjoner. Beton- und Stahlbetonbau 87 [1992], hefte 9, side 224 til 229? Helmut Sager og Holger Graeve: "Ein-satzmoglichkeiten zementgebundener Injektionssyste-rne" /Anvendelsesmuligheter for injeksjonssystem knyttet til sement. Beton 1/94, side 12 til 16).

At en injeksjon med fyllmassen skal bli vellykket, avhenger av for eksempel sementsuspensjonens reologiske egenskaper og det i hulrom henholdsvis sprekker hydratiserte materiales mekanisk-teknologiske egenskaper. Det er nødvendig med en effektiv oppløsning av finsementen gjennom en intensiv blanding og med den kor-rekte iblanding av de nødvendige tilsetningsmiddel i den rekkefølge og på den arbeidsmåte som er foreskrevet av produsenten av finsementen. De faste og flytende blandingskomponenter for fremstilling av fyllmassen blir levert av produsenten som enkeltkomponenter og må lagres i blandinger på byggeplassen i henhold til regelverket, hvorved det med betydelige kostnader må ut-vises stor nøyaktighet vedrørende lagringsforholdene og overholdelsen av blandingsforholdene og blandings-rekkefølgen for den fagmessige ferdigstillelse av sement suspens j onen.

I DE 40 13 871 Al blir ifølge krav 1 blandingsrekkeføl-gen for fremstilling av sementsuspensjonen av finsement og tilsetningsmiddel, så som plastiserende middel, eks-pansjonsmiddel, herderetarder og vannawisende middel, nøyaktig foreskrevet, og det blir ifølge krav 2 krevd at det skal benyttes demineralisert vann. Som ekspan-sjonsmiddel skal aluminater og bentonitter inngå.

Ifølge US-PS 5 106 423 blir det likeledes foreskrevet en bestemt blandingsrekkefølge (spalte 2, linje 37 til 56). Ifølge dette trykkskrift kan det blant annet også settes sammen blandinger av separat malt finslagg og separat malt finsement dersom stoffenes finhet skal va-rieres for spesielle krav (spalte 7, linje 8 til 26). Dessuten kan det tenkes å benytte trege tilsetningsstoff av lik kornstørrelse (spalte 7, linje 38 til 46).

US 5026215 vedrører innpressing av en sementblanding som blant annet omfatter slaggpartikler med en relativt stor størrelse (over 7,8 mikrometer) og har en helt andre egenskaper enn den suspensjon som tilveiebringes ved hjelp av den tørrblanding som tilveiebringes ved hjelp av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse .

EF Al 0455940 viser fremstilling av en sementsuspensjon for innpressing i sprekker i et vannsugende materiale, idet sementsuspensjonen utgjøres av finsementblandinger med tilsetningsstoffer. Imidlertid angir EP Al 0455940 ingen anvisninger på en tørrblanding som oppviser konstant og gradert kornfordeling med siktgjennomgangsverdier som i den foreliggende oppfinnelse.

Levering og lagring av blandingskomponenter så vel som borttransporteringen av blandinger er tiltak som for-dyrer fyllmassefremstiIlingen vesentlig. Dessuten kan den foreskrevne håndtering og blanding av blandings-komponentene på byggeplassen i mange tilfeller ikke sikres, og krever svært kostbare og strenge overvå-kingsforhold. I tillegg kan det fastslås at selv når de kjente fremgangsmåter for oppløsning av finsementen blir fulgt, kan kvaliteten på sementsuspensjonen og særlig på det hydratiserte materiale som fremkommer av sementsuspensjonen, svinge betydelig fra blanding til blanding. Årsakene til dette har hittil vært ukjent.

Oppfinnelsens oppgave er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av en ferdig fabrikktørrblanding som vil forenkle fremstillingen av fyllmasse på byggeplassen og derved sikre de foreskrevne egenskaper ved fyllmassen og det hydratiserte materiale uten særlige tilleggskostnader.

Oppgaven blir løst ved fremgangsmåten i krav 1. Fordel-aktige videreutviklinger av oppfinnelsen blir karakterisert i underkravene.

Finsement-bindemiddelblåndingen som fremstilles fra fabrikktørrblandingen som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, består av en til den aktuelle bruk avstemt blanding som oppviser alle de nødvendige tilsetningsstoff og tilsetningsmiddel for den i hvert tilfelle spesielle bruk fortrinnsvis med lik eller større malingsfinhet så vel som avstemt kornfordeling, god dispergerbarhet i vann og høy reaktivitet. Tørrblåndingen skal på byggeplassen bare blandes opp med vann i den foreskrevne mengde. Oppfinnelsen vedrører dermed en fremgangsmåte for fremstilling av en industritørrblanding som lett lar seg tilblande under byggeplassforhold. Faren for eventuelle blandingsfeil ved gravimetrisk og/eller volumetrisk av-stemming av blandingskomponenter på byggeplassen er utelukket. I tillegg bortfaller overholdelsen av den hittil krevde rekkefølge ved blandingen av blandings-komponentene, som når den ikke er blitt fulgt, hittil har ført til betydelige kvalitetsendringer. Produk-sjons fremgangsmåt en ifølge oppfinnelsen, avstemt etter formuleringen av industritørrblandingen med forhåndsgitt malingsfinhet og kornfordeling, muliggjør den nøy-aktige dosering av alle komponenter som klinkerfinmel og/eller slaggfinmel så vel som de tørre tilsetninger som tilsetningsstoff og tilsetningsmiddel. Industri-tørrblandingen ifølge oppfinnelsen krever ikke demineralisert vann. Den kan også blandes opp med restvann med kloridgehalt i henhold til tabell 1 i "Restwasser-RichtlinieVRestvannsretningslinjer fra DAfStb (Deutscher Ausschup f tir Stahl beton/Tysk Komité for Stålbetong, "Richtlinie fiir Herstellung von Beton unter Verwendung von Restwasser, Restbeton und RestmSrtel"/ Retningslinjer for fremstilling av betong under anvendelse av restvann, restbetong og restmørtel [september-nummeret 1991]) . Ifølge den avstemte resept er suspen-sjonenes bearbeidelsestekniske egenskaper så vel som det hydratiserte materiales mekanisk-teknologiske egenskaper i stor utstrekning uavhengig av vannkvaliteten.

Elimineringen av bearbeidelsestekniske feil ved til-blandingen av suspensjonene ifølge den foreliggende oppfinnelse er av avgjørende betydning for eksempel for gjennomføringen og vellykketheten av injeksjonstiltak med finbindemiddel, da en gjentakelse av injeksjonstiltak som erstatning for tidligere injiserte, feil-blandede fyllmasser med utilstrekkelige egenskaper som regel ikke er mulig med økonomisk forsvarlige kostnader. I tillegg gir anvendelsen av industritørrblandin-ger ifølge oppfinnelsen økonomiske fordeler ved tap-ping, lagring og transport så vel som ved fjerning av eventuelie transportbehoIdere.

Finsement-bindemiddelblandingen inneholder finmelet/ . finmelene, det/de tørre tilsetningsmiddel og eventuelt det/de tørre tilsetningsstoff. Finmelet består av et portlandsementklinkerfinmel {dette er en uten videre finmalt portlandsementklinker) eller av en blanding av et portlandsementklinkerfinmel og et slaggfinmel (dette er et uten videre finmalt slagg) eller bare av et slaggfinmel pluss aktivator. Som tilsetningsstoff blir fortrinnsvis benyttet bentonitt. Tilsetningsmiddel er i det vesentlige plastiserende middel henholdsvis disper-geringsmiddel, størkningsretarder, vannawisende middel, størkningsakselerator og ekspansjonskomponenter.

Tilsetningsmengdene til klinkerfinmelet eller til blandingen av klinkerfinmel og slaggfinmel eller til slaggfinmelet er svært nøyaktige og reproduserbart avstemt til hverandre, hvorved fortrinnsvis alle vesentlige bestanddeler oppviser en kornfordeling d95 £ 24 pm, fortrinnsvis d95 £ 16 Jim, og d50 < 7 um, fortrinnsvis d50 £ 5 pm og fortrinnsvis et forhold d50 til d95 = 0,33 ± 0,04 (d95 = korndiameter for 95 vekt-% av filtratet; d50 = korndiameter for 50 vekt-% av filtratet). Særlig når disse betingelser overholdes, er det mulig å optimalisere et tilsetningsmiddels innvirkning. Eksempelvis fremgår av fig. 2 nedenfor tilsetningsmengdens, for eksempel av et plastiserende middel, innvirkning på de bearbeidelsestekniske egenskaper ved en sementsus-pens jon bestående av en finsement-bindemiddelblanding med et vann-bindemiddel-forhold på 0,7. Kurvenes forløp tydeliggjør uten videre, at allerede ved små avvik i andelen av plastiserende middel fra et forhåndsgitt blandingsforhold påvirkes suspensjonens reologiske egenskaper, som er av avgjørende betydning for injek-sjonens vellykkethet. Derved blir ved økning av andelen av plastiserende middel fra 2 til 4 vekt-% suspensjonens utgangsviskositet, på fig. 2 angitt ved gjen-nomstrømningstiden i marshconen ved tidspunktet t = 0, sammenligningsvis lite påvirket; likevel er den på-følgende viskositetsutvikling under bearbeideIsestiden av den ferske blandingen underlagt en utpreget avhen-gighet av doseringen av det plastiserende middel. En fagmessig applikasjon av sementsuspensjonen kan derfor bare ventes dersom både utgangsviskositeten og viskosi-teten etter bearbeidelsestidens utløp blir optimalisert gjennom valget av et egnet plastiserende middel med avstemt innveining.

Ved optimaliseringen av doseringen av tilsetningsmiddel må det samtidig tas hensyn til tilsetningens innvirkning på de hydratiserte suspensjoners fasthet, for at de materialkrav som inngår ved statisk virksomme istandsettingstiltak, skal kunne oppfylles. De i tabell 1 nedenfor sammenstilte resultater av trykkfasthets-undersøkeIser på prismatiske prøvelegemer viser at allerede en overdosering av plastiserende middel på 5 vekt-% fører til tap av tidligfastehet. Ved en andel plastiserende middel på 6 vekt-% er ikke lenger noen trykkfastheter målbare ved de fullstendig utilstrekke-lig festede suspensjoner.

Det har overraskende vist seg at kvalitetssikrings- og bearbeidelsestekniske problemer ved anvendelse av fler-komponentsystem på byggeplassen kan elimineres ved samtidig oppfyllelse av høye krav til fyllmassen dersom det ved fremstillingen av en sementsuspensjon blir benyttet en prefabrikkert tørrblanding med bestemt malingsfinhet og kornfordeling av finmel, tilsetningsstoff og tilsetningsmiddel. Dette oppnås ved at basis-materialene for fremstillingen av finsement-bindemiddelblandingen ifølge oppfinnelsen alt etter brukstil-felle blir blandet med de nødvendige tilsetningsstoff og tilsetningsmiddel allerede på fabrikken etter den separate maling av en klinker henholdsvis et slagg, slik at denne tørrblanding for bearbeidelsen på byggeplassen bare skal tilsettes vann i henhold til den forhåndsgitte vann-bindemiddelverdi for klarstillelse av den bearbeidelsesklare sementsuspensjon. Dette er mulig gjennom anvendelse av tilsetningsmiddel og tilsetningsstoff i pulverform med en malingsfinhet og kornfordeling som tilsvarer for eksempel finmelet, hvorved disse tilsetningsstoff og tilsetningsmiddel får en svært god dispergerbarhet og reaktivitet når tørrblan-dingen blandes med vann. Disse redispergerbare tørrkom-ponenters avstemte dispergerbarhet henholdsvis vann-løselighet og reaktivitet sikrer en umiddelbar virksom-het i de inneholdte stoffene etter oppblanding med blandevannet. Det er derved overraskende at ikke bare forskjellige tilsetningsmengder, men særlig forskjellige malingsfinheter og kornfordelinger, især innenfor rammen av de angitte d95- og d50-grenser henholdsvis forhold, frembringer tilsvarende forskjellige virknin-ger, hvilket var blitt forsøkt tidligere gjennom frem-holdelse av atskilte blandingskomponenter og foreskre-ven blandingsrekkefølge så vel som anvendelsen av demineralisert vann. Tilsetningsmidlene reagerer i det angitte finhetsområde uventet følsomt, slik at malings-finheten og kornfordelingen kan benyttes som parameter for forhåndsdefinerbare egenskaper.

For formulering av tørrblåndingen ifølge oppfinnelsen kreves malings-, sikte-, doserings- og blandeanlegg som muliggjør en treffsikker fremstilling av finsement-bindemiddelblanding av jevn kvalitet. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter at enkeltkomponentene blir bearbeidet helt atskilt til en forhåndsgitt malingsfinhet og kornfordeling. Ved hjelp av eksakt styrbare doserings- og blandeanlegg blir deretter tørr-blandingen fremstilt i overensstemmelse med den forhåndsgitte kjemisk-mineralogiske sammensetning gjennom homogenisering.

De prefabrikkerte tørrblandinger (industritørrblanding-er) som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, utmerker seg ved at de gjennom blanding med vann gir blandingsstabile lav- til middels viskøse sementsuspensjoner som på grunn av tørrblandingens kjemisk-mineralogiske og fysikalske spesifikasjon og kon-sistensen etter blanding med vann, så vel som på grunn av lav reaktivitet under bearbeidelsesperioden, utmerker seg ved særlig god bearbeidbarhet, slik at de er egnet som mineralske system for impregneringer og in-jeksjoner av alle slag. Dessuten kan det på grunn av tørrblandingens sammensetning etter at bearbeidelsesperioden er forløpt, oppnås sammenligningsvis høye tid-ligfastheter i den hydratiserte blanding, slik at slike sementsuspensjoner også egner seg for statisk virksomme (riktig dimensjonerte) tiltak, og det uavhengig av fuk-tighetstilstanden i de elementer i hvilke injiseringen

skal foretas.

På grunn av finsementers forholdsvis store vannbehov, oppstår ved herdeprosessen et utpreget svinn som hittil bare har kunnet bli delvis og ukontrollerbart kompensert ved benyttelse av i denne sammenheng kjente tilsetningsstoff (bentonitt) eller tilsetningsmiddel (ekspansjonskomponenter). Ved de ovenfor beskrevne indust-ritørrblandinger ifølge oppfinnelsen er riktig nok svinnet kontrollerbart, da finsement-bindemidlet frem-stillingsbetinget inneholder tilsetningsstoffene og tilsetningsmidlene kontrollerbart i deres virkning, men ulempene med svinnet, nemlig især tap i adhesjonsfast-het , kan ikke bli kompensert. Ved de kjente blandinger ifølge teknikkens stand har det vist seg at særlig også graden av svinn svinger, og - som et resultat av dette

- kan det ikke sikres noen ensartet kvalitet av den herdede fyllmasses mekanisk-teknologiske egenskaper. Gjennom et spesielt tilleggstiltak er det ved finsement -bindemiddelblandingene ifølge oppfinnelsen mulig å frembringe en forhåndsbestemt ekspansjon med hensyn til svinn henholdsvis krymping, og å avstemme en bestemt ekspansjonsgrad etter den aktuelle bruk. Gjennom eks-pansjonseffekten henholdsvis volumøkningen blir adhe-sj ons f as the ts tapene i et kompoundsystem bestående av

stein (f.eks. fjell) eller betong og injisert fyllmasse styrbart henholdsvis forhandsdefinerebart unngått. Samtidig forbedrer den fullstendige utfylling av et hulrom henholdsvis en sprekk, på grunn av ekspansjonen, kom-poundsysternets tetthet.

Det er kjent tallrike såkalte ekspansjonssementer ba-sert utelukkende på sementer av vanlig sammensetning og malingsfinhet så vel som vanlig ekspansjonskomponent. Den mangeårige praktiske erfaring med disse ekspan-sjons sementer har vist at det kan oppnås en viss garan-ti for egenskapene ved ekspansjonssementer med ettringittdannende ekspansjonskomponenter, hvorved de kjente ekspansjonssementer består av blandinger av vanlige portlandsementer med en aluminatsulfatholdig komponent. Disse kjente ekspansjonssementers egenskaper avhenger av den kjemisk-mineralogiske sammensetning og komponentenes mengdeforhold så vel som av teknologiske faktorer som for eksempel konsistens- og lagringsforhold eller lignende. Til tross for omfattende erfaringer fra prak-tisk bruk av disse kjente ekspansjonssementer er det betydelige problemer med treffsikker styring under her-dingen av den strukturdannelsesprosess som er avgjøren-de for det faste materiales egenskaper. Ved de kjente ekspansjonssementer tjener hovedsakelig vektforholdet mellom portlandsementandelen og ekspansjonskomponenter så vel som ekspansjonskomponentenes kjemiske aktivitet som styrbare påvirkningsfaktorer.

Innenfor oppfinnelsens ramme ble det funnet ut at ved industritørrblandingene som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan ekspansjonen styres målrettet ikke bare gjennom ulike tilsetningsmengder, men også med en bestemt reaktiv ettringittdannende ekspansjonskomponent, idet ekspansjonskomponentens reaktivitet ved forhåndsgitt blandingsforhold henholdsvis ved forhåndsgitt tilsetningsmengde blir endret på grunnlag av forskjellig kornfordeling og finhet. Derved blir bindemiddelblandingsmatriksens innfestingshastighet og ekspansjonskomponentenes ettringitt-dannelseshastighet avstemt til hverandre. Det blir for eksempel benyttet en ekspansjonskomponent på aluminat-sulfat-basis, særlig bestående av kalsiumaluminat og kalsiumsulfat, hvis kornfordeling og malingsfinhet ligger innenfor rammen av finsement-bindemiddelblandingens ovennevnte kornfordeling og malingsfinhet. Med parame-teret malingsfinhet og kornfordeling er ekspansjonen reproduserbart styrbar, slik at finsement-bindemiddelblandingen kan oppfylle de aktuelle brukstekniske materialkrav.

Det er overraskende at en ettringittdannende ekspansjonskomponent bevirker en synergistisk effekt, idet sementsuspensjonens avleiringsstabilitet blir øket.

Særlig effektiv er ekspansjonsstyringen ifølge oppfinnelsen ved anvendelse av kalsiumaluminat- og kalsium-ferrittfattige klinkerfinmel.

I industritørrblåndingen som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ekspansjonskomponenten avstemt etter den ekspansjonskomponentfrie finsement -bindemiddelblanding. Derved blir den ekspansjonskomponentfrie finsement-bindemiddelblanding med en andel på 50 til 95 vekt-%, fortrinnsvis på 70 til 90 vekt-%, og en kornfordeling på d95 ^ 24 pm, fortrinnsvis på d95 £ 16 pm, og d50 < 7 pm, fortrinnsvis d50 < 5 pm, og fortrinnsvis et forhold på d50 til d95 = 0,33 ± 0,04 blandet med ekspansjonskomponenten for eksempel på aluminat-sulfat-basis, fortrinnsvis av kalsiumaluminat og kalsiumsulfat, med en andel på 5 til 50 vekt-%, fortrinnsvis på 10 til 30 vekt-%, av fortrinnsvis lave-re eller lik finhet og kornfordeling, hvorved den homo-geniserte totalblanding oppviser en kornfordeling på d95 < 24 pm, fortrinnsvis på d95 < 16 pm, og d50 £ 7 pm, fortrinnsvis d50 < 5 pm, og et forhold d50 til d95 = 0,33 ± 0,04.

For fastsettelse av forhåndsdefinerbare forskjellige ekspansjonseffekter ved finsement-bindemiddelblandinger som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, blir først bindemiddelblåndingen fremstilt i ladninger med forhandsgitte forskjellige malingsfinheter og kornstørreIsefordelinger, og deretter blir lad-ningens innfestingshastighet bestemt. Dessuten blir ekspansjonskomponentene fremstilt i ladninger med forhåndsgitte forskjellige malingsfinheter og kornstørrel-seforde1inger, og deretter blir ladningenes ettringittdannelseshastigheter bestemt. Ut fra de fastsatte innfestings- og ettringittdannelseshastigheter blir så blandingene med forhandsdefinerbar ekspansjonsgrad fastlagt og deretter produksjonen innrettet.

Oppfinnelsen blir forklart nærmere i eksemplet nedenfor ved hjelp av tegningene. Fig. 1 viser skjematisk et anlegg for fremstilling av industritørrblåndingen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et diagram over virkningen av tilsetningsmengden av et plastiserende middel.

Fig. 3 viser et diagram over kornfordelingene.

Fig. 4 viser et diagram over reaksjpnshastigheten for en finsement-bindemiddelblanding og en ekspansjonskomponent . Fig. 5 viser kornfordelingen for en finsement-bindemiddelblanding og en ekspansjonskomponent.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse frembringer for første gang en for byggeplasser egnet, og for byggeplasser ferdiglaget industritørrblanding i form av en enkelt tørr blanding som bare skal blandes med den foreskrevne mengde vann. Blandingsfeil ved doseringen av bestanddelene for fremstilling av finsement-bindemiddelblåndingen kan ikke lenger oppstå. Opp-blandingen med vann skjer med et høyeffektblandeappa-rat. Under blandingen kan de ytterst fine, tørre tilsetningsmidler utfolde sin virkning umiddelbart. In-dus tri tørr blandingen kan fremstilles med lik sammensetning og lik kvalitet så ofte man måtte ønske. Dette lykkes på grunn av vitenen om at tilsetningsmiddel får ikke males sammen med sementklinkeren, at tilsetningsmidlene fortrinnsvis må oppvise lik eller høyere finhet og avstemt kornfordeling, og at tilsetningsmidlene i dette finhetsområde virker svært intensivt, idet relativt små forskjeller i tilsetningsmengde (se Fig. 2) og i kornfordeling og finhet viser store forskjeller i den tilstrebede virkning. Tilsetningsmengdene av tilsetningsmiddel er fortrinnsvis på 2 til 5 vekt-% (unn-tatt for ekspansjonskomponenten).

Vanligvis utvinnes finsement under felles maling av portlandsementklinker og i det minste én sulfatbærer, idet den tilsvarende finandel bare blir avledet fra en sementmølle dersom det foreligger en ordre på levering av finsement. Derved blir andelen avledet gjennom <y>ind-sikting, hvilken andel oppfyller kravene vedrørende d95-verdien. Innenfor oppfinnelsens ramme ble det er-kjent, at denne utvinningsart er den prinsipielle årsak til at sementsuspensjonene ikke oppviser konstant kvalitet fra levering til levering. I uvitenhet om årsaken har man forsøkt å møte ondet ved å fremskaffe blandinger og gjennom forskrifter om spesielle blandingsrekke-følger, noe som imidlertid ikke har ført til godt nok resultat. Den atskilte finmaling av sementklinker til klinkerfinmel og slagg til slaggfinmel, såfremt slaggfinmel kan inngå i finsement-bindemiddelblandingen, så vel som bruken av tilsetningsstoff og av tilsetningsmiddel, særlig av i det minste lik finhet og kornfordeling, og den atskilte lagring av alle komponenter til sammensetningen av finsement-bindemiddelblandinger, mu-liggjør den nøyaktige dosering av komponentene og etter en homogenisering, garantien for en bestemt kvalitet av fyllmassen henholdsvis sementsuspensjonen og det herdede produkt. Det er vesentlig at de tørre tilsetningsmidler blir benyttet med i det minste den finhet og kornfordeling finsement-bindemiddelblandingen har, eller at finsement-bindemiddelblandingen totalt oppviser den forlangte finhet og kornfordeling, hvorved tilsetningsmidlene kan være grovere, men må innrette seg i kornfordelingen slik at bindemiddelblandingens kornfordeling oppviser de forlangte verdier. Hvis markedet ikke kan tilby tilsetningsmidlene i den ønskede finhet og kornfordeling, blir tilsetningsmidlene tilsvarende atskilt fremstilt. I andre tilfeller må tilsetningsmidlene, såfremt de finnes i forskjellige finheter og kornfordelinger på markedet, velges ut tilsvarende. Det er overraskende at tilsetningsmidlene særlig i den fineste oppmalingsgrad har en spesiell, tidligere ukjent reaksjonsmåte med den fineste oppmaling av bindemiddelblanding, og den tilstrebede injeksjonskvalitet kan sikres dersom det blir sørget for at også finsement-bindemiddelblandingen står til disposisjon i definert kvalitet - det vil si definert med hensyn til dens bestanddeler og dens finhet og kornfordeling. Dette var ikke mulig med den vanlige utvinning gjennom "melking" ved oppmaling av normalsementer, da "melke-produkter" varierer i sammensetningen, hvilket vel kan føres til-bake til utblanding under "melke-prosessen". For eksempel anrikes "melke-produktene" ukontrollerbart med bestemte mineralfaser, for eksempel med sulfater.

Med det på fig. 1 skjematisk fremstilte anlegg lar finsement-bindemiddelblandinger seg uten videre fremstille ved hjelp av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Derved blir ren portlandsementklinker avgitt til en mølle 1 via en transportvei la, og i møllen 1 malt til et klinkergrovmel. Klinkergrovmelet blir via transportveier 18, 2a transportert til en forrådssilo

2. Med den samme rengjorte mølle 1, som via transportveien la får tilført et slagg i granulatform, blir slagget malt opp til et slaggrovmel som via transportveier 18, 3a blir transportert til en forrådssilo 3. Fra transportveien 18 kan en del av den oppmalte masse avledes via en transportvei 18a til et sementanlegg for fremstilling av for eksempel normal portlandsement. I en forrådssilo 4 blir det klarstilt et forråd av finmalt bentonitt som blir tilført siloen 4 via en transportvei 4a. Fra siloene 2, 3 og 4 blir det i hvert tilfelle separat trukket ut masse på transportveier 2b, 3b og 4b og siktet i en vindsikter 5, hvorved den samme vindsikter 5 - rengjort for hver gang - benyttes for hvert tilfelle, eller det blir for hver massestrøm klarstilt en separat vindsikter (ikke vist). Likeledes kan det for slagget for eksempel benyttes en annen møl-le for fremstillingen av slaggrovmelet. Antallet møller retter seg etter den ønskede effektivitet for anlegget. Ved vindsiktingen i vindsikteren 5 blir finmassen med den forhåndsbestemte malingsfinhet og kornfordeling avledet og blåst ved hjelp av en ventilator 6 via en transportvei 5a inn i en respektiv transportvei 7a, 8a, 9a og derfra inn i en respektiv finmassesilo 7, 8 eller 9. Eksempelvis inneholder siloen 7 klinkerfinmel, siloen 8 slaggfinmel og siloen 9 bentonitt i den foreskrevne malingsfinhet og kornfordeling.

Grovmassen i sikteren 5 blir transportert via en transportvei 5b og 18a henholdsvis 19a til en aktuell mel-lomlager si lo 18, for eksempel for klinkermel, og en mellomlagersilo 19 for slaggmel, og derfra via en transportvei lb som munner inn i transportveien la, inn i møllen 1 igjen.

I bentonittens tilfelle blir grove bestanddeler forkas-tet via en transportvei 20 henholdsvis tilført andre bruksområder. Ved siden av finmassesiloene 7, 8 og 9 finnes ytterligere finmassesiloer for tilsetningsmiddel, for eksempel finmassesiloer 10, 11 og 12 som hver inneholder et tilsetningsmiddel med den forhåndsbestemte finhet og kornfordeling.

Fra siloene 7 til 12 blir finmassene ved hjelp av doserings innretninger (ikke vist) trukket dosert via transportveier 7b, 8b, 9b, 10b, 11b, 12b og avgitt til en vekt 13. Fra vekten 13 blir finmassen brakt via en transportvei 13b til en blander 14, for eksempel til en plogskjaerblander, hvor finmassene blir homogenisert til industritørrblandingen. Deretter kan den ferdige in-dustri tørrblanding umiddelbart fylles i sekker eller transporteres via en transportvei 14b til en lagersilo 15 hvorfra ferdigblandingen via en transportvei 15b kan fylles i en silovogn 17.

Tilsettingen av tilsetningsmiddel kan for forenkling av homogeniseringen også skje gruppevis, idet for eksempel i det minste to tilsetningsmiddel, for eksempel fra siloene 11 og 12, kan fylles i en felles forvekt 16 og deretter avgis til hovedvekten 13. Det kan dessuten være hensiktsmessig å tilordne hver silo en forvekt 16, hvilket er fremstilt i området ved silo 10.

Ifølge fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir sementklinkeren malt i møllen 1 uten et tilsetningsmiddel særlig uten en sulfatbærer. Grovmelet og finmelet inneholder således særlig ingen sulfatkomponenter. For fremstilling av finsement-bindemiddelblandinger med eller uten ekspansjonskomponenter skjer oppmalingen av portlandsementklinkeren likeledes uten sulfattilset-ning, hvorved det i en silo, for eksempel i siloen 10, blir forlagret en ekspansjonskomponent som blir definert tilført, eller det i siloen 11 og i siloen 12 i hvert tilfelle blir forlagret en komponent for sammensetning av en ekspansjonskomponent bestående av to stoff, som blir definert tilført.

Det blir i en silo likeledes atskilt fremholdt henholdsvis forlagret en sulfatbærer for påvirkningen av klinkerfinmelets reaksjon, hvilken sulfatbærer vanligvis allerede blir tilført ved oppmalingen av klinkeren.

Anlegget som benyttes for fremstilling av industritørr-blandingen som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, oppviser selvsagt tilsvarende mange siloer som det antall bestanddeler henholdsvis komponenter industritørrblandingen kan eller skal inne-holde.

Med anlegget som benyttes kan det settes sammen en in-dustri tørrblanding med bestemte bestanddeler i forhåndsbestemte mengder med forhåndsbestemt kornfinhet og kornfordeling, hvorigjennom bestanddelenes virkning i suspensjonen kan bli målrettet styrt. Uregelmessige kvaliteter av fyllmassen kan dermed utelukkes.

På figur 3 er det fremstilt kornfordelingskurver. Kurvene KVI til KV3 viser eksempelvis kornfordelinger i finsement-bindemiddelblandinger som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Kurvene KV4 til KV6 ligger utenfor den forlangte kornfinhet og kornfordeling for en finsement-bindemiddelblanding som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Det ligger likevel innenfor oppfinnelsens ramme å benytte tilsetningsmiddel, særlig ekspansjonskomponentene, med kornfordelinger ifølge kurvene KV4 til KV6 såfremt og i den grad som sluttproduktet, nemlig den ferdige industritørrblanding, tilsvarer området for finheter og kornfordelinger i henhold til kurvene KVI til KV3. I henhold til dette kan for eksempel et grovere tilsetningsmiddel ifølge kurve KV6 tilsettes i en mengde som fortrenger en finsement-bindemiddelblanding med kornfordelingen ifølge kurven KVI inn i området for kornfordelingen ifølge kurven KV3. Det kan gjøres bruk av denne muligheten særlig ved fremstilling av målrettet og definert henholdsvis reproduserbart ekspanderen-de bindemiddelblandinger, da ekspansjonsgraden dermed kan endres særlig effektivt definert.

Fig. 4 tydeliggjør forbilledlig avstemningen av ettringittdannelsen henholdsvis ettringittdannelseshastigheten til tidsrommet og forløpet av fasthetsut-viklingen i en med definert ekspansjon finsement-bindemiddelblanding som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Ettringittdannelsen på grunn av ekspansjonskomponenttilsetningen (kurve 1) som for-

årsaker ekspansjonen i den herdnende suspensjon, er avstemt på en slik måte til finsement-bindemiddelblandingens fasthetsutvikling at den er sammenfallende med den begynnende fasthetsutvikling {kurve 2 ved t0) og vedvarer mens bindemiddeImatriksen enda er skyvemyk, det vil si fremdeles er elastisk-plastisk formbar lik fersk betong.

Ifølge fremgangsmåten kan ekspansjonsgraden styres målrettet både gjennom tilsetningsmengden av ekspansjonskomponent og gjennom ekspansjonskomponentens finhet og kornfordeling. Disse sammenhenger blir forklart nærmere i eksemplene nedenfor.

Eksempel 1

Fig. 5 viser en kornfordeling i en ekspansjonskomponentfri finsement-bindemiddelblanding så vel som i en ekspansjonskomponent. Tabell 2 nedenfor inneholder re-feranseverdier for kornfordelingen i den som eksempel utvalgte ekspansjonskomponentfrie finsement-bindemiddelblanding og i ekspansjonskomponenten.

Innvirkningen av blandingsforholdet for ekspansjonskomponent f ri finsement-bindemiddelblanding og ekspan-sjons komponent på finsement-bindemiddelblandingens eks-pans jons evne fremgår av tabell 3.

Komponent A: Ekspansjonskomponentfri finsement-bindemiddelblanding (spesifikk overflate 8 000 cm<2>/g)

Komponent B: Ekspansjonskomponent (spesifikk overflate 10 000 cm<3>/g)

Av tabell 3 fremgår det at ved forhåndsgitt finhet for komponenten A og komponenten B kan fyllmassens ekspansjonsevne styres via komponentenes blandingsforhold.

Eksempel 2

I dette eksempel tydeliggjøres virkningen av ekspansjonskomponentens finhet på en finsement-bindemiddel-blandings ekspansjonsevne. For fremstilling av virkningen av ekspansjonskomponentens finhet på ekspansjonsevnen i en finsement-bindemiddelblanding ifølge oppfinnelsen blir den ekspansjonskomponentfrie finsement-bindemiddelblandings (komponent A)finhet forhåndsgitt og ekspansjonskomponentens (komponent B) finhet vari-ert. De to komponenters blandingsforhold er komponent A/komponent B = 70/30.

De to komponenters tilhørende kornfordelinger er vist på fig. 3. Den i tabell 4 nedenfor angitte forkortelse for kornfordelingene (KV) for de to komponenter refe-rerer til fremstillingen på fig. 3.

Tabell 5 nedenfor viser virkningen av ekspansjonskomponentens finhet på ekspansjonsevnen.

Av eksemplet fremgår at gjennom avstemningen av fin-hetene i den ekspansjonskomponentfrie finsement-bindemiddelblanding og i ekspansjonskomponenten kan ekspan-sjons evnen i finsement-bindemiddelblandingen styres. Finsement-bindemiddelblandingens ekspansjonsevne avtar med ekspansjonskomponentens økende finhet. Dermed kan særlig finsement-bindemiddelblandingers ekspansjonsevne bli styrt slik gjennom komponentenes finhet, at ekspan-sjonsdyktige og også ekspansjonsfrie finsement-binde-midde lblandinger, det vil i siste tilfellet si binde-midde lbl and inge r uten utvidelse, kan bli fremstilt. Anvendelse av ekspansjonsfrie blandinger blir for eksempel alltid nødvendig når det ved anvendelsen av en ekspansjonsdyktig fyllmasse kan oppstå strukturskader i det injiserte element gjennom det ekspansjonstrykk som følger med utvidelsen.

Ekspansjonskomponenten består, som allerede nevnt, fortrinnsvis av kalsiumaluminat og kalsiumsulfat. Disse bestanddeler blir atskilt malt til de forhåndsgitte forskjellige finheter og kornfordelinger, og deretter blir ettringittdannelseshastighetene bestemt. Vektforholdet for kalsiumaluminat og kalsiumsulfat blir bestemt med hensyn til de støkiometriske forhold for den fullstendige ettringittdannelse. Likeledes blir det sammensatt finsement-bindemiddelblandinger med forhåndsgitte forskjellige finheter og kornstørrelsefor-delinger, og deretter blir fasthetsutvikiingen fast-slått. Ut fra avstemningen av fasthetsutvikiingen og ettringittdannelseshastigheten blir så blandingen av komponentene fremstilt, hvilken blanding sikrer en bestemt ekspansjonsgrad. Denne blanding blir så i inn-retningen som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, satt sammen som industritørrblanding og levert til byggeplassen.

Fastsettelsen av reaksjonsvirkningen av finhet og kornfordeling både i klinkerfinmelene, slaggfinmelene eller i blandingen av disse og i tilsetningsmidlene, særlig i ekspansjonskomponentene, gjør det uten videre produk-sjonsteknisk og uten store kostnader og umiddelbart mulig å svare på forskjellige bruksspesifikke krav, idet det på fabrikken enten blir holdt flere siloer for en komponent, hvor komponenten i hvert tilfelle blir lag-ret med forskjellig finhet og kornfordeling, eller idet maleaggregatene og siktene blir innstilt tilsvarende fra ladning til ladning. Siden siloene er kombinert med doseringsanlegg, kan sammensettingen av industritørr-blandinger for sementsuspensjoner henholdsvis for herdede produkter av sementsuspensjonene med ulikt definerte og reproduserbare egenskaper, særlig også vedrø-rende ekspansjonen, skje kontrollert ikke bare gjennom doseringsmengdene, men særlig også gjennom definerte finheter og kornfordelinger. Brukersiden blir derved betydelig avlastet. Kontrollen av blandingene blir overført til produksjonsfabrikken hvor en kontroll kan utføres fagmessig og enklere.

Som ekspansjonskomponenter for finsement-bindemiddelblandingen som fremstilles ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det også særlig brukbart med aluminiumsulfat, aluminatsement pluss gips, kalsiumaluminat pluss gips, aluminiumpulver pluss aluminatkompo-nent som aktivator pluss gips.

Claims (23)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en tørrblanding for fremstilling av en sementsuspensjon for fylling og/eller innpressing i porerom og hulrom i løssteiner, eller hulrom og/eller sprekker i fjell eller betongkomponenter, i form av en ferdig fab-rikk tør rbl anding som er avpasset angjeldende anvendelse, og som kun skal blandes med vann, idet tørrblåndingen inneholder - klinkerfinmel, som er oppmalt uten sulfatbærer, eller slaggfinmel eller en blanding av disse; - tilsetningsmidler; og - eventuelt tilsetningsstoffer, hvor den homogene tørrblanding i sin helhet oppviser konstant og gradert kornfordeling med siktgjennomgangsverdier på d95 < 24 um og dso S 7 |i og alle komponentene holdes atskilt i forrådssiloer, karakterisert ved at al) Portlandsementklinker oppmales, uten tilfø-ring av sulfatbærer, i en sementmølle til et klinker grovmel a2) klinkergrovmelet forlagres i en forrådssilo, a3) klinkergrovmelet siktes for fremstilling av et klinkerfinmel som har forutbestemt finhet og kornf orde1ing, a4) klinkerfinmelet forlagres i en forrådssilo, bl) ved eventuell anvendelse av slagg blir slaggranulat oppmalt i en sementmølle til et slaggrovmel, b2) slaggrovmelet forlagres i en forrådssilo, b3) slaggrovmelet siktes for fremstilling av et slaggfinmel som har forutbestemt finhet og kornfordeling, b4) slaggfinmelet forlagres i en forrådssilo, c) tilsetningsmidler forlagres i forrådssiloer, d) eventuelle tilsetningsstoffer forlagres i forrådssiloer, e) forutbestemte komponenter som er avpasset angjeldende anvendelse, tas ut av de respektive forrådssiloer i forutbestemte, doserte mengder, avgis til en blander og blandes i blanderen til en homogen fabrikktørrblanding med forutbestemte egenskaper.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den angjeldende grovmasse fra siktene likeledes forlagres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at grovmassen tilføres i den an-gje ldende f oroppma1ing.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at tilsetningsmidlene oppmales før forlagringen.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at tilsetningsmidlene innblandes med noe grovere finhet og noe ytterligere gradert kornfordeling enn som angitt i kravene 1, 3 og 4.

6. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 til 5, karakterisert ved at i det minste én av komponentene i fabrikktørrblåndingen forrådslagres atskilt i ulike finheter og kornfordelinger.

7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 til 6, karakterisert ved at hver komponent i fabrikktørrblandingen forlagres i en forrådssilo (for eksempel 7 til 12), idet hver silo kombineres med en doseringsinnretning, og idet en blander (14) anordnes etter siloene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at et veiekar (13) anvendes, idet veiekaret anordnes foran blanderen (14).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at en høyeffektblander anvendes som blanderen (14).

10. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 7 til 9, karakterisert ved at i det minste to forrådsbeholdere anvendes for den minst ene komponent, i hvilke beholdere komponentene forlagres.

11. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 7 til 10, karakterisert ved at en forrådssilo (15) anvendes, idet forrådssiloen (15) anordnes etter blanderen (14).

12. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 7 til 11, karakterisert ved at et anlegg anvendes, idet anlegget oppviser en sement-mølle (1), en forrådssilo (2) og en vindsikter (5) for fremstilling av klinkerfinmel, idet sementmøl-lens (1) utløpsside forbindes med forrådssiloens (2) innløpsside, og forrådssiloens (2) utløpsside forbindes med vindsikterens (5) innløpsside, likeledes forbindes vindsikterens (5) utløpsside med en klinkerfinmelsilos (8) innløpsside via tilknyttede transportveier.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at et anlegg anvendes, idet anlegget oppviser en sementmølle (1), en forrådssilo (3) og en vindsikter (5) for fremstilling av slaggfinmel, idet sementmøllens (1) utløpsside forbindes med forrådssiloens (3) innløpsside og forrådssiloens (3) utløpsside forbindes med vindsikterens (5) innløpsside, likeledes forbindes vindsikterens (5) utløpsside med en slaggfinmel-silos (7) innløpsside via tilknyttede transportveier .

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12 eller 13, karakterisert ved at et anlegg anvendes, idet anlegget ved vindsikterens (5) utløps-side forbindes via transportveier med en silos (18c, 19) innløpsside, idet siloens og/eller silo-enes (18c/19) utløpsside forbindes via en transportvei med sementmøllen (1).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det innstilles siktgjennomgangsverdier på d9S < 16 um og d50 £ 5 pm.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det innstilles et forhold mellom siktgjennomgangsverdiene på dso til d95 = 0,33 ± 0,04.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15 eller 16, karakterisert ved at det anvendes fra 5 til 95 vekt-% slaggfinmel i forhold til klinkerfinmelet.

18. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15 til 17, karakterisert ved at det anvendes en aktivator for slaggfinmelet med samme eller finere oppmalingsfinhet og kornfordeling enn slaggfinmelet.

19. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15 til 18, karakterisert ved at det anvendes et naftalinsulfonatformaldehydkondensat i pulverform som fluidiseringsmiddel.

20. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15 til 19, karakterisert ved at det anvendes angjeldende tilsetningsmiddel i mengder av 2 til 5 vektprosent.

21. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15 til 20, karakterisert ved at det anvendes en svellingskomponent som tilsetningsmiddel .

22. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15 til 21, karakterisert ved at det anvendes bentonitt og/eller trass og/eller høyt-dispergerende kiselsyre som tilsetningsstoff.

23. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15 til 22, karakterisert ved at det som tilsetningsmiddel anvendes middel for fluidi-sering og/eller herderetardering og/eller herdeak-selerering og/eller vannretensjon.