DE1050276B

DE1050276B - Verfahren zur \ tr festigung von Boden und zur Abdichtung poröser Bauwerke

Info

Publication number: DE1050276B
Application number: DENDAT1050276D
Authority: DE
Inventors: Krahl Mannheim Marhn
Original assignee: Udic Societe Anonyme Lausanne Vevey (Schweiz)
Publication date: 1959-02-05

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNAT. EL.

E 02

AUSLEGESCHRIFT 1050 276

U 46611 Vä/84 c

ANHELDETAG: 20. JULI 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

5. FEBRUAtR 1959

Es ist bekannt, die Verfestigung und Abdichtung von losen wasserdurchlässigen Bodenschichten sowie von porösen oder korrodierten Bauwerken, Staudämmen u. a. durch nacheinander vorgenommenes Einpressen zweier anorganischer Chemikalienlösungen zu erreichen. Durch die chemische Umsetzung dieser l>eiden Lösungen miteinander, z. B. verdünnter Chlorkalziumlösung mit verdünnter Wasserglaslösung, wird innerhalb der zu behandelnden Massen beispielsweise ein Kieselsäuregel ausgeschieden. Dieses Gel umhüllt die einzelnen Sandkörner und hält diese verkittend zusammen.

Ferner ist bekannt, durch Bildung harzartiger Kondensationsprodukte aus Phenolen ^_un4_jjj2rjnaldehi£d_in Böden diese zu verfestigen. Hierbei wird eine stark alkalische, ein Phenol-Formaldeh^4-Yo₁rkondensat enthaltende Lösung" *m"if"einer Viskosität von "etwa 4 bis 5 cP bei 25° C in den Boden eingebracht, die diesen innerhalb von 5 Stunden verfestigt.

Da die verfestigende und verkittende Wirkung der Gele bzw. Harze aber nur dann mit Vorteil stattfinden kann, wenn aus hochkonzentrierten Lösungen ohne vorheriges Rühren oder Mischen in kurzer Zeit ein wasserarmes Gel ausgefällt oder ein Harz gebildet wird, sind diesen Verfahren in der Anwendbarkeit Grenzen gesetzt. Alle bekannten Verfahren versagen dort, wo die Packungsdichte der Bodenteilcheh sehr groß ist und eine große Teilchenfeinheit der Massen herrscht.

So ergab sich die Aufgabe, insbesondere für diese, wenn auch dichten, so doch für die Tragfähigkeit ungenügend festen Bauuntergründe, welche von den bisher üblich gebrauchten Verfestigungsstoffen auf Grund ihrer Viskosität von mindestens etwa 4 cP nicht mehr genügend durchdrungen werden, Verfestigungs- und Abdichtungsmittel zu finden, die so niedrig viskos sind, daß sie sich vornehmlich in die engen Poren und Spalte z. B. der Sandschichten einpressen und in kittende, verfestigende und dichtende Stoffe überführen lassen, die letztlich die Verfestigung von losen Sandmassen für Bauzwecke, die Abdichtung von porösen Bauwerken, wasserdurchlässigen Schächten in Bergwerken, schadhaften Talsperren u. a. gewährleisten, was bislang in technisch erfolgreicher Weise nicht möglich war.

Es wurde nun gefunden, daß man durch Einbringen wässeriger Lösungen alinhati scher Ketonverbindungen zusammen mit wässerigen ^Losungen des .Formaldehyds und bzw. oder formaldehydabspaltender Verbindungen^ in Gegenwart alkalisch' wirkender Kpjqdensationsmittel in die vorstehend beschriebenen zu veriestigenden~ünd abzudichtenden Massen innerhalb kurzer Zeit ein waeserunlösliches Kunstharz erzeugen ίο

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Verfahren zur Verfestigung von Böden und zur Abdichtung poröser Bauwerke

Anmelder:

Udic Societe Anonyme, Lausanne, Vevey (Schweiz)

Vertreter: Dr. G. Eben, Patentanwalt, München 13, Agnesstr. 39

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 28. März 1957

Martin Krahl, Mannheim, ist als Erfinder genannt worden

dehyd

kann, das den Massen nicht nur die notwendige Be-

festi'guing und Abdichtung verleiht, sondern auch die korrodierenden Einflüsse, durch saure oder alkalische Wasser, Humussäuren, Atmosphärilien u. a. hervorgerufen, ausschließt. Das Einbringen erfolgt vornehmlich durch Einpressen mit Einpreßvorrichtungen,

wie sie im Bauwesen benutzt werden.

Als Reaktionskomponenten für die erfindungsgemäß in den zu verfestigenden und abzudichtenden Materialien zu erzeugenden Kunstharze werden als<j> einerseits wasserlösliche aliphatijjctje_j^^^ie, wie Aceton

Acetol, ""i^cefonyTacefon, s. '
dererseits ' wasserrosliche

abspaltende V el bllietTBgWf¹ ¹¹WJe ' Formaldehyd, Trioxymethylen, Hexamethylentetramin, in Gegenwart alkalisch wirkender Kondensationsmittel, z. B.|Alkali-

hydroxyde, Alkalicarbonate, Harnstoff, Dicyandiamid, Alkalilignat, verwendet.

Die Menge der mit dem Keton umzusetzenden Aldehyde kann weniger als ¹U Mol, aber bis zu 4 Mol Aldehyd je Mol Keton betragen. Bei Anwendung

größerer Mengen Formaldehyd gibt man zweckmäßig den Keton-Aldehyd-Gemischen alkalisch wirkende Stoffe zu, die sich mit dem Aldehyd ebenfalls zu unlöslichen, selbsthärtenden Harzen oder Harzgemischen umsetzen, so beispielsweise Harnstoff, Dicyandiamid,

Guanidin oder Melamin, welche zugleich auch als alkalisch mitwirkende Kondensationsmittel dienen können. Durch die Menge des jeweils eingesetzten Kondensationsmittels kann die Geschwindigkeit det Umsetzung reguliert werden, dabei ist es zu empfehlen,

einen p_H-Wert der Reaktionsmischung zwischen 6 und 12, vorzugsweise 10 bis 11, zu wählen.

Die aus vorstehend genannten Reaktionspartnern unter stetig ansteigender Wärmetönung bis zu einer Größenordnung von etwa 100° C zunächst entstehende dünnflüssige niedrigmolekulare Kunstharzgallerte füllt vorhandene Hohlräume aus, umhüllt z. B. die Teilchen von Sand-, Beton-, Gesteinsmassen u. dgl. mit dünnen Häutchen, die auf Grund ihrer großen Oberflächenspannung die einzelnen Materialkörner zusammenkitten. Der gelartige Harzfilm auf diesen Teilchen geht in relativ kurzer Zeit infolge weitergehender exothermer Kondensation und innermolekularer Umlagerung selbsthärtend in einen wasserunlöslichen hochmolekularen Zustand über, wodurch gleichzeitig mit d«r endgültigen Verkittung der Massen die Verfestigung und Abdichtung Hand in Hand gehen.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Massen ohne Zuführung von Wärme bei sich selbst einstellenden Temperaturen zu verfestigen und abzudichten, ist, daß sie zufolge der schlechten Wärmeleitung, z. B. des Sandes, und der guten Isolierfähigkeit des verkittenden Kunstharzes vor allem im Zentrum rasch erhärten und der Erhärtungsprozeß in stetiger Weise nach außen fortschreitet.

Weiterhin wurde festgestellt, daß eine erhöhte Verfestigung und Abdichtung erreicht wird, wenn man die Oberflächenspannung des im Gesteinsmaterial und in der formaldehydhaltigen Lösung enthaltenen und des bei der Kondensation frei werdenden Wassers durch Zugabe von oberflächenaktiven Substanzen, wie z. B. dibutylnaphthalinsulfosaures Natrium, Natriumlaurylsulfat, Polyoxyäthylenaurylätiher u. a., herabsetzt.

Auch führt eine weitere Ausführungsform zu äußerst raschen und ausgezeichneten Verfestigungs- und Abdichtungseffekten, wenn man auf das Material, das von einem Gemisch von Aceton und Formaldehyd, das nur ganz geringe Mengen Kondensationsmittel enthält, beispielsweise eine Lösung von Dinatriumphosphat und Natriumhydroxyd, durchfeuchtet ist, in technisch' einfach durchführbarer Weise Ammoniak einwirken läßt. Durch die plötzlich auftretende erhöhte Wärmesteigerung kittet das aus dem Kunstharzgel sich schnell bildende unlösliche, knochenartige und äußerst schwer brennbare Kondensationsharz die Materialteilchen ungemein fest, aber doch relativ elastisch zusammen. Man kann für diese erfindungsgemäße Ausführungsform sowohl wäßrige Ammoniaklösung als auch gasförmiges Ammoniak zur Anwendung bringen.

Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt es somit, auf einfache und wirtschaftliche Weise Baustoffe oder -gründe zu verfestigen oder schadhafte Bauwerke abzudichten, indem in diesen Stoffen wasserunlösliche, verkittend wirkende und gegen korrodierende Einflüsse widerstandsfähige, knochenharte Kunstharze erzeugt werden.

Beispiel 1

In einem Behälter von 40 cm Durchmesser mit 75 kg Betonsand wird ein zweizölliges Eisenrohr bis zur Mitte des Behälters geführt. In das Rohr werden gleichzeitig gleichmäßig 3,45 kg Aceton und ein Gemisch aus 4,5 kg wäßriger Formaldehydlösung (40°/oig) und 0,9kg wäßriger Natronlauge (30Volumprozent) eingegossen.

Die Reaktion setzt sofort ein, und die Temperatur eines im Zentrum des Behälters eingesetzten Thermometers steigt innerhalb von etwa 2 Minuten auf 65° C.

Die Verfestigung des Sandes ist so stark, daß das eingesetzte Füllrdhr und das Schutzrohr des Thermometers nur durch: äußerst stark geführte Schläge mit einer Eisenstange gelockert werden konnten.
Ein Probekörper (Würfel) von 12 cm Kantenlänge aus dem Innern | des Sandkerns ist wasserundurchlässig.

Beispiel 2

ίο Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet und somit in die Sandmasse von 75 kg gleichzeitig 3,45 kg Aceton, aber an Stelle der im Beispiel 1 genannten Formaldehyd-Natronlauge-Lösung hier ein Gemisch aus 9 kg wäßriger Formaldehydlösung (4O°/oig), 0,3 kg wäß-

riger Natronlauge (3Ö%ig) und 0,05 kg dibutylnaphthalinsulfosaurem Natrium zugesetzt. Nach etwa 2 Minuten ist die Temperatur im Sandinnern auf 78° C angestiegen. Ein gleich großer Probekörper, wie im Beispiel 1 beschrieben, bleibt wasserundurchlässig.

Beispiels

Analog Beispiel 1 werden 75 kg Betonsand gleichzeitig von 4,445 kg Aceton und einem Gemisch einer wäßrigen Lösung von 6 kg, welche 2,25 kg Trioxymethylen, 0,375 kg Ammoniak (25%ig) und 0,01 kg Natronlauge (3O°/oig) enthält, durchfeuchtet. Die Reaktion setzt innerhalb weniger Minuten ein. Das Thermometer steigt in 2 Minuten auf 82° C an. Ein Probewürfel von 12 cm Kantenlänge ist ebenfalls wasserundurchlässig.

B ei sp i el 4

Es wird wie im Beispiel 3 gearbeitet, lediglich enthält die Trioxymethylenlösung kein gelöstes Ammoniak. Nachdem das Lösungsgemisch den Sand durchtränkt hat, wird durch das Rohr 100 g gasförmiges Ammoniak eingeblasen, wobei die Temperatur innerhalb 5 Minuten auf 75° C ansteigt. Ein Probewürfel von 12 cm Kantenlänge bleibt wasserundurchlässig.

Beispiel 5

In einem Behälter von 40 cm Durchmesser mit 75 kg Betonsand wird ein zweizölliges Eisenrohr als Sonde bis etwa zur Mitte des Behälters eingeführt. In dieses Rohr werden gleichzeitig 0,875 kg Aceton, 0,875 kg Acetonylaceton und eine auf etwa 40° C angewärmte Lösung von 0,45 kg Harnstoff, 4,50 kg Formaldehyd (40%»ig) und 0,45 kg Natronlauge (3O°/oig) eingegossen. Die Reaktion setzt rasch ein und läßt die Temperatur binnen 3 Minuten auf 82° C ansteigen. Die Befestigung und die Wasserundurchlässigkeit des Sandes entsprechen der des Beispiels 1.

Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Verfestigung von Böden und zur Abdichtung poröser Bauwerke durch Bildung harzartiger Kondensationsprodukte in dem zu verfestigenden Material, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Lösungen alighatischer Ketonyerbindungen mit wäßrigen Lösungen des Formaldehyds und bzw. oder formaldehydabspaltender Verbindungen in Gegenwart alkalisch wirkender Kondensationsmittel in das zu verfestigende und abzudichtende Material eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Keton-Aldehyd-Gemisch noch

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solche alkalisch wirkende Stoffe beigegeben wer- Oberflächenspannung des Wassers herabsetzende

den, die mit überschüssigem Formaldehyd unter Mittel zugesetzt werden.

Harzbildung reagieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch In Betracht gezogene Druckschriften:

gekennzeichnet, daß den wäßrigen Lösungen die

5 USA.-Patentschrift Nr. 2 595 184.

> 809 7W78 1.59