Verfahren zum Dichtmachen von fiüssigkeitsdurchlässigem Material. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dichtmachen von flüssigkeitsdurchläs sigem Material, wie z. B. Böden und sonsti gen Grundmassen, wie unterirdischen Sand schichten, Kies, Felsen oder natürlichen oder künstlichen Gesteinen, Mauerwerk, Beton, Steinaufschüttungen, usw.
Die deutsche Patentschrift Nr. 612494 be schreibt ein Verfahren zu ähnlichen Zwek- ken, das im wesentlichen darin besteht, .dass man in den zu behandelnden Boden oder in die Masse eine wässrige Dispersion bituminö ser Stoffe eindringen lässt und diese an der gewünschten Stelle zur Koag-nlation bringt, so dass eine Wasser und Gase schwer oder nicht durchlassende, verfestigte Schicht ent steht.
Bei der Ausführung dieses Verfah rens nach der genannten Patentschrift kann die natürliche Anwesenheit von Elektrolyten im Boden oder in dem andern zu dichtenden Material die Koagulierung der Dispersion ungünstig beeinflussen, weshalb es vorteil- haft oder erforderlich sein kann, die Konzen tration dieser Substanzen im Boden herab zusetzen, was durch vorheriges Hindurch- oder Einführen reinen Wassers oder einer Lösung von entgegengesetzt wirkenden Sub stanzen, z. B. von koabgulationshemmenden Mitteln, wie eine Lösung von Alkalien, ge schehen kann.
Anderseits kann man auch ge eignete Elektrolytlösungen oder andere, die Koagulation fördernde Mittel vor, während oder nach dem Einführen der Dispersion in .den Boden bringen, um eine richtige Koagu lation der Dispersion an der gewünschten Stelle hervorzurufen.
Ausser dem obenerwähnten Verfahren der Anwendung von Bitumendispersionen ist es auch bekannt, die Böden und sonstigen Mas sen mit Imprägnierungsmitteln verschiedener Art zu behandeln, wie mit Zement- oder Tonsuspensionen, einen Niederschlag, z. B.
Nieselsäure und Aluminiumsilikat, bilden den Chemikalien, usw. Es wurde nun gefunden, dass bessere Er folge in bezug auf die Dichtmachung der Masse dadurch erzielt werden können, dass mehrere Imprägnierungsmittel, von denen mindestens eines eine wässrige - Dispersion bituminöser Stoffe ist, nacheinander in das flüssigkeitsdurchlässige Material eingebracht. werden.
Je nach der Weise, in welcher der all gemeine Gedanke der stufenweisen Anwen dung von Imprägnierungsmitteln verwirk licht wird, zeigt die Erfindung verschiedene wichtige Formen, die nachstehend näher be schrieben werden.
Es wurde gefunden, dass es zweckmässig sein kann, in ,der Vorstufe des in der deut schen Patentschrift Nr. 612494 beschriebenen Verfahrens an Stelle von reinem Wasser oder einer Lösung von koagulationshemmen- den oder befördernden Mitteln eine Bitumen dispersion anzuwenden, welche beständiger als die Bitumendispersion ist, welche durch ihre Koagulierung die Dichtung der behan delten Masse herbeizuführen hat.
Mit Rücksicht hierauf besteht eine Aus führungsform der Erfindung darin, .dass man zunächst in den Boden oder in die andere zu dichtende Masse eine stabilisierte Bitumen dispersioneinführt, welche währenddes Ein dringens nicht koaguliert und darauf eine weniger beständige oder leichter koagulierende Bitumendispersion, welche man an der ge wünschten Stelle koagulieren lässt, gegebe nenfalls derart, dass die Koagulation bereits während der Einführung einsetzt. Je nach den Fällen kann es auch zu empfehlen sein, eine Reihe von Dispersionen von allmählich oder stufenweiser abnehmender Beständig keit oder zunehmender Koagulationsfähig- keit nacheinander zu verwenden.
Durch die vorangehende Anwendung einer sehr beständigen Bitumendispersion. welche gegen die Einwirkung der Bestand teile der zu dichtenden Masse und .der darin anwesenden, gelösten bezw. löslichen Sub stanzen beständig ist, wird diese Masse in eine: derartigen Zustand gebracht, dass, sie die darauf eingeführte, weniger beständige Dispersion nicht vorzeitig zur Koaöulation bringt.
Bei dieser stufenweisen Anwendung von mehreren Bitumendispersionen wird die erste durch die folgende verdrängt, ohne da.ss eine wesentliche Vermenbgung beider Dispersionen stattfindet. Es empfiehlt sich so vorzugehen, dass die weniger beständige Dispersion vor ihrer Koagulation dieselbe Strecke wie die vorangehende, beständigere Dispersion zu rücklegen kann.
Erwünschtenfalls können einer oder meh reren d er im vorliegenden Verfahren verwen deten Bitumendispersionen Füllstoffe, welche in Verbindung mit dem Bitumen die Dich tung des Materials fördern, wie die im schweiz. Patent Nr. 183e616 beschriebenen kolloidalen oder anderen feinverteilten Füll stoffe, z. B. Tonsuspensionen, zugesetzt wer den.
Eine andere Form der Erfindung ist die folgende: Bei der Durchführung der bekannten Imprägnierungsverfahren trat manchmal der Übelstand auf, dass: die Bildung der undurch lässigen Schichten in der behandelten. Masse verhältnismässig grosse Mengen Imprägnie- rungsmittel forderte. Für die Bildung einer wasserdichten Schicht in einem Sandboden verfährt man z.
B. so; dass die Bitumen dispersion in regelmässigen Abständen mit tels Injektionsröhren eingeführt wird, und zwar in derartigen Mengen, dass die von den verschiedenen Injektionszentren aus behan delten Bodenteile aneinander anschliessen. Die grosse Stärke der derart gebildeten Schicht fordert dann selbstverständlich einen ziemlich grossen Materialverbrauch.
Eine Ausführungsform der Erfindung, welche die Bildung von dünnen Schichten oder sogar Häuten gestattet und deshalb eine bedeutende Herabsetzung des Materialver brauches ermöglicht, besteht nun darin, dass man an der zu dichtenden Stelle erst eine un bewegliche, teilweise Dichtung bildet, und daraufhin dieser teilweise gedichteten Masse ein weiteres Imprägnierungsmittel zuführt, wodurch an der Stelle, wo dieses Mittel mit der bereits teilweise gedichteten Masse in Berührung kommt, eine undurchlässige Schicht entsteht.
In dieser Weise genügt als undurchlässige Schicht eine verhältnis mässig dünne Schicht oder eine Haut, wobei doch eine sehr zweckmässige Dichtung er zeugt wird.
In der Durchführung dieser Form der Erfindung kann dieselbe Art Imprägnie- rungsmittel sowohl für die vorangehende teilweise Dichtung als für die endgültige Dichtung dienen oder man kann in den ver schiedenen Stufen des Verfahrens verschie dene Impräbanierungsmittel anwenden.
So kann man in den verschiedenen Stufen des Verfahrens Bitumendispersionen anwenden, welche erwünschtenfalle mit Füllstoffen ver mengt sein können, oder die Anwendung von Bitumendispersion in einer oder mehreren Stufen,des Verfahrens kann mit der Anwen dung von andern Imprägnierungsmitteln, wie Zement- oder Tonsuspensionen, nieder schlagbildenden Chemikalien und derglei chen, in einer oder mehreren andern Stufen des Verfahrens kombiniert werden.
Ein Vorteil des Verfahrens nach der Er findung ist, dass in vielen Fällen ein sehr günstiges Ergebnis durch Anwendung von verhältnismässig sehr verdünnten Dispersio nen oder Lösungen erzielt wird, was eine bedeutende Ersparnis von Imprägnierungs- material ermöglicht.
Man kann bei .der Durchführung der erstbeschriebenen Ausführungsart der Er findung auch derart vorgehen, dass durch die Koagulierung der zuletzt eingeführten Dis persion nur eine teilweise Dichtung entsteht, worauf man durch Pumpen des Grundwas sers oder in anderer Weise die zuerst einge- führte Dispersion wieder der teilweise ge- dichteten Masse zuführt, so @dass sie bei Be rührung dieser Masse abfiltriert und koagu liert wird.
In dieser Weise bildet sich eine undurchlässige Schicht an der Berührungs stelle gegen die teilweise gedichtete Masse.
An Stelle der beschriebenen zweistufigen Ausführungen des Verfahrens nach der Er- findung kann man das Verfahren auch in mehreren Stufen und in verschiedenen Kom binationen durchführen.
In gewissen Fällen kann man sich in der ersten Stufe des Verfahrens auf die Bildung einer vorübergehenden Dichtung beschrän ken, welche nach der Bildung der eigent lichen Schicht wieder verschwinden kann, nämlich dadurch, dass das zeitweilige Im- prägnierungsmittel durch Wasser weggespült wird oder -durch biologische, chemische oder andere Einwirkungen seine Struktur ver liert.
Für die zeitweilige Dichtung in Be tracht kommende Stoffe sind unter anderem organische Kolloide, die man an der ge wünschten Stelle koagulieren oder schwellen lässt, wie Polysaccharide, Gummi, Eiweiss- stoffe, z. B. eine Kaseinlösung oder Mager milch, während die eigentliche Dichtung durch Anwendung - einer Bitumendispersion erzeugt wird.
In den nachstehenden Beispielen werden verschiedene Ausführungsformen der Erfin dung beschrieben, von denen einige anhand der beiliegenden Zeichnung näher erklärt werden. Alle Prozentsätze und Verhältnisse sind auf Gewicht gerechnet.
<I>Beispiel I:</I> Eine ungefähr 5,0 cm dicke Bodenschicht, bestehend aus grobem :Sand und Kies, wird wie folgt wasserdicht ,gemacht: In regelmässigen Abständen von unge fähr 1 m werden Röhren bis zur betreffen den Bodenschicht eingetrieben. In jedes Rohr werden zuerst 50 Liter einer beständi gen Dispersion eingebracht, welche durch Dispergierung von 1 Teil Bitumen (Penetra tion 300 bei<B>25'</B> C, gemessen nach der A. S.
T. M.-Methode) in 2 Teilen einer 0,5 %igen Seifenlösung hergestellt und dar auf durch Zusatz von 1 % Kasein, berechnet auf das Bitumengewicht, stabilisiert worden ist.
Nach ,der Einführung dieser ersten Dis persion werden 200 Liter einer in derselben Weise, aber ohne Zusatz von Kasein herge stellten Bitumendispersion in jedes Rohr eingebracht, Man. kann die Dispersion ein- fach in die Röhren giessen und durch Eigen gewicht in den Boden eindringen lassen, ohne dass es im allgemeinen nötig ist, hier bei Druck anzuwenden.
Beispiel II: In eine aus feinem Sand bestehende Bo denschicht, in welcher ein Grundwasserstrom herrscht, werden Röhren in regelmässigen Abständen von ungefähr 2 m dreieckweise eingetrieben und durch diese Röhren werden der Reihe nach eingebracht: 1. 500 Liter Bitumendispersion gemäss Beispiel 1, stabilisiert mit 15V0 Kasein, der ausserdem l ;ö Methylformiat, berechnet auf Bitumen, zugesetzt wurde; \?. 500 Liter von derselben Dispersion wie oben, aber mit<B>0,7%</B> Kasein;
3. 500 Liter von derselben Dispersion wie oben, aber mit 0,5/'0 Kasein; 4. 1200 Liter oder mehr von derselben Dispersion wie oben, aber mit 0,3% Kasein, welch letztere Dispersion bis zur vollständi gen Dichtung eingeführt wird.
Beispiel III (siehe Fig. 1) ?Man wünscht im Boden 1 einer Bau grube in der Höhe der Untenseite der Dammwand 2" 2' eine abdichtende Schicht zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird eine :Menge Bitumendispersion, z.
B. 5 %ige Dis persion, die durch Dispergierung von Erdöl destillationsbitumen in einer 0,5 % igen Sei fenlösung hergestellt -wurde, in den beire f - fenden Bodenteil mittels Röhren 3 derart eingebracht, dass die aus jedem Rohr tre tende Dispersion in der umgebenden Grund masse 4. 4' koaguliert und dort eine teil weise Dichtung herbeiführt.
Um nun eine vollständige Dichtung zu erzielen, wird darauf mittels einer oder meh reren Röhren 5 innerhalb oder ausserhalb des Bodenteils in der Baugrube eine zweite ver dünnte Bitumendispersion eingeführt, z. B. eine 3 %ige Dispersion, die durch Dispergie- rung von Bitumen in einer 0,5 %igen Seifen lösung hergestellt und durch Zusatz von 2 % Kasein, berechnet auf Bitumen, stabili- siert wurde, welche Dispersion derart bestän dig ist, dass sie nicht koaguliert,
bevor sie die teilweise gedichtete Grundmasse 4, =1' erreicht hat. Die Bewegung dieser zweiten Dispersion in der Richtung der teilweise ge dichteten Masse 4. 4' kann dadurch gesche hen, dass an der Gegenseite dieser Masse mit Hilfe einer Pumpe 6 \ffa.sser entzogen wird, so da.ss ein künstlicher Wasserstrom in der Richtung des teilweise gedichteten Boden teils entsteht.
In .dieser 'Weise bildet sich durch Abfiltrierung und Koagulierung der Bitumenteilchen eine undurchlässige Schicht gegen die teilweise gedichtete Masse 4, @'. Beispiel <I>IV:</I> Das Verfahren nach Beispiel III kann wie folgt abgeändert werden: Durch die Röhren 3 wird zunächst .die letzterwähnte, stabilisierte Bitumendisper- sion des Beispiels III eingeführt.
Infolge ihrer hohen Beständigkeit koaguliert diese Dispersion nicht sofort, sondern dringt in den umgebenden Boden durch, wo sie das Grundwasser ersetzt. Darauf führt man ,durch dieselben Röhren die ersterwähnte Bitumendispersion des Beispiels III ein, welche die bereits im Boden anwesende Dis- persion ersetzt und bald koaguliert, was eine teilweise Dichtung der Grundmasse 4, 4' zur Folge hat.
Darnach wird in derselben Weise, wie im Beispiel III beschrieben, mit Hilfe der Pumpe 6 ein künstlicher Wasserstrom erzeugt, wodurch die unkoabgulierte Disper sion zur teilweise gedichteten Grundmasse 4, 4' zurückgeführt --wird und dort durch lbfiltrierung und Koagulierung der Bi tumenteilchen eine undurchlässige Schicht. 7 bildet.
<I>Beispiel. V</I> (siehe Fig. 2) Zwecks Bildung einer wasserdichten Schicht innerhalb eines v,asserdurchlässiglen Kanaldeiches 10 wird im Deichkörper 1 0 oberhalb des undurchlässigen Bodens 11 durch gesondertes, aber gleichzeitiges Ein führen von beschränkten Mengen 5 %lger Wasserglaslösung und 2%i,-,er Kalzium chloridlösung, eine teilweise gedichtet-, Schicht 12 erzeugt.
Darauf setzt man dem Kanalwasser 13 eine derartige Menge Bitu- mendispersion zu, dass durch Abfiltrierung des Bitumens gegen die teilweise gedichtete Masse .12 eine wasserdichte Schicht 14 ent steht.
<I>Beispiel</I> VI (siehe Fig. 3) Zwecks Verlängerung der durch die Dammwand 20 gebildeten Schicht wird in der Nähe des untern Endes dieser Damm wand mittels in -gegenseitigen Abständen von 3 m angeordneter Röhren 21 eine 5 % ige Dispersion von Bitumen in einer 15'70 igen Seifenlösung, der 1 % Ton, sowie 2 % Äthylformiat (das letztere auf Bitumen berechnet) zugesetzt worden sind, einge führt.
Diese Dispersion koaguliert nach einiger Zeit und erzeugt eine teilweise Dich tung bei 22. An der Gegenseite der Damm wand 20 wird in ähnlicher Weise durch Röhren 23, möglichst in der Nähe des teil weise gedichteten Bodenteils 22.
eine zweite Reihe von Injektionen ausgeführt, und zwar mit einer 2 % igen Steinkohlenteerdispers-ion in einer 0,1%igen Natriumhydroxydlösung. Diese Dispersion verbreitet sich im Boden teil 24 und wo sie den teilweise gedichteten Teil 22 berührt, entsteht durch Abfiltrierung eine dichte Schicht 25.