DE19537616C2

DE19537616C2 - Natriumbentonitfreie Injektionsmittelsuspension

Info

Publication number: DE19537616C2
Application number: DE19537616A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Umlauf; Horst-Dieter Teichert
Original assignee: Dyckerhoff GmbH
Current assignee: Dyckerhoff GmbH
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-10-09
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: DE59604160D1; DE19537616A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Injektionsmittelsuspension zur Abdichtung und/oder zur Verminderung der Durchlässigkeit von Böden (Lockergesteinen) und/oder Fels und/oder Bauwerken gegen eine Durchdringung durch Fluide, insbesondere durch Wasser und/oder Gase. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar zur Sohlabdichtung des sandigen Untergrunds einer Baugrube und zur Abdichtung von Rissen und Klüften im Fels.

Bei Tiefbauvorhaben in sandigem Untergrund ist das Eindringen von Grundwasser in die Baugrube zu vermeiden. Üblicherweise unterbricht man die Grundwasserzufuhr durch vertikale Umschließung der Baugrube mit einer Dicht- oder Schmalwand. Das Nachdringen des Grundwassers aus dem Untergrund unterbricht man durch Bodeninjektionen mit Injektionslösungen oder Injektionssuspensionen, wobei in einem bestimmten Raster injiziert wird.

Die Feststoffe der Injektionsmittelsuspension sollen Korngrößen aufweisen, die es ermöglichen, in feinste Hohlräume einzudringen. Außerdem muß die Injektionsmittelsuspension gewährleisten, daß nach einer sogenannten Reifungszeit die Wasserdurchlässigkeit des injizierten Bodenkörpers zumindest ausreichend weitgehend reduziert ist. Vom Injektionsgut darf keine Umweltgefährdung ausgehen. Das Injektionsverfahren muß technisch leicht handhab- und wirtschaftlich ausführbar sein.

Bekannt ist, Injektionslösungen in Form sogenannter "Weichgele" oder Feinstzementsuspensionen zu verwenden.

Die Weichgele bestehen aus Lösungen von Wasserglas und einer Härterkomponente. Nachteilig ist, daß die Lösung nach Zugabe des Härters in einem sehr kurzen Zeitraum injiziert werden muß, weil anderenfalls Reaktionen stattfinden, die die Viskosität der Injektionssuspension derart erhöhen, daß die Injektion nicht durchführbar ist. Außerdem ist die Entsorgung von Resten der Suspension problematisch. Ein ganz wesentlicher Nachteil aber ist der unerwünschte hohe bleibende Eintrag von Alkalien in das Grundwasser. Es werden daher bereits Forderungen laut, derartige Weichgele als Injektionsgut auszuschließen.

Feinstzementsuspensionen bestehen aus wäßrigen Aufschlämmungen von Feinstzementen mit sehr hoher Feinheit, denen zur Stabilisierung meist Natriumbentonit zugegeben wird. Die Feinstzementsuspensionen sind einfach und ungefährlich zu verarbeiten. Feinstzemente bestehen meist aus feinst aufgemahlenen Hüttensanden und Anreger und/oder Portlandzementen; die nach der Zugabe von Wasser infolge ihrer Hydratation temporär unter Freisetzung von Ca(OH)₂ alkalisch reagieren. Das Ca(OH)₂ reagiert mit dem CO₂ des Grundwassers zu Kalk. Demgemäß ist das Injektionsverfahren mit Feinstzement suspensionen umweltschonend.

Natriumbentonit ist ein stark quellfähiger Ton, der in wäßriger Suspension in feinste Teilchen zerfällt. Diese feinsten Natrium bentonit-Teilchen verleihen Suspensionen im Ruhezustand eine Fließgrenze, die die festen Bestandteile am Sedimentieren hindert. In Gegenwart von hydratisierendem Zement neigen Natriumbentonite zur Ionenumladung mit der Folge einer unerwünschten Agglomeration; die hohe Feinheit der Ausgangskomponenten kann somit nicht voll ausgeschöpft werden. Außerdem ist die Lagerstabilität von Natriumbentonit-Feinstzement-Abmischungen sehr begrenzt.

Ein weiterer Nachteil von Natriumbentonit-stabilisierten Feinst zementsuspensionen ist, daß die erwünschten Wirkungen der Injektion in salzführenden Böden beeinträchtigt werden. Hinzu kommt, daß Natriumbentonit-Feinstzementsuspensionen mit hohen Wasser- Bindemittel-Werten zur Versickerung im Untergrund neigen, was in der Regel nur vermieden werden kann, wenn der Natriumbentonit- Anteil deutlich erhöht wird. Mit der Erhöhung des Natriumbentonit- Anteils steigt aber auch die Gefahr der Agglomeration.

Die US-PS 4,662,943 beschreibt eine Mischung, welche Zement, zumindest ein Salz und zumindest ein Polysaccharid oder eine Mischung von Polysacchariden aufweist, welche eine Lösungszeit haben, die größer als 10 Minuten ist. Diese Bindemittelmischung dient als Verfüllmischung auf der Basis von Tiefbohrzement. Der hierbei benutzte Tiefbohrzement ist ein Tiefbohrzement class H (nach API) mit normaler Feinheit, welcher mit Polysacchariden und Salzen stabilisiert ist. Die Mischung gemäß der US-PS 4,662,943 enthält keinen mineralischen inerten Füllstoff. Als Füllstoff werden gemäß der Patentschrift jedoch Hochgewichtsadditive vorgeschlagen, wie z. B. Hämatit, Illmenit, Quarzmehl und Sand. Diese Additive haben die Aufgabe, die Bindemittelmischung schwerer zu machen, d. h. die Rohdichte zu erhöhen sowie die Mischung zu strecken. Die Salzzugabe verfolgt die Erzeugung einer bestimmten Eigenschaft, der sog. "inversen Rheologie", d. h., daß die Viskosität der Suspension bei Temperaturerhöhung zunimmt.

Die US-PS 2,655,004 betrifft eine Mischung und ein Verfahren zum Verstärken und Verfestigen poröser Erdmassen, Felsmauerwerke, Gebäudebeton etc. Gemäß der US-PS 2,655,004 soll eine verbesserte aushärtbare zementhaltige Mischung geschaffen werden, welche unter Druck in die Hohlräume und Risse einer porösen oder Löcher aufweisenden Betonmasse eingepreßt werden kann. Eine Injektionssuspension gemäß dieser Schrift soll hydraulischen Zement normaler Körnung, Wasser und einen geringen Anteil Dispergiermittel aufweisen, wobei das Dispergiermittel als Celluloseether angegeben wird. Gemäß der Beschreibung können zusätzlich inerte Füllstoffe in der Mischung vorhanden sein.

Die EP 0 631 994 A1 beschreibt eine Injektionssuspension auf der Basis von Feinstbindemittel und Feinstfüllstoff, wobei Hydroxi ethylcellulose als Dispergiermittel eingesetzt werden soll. Eine derartige Bindemittelsuspension soll ein Wasser-Bindemittel-Ver hältnis von 0,67 bis 2,3 für Feinstbindemittel und 0,33 bis 5 für normale Zemente aufweisen. Gemäß dieser Schrift können als Feinstfüllstoffe Glimmer, Talk, Kaolin, Calcit, Feldspat, Dolomit, Kieselsäure, Titan- oder Aluminiumoxid eingesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist, eine mindestens ein Bindemittel aufweisende Injektionsmittelsuspension zu schaffen, die einfach verarbeitbar ist und eine optimale Abdichtung bzw. Verminderung der Durchlässigkeit gewährleistet, wobei die Injektionsmittelsuspension eine erhöhte Stabilität gegen Sedimentation auch bei hohen Wasser- Feststoffwerten aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Injektionsmittelsuspension ist natriumbentonitfrei und feststoffarm. Sie enthält als wesentliche Basiskomponenten Bindemittel, insbesondere Feinstbindemittel, Fließmittel, einen im wesentlichen inerten mineralischen, feinstteiligen, gerüstbildenden Füllstoff und mindestens ein organisches Verdickungsmittel, z. B. mindestens ein Polysaccharid, das als Dichtmittel und als Stabilisierer wirkt. Inert im Sinne der Erfindung bedeutet, daß der Füllstoff nicht reagiert oder nur unwesentlich reagiert bzw. reaktionsträge ist. Er kann eine geringe latente Hydraulizität oder Puzzolanität aufweisen.

Die Feinheit der Feinstbindemittel ist bekannt. Die Polysaccharide werden z. B. beschrieben in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. neubearbeitete und erweiterte Auflage, Bd. 19, Seite 233 ff. Besonders geeignete Stabilisierer sind z. B. Biopolymere auf der Basis Xanthan- oder Welangummi. Die Wirkung dieser Stoffe, insbesondere des Polymers auf der Basis von Welan-Gummi oder Welan- Gummi selbst, oder synthetische Polymerisat-Verdickungsmittel, wie z. B. auf Basis von Acrylsäure, kann durch Synergien mit anderen natürlichen Verdickern, wie z. B. Galaktomannanen, wie Guar- oder Johannisbrotkernmehl, verstärkt werden.

Als organische Verdickungsmittel sind Stärke und Celluloseether jedoch nicht geeignet, da im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Stabilisierern diese lediglich als Verdicker wirken. D. h., die stabilisierende Wirkung dieser Stoffe beruht auf einer für Injektionssuspensionen nicht gewünschten Verdickung. Hierdurch werden das Eindring- und Injektionsverhalten negativ beeinflußt. Die erfindungsgemäßen Stabilisierer bewirken ein extrem strukturviskoses Fließverhalten, also eine hohe scheinbare Viskosität nur in der ruhenden "Injektionssuspension."

Aus der DE 43 39 386 A1 sind Natriumbentonit-Flüssigkeitsmedien zur Bohrspülung und Verfüllung von seismischen Flachbohrungen bekannt, die neben Bentonit und Zement zusätzlich ausgewählte Polysaccharide enthalten. Durch das Polysaccharid soll das sedimentationsverhalten und die Filterkuchenbildung verbessert werden. Zudem sind Injektionssuspensionen aus Zement und Wasser bekannt, die ein Polysaccharid in Kombination mit einem Superverflüssiger enthalten ("Applications of Rheological Modifiers and Superplasticizers in Oementitious Systems", C.B. Skaggs, W. G. Rakitsky, and S.F. Whitaker, Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete, Proceedings of 4th OANMET/ACI International Conference, Montreal, Canada, Oktober 1994). In den bekannten Mischungen erfolgt im ersten Fall lediglich zielgerichtet der Aufbau eines abdichtenden Filterkuchens, im anderen Fall wird die Abdichtung lediglich durch das Bindemittel selbst beschreiben. Das Zusammenspiel der erfindungsgemäßen Komponenten wird damit nicht berücksichtigt. Dies gelingt nach der vorliegenden Erfindung nur durch die Verwendung von Feinstbindemitteln in Verbindung mit Feinstfüllstoffen und Polysacchariden, wobei die Mischung natriumbentonitfrei sein muß.

Die erfindungsgemäßen Suspensionen sind über lange Zeit sedimentationsstabil und auch in salzführenden Böden, ohne beeinträchtigt zu werden, einsetzbar. Die hohe Feinheit der Komponenten, insbesondere bei Verwendung von Feinstbindemitteln, kann voll ausgenutzt werden. Die Bildung von Agglomeraten durch chemische oder chemisch-physikalische Veränderung eines Bestandteils ist ausgeschlossen. Ein Filtratwasserverlust, gemessen nach dem API RP 13B-Test, ist gering; ein Filterkuchen bildet sich nicht. Überraschenderweise bleibt der Wasserdurchlässigkeitswert nach DIN 18 130 einer injizierten Sandschicht bei Verwendung des Füllstoffs, dessen Anteil am Feststoffgehalt der Mischung vorzugsweise über 50 Gew.-% beträgt, drastisch abgesenkt.

Woraus die besondere Wirkung der Kombination des Stabilisierers mit dem Feststoffsystem resultiert, ist noch nicht bekannt. Die Feststoffe der mit Wasser/Feststoff-Werten von vorzugsweise über 5 angemachten Suspensionen sind theoretisch betrachtet nicht in der Lage, die relativ großen Zwischenräume in z. B. sandigen Böden bzw. in Rissen in klüftigem Fels auszufüllen. Sehr wahrscheinlich bildet die Kombination der Bestandteile Stabilisierer/Feinstfüllstoff und Bindemittel, insbesondere Feinstbindemittel, ein Gerüst oder Skelett in den Porenräumen des Sandes bzw. zwischen den Rißufern des Felses, das sich an den Korn- bzw. Rißwandungen abstützt und die Porenräume derart in kleinere Poren unterteilt, daß das Eindringen und Durchdringen von Wasser weitestgehend unterbunden werden kann. Der Stabilisierer hat u. a. die Aufgabe, die festen Komponenten (Füllstoff und Zement, insbesondere Feinstzement) in der Kluft bzw. in den Zwickeln zwischen den Sandkörnern festzuhalten, bis Kristalle bzw. Kristallite der Silikathydratphasen, die aus den Zementkörnern radial in den Raum wachsen, die Füllstoffkörner dauerhaft untereinander vernetzen und mit den Raumwandungen verbinden.

Als Feinstfüllstoff können tonhaltige Gesteinsmehle und Tonmehle eingesetzt werden, soweit sich die Tonkomponente gegenüber Cal ciumionen weitgehend inert verhält, wie z. B. bei calciumbentoni tischen, kaolinitischen und illitschen Tonen. Im Gegensatz zu Natriumbentonit, der die Rolle eines Stabilisierers hat, tragen Calciumbentonit, Illit und Kaolinit bei hohen Wasser-Feststoff werten nicht oder nur unwesentlich zur Stützung einer Suspension bei. Sie tragen auch nicht wesentlich zur Festigkeitsentwicklung bei, weshalb sie als "inerte" Feinstfüllstoffe im Sinne der Erfindung verwendet werden.

Zu den Feinstfüllstoffen sind auch z. B. Flugaschen, und/oder bestimmte träge reagierende Hüttensandmehle und/oder bestimmte Gesteinsmehle, wie z. B. Traß- oder Bims od. dgl. zu rechnen, die zwar über einen längeren Zeitraum einen geringen Festig keitsbeitrag liefern, der aber für die Verarbeitbarkeit der Suspension unbeachtlich ist.

Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung erfolgt eine Abdichtung der Poren verbunden mit einer, gegenüber anderen Stoffen, verbesserten Unweltverträglichkeit durch eine entscheidende Absenkung der freigesetzten Alkali- und Erdalkaliionen.

Die Mischungen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Injek tionssuspension bestehen im wesentlichen aus:
A: 80 bis 20 Gew.-% mindestens eines mineralischen hydraulischen Bindemittels,
20 bis 80 Gew.-% eines mineralischen inerten Feinstfüllstoffs,
0,1 bis 3 Gew.-% Fließmittel (bezogen auf die Summe aus Bindemittel und Feinstfüllstoff),
0,05 bis 2 Gew.-% eines Stabilisierers aus der Gruppe der Polysaccharide, ausgenommen Stärke und Cellulose und deren Derivate, (bezogen auf die Summe aus Bindemittel und Feinstfüllstoff)
B: Wasser in einer derartigen Menge, daß sich ein Wasser/Feststoff-Wert von über 3,5 einstellt.

Die Summe der Komponenten der Injektionsmittelmischung A beträgt 100 Gew.-%.

Vorzugsweise wird ein Feinstzement, insbesondere auf Portland- und Hüttenzementbasis als Bindemittel verwendet. Gut geeignet sind auch Gemische aus Feinstzement und Hüttensand-Feinstmehl. Als Feinstfüllstoff werden insbesondere Gesteinsmehle, insbeson dere Kalksteinmehl, einer Feinheit von 5 µm < x < 40 µm verwendet. Neben den vorzugsweise eingesetzten Feinstkomponenten von 1 bis 40 µm können auch Stoffe von 40 bis ca. 90 µm eingesetzt werden. Fließmittel ist insbesondere ein sulfoniertes Naphthalin formaldehydkondensat (PNS) und als Beschleuniger wird bevorzugt Natriumsulfat verwendet. Ein bevorzugter Stabilisierer ist Welan-Gummi.

Die Mischungen werden zu einer erfindungsgemäßen Suspension durch intensives Mischen mit Wasser angemacht, wobei Teilmengen später auch auf der Baustelle als Compound zugegeben werden können. Dabei wird ein Wasser-Feststoffwert von über 3,5 eingestellt.

Nach einer Reifungszeit ist die Permeabilität der Schicht, die mit der erfindungsgemäßen Mischung injiziert wurde, zumindest stark abgesenkt. Die erfindungsgemäßen Rezepturen weisen einen sehr geringen Feststoffgehalt auf, wobei ein sehr hoher Wasser- Feststoffwert von über 5 (entspricht einem Wasser-Bindemittelwert von vorzugsweise über 10) den Anforderungen zur Abdichtung z. B. der Sohlschicht aus Sand oder sandhaltigem Boden gerecht wird. Die Suspension eignet sich ebenso für Rißinjektionen im Fels. Die Stabilität der Suspension ergibt sich durch die Zugabe des Feinstbindemittels und des Feinstfüllstoffes richtet sich nach der Art des zu injizierenden Bodens und liegt vorzugsweise im Bereich von über 5 µm und unter 24 µm Korngröße. Als hydraulisch erhärtende Bindemittel kommen in Frage:

a) latent hydraulische Bindemittel enthaltend Anreger;
b) natürliche oder künstliche Puzzolane (Traß, calcinierter Ton, calcinierter Kaolin oder calciniertes Gesteinsmehl oder Flugasche oder Silicastaub) mit Reaktionspartnern,
c) Tonerde-Schmelzelement, Portlandzement und Zemente mit Zusatzstoffen.

Als Feinstfüllstoffe können - wie bereits erwähnt - auch tonhaltige Gesteinsmehle und Tonmehle eingesetzt werden, soweit sich die Tonkomponente Calciumionen gegenüber weitgehend inert verhält, wie z. B. bei calciumbentonitischen, kaolinitischen und illitischen Tonen. Injektionshilfsmittel sind Dispergiermittel, wie Napthalinformaldehydkondensatsulfonat oder Natriumpolymethacrylat.

In den erfindungsgemäßen Suspensionen können sich offenbar die Kristalle der Hydratphasen der Bindemittel, insbesondere der Feinstbindemittel, frei im Raum ausbreiten und eine Art Gerüst anordnung zusammen mit den Körnern des Feinstfüllstoffs entwickeln, wobei hierzu die Polysaccharide Hilfestellung leisten. Diese Wirkung kann ohne die Beigabe von Sacchariden und im wesentlichen inerten Feinstfüllstoffen nicht bewirkt werden. Bei bekannten Zement- bzw. Feinstzement/Natriumbentonit-Mischungen erfolgt eine Anhäufung des Feststoffmaterials an den Kornoberflächen der Sande oder den Oberflächen der Risse im Fels, so daß ein erheblicher Teil des Raums zwischen den Sandkörnern bzw. in den Rissen für das Eindringen von Wasser frei bleibt. Nach der Erfindung wird dieser Raum nicht durch Inertmaterial ausgefüllt, denn dazu reicht die Menge des inerten Materials nicht aus, sondern es wird eine Matrixstruktur erzeugt, die ein sehr feinporiges Matrixmaterial in den Hohlräumen aufweist. Diese Wirkung der Komponenten war nicht vorhersehbar. Die Erfindung kann - wie bereits ausgeführt - sowohl mit Bindemitteln, insbesondere Zementen, üblicher Feinheit, als auch mit Feinstbindemitteln bzw. Feinstzementen ausgeführt werden, weil es erfindungsgemäß darauf ankommt, in den abzudichtenden Räumen bzw. Porenräumen eine Gerüststruktur aufzubauen, die aus im wesentlichen Calciumsilikathydrat-Kristallen und Füllstoffkörnern besteht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert. Hierbei wurden verschiedene Injektionssuspensionen dadurch hergestellt, daß je eine Bindemittelmischung mit einer vorbe stimmten Wassermenge angemacht wurde.

Verglichen werden ein Standardfeinstbindemittel, welches mit einem geringen Zusatz von Zusatzmitteln zu einer Standardfeinstbinde mittelsuspension angemischt wurde und zwei Injektionsmittel (IM 1 und IM 2), welche mit Wasser zu erfindungsgemäßen Injektions mittelsuspensionen angemischt wurden. Die Zusammensetzungen der Suspensionen ergeben sich aus dem Kopf der folgenden Tabelle, in der auch die Ergebnisse der Vergleichsversuche dargestellt sind.

Wie man der Tabelle entnehmen kann, betrug der Wasser-Feststoffwert bei dem Standardfeinstbindemittel gemäß Spalte 1 sowie bei dem Injektionsmittel (IM 2) 6, während das in der dritten Spalte aufgeführte Injektionsmittel (IM 1) mit mit einem Wasser-Feststoff wert von 3 mit Wasser vermischt wurde.

Vergleicht man den Standardfeinstbindemittel mit einem Injektions mittel, (Injektionsmittel IM 2) stellt man fest, daß die Abmischung von Injektionsmitteln mit Inertstoffen einen Abfall der Druckfestigkeit bewirkt. Üblicherweise geht man davon aus, daß zwischen der Festigkeit und der Undurchlässigkeit des Injektionskörpers ein direkter Zusammenhang besteht. Der Vergleich zwischen Injektionsmittel IM 2 und Standardfeinstbindemittel zeigt, daß die Festigkeit der beanspruchten Mischung nach 7 und 28 Tagen geringer ist als die des reinen Bindemittels. In der Durchlässig keitsprüfung verhält es sich jedoch umgekehrt. Dieses Verhalten ist in dem unterschiedlichen Gefügeaufbau begründet.

Der Vergleich einer Injektionsmittelsuspension mit nicht erfindungsgemäßen Wasser-Feststoffwert 3 (IM 1), und mit einem Wasser-Feststoffwert von 6 (IM 2), zeigt, daß bei einer Senkung des Wasserfeststoffwertes nur eine geringe Festigkeits- und Abdichtungsverbesserung erreicht wird. Diese geringe Abdichtungsverbesserung wird durch einen unverhältnismäßig hohen Feststoffanteil in der Suspension erreicht. Diese Verbesserung ist baustellenseitig nicht gefordert und wird durch deutliche ökonomische und auch ökologische Nachteile erkauft.

Gegenüber einer Injektionsmittelsuspension mit niedrigem Wasser-Feststoffwert (z. B. 3), hat die beanspruchte Injektionsmittel suspension folgende Vorteile:

- Bessere Injizierfähigkeit;
- ausreichende Undurchlässigkeit;
- weniger Materialaufwand, dadurch kostengünstiger;
- bessere Umweltverträglichkeit (belegt durch Gutachten des Hygieneinstituts Gelsenkirchen) durch geringeren Mate rialeintrag ins Erdreich und günstigen pH-Wert.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand zweier elek tronenmikroskopischer Aufnahmen von erhärteten Injektionskörpern erläutert.

Die Verringerung der Druckfestigkeit eines Injektionskörpers bei Austausch eines Teils des Bindemittels durch einen inerten Füll stoff war zu erwarten. Die Ursache der nicht erwarteten Erhöhung der Dichtigkeit wurde anhand von elektronenmikroskopischen Gefü geaufnahmen an einem vier Monaten alten Injektionskörper unter sucht.

Bild 1 zeigt einen Blick auf ein Sandkorn (rechter unterer Qua drant), das vollständig von einem dichten Rasen aus Hydratationsprodukten überwachsen war. Eine präparationsbedingte Beschädigung zeigt im unteren rechten Quadranten die ursprüngliche Kornoberfläche. Vom Sandkorn zu den ebenfalls überwachsenen Füllstoffpartikeln, kugelförmigen Körpern in der Bildmitte und am linken Bildrand, spannen sich folien- und auch faserartige (linker unterer Quadrant) Hydratationsprodukte.

Bild 2 zeigt das typische Gefüge einer Zwickelfüllung aus ausge härteter Injektionssuspension. In Bildmitte ist ein hydratpha senumhülltes Füllstoffkorn zu erkennen, das von folien- und faserartigen Hydratationsprodukten in der Mitte einer Pore gehalten wird.

Die in den Bildern gezeigten Gefüge konnten sich dadurch ausbilden, daß die Füllstoff- und Bindemittelkörner bis zum Abbinden "in der Schwebe" gehalten worden sind. Dies setzt eine hohe Suspensionsstabilität und einen hohen Dispersionsgrad der Füll stoff- und Bindemittelteilchen voraus. Während des Abbindens bilden die Hydratphasen, ausgelöst durch heterogene Keimbildung, zwischen den Sandkörnern und Füllstoffpartikeln Brücken aus. Andernfalls würden sich die Hydratphasen überwiegend um die Sandkornoberflächen herum anlagern.

Für den Wirkungsgrad der Abdichtung ist entscheidend, welcher Widerstand dem Wasser in den durchströmbaren Räumen entgegengesetzt wird. Bild 2 verdeutlich, daß neben den Füllstoffpartikeln vor allem die fächerartig ausgebildeten Hydratphasen zwischen Füllstoff und Sand den Wasserdurchfluß hemmen. Das Bindemittel vergrößert seine Oberfläche während der Hydratation um das mehr als Tausendfache. Wesentlich für die Abdichtung ist nicht die Menge der Hydratphasen allein, sondern vor allem deren Anordnung im Gefüge, die über die Suspensionsstabilität und den inerten Füllstoff vermittelt wird.

Claims

1. Natriumbentonitfreie Injektionsmittelsuspension hergestellt aus
A: einer Injektionsmittelmischung enthaltend
80 bis 20 Gew.-% mindestens eines mineralischen hydraulisch erhärtenden Bindemittels,
20 bis 80 Gew.-% eines mineralischen inerten Feinstfüllstoffs,
0,1 bis 3 Gew.-% Fließmittel (bezogen auf die Summe aus Bindemittel und Feinstfüllstoff),
0,05 bis 2 Gew.-% eines Stabilisierers aus der Gruppe der Polysaccharide, ausgenommen Stärke und Cellulose und deren Derivate, (bezogen auf die Summe aus Bindemittel und Feinstfüllstoff),
B: Wasser in einer derartigen Menge, daß sich ein Wasser/ Feststoff-Wert von über 3,5 einstellt.

2. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmittelmischung
70 bis 30 Gew.-% mindestens eines mineralischen hy draulischen Bindemittels und
30 bis 70 Gew.-% eines mineralischen inerten Feinst füllstoffs enthält.

3. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmittelmischung
60 bis 40 Gew.-% mindestens eines mineralischen hydrau lischen Bindemittels und
40 bis 60 Gew.-% eines mineralischen inerten Feinst füllstoffs enthält.

4. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmittelmischung 0,2 bis 1 Gew.-% Fließmittel (bezogen auf die Summe aus Bindemittel und Feinstfüllstoff) enthält.

5. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmittelmischung 0,2 bis 1 Gew. -% eines Stabilisierers aus der Gruppe der Polysaccharide, ausgenommen Stärke und Cellulose und deren Derivate, (bezogen auf die Summe aus Bindemittel und Feinstfüllstoff) enthält.

6. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmittelmischung einen Erhärtungsbeschleuniger in Mengen von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Feinstbindemittel, enthält.

7. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmittelmischung einen Erhärtungsbeschleuniger in Mengen von 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Feinstbindemittel, enthält.

8. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Feinst bindemittel ist.

9. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinstbindemittel ein Feinstzement ist mit einer Kornfeinheit von 1 bis 40 µm.

10. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinstbindemittel ein Gemisch aus Feinstzement und Hüttensand-Feinstmehl ist.

11. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Zement und/oder ein Gemisch aus Zement und Hüttensandmehl üblicher Feinheit von 40 bis 90 µm ist.

12. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinstfüllstoff ein Kalk steinmehl ist.

13. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornfeinheit des Feinst füllstoffs zwischen 1 µm < x < 90 µm liegt.

14. Injektionsmittelsuspension nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornfeinheit zwischen 5 µm < x < 24 µm liegt.

15. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid ein Biopoly mer auf der Basis von Xanthan-Gummi ist.

16. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid ein Biopoly mer auf der Basis von Welan-Gummi, vorzugsweise Welan-Gummi selbst ist.

17. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher natürlicher Verdicker Guar- und/oder Johannisbrotkernmehl enthalten sind.

18. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Erhär tungsbeschleuniger und/oder ein Injektionshilfsmittel und/oder ein Wasserretentionsmittel enthält.

19. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein Wasser/Bindemittel-Wert von über 7.

20. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen Wasser/Feststoff-Wert von über 5.

21. Injektionsmittelsuspension nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch einen Wasser/Bindemittel-Wert von über 10.