CH639671A5

CH639671A5 - Verfahren zur stabilisierung waessriger loesungen von wasserloeslichen, durch polymerisation gelbildenden acrylmonomeren sowie anwendung des verfahrens.

Info

Publication number: CH639671A5
Application number: CH1115878A
Authority: CH
Inventors: Ferenc Dipl Ing Csanda; Gyoezoe Dipl Ing Czerny; Gabor Dr Dipl Ing Nagy; Tamas Dr Dipl Chem Szekely
Original assignee: Magyar Tudomanyos Akademia; Foeldmeroe Talajviszsgalo
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1978-10-30
Publication date: 1983-11-30
Also published as: AT362306B; SU1484295A3; DD140754A5; US4492494A; SE7811490L; SE431339B; HU177343B; FR2407953A1; IT1160051B; FR2407953B1; DD146982A5; GB2010869B; YU257778A; GB2010869A; CS215062B2; CS205052B2; IT7829533A0; YU40205B; DE2848311A1; ATA787878A

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Stabilisierung von zur Herstellung hydrophiler polymerer Gele geeigneten wässrigen Lösungen. Die Erfindung betrifft ferner die Erhöhung der Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit von körnigen Materialien und/oder festen Körpern, insbesondere schadhaften Kanälen und Tiefbauobjekten, unter Verwendung der erfindungsgemäss hergestellten stabilisierten Lösungen.

Es ist bekannt, dass aus wasserlöslichen und mit Wasser gelierenden Acrylmonomer en, als Raumvernetzer Methylen-bis-acrylamid-Comonomere und/oder ein- oder zweiwertige

Aldehyde, ferner gegebenenfalls zum Einstellen der Viskosität der Lösung und/oder der Modifizierung der Gelstruktur geeignete wasserlösliche Polymere enthaltende wässrige Systeme mittels Redox-Katalysatorsystemen Polymergele gebildet werden können, die zum Inkorperieren körniger Materialien und/oder zum Überziehen fester Körper geeignet sind und durch Bildung eines festen Gels die Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit der behandelten Materialien erhöhen (s. ungarische Patentschrift Nr. 158 538, USA-Patentschriften Nr. 2 801 983,2 801 984 und 2 856 380). Gemäss den zitierten Publikationen wird als Redox-Katalysatorsystem eine Komposition verwendet, die als oxydierende Komponente Alkalimetall- oder Ammoniumpersulfat, als reduzierende Komponente Kupfer(I)-, Eisen(II)- oder Zinn(II)-Ver-bindungen (ungarische Patentschrift Nr. 158 538, USA-Patentschrift Nr. 2 856 380), Diäthylentriamin, Tetraäthylen-pentamin, Triäthanolamin, Dimethylaminoacetonitril, Alka-limetallthiosulfate (USA-Patentschriften Nr. 2 801 983 und 2 801 984), Dimethylaminopropionitril, Alkalimetallsulfite (ungarische Patentschrift Nr. 158 538, USA-Patentschriften Nr. 2 801 983 und 2 801 984) oder 2,4-Azo-bis-isobutyronitril (ungarische Patentschrift Nr. 158 538) enthalten. Aus den wässrigen Lösungen der oben erwähnten Zusammensetzung bildet sich durch die Wirkung der bekannten Redox-Katalysatorsysteme innerhalb von Augenblicken (gemäss den Beispielen der ungarischen Patentschrift Nr. 158 538 innerhalb einer Minute oder noch kürzerer Zeit) ein stabiles und festes Gel.

Bekannt ist ferner, dass ein bedeutender Teil der aus vorgefertigten Rohrprofilen gebauten unterirdischen Kanalleitungen hinsichtlich der Wasserundurchlässigkeit nicht befriedigt, einesteils, weil die Rohre nicht die entsprechende Qualität aufweisen, zum anderen, weil die Rohrverbindungen beim Zusammenbau nicht immer fachgerecht in wasserdichter Weise ausgeführt werden, schliesslich auch, weil der Kanal im Laufe der Zeit durch Alterung, Verkehr usw. schadhaft werden kann. Infolge von Fehlern in der Bautechnologie sind häufig selbst die an Ort und Stelle hergestellten Kanäle nicht zufriedenstellend. Viele Probleme verursachen auch die begehbaren Kanäle, die in früherer Zeit aus mit Kalkmörtel gemauerten Ziegeln gebaut wurden, da der Kalkmörtel infolge der ungünstigen Bedingungen verhältnismässig schnell zu Grunde geht, sich durch die Wirkung des ex- und infiltrierten Wassers hinter der Mauerung Hohlräume bilden und der Kanal sich absenkt und reisst.

Die Mängel der Wasserdichtigkeit des Kanalnetzes haben häufig ernste Auswirkungen auf dem Gebiet der Hygiene und verursachen bedeutende zusätzliche Kosten, Rohrbrüche, Einbrüche der Strassendecke, Erdrutsche, Gebäudeschäden, Überlastungen von Abwasserreinigungs- und Umpumpsta-tionen usw. Darüberhinaus werden von den aus dem schadhaften Kanal ausfliessenden Abwässern der Boden und das Grundwasser verseucht, was auch unter dem Aspekt des Umweltschutzes stark zu beanstanden ist.

In ähnlicher Weise verursachen auch die schadhaften,

nicht wasserdichten, aus vorgefertigten Profilen zusammengebauten oder an Ort und Stelle hergestellten Bau- und Tiefbaukonstruktionen, Behälter, Becken, Objekte, Tunnel beträchtliche Probleme.

Die hohe Polymerisationsgeschwindigkeit der bekannten, hydrophile Polymergele bildenden Kompositionen ist dann von Nachteil, wenn die Komposition zur Erhöhung der Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit von körnigen Materialien (zum Beispiel Erde, Zement usw.) oder festen Körpern (zum Beispiel Tiefbauobjekte, Kanalnetze, Gesteinsschichten) verwendet werden soll. Wegen der hohen Polymerisationsgeschwindigkeit muss die Reagenslösung am Ort der Behandlung hergestellt und sofort mit den zu behandelnden

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Körpern in Berührung gebracht werden, wobei darauf zu achten ist, dass sich in der Behandlungsvorrichtung kein Gel bildet, weil dieses die Vorrichtung verstopfen und unbrauchbar machen würde. Unter Berücksichtigung dessen, dass bei den üblichen Behandlungsverfahren das Verstopfen der Behandlugnsvorrichtung nicht mit der gewünschten Sicherheit vermieden werden kann, ist es notwendig, die Gelbildung zu verlangsamen, d.h. die Reagenslösung zu stabilisieren.

In der ungarischen Patentschrift Nr. 158 538 wird zur Verzögerung der Gelbildung die Verwendung von Eisen(III)-Salzen, insbesondere Kaliumferricyanid, empfohlen, Aus den Daten des Ausführungsbeispiels 4 geht jedoch hervor, dass die Gelbildung auch innerhalb des Retarders innerhalb sehr kurzer Zeit abläuft; die Gegenwart des Retarders ist gerade zureichend, zu verhindern, dass sich aus dem gelbildenden System das feste Gel schon während des Einmischens der Komponenten ausbildet. Unter Verwendung von Kaliumferricyanid kann demnach kein wässriges gelbildendes System hergestellt werden, welches bei der Lagerung seinen flüssigen Aggregatzustand beliebig lange Zeit behält, bei Kontaktierung mit den zu behandelnden Gegenständen jedoch innerhalb sehr kurzer Zeit Gel bildet.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Mängel.

Gemäss der Erfindung sollen zur Herstellung von hydrophilen Polymergelen geeignete wässrige Lösungen erzeugt werden, die während der Lagerung und der Verwendung ihren flüssigen Aggregatzustand beliebig lange Zeit behalten. Mit der Erfindung soll ferner ein Verfahren geboten werden, durch welches erreicht werden kann, dass bei der Kontaktierung der zur Herstellung hydrophiler Polymergele geeigneten, stabilen wässrigen Lösungen mit den zu behandelnden Gegenständen innerhalb einer den jeweiligen Umständen entsprechend genau regelbaren Zeitspanne und Weise ein stabiles, festes Gel gebildet wird.

Es wurde nun gefunden, dass ein beliebig lange im flüssigen Aggregatzustand haltbares gelbildendes System erhalten werden kann, wenn man zu den an sich bekannten, wasserlösliche und mit Wasser durch Polymerisation gelierende Acrylmonomere, als Raumvernetzer Methylen-bis-acrylamid-Comonomere und/oder ein- oder zweiwertige Aldehyde, ferner gegebenenfalls zum Einstellen der Viskosität der Lösung und/oder der Modifizierung der Gelstruktur geeingete wasserlösliche Polymere enthaltenden wässrigen Lösungen ein Redox-Katalysatorsystem gibt, welches als oxydierende Komponente in an sich bekannter Weise Ammonium- oder Alkalimetallpersulfate, als reduzierende Komponente Aminverbindungen enthält, und das gelbildende System mit molekularem Sauerstoff sättigt.

Als reduzierende Komponente werden gemäss der Erfindung vorzugsweise die folgenden Aminverbindungen eingesetzt: Trialkylamine, Trialkylen-diamine, Dialkylen-tri-amine, Tetralkylen-pentamine, Trialkanolamine, Dialkyl-amino-acetonitrile, Dialkylamino-propionitrile, N,N-Di-alkyl-alkanolamine, Tetraalkyl-butan-diamine, Tetraalkyl-guanidine, N-Alkyl-morpholine, N,N-Dialkyl-piperazine, N,N-Dialkyl- cyclohexylamine, N,N-Dialkyl-benzylamine, N,N-Dialkyl-phenäthylamine, Dialkylamino-pyridine und bis-(2-Dialkylamino-äthyl)-äther. In den aufgezählten Verbindungen können die Alkyl- und Alkanol-Gruppen 1-3 Kohlenstoffatome enthalten.

Als reduzierende Amin-Komponenten sind besonders bevorzugt Triäthylamin, Triäthyl-diamin, N,N-Dimethyl-äthanolamin, N-Methyl-morpholin, N,N-Dimethyl-benzyl-amin, N,N-Dimethyl-phenäthylamin und Dimethylamino-pyridin. Als besonders geeignet erwies sich das Triäthylen-amin.

639671

Die Sättigung des gelbildenden Systems mit Sauerstoff kann vorgenommen werden, indem man kontinuierlich gasförmigen Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch, zweckmässig Luft, in das System einleitet. Wie durch Untersuchungen bewiesen wurde, behält das System seinen flüssigen Aggregatzustand stabil so lange bei, wie die zur Sättigung notwendige Menge Sauerstoff zur Verfügung steht. Hört die Sauerstoffsättigung auf, so geliert das System innerhalb kurzer Zeit, es bildet sich ein festes Gel.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Stabilisierung von wasserlösliche und mit Wasser durch Polymerisation gelbildende Acrylmonomere, als Raumvernetzer Methylen-bis-acrylamid-Comonomer und/oder ein-oder zweiwertige Aldehyde, gegebenenfalls zur Einstellung der Viskosität der Lösung und/oder der Modifizierung der Gelstruktur geeignete wasserlösliche Polymere, ferner ein aus Alkalimetall- und/oder Ammoniumpersulfat als oxydierende Komponente und einer Aminoverbindung als reduzierende Komponente bestehendes Redox-Katalysatorsystem enthaltenden wässrigen durch Polymerisation gelbildenden Systemen. Erfindungsgemäss wird das gelbildende System mit molekularem Sauerstoff gesättigt.

Das wässrige gelbildende System enthält das aus Alkalime-tallpersulfat und/oder Ammoniumpersulfat sowie reduzierenden Aminverbindungen bestehende Redox-Katalysator-system im allgemeinen in einer Konzentration von 0,1 -10 %, vorzugsweise 0,5-5 %. In den Redox-Katalysatorsystemen wird als Verhältnis zwischen oxydierender und reduzierender Komponente der allgemein übliche, bekannte Wert gewählt.

Als wasserlösliche und mit Wasser gelierende Acrylmonomere kommen die bei der Herstellung dieser Gele üblichen Verbindungen in Frage. Als vorteilhaft haben sich zum Beispiel folgende Verbindungen erwiesen: Acrylamid, Meth-acrylamid, deren N-Methylol- und N-Oxoderivate, Acryl-säure, Methacrylsäure sowie deren wasserlöslichen Salze, ferner Gemische der aufgeführten Acrylmonomere.

Als Raumvernetzer können Methylen-bis-acrylamid-Comonomer und/oder ein- oder zweiwertige Aldehyde, zum Beispiel Formaldehyd, Acetaldehyd, Glyoxal oder Glutaral-dehyd verwendet werden. Das wässrige gelbildende System enthält das Acrylmonomere und das Raumvernetzungsmittel im allgemeinen in einer Gesamtmenge von 5-50%, vorzugsweise 10-30 %.

Gewünschtenfalls können zu dem wässrigen gelbildenden System zur Einstellung der Viskosität der Lösung und/oder zur Modifizierung der Gelstruktur geeignete, wasserlösliche Polymere gegeben werden. Diese wasserlöslichen Polymere sind an sich bekannte und für ähnliche Zwecke allgemein angewendete Stoffe. Zweckmässig werden Polyacrylamid, hydrolysiertes Polyacrylamid, Polyacrylsäure oder Poly-acrylsäuresalze verwendet. Diese Verbindungen werden über eine Kettenübertragungsreaktion in die sich aus den Monomeren bildenden Makromoleküle eingebaut. Dadurch können Struktur, mechanische und Quelleigenschaften des sich bildenden Gels erfolgreich geregelt werden. Der Gehalt der wässrigen Lösung an wasserlöslichen Polymeren hängt von der gewünschten Viskosität und den gewünschten Geleigenschaften ab und liegt zwischen 0 und 5 %.

Die erfindungsgemäss hergestellten stabilen wässrigen Reagenslösungen bleiben so lange stabil, wie für ihre Sättigung mit Sauerstoff Sorge getragen wird. Um eine eventuelle lokale Gelbildung zu verhindern, muss darauf geachtet werden, dass sich der eingeleitete Sauerstoff gleichmässig in der wässrigen Lösung verteilt. Beim kontinuierlichen Einleiten von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gasgemisch (zum Beispiel Luft) kann die gleichmässige Verteilung des Sauerstoffs leicht durch eine entsprechende Ausbildung und Anordnung des Einleitungsrohres sowie durch entspre3

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

639671

4

chende Regelung der Blasengrösse und Blasengeschwindigkeit erreicht werden; notwendigenfalls kann die Lösung jedoch auch gerührt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Anwendung des erfmdungsgemässen Verfahrens zur Erhöhung der Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit von körnigen Materialien und/oder festen Körpern. Diese Anwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf oder in die zu behandelnden Materialien und/oder in deren Umgebung (zum Beispiel in den Boden, in Kanäle, Flüssigkeitsspeicher, auf die zur Ausbildung wasserdichter Schichten vorgesehenen festen Stoffe, in Gesteinsschichten usw.) die erfindungsgemäss stabilisierte Lösung ein- beziehungsweise aufbringt und zu dem gewünschten Zeitpunkt die Sauerstoffsättigung der Lösung aufhebt. Nach dem Aufheben der Gesättigtheit mit Sauerstoff geliert die Lösung innerhalb kurzer Zeit, es bildet sich ein stabiles Gel mit fester Struktur und ausgezeichneten Wasserun-durchlässigkeitseigenschaften.

Unter dem Ausdruck «Aufheben der Sauerstoffsättigung» sind hier ohne äussere Einmischung und mit äusserer Einmischung erfolgende Massnahmen gleichermassen zu verstehen. Mit äusserer Einmischung wird die Sauerstoffsättigung zum Beispiel aufgehoben, wenn man die Einleitung des Sauerstoffes beziehungsweise sauerstoffhaltigen Gasgemisches abstellt. Die Sauerstoffsättigung kann jedoch auch ohne äussere Einmischung aufgehoben werden, zum beispiel, indem man auf dem zu behandelnden Gebiet die Sauerstoffkonzentration derart absinken lässt, dass die Gelbildung eintritt.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann ausserordentlich vorteilhaft zur Reparatur von Tiefbau- und Baukonstruktionen, wie Kanälen, Flüssigkeitsspeichern, Kabel- und Rohrtunneln und sonstigen, gegebenenfalls von der Umgebung abgeschlossenen Objekten mittels Auffülltechnologie angewendet werden. In diesem Falle wird das auszubessernde Objekt (zum Beispiel ein Kanal) oder ein Teil davon mit der durch Einleiten von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gasgemisch stabilisierten Reagenslösung aufgefüllt, die Reagenslösung in die schadhaften Stellen einsickern gelassen, gegebenenfalls Lösung nachdosiert, dann der Über-schuss der Reagenslösung unter Aufrechterhaltung der Gaseinleitung entfernt und danach die Gaseinleitung abgestellt.

Notwendigenfalls können in den zu reparierenden Kanal oder Kanalabschnitt vor, während und/oder nach dem Einführen der stabilisierten Reagenslösung auch körnige feste Materialien (zum Beispiel Sand), zweckmässig in Form einer wässrigen Suspension, eingebracht werden. Die Verwendung körniger fester Materialien ist insbesondere bei der Reparatur von Kanälen von Vorteil, in denen besonders viele Schadstellen oder Kontinuitätsmängel zu finden sind; in diesem Fall würde nämlich, um den Kanal wasserdicht zu machen, eine sehr grosse Menge Reagenslösung gebraucht. Die körnigen festen Materialen nehmen an der Verstopfung der Schadstellen und Kontinuitätsmängel teil, werden in das sich aus der Reagenslösung bildende Gel eingebaut und gewährleisten eine vollkommene Abdichtung gegen Wasser.

Bei der Ausbesserung langer Kanäle ist es zweckmässig, den auszubessernden Abschnitt des Kanals durch Raumteilungselemente abzuschliessen und die Reagenslösung nur in diesen Abschnitt einzuführen. Bei der Reparatur von Kanälen grossen Durchmessers ist es zweckmässig, zur Vermeidung eines zu grossen Bedarfes an einzuführender Reagenslösung Raumabgrenzelemente in den Kanal einzubauen und deren Lage durch Distanzstücke zu fixieren. Als Raumabgrenzelemente können zum Beispiel die in der ungarischen Patentschrift Nr. 153 975 beschriebenen Elemente verwendet werden; von diesen sind besonders die aufblasbaren Kunststoffschläuche vorteilhaft. Man kann auch so vorgehen, dass man in die als Raumabgrenzelement verwendeten Hohlkörper (zum Beispiel Kunststoffschläuche) beschwerende Stoffe (zum Beispiel Wasser) einbringt. Dies hat den Vorteil, dass das Raumabgrenzelement in der eingeleiteten Reagenslösung schwebt und dadurch nicht einzelne Flächen des auszubessernden Kanals oder Kanalabschnittes vor dem Eindringen der Reagenslösung abschliesst.

Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert, ist aber keinesfalls auf dieses Beispiel beschränkt.

Beispiel 1

Aus 7 g Wasser, 3 g Acrylamid, 0,03 g Methylen-bis-acryl-amid, 0,1 g Triäthylendiamin und 0,1 g Ammoniumpersulfat wird eine Reagenslösung bereitet. Nach dem Einwägen und schnellen Verrühren der Stoffe wird die Lösung in ein Becherglas gefüllt und dieses ruhig stehengelassen: die Lösung geliert nach 16 Minuten. Wird die gleiche Lösung in eine Gaswaschflasche gefüllt und Luft durch die Lösung geleitet, so bleibt die Lösung beliebige Zeit lang flüssig. Wird das Lufteinleiten nach einer Stunde abgestellt, so geliert die Lösung nach 16-18 Minuten. Wird der Luftstrom nach 8 Stunden abgestellt, so geliert die Lösung erst nach etwa 100 Minuten, was mit der inzwischen erfolgten Zersetzung des Ammoniumpersulfates erklärt werden kann. Wird die Konzentration an Ammoniumpersulfat durch Nachdosierung kontinuierlich oder wenigstens nach dem Abbruch des Gaseinleitens auf ihren ursprünglichen Wert eingestellt, so geliert die Lösung in 16-18 Minuten. Wird 24 Stunden lang Luft durch die Lösung geleitet, so ist nach dem Abstellen des Luftstromes keine Gelbildung zu beobachten, was darauf zurückzuführen ist, dass das Ammoniumpersulfat völlig zersetzt wurde. Wird jedoch die Konzentration an Ammoniumpersulfat kontinuierlich auf ihrem ursprünglichen Wert gehalten beziehungsweise dieser Wert nach dem Abbruch der Luftzuführung wiederhergestellt, so tritt nach 16-18 Minuten Gelbildung ein. In jedem der untersuchten Fälle bildet sich ein stabiles, festes Gel.

In den folgenden Beispielen wird das Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit von körnigen Materialien und/oder festen Körpern am Beispiel der Reparatur von Kanälen erläutert. Das Verfahren wurde als «SUPERAQUA»-Verfahren bezeichnet.

Beispiel 2

In dem in Fig. 1 gezeigten Fall wird der zwischen den Schächten 1 und 2 liegende Kanalabschnitt behandelt. Der entsprechend gereinigte Abschnitt wird bei den Schächten mit Rohrverschlüssen 3 verschlossen. In den abgeschlossenen Abschnitt wird das dem Einleiten von Luft dienende perforierte Rohr 4 (zweckmässig ein biegsames PVC-Rohr) eingebracht. Das an der Oberfläche befindliche Rohrende wird an einen Luftkompressor angeschlossen und dieser eingeschaltet.

Danach wird durch den Schacht 2 der abgeschlossene Kanalabschnitt mit der in dem Behälter 5 befindlichen wässrigen Reagenslösung aufgefüllt. Der zum Einsickern in die Undichtigkeiten, Spalten, Risse, Hohlräume und Gänge nötige Druck wird durch Auffüllen einer Flüssigkeitssäule in den Schächten erzeugt. Vom Grade der Schadhaftigkeit des Kanals abhängend wird der durch die Exfiîtration entstandene Lösungsverlust nachgefüllt. Nach Ablauf von etwa 2 Stunden, zweckmässig, dann, wenn keine Exfiîtration mehr vor sich geht, wird die Flüssigkeit durch den Schacht 2 aus dem Kanalabschnitt entfernt. Die Luftzufuhr wird ausgeschaltet, die Rohrverschlüsse werden abgebaut. Damit ist die Reparatur beendet.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

639 671

Soll das Ergebnis der Reparatur durch Abdrücken mit Luft oder Wasser kontrolliert werden, so ist diese Probe vor dem Ausbau der Rohrverschlüsse zu halten.

Das im Laufe der Reparatur in die schadhaften Stellen, undichten Verbindungen, Spalten, Sickergänge des Kanals gedrückte beziehungsweise in die Sickergänge, Spalten, Risse und Fugen eingesickerte Material - da der Nachschub an Luft aufhört - geliert beziehungsweise wird fest und bildet eine wasserdichte Schicht. Dabei werden nicht nur die Sickergänge des Kanals vollkommen abgedichtet, sondern durch die ausgesickerte Lösung auch das umgebende Erdreich wasserdicht gemacht und verfestigt, wodurch die Einbettungsverhältnisse des Rohres stark verbessert werden. Dies ist für die Haltbarkeit und Lebensdauer der Kanalnetze von ausschlaggebender Bedeutung.

Zum Transport der wässrigen Reagenslösung, dem Einfüllen in den Kanal und zum Rückpumpen nach der Reparatur wird zweckmässig ein mit perforiertem Lufteinleitrohr, Pumpe und einem geeigneten Kompressor ausgerüsteter Drainagewagen verwendet. Auch in dem Transportbehälter muss die Lösung ständig belüftet werden.

Zur Lagerung der wässrigen Lösung wird zweckmässig ein aus Glasfaserpolyester bestehender, am Boden mit zum Einleiten von Luft dienenden perforierten Rohren versehener Behälter verwendet.

Die Zusammensetzung der zu verwendenden wässrigen Reagenslösung kann unterschiedlich sein und hängt von den lokalen Gegebenheiten, dem Material des Kanals und dem Grade seiner Schadhaftigkeit ab. Eine allgemein anwendbare Lösung hat folgende Zusammensetzung:

700 Liter Leitungswasser 300 kg Acrylamid

1,5 kg Methylen-bis-acrylamid 10 kg N,N-Dimethylphenäthylamin 10 kg Ammoniumpersulfat

Bei der Herstellung der wässrigen Reagenslösung werden die Komponenten in der aufgeführten Reihenfolge unter intensivem Lufteinleiten miteinander vermischt. Zum Rühren kann auch die eingeleitete Luft verwendet werden. Mit dem Zusatz der nächstfolgenden Komponente wird erst dann begonnen, wenn die vorhergehende Komponente restlos in Lösung gegangen ist. Die auf diese Weise hergestellte Lösung ist unter ständigem Lufteinleiten unbegrenzte Zeit lang lagerbar. Wenn die Lösung längere Zeit nicht gebraucht wird und es lästig wäre, sie bis zur erneuten Verwendung dauernd zu belüften, geht man in folgender Weise vor:

Es wird so lange Luft in die Lösung geleitet, bis das gesamte darin enthaltene Persulfat sich zersetzt hat. Dies dauert im allgemeinen 12-24 Stunden. Danach kann die Lösung, die ihre Reaktivität verloren hat, auch ohne Belüftung beliebig lange Zeit gelagert werden. Wird danach zu der Lösung die bereits früher erwähnte Ammoniumpersulfat-Menge erneut zugesetzt, so wird die Lösung wieder aktiv und kann in der beschriebenen Weise zu Reparaturen verwendet werden.

Wenn die Luftzufuhr aus irgendeinem Grunde, zum Beispiel infolge eines technischen Fehlers, plötzlich aufhört, so wird auf jeden Kubikmeter Lösung gerechnet 1 Liter konzentrierte Kupfer(II)chloridlösung zugegossen. Die Kupfersalzlösung steht für alle Fälle in Kannen bereit.

Beispiel 3

In Fig. 2 ist die Reparatur eines Betonkanals von 400 m lichter Weite mittels eines grossbetrieblichen Verfahrens gezeigt. Im ersten Schritt wird der zwischen fünf Schächten (in Schächten 15-19) liegende, 120 m lange Abschnitt behandelt. Zum Einfüllen und Injizieren ist in diesem Falle eine Lösungsmenge von 28 m3 erforderlich. Nach der Reparatur des ersten 120 m langen Abschnittes wird die Reagenslösung unmittelbar in den nächsten, zwischen den Schächten 19-23 liegenden 120 m langen Abschnitt umgefüllt. Auf diese Weise kann in einer 8-Stundenschicht ein Kanalabschnitt von 240 m Länge repariert werden. Eine derartige Produktivität ist mit den bisher bekannten Reparaturverfahren nicht erreichbar. In dem untersuchten Fall beträgt die Geschwindigkeit der Reparatur 30 m/h, der Aufwand an lebendiger Arbeit 0,33 h/m. Auch diese Intensitätswerte können mit keinem der bekannten Verfahren erreicht werden.

Falls zusammen mit der Hauptleitung auch Anschlussleitungen, zum Beispiel die Einbindungsleitungen in Häuser, repariert werden sollen, so muss auch in diese eine Belüftungsleitung eingeführt werden, und für den Zeitraum der Reparatur müssen auch diese Kanalabschnitte belüftet werden.

Beispiel 4

In Fig. 3 ist eine Methode zur Wasserdichtmachung von grösseren Objekten (begehbare Kanäle, Behälter, Becken, Tunnel usw.) gezeigt, bei denen es unwirtschaftlich oder umständlich wäre, den gesamten Querschnitt oder Raum mit Reagenslösung zu füllen.

Nach dem Abschliessen des auszubessernden Abschnittes werden entlang der Rohrwand in entsprechender Anzahl die aneinander und an der Rohrleitung mit Distanzstücken 7 befestigten Lufteinleitungsrohre 8 angebracht, dann wird das hohle oder volle Raumabgrenzelement 10 in den zu reparierenden Abschnitt eingeführt. Das Raumabgrenzelement kann mit Distanzstücken 9 in der gewünschten Lage fixiert werden. Das Raumabgrenzelement kann zum Beispiel ein mit Luft aufgeblasener und gegebenenfalls zum Teil mit Wasser gefüllter Kunststoffschlauch, eine volle oder hohle Kunststoffkugel usw. sein. Die Zusammensetzung der zum Auffüllen verwendeten Reagenslösung, ihre Zubereitung und ihr Transport, ferner die Durchführung des Auffüllens und der Reparatur stimmen mit den Angaben des Beispiels 2 überein.

Beispiel 5

Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch zur Reparatur von gealterten, Ziegellücken und Fugen ohne Bindemittel aufweisenden Ziegelkanälen (zum Beispiel den Eierquerschnittkanälen der Masse 60/90 oder 80/120) ausgezeichnet geeignet. Die Reparatur wird unter Verwendung von Raumabgrenzelementen auf die im Beispiel 2 beschriebene Weise vorgenommen. Während der Reparatur füllt das Gel die Fugen und Risse aus. Die durch die Ziegellücken und Fugen in die Umgebung austretende Lösung durchdringt das umgebende Erdreich, so dass der Boden in einer Schichtdicke von 20-70 cm mit Lösung beziehungsweise Gel gesättigt ist. Der Querschnitt des reparierten Kanals zusammen mit der umgebenden Erdschicht ist in Fig. 4 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass sich um den Kanal eine feste, etwas elastische Rinde 11 von beträchtlicher Dicke ausgebildet hat, welche völlig wasserdicht ist und auch eine entsprechende mechanische Festigkeit gewährleistet.

In Fig. 5 ist der sich ausserhalb des Kanals bildende feste, wasserdichte Teil 12 für den Fall der Reparatur von Kanälen kreisförmigen Querschnittes gezeigt.

Beispiel 6

Die Reparatur eines offenen, schadhaften, nicht wasserdichten, im Grundwasser befindlichen Beckens ist in Fig. 6 gezeigt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

639 671

Das Becken wird gereinigt, mit den der Lufteinleitung dienenden perforierten Rohren ausgerüstet und nach Einschalten der Luftzufuhr mit der wässrigen Reagenslösung 13 gefüllt, welche die im Beispiel 2 angegebene Zusammensetzung hat. Falls sich das Niveau der Lösung infolge Exfiîtration senkt, so wird entsprechend nachgefüllt. Nach Ablauf einer entsprechenden Zeit (im allgemeinen 2-4 Stunden), wenn die Exfiîtration aufgehört hat, wird die Lösung auf die im Beispiel 2 beschriebene Weise entfernt. Die Reparatur ist damit beendet. Die durch die Schadstellen und Risse ausgetretene Lösung geliert ausserhalb des Beckens und die sich dabei bildenden Gelpfropfen 14 und gelhaltigen Boden-s schichten gewährleisten eine völlige Wasserdichtigkeit des Beckens. Bei der Reparatur von Becken und Behältern ist es im Interesse eines sparsamen Lösungsverbrauches zweckmässig, Raumabgrenzelemente zu verwenden.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

639 671 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Stabilisierung von wasserlöslichen und mit Wasser durch Polymerisation gelbildenden Acrylmono-meren, als Raumvernetzer Methylen-bis-acrylamid-Como-nomer und/oder ein- oder zweiwertige Aldehyde, ferner ein aus Alkalimetall- und/oder Ammoniumpersulfat als oxydierende Komponente und einer Amin Verbindung als reduzierende Komponente bestehendes Redox-Katalysatorsystem enthaltenden wässrigen, durch Polymerisation gelbildenden Systemen, dadurch gekennzeichnet, dass man das gelbildende System mit molekularem Sauerstoff sättigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Sättigen des gelbildenden Systems mit Sauerstoff Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch, zweckmässig Luft, in das System einleitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Viskosität der Lösung und/oder der Modifizierung der Gelstruktur zusätzlich geeignete wasserlösliche Polymere zugegeben werden.

4. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 zur Erhöhung der Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit von körnigen Materialien und/oder festen Körpern, dadurch gekennzeichnet, dass man in oder auf die zu behandelnden Materialien und/oder in deren Umgebung das stabilisierte wässrige gelbildende System ein- beziehungsweise aufbringt, und zu einem gewünschten Zeitpunkt die Sauerstoffgesättigt-heit des gelbildenden Systems aufhebt.

5. Anwendung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Sauerstoffsättigung des gelbildenden Systems durch Abbrechen des Einleitens des Sauerstoffs oder sauerstoffhaltigen Gasgemisches, zweckmässig Luft, aufhebt.

6. Anwendung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man einen zu reparierenden Kanal oder einen durch Raumabtrennelemente abgegrenzten Abschnitt des Kanals unter Einleiten von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gasgemisch, zweckmässig Luft, mit dem gemäss Patentanspruch 1 stabilisierten gelbildenden System auffüllt, das gelbildende System in die Schadstellen einsickern lässt und gegebenenfalls nachfüllt, dann den Überschuss des gelbildenden Systems unter Aufrechterhaltung der Gaszufuhr entfernt und schliesslich die Gaszufuhr abstellt.

7. Anwendung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man vor dem, während des und/oder nach dem Einleiten des stabilisierten gelbildenden Systems in den zu reparierenden Kanal oder Kanalabschnitt körniges, festes Material in Form einer wässrigen Suspension einbringt.

8. Anwendung nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass man in den zu reparierenden Kanal oder Kanalabschnitt vor dem Einleiten des stabilisierten gelbildenden Systems Raumabgrenzelemente anbringt.

9. Anwendung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Raumabgrenzelemente Beschwerungsstoffe enthaltende Hohlkörper verwendet.