Labtester på injekteringsbruk

Transkript

1 Labtester på injekteringsbruk En kartläggning av olika cement, vct och tillsatsmedel och dess prestanda med avseende främst på filtreringsegenskaper och tillstyvnadstid Pentti Koski, Cementa AB

2 Cementsorter och tillsatsmedel Uppgifter på Industrisement från Norcem Den högre BET-ytan hos MF 2 trots grövre kornfördelning än UF 12 tros bero på att MF 2 innehåller kalksten som har en stor yta på kornen (ojämnheter, håligheter). Sid

3 Resultat kornfördelning cement Siktanalys genomförd på Cementa Research på alla cement även Industrisement 1 Lasersikt Passerande % Inj UF UF MF 2 Norsk Industricement CEM I 52,5 R Sid ,1 1, 1, 1, Storlek,

4 Metoder Blandning och dispergering Blandning: IKA-RW 15 med propeller diameter 7 mm Dispergering :IKA T5 Ultra Turrax med verktyg S 5 N - G 45 F. Hastighet 1. RPM (full hastighet). Blandning och dispergering: Blandning av cement tar ca 1 min innan man hällt i allt pulver i vattnet, bl. ytterligare 1 s sen t-medel och bl. ytterligare 1s. Dispergering startar när tiden = 1:45 i 2 minuter. Gummispatel används för att skrapa i botten och väggar under tiden. Klar 3:45. Sid IKA-RW 15 T 5 basic ULTRA-TURRAX Verktyg S 5 N - G 45 F Dispersing element, 1-3

5 Metoder - Filtreringsstabilitet och Penetrering Filterpump (SS-EN 14497:24) Filtret består av ett metallnät med följande maskvidder; 32 (34), 45, 63, 75, 9, 1, 112 och 125µm. Bruket sugs igenom nätet och volymen är ett mått på filtreringsstabiliteten hos bruket Bild: Almir Draganovics licentiat- respektive doktorsavhandling Sid

6 Metoder - Penetrering Reologi Man mäter med olika hastighet i en rotationsviskosimeter och beräknar yield stress och plastic viscosity Reologi tar ej hänsyn till filtrering!! Injek. i Hårt Berg: Flytgränsspänning (yield stress) Inträngningslängd i sprickan Viskositet (plastic viscosity) - Inträngningsförmåga i små sprickor Ordinarie Bingham och linj hastighet Yield stress högre än verkligt värde Reometer Injekteringsbruk Räfflade verktyg (anv här) För att minimera slip Alt Bingham (anv här) och log hast. För yield stress: de tre lägsta hastigheterna För plastisk viskositet: de tre högsta hastigheterna Injekteringsbruk MF2 vct 1 SCII 2% 7 6 y =,164x + 2,2577 R 2 =, Shear stress [Pa] MF2_2%SC2_vc1,2 Yield stress Plastic viscosity Shear stress [Pa] Sid Shear rate [s -1 ] Linjär (MF2_2%SC2_vc1,2) Shear rate [s -1 ]

7 Övriga provningar Metoder : Viskositet med Marsh-kon Densiteten genom vägning av känd volym Vattenseparation enligt SS-EN 445 Tillstyvnadstid mäts med skärhållfasthet - fallkon Marsh-kon Skärhållfasthet fallkon Vattenseparation Figurer från Cementinjekteing i hårt berg, Eriksson, Stille och eget foto Sid

8 Metoder Mättider och temperaturer Innan blandning: cement 18-2 C, vatten 5-6 C Sid

9 Resultat - vattenseparation Ökad vattenseparation med: högre vct, HPM, grövre cement (undantag MF 2 som har hög yta) Vattenseparation 2 timmar 4,5 4 3,5 Vattensep [%] Dos % T-medel Vct Cement Bl nr Sid ,5 2 1,5 1,5 2, 1,, 2, 2,, 2,, 2, 2, 2,, 2, 2, 2, SetC II HPM Utan SetC II HPM Utan SetC II Utan SetC II SetC II SetC II Utan SetC II SetC II SetC II,5,5,5,8,8,8 1, 1, 1, 1,2 1, 1, 1,2,8,8 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 MF 2 MF 2 UF 16 UF 16 UF 12 UF 12 UF 12 Ind Cem CEM I 52,5R 5_ _2 3 2_2 Ind_1 CEM I

10 Resultat Marsh kon Marshtid- ger ett ~ mått på blandningens flytegenskaper Inj 3 vct,5 rinner inte. Snabbare rinntid med: högre vct, HPM, grövre cement (undantag MF 2 som har hög yta) Långsammare rinntid: Set Control II 6 Marsh-kon Vatten 2 C: 28,6 s 5 4 4,2 33, ,1 44, ,5 46, Tid [s] Sid Dos % T-medel Vct Cement Bl nr 2, 1,, 2, 2,, 2,, 2, 2, 2,, 2, 2, 2, SetC II HPM Utan SetC II HPM Utan SetC II Utan SetC II SetC II SetC II Utan SetC II SetC II SetC II,5,5,5,8,8,8 1, 1, 1, 1,2 1, 1, 1,2,8,8 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 MF 2 MF 2 UF 16 UF 16 UF 12 UF 12 UF 12 Ind Cem CEM I 52,5R 5_ _2 3 2_2 Ind_1 CEM I

11 Resultat - reologi Inj 3 med cket lågt vct (vct,5) har höga värden; både yield stress och plastisk viskositet. Lågt vct används till att sätta plugg. Övriga blandningar, se nästa sida Injekteringsbruk Reologi Resultat efter 5 min och 2 min 5_2 INJ 3,5 SetC II 2, 29 INJ 3,5 HPM 1, 62 INJ 3,8 SetC II 2, 16 INJ 3,8 HPM 2, Yield stress [Pa] Sid ,,2,4,6,8,1 Plastic viscosity [Pa s] 63 INJ 3,8 Utan, 93 M F 2 1, SetC II 2, 11 M F 2 1, Utan, 17 UF 16 1, SetC II 2, 14 UF 16 1,2 SetC II 2, 23_2 UF 12 1, SetC II 2, 2_2 UF 12 1,2 SetC II 2, Ind_1 Ind Cem,8 SetC II 2, CEM I 52,5R,8 SetC II 2,

12 Resultat - reologi Den viktigaste parametern är Yield stress förmåga att sprida sig i berget minskar med: högre vct, grövre cement (undantag olika klinkertyper), HPM För att kunna få en bra spridning i berget måste också filtreringsegenskaperna vara bra, se nästa sida. 8 7 Injekteringsbruk Reologi Resultat efter 5 min och 2 min 5_2 INJ 3,5 SetC II 2, 29 INJ 3,5 HPM 1, 62 INJ 3,8 SetC II 2, 16 INJ 3,8 HPM 2, Yield stress [Pa] ,,1,2,3,4 63 INJ 3,8 Utan, 93 M F 2 1, SetC II 2, 11 M F 2 1, Utan, 17 UF 16 1, SetC II 2, 14 UF 16 1,2 SetC II 2, 23_2 UF 12 1, SetC II 2, 2_2 UF 12 1,2 SetC II 2, Ind_1 Ind Cem,8 SetC II 2, Sid Plastic viscosity [Pa s] CEM I 52,5R,8 SetC II 2,

13 Resultat filterpump Bättre filterpumpvärden med: finare cement (undantag MF 2 som har hög yta), högre vct CEM I 52,5 R har bättre filterpumpvärden än Industrisement men båda klart sämre än t ex Inj 3 Filterpump 5_2 INJ 3,5 SetC II 2, 29 INJ 3,5 HPM 1, 35 3 Bl: 62, 63, 93, 11, INJ 3,5 Utan, 62 INJ 3,8 SetC II 2, 16 INJ 3,8 HPM 2, Filterpump [ml] Bl: 29, INJ 3,8 Utan, 93 M F 2 1, SetC II 2, 11 M F 2 1, Utan, 17 UF 16 1, SetC II 2, 14 UF 16 1,2 SetC II 2, 5 23_2 UF 12 1, SetC II 2, 3 UF 12 1, Utan, 2_2 UF 12 1,2 SetC II 2, Sid Ind_1 Ind Cem,8 SetC II 2, CEM I 52,5R,8 SetC II 2,

14 Resultat Kortare tillstyvnadstid med: finare cement (undantag MF 2 som har hög tillstyvnadstid yta), lägre vct, SetCII Förlängd tillstyvnadstid med HPM CEM I 52,5 R har lite kortare tillstyvnadstid än Industrisement Skjuvhållfasthet - tid till,5 KPa Tid [hh:mm] Sid : Dos % T-medel Vct Cement Bl nr 9: 8: 7: 6: 5: 4: 3: 2: 1: 1:2 3: 2:32 4:5 8:4 6:1 4:21 6:36:36 8: 4:46 6:4 7:3 6:4 6:2 2, 1,, 2, 2,, 2,, 2, 2, 2,, 2, 2, 2, SetC II HPM Utan SetC II HPM Utan SetC II Utan SetC II SetC II SetC II Utan SetC II SetC II SetC II,5,5,5,8,8,8 1, 1, 1, 1,2 1, 1, 1,2,8,8 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 INJ 3 MF 2 MF 2 UF 16 UF 16 UF 12 UF 12 UF 12 Ind Cem CEM I 52,5R 5_ _2 3 2_2 Ind_1 CEM I

15 Sammanfattning Vattenseparation: Industrisement som är grovt separerar mer än mikrocement Reologi: Industrisement har relativt låg yield stress (flytgränsvärde förmåga att sprida sig). Idag kan man påverka (sänka) yield stress kraftigt med dispergerande medel, bättre än HPM, som inte retarderar tillstyvnadstiden särskilt cket. Filtreringsegenskaper: Industrisement som är grovt har cket dåliga filterpumpvärden, CEM I 52,5 R har klart bättre, Inj 3 ännu bättre tillsammans med MF 2. De finaste UF 16 och UF 12 är ännu lite bättre. Filtreringsegenskaperna kan inte påverkas särskilt cket med tillsatsmedel. Tillstyvnadstid: På blandningar med 2 % SetC II: Industrisement (vct,8) har ganska lång tillstyvnadstid, längre än Inj3 (vct,8) och MF 2 (vct 1,) och lite längre än CEM I 52,5 R (vct,8). UF 16 (vct 1,) har ~lika lång tid som Ind.sem. UF 12 (vct 1,) har kortare tid. Sid