AT203972B - Abdichtungs- und Verfestigungs-Mittel auf Basis von Wasserglaslösungen für Bauwerke oder Bodenformationen - Google Patents

Description

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    AMichtungs-und Verfestigungs-Mittel   auf Basis von Wasserglaslösungen für Bauwerke oder Bodenformationen 
Die Erfindung   betrifft Abdichtungs-und   Verfestigungs-Mittel   Basis   von Wasserglaslösungen für Bauwerke oder Bodenformationen aller Arteinschliesslich schluffigen Feinsanden. 



   Bei Talsperren, Dämmen, Baugruben usw. müssen oft durchlässige Schichten gegen Durchtritt von Flüssigkeiten - meist Wasser - abgedichtet werden ; anderseits erweist sich bei Bauvorhaben bzw. zur. Sicherung'vorhandener Gebäude oder in anderen ähnlichen Fällen häufig eine Verfestigung des vorhandenen Bodens oder Bauwerkes als notwendig. 



   Zur Abdichtung und Verfestigung von Böden wurde bereits eine Reihe von Verfahren entwickelt, von welchen hier insbesondere das Injizieren von Zementmilch sowie spezielle, als , ,Joosten-Verfahren"und,,Monosol-Verfahren"bekannte chemische Verfahren erwähnt seien, bei denen als eigentliche   Abdichtungs-und Verfesti-     gungs-'Substanz Wasserglas verwendet   wird. Durch Zugabe besonderer   Chemikalien-beim Joosten-   Verfahren durch nachträgliches Einpressen von z. B. Calciumchlorid, beim Monosol-Verfahren durch Zumischung von Natirumaluminat vor dem 'Einpressen-wird erreicht, dass die in Wasserglas kollodial gelösten Silikate in wasserunlösliche Silikate umgewandelt werden und die zu. konsolidierenden Bodenschichten oder Bauwerke entweder sofort oder in regelbarer Zeit verfestigt bzw. abdichten. 



   Das   Monosol-Verfahien   mit nur einer   Einpress-   lösung bietet in vielen   Fällen - speziell zur   Boden-Abdichtung-zwar besondere Vorteile, kann aber auch nicht überall verwendet werden, da bei Zumischung des Natriumaluminates zum Wasserglas die Reaktion momentan beginnt und sich dadurch die Injektionsfähigkeit des Gemisches sehr schnell verringert ; durch Wahl geeigneter Mischungsverhältnisse sowie der Konzentration des Wasserglases kann man zwar die Geschwindigkeit der Verdickung in gewissen Grenzen variieren, doch hängt von diesen   Mischungsverhältnissen   anderseits auch die, Festigkeit des   schliesslich   erhalte- nen Gels ab. Praktisch hat sich nun gezeigt, dass dieses Gemisch wegen der sofort beginnenden und 
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    Verdickungzu verfestigen.

   Eine verfestigende   Wirkung tritt ohnehin über die Verleihung von Kohäsion hinaus nicht ein. 



   Nach dem oben schon erwähnten Joosten-Verfahren können wegen der Viskosität der benutzten Lösungen auch nur Mittel- und Grobsande 
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Die Eignung von Wasserglas zur Verfestigung oder Abdichtung beruht auf verschiedenen bekannten Reaktionen : entweder können aus dem   kolloidal gelösten Alkalisilikat   des Wasserglases durch Basenaustausch   unlösliche Silikate   entstehen oder es wird amorphe, unlösliche Kieselsäure durch Kondensation im alkalischen bzw. durch Erniedrigung des pH-Wertes im sauren Bereich gebildet ; diese Reaktionen können durch zahlreiche anorganische Substanzen bewirkt werden : z. B. Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Natriumaluminat, Zement, freie Säuren usw.

   Die durch Erniedrigung des pH-Wertes   entstehenden Kieselsäuren   sind günstigenfalls gelartige Körper, deren Festigkeit im feuchten Zustande ziemlich gering ist ; die durch Fällung mittels Chemikalien entstehenden schwerlöslichen Silikate haben zwar eine grössere Festigkeit   als die (Kieselsäuren, erfordern   jedoch , das nacheinander erfolgende Einpressen zweier Lösungen :

   der Wasserglas- sowie der Fällungs-Lösung - wie z.   B.   beim   Joosten-Verfabren ;   die beim   Monosol-Verfaheen   zur Erniedrigung des pH-Wertes übliche Vermischung beider Lösungen vor dem Einpressen kommt infolge der sofort einsetzenden   Bildung von Silikaten nut besonders   fester Struk-   tur   nicht in IFrage, da die Injizierung einer solchen Lösung auf grosse Schwierigkeiten stösst. 



   Nach der Erfindung enthalten nun Abdichtungsund   Verfestigungs-Mittel   auf Basis von Wasserglas-   lösungen für Bauwerke   und Bodenformationen mindestens 20   Gew.-%   der zur Neutralisation der 

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 Wasserglaslösung erforderlichen Menge der Säurebildner: wie   Säureanhydride   der ein-bzw. mehr- 
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 dgl. 



   So bilden sich bekanntlich aus einem Mol Säureanhydrid durch Wasseraufnahme zwei Mol gleichartiger Säuren ; Carbonsäurechloride gehen durch Hydrolyse in je ein Mol Carbonsäure und ein Mol Halogenwasserstoff   über ; analog   dazu entstehen aus 
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 dung von Hydroxylion der pH-Weit erniedrigt wird und daher in Gegenwart von Natriumsilikat Ausfällung von Kieselsäure eintritt. 



   Bei Versetzung von Abdichtungs-und Verfesti-   gungs-Substanzen   mit den nach der Lehre der Erfindung vorgesehenen   Säurebildner   lassen sich die Verfestigungszeiten nach Belieben verändern, wobei die Geschwindigkeit der Ausfällung von Kieselsäure der Erniedrigung des pH-Wertes entspricht, die ihrerseits wiederum von der Umsetzungsgeschwindigkeit der Säurebildner mit Wasser abhängt. Benzoylchlorid z. B. hydrolysiert in Wasserglaslösungen bei Raumtemperatur in 15   Minuten, während Benzosulfonsäurechlorid   zur Hydrolyse 50 Minuten und Toluolsulfonsäurechlorid unter den gleichen Bedingungen 100 Minuten braucht. 
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 rebildner steuern. 



   Nach dem Joosten-Verfahren erhält man gelartige Verfestigungen bei Anwendung niedriger Konzentration und festere Konkretionen bei höherer Konzentration der Lösungen ; beim Monosol-Verfahren können überhaupt nur gelartige Festigkeiten erreicht werden - eine Erhöhung der Konzentrationen bedingt jedoch in jedem Falle eine Verkürzung der Verfestigungszeit. 



   Werden dagegen dem Wasserglas die erfindungs- 
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 Konzentrationen gipsähnliche Festigkeiten. 



     'So   können also bei erfindungsgemäss aufgebauten Abdichtungs- und Verfestiungsmitteln Dauer und Grad ihrer Verfestigung aufeinander abgestimmt 
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 :schwindigkeit mit Wasser angewendet-will man umgekehrt in kurzer Verfestigungszeit gelartige Endprodukte erhalten, so muss man Säurebildner von grosser Umsetzungsgeschwindigkeit mit Wasser   in geringer Konzentration verwenden. 



  Mit der Wahl eines Säurebildners kann man   also die   Verfestigungszeiten   und mit seiner Konzentration den Grad der Verfestigung steuern. 



   Die Säurebildner müssen nicht in jedem Fall in Wasserglas vollkommen in   Lösung   gehen. Mit gleich guter Wirkung lassen sich auch Emulsionen oder Suspensionen aus Wasserglas und Säurebildner verwenden, deren   Bildung'jedoch erfindungs-   gemäss vorteilhaft mit Hilfe oberflächenaktiver Stoffe erleichtert bzw. ihre Beständigkeit erhöht wird ; hiefür erweisen sich Kondensationsprodukte von Alkylphenolen mit   #thylenoxyden   bzw. Alkylarylsulfonsäuren als besonders geeignet, durch deren Anwendung gleichzeitig die beim Erstarren der Silikatlösungen auftretende Synärese verhindert wird, die sich durch Schrumpfung sowie durch Verringerung der Dichtigkeit der gelartigen oder festen Körper besonders nachteilig auswirkt. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können dem   Abdichtungs- und Verfestigungsmit-     tel zweckmässig   noch Schutzkolloide zugesetzt werden, um die Beständigkeit der Emulsionen bzw. 



  Suspensionen zu erhöhen ; als solche Zusätze sind Stabilisatoren, wie Harnstoff, Sorbit, Carboxymethylcellulose, polvacrylsaure Salze od. dgl. geeignet. 



   Für den Aufbau der   erfindungsgemässen Sub-   stanz können   selbstverständlich   auch Gemische der hier angegebenen Säurebildner verwendet werden : so lassen sich durch Kombination schnell und langsam hydrolysiernder Säurebildner die Verfesti- 
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 von Puffersubstanzen-wie Soda. Natriumacetat od.   dal. - nach   Wunsch variieicn, welche die Einstellung eines beliebigen pH-Wertes und damit der Geschwindigkeit der Hydrolyse erlauben. 



   Im folgenden werden mehrere Beispiele zur Herstellung und Zusammensetzung des erfindungsgemässen   Abdichtungs- und Verfestigungsmittels   angegeben, u. zw. die Beispiele I und 2 zur Verfestigungszeit der Substanz in Abhängigkeit von der Auswahl des   Säurebildners :   die Beispiele 3 und 4 zu ihrer Verfestigung in Abhängigkeit von der Konzentration des Säurebildners; die Beispiele 5 und 6 zur Anwendung von Emulgatoren ; Beispiel 7 zur Anwendung von Puffersubstanzen und schliesslich die Beispiele 8-10 zu Einpressversuchen mit   der erfindungsgemässen Substanz.    



   Beispiele   :  
1. 25 cm3 Wasserglas werden mit 25 cm3 Wasser verdünnt und 5,3 cm3 Benzoylchlorid sowie 0,5 cm3 Hostapal CV (Emulgator) zugegeben : das Gemisch geliert nach etwa 11 Minuten und bildet schliesslich einen festen Körper von etwa Gipsfestigkeit. 

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   2.25 cm3 Wasserglas werden mit 25 cm3 Wasser verdünnt und   6, 5 cm3 o-Toluolsulfochlorid   sowie   0, 5 cm3 Hostapal   CV (Emulgator) zugegeben : dieses Gemisch geliert nach etwa 90 Minuten und bildet schliesslich einen festen Körper von etwa   Gipsfestigkeit.   
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    Wasserglas werden0, 5 cm3 Hostapal   CV (Emulgator) zugesetzt : das Gemisch geliert nach etwa 13 Minuten und bleibt 
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    Wasserglas werden0, 5 cm3 Hostapal   CV (Emulgator) zugesetzt : dieses Gemisch geliert nach etwa 140 Minuten und 
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5. 25 cm3 Wasserglas werden mit 50 cm3 Wasser verdünnt und darin   1,   64 cm3 o-Toluolsulfochlorid unter Zugabe von 0,2 cm3 Hostapal CV (Emulgator) verteilt :

   nach etwa 150 Minuten ist das Gemisch verfestigt und nach 24 Stunden eine Volu-   men-Kontraktion   auf Grund der Synärese auf etwa 50% eingetreten. 



   6. Bei Verwendung desselben Ansatzes wie in Beispiel5-jedochmit1,0cm3HostapalCVanstatt mit 0,2 cm3 - wird wiederum eine Verfestigungszeit von etwa 150 Minuten erreicht ; der gebildete   Silikatkörper   zeigt dagegen auch nach mehreren Monaten nur eine Volumen-Kontraktion von unter   5%.   
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 Gemisch geliert nach etwa 110 Minuten und bleibt gelartig. 



   8. Ein Glasrohr mit 18 mm lichtem Durchmesser wird mit Feinsand von einer   Korngrösse unter   0, 2 mm gefüllt, in den ein Gemisch. aus 25 cm3 Wasserglas, 25 cm3 Wasser, 1,64 cm3 o-Toluolsulfochlorid und   0, 2 cm3 Hostapal   CV mit etwa 2 atü eingepresst wird : nach Ablauf der Verfesti- 
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10. Ein Glasrohr mit 18 mm lichtem Durchmesser wird mit   Feinsand von Korngrössen   unter 0, 2 mm gefüllt und in diesen nach Befeuchtung 
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   Wasserglas,PATENTANSPRÜCHE :   
1. abdichtungs- und Verfestigungsmittel auf Basis von Wasserglaslösungen für Bauwerke oder Bodenformationen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von mindestens 20   Gew.-%   der zur Neu- 
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Claims (1)

1. Anspruch l, gekennzeichnet durch einen Gehalt an oberflächenaktiven Stoffen-wie Kondensa- tionsprodukten von Alkylphenolen mit Athylenoxyden bzw. Alkalisalzen der Alkylarylsulfonsäuren.

   3. Abdichtungs-und Verfestigungsmittel nach Anspruch l oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Schtzkolloiden - wie Harnstoff, Sorbit, Carboxymethylcellulose, polyacrylsauren Salzen u. dgl.

   4. Abdichtungs--und Verfestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Puffersubstanzen-wie Soda, Natriumacetat u. dgl.