CS198545B1

CS198545B1 - Injekční směs na bázi alkalických křemičitanů

Info

Publication number: CS198545B1
Application number: CS743377A
Authority: CS
Inventors: Jiri Kristek; Alois Burian; Josef Dlezek; Vladimir Filipi; Jaroslav Verfel; Milan Jerabek
Original assignee: Jiri Kristek; Alois Burian; Josef Dlezek; Vladimir Filipi; Jaroslav Verfel; Milan Jerabek
Priority date: 1977-11-12
Filing date: 1977-11-12
Publication date: 1980-06-30

Description

Vynález se týká reaktivu, způsobujícího ztuhnutí vodných roztoků alkalických křemičitanů, které jsou hlavní součástí injekční směsi.

Vodné roztoky alkalického křemičitanů (vodního skla) pod tlakem vyplní póry injektované Zeminy a ve spojení s vhodným reaktivem vytvoří gel kyseliny křemičité. Tento potom způsobí zpevnění a utěsnění štěrkopískových náplavů. Nutnou podmínkou je, aby v okamžiku injektáže byla viskozita injektovaného média co nejnižší a k jejímu vzrůstu, tj. gelaci došlo až po prosycení porézního prostředí. Je známa řada postupů, U dvourostokových postupů ae do vrtu nejprve natlačí vodní dklo a po něm vhodný reaktiv, např. NaCl, CaClg, plynný COg. Při styku obou složek dojde okamžitě k vytvoření pevného gelu. Tyto způsoby mají nevýhodu v nutnosti dvojí injektáže. Byly proto vyvinuty metody jednoroztokové, kdy je před injektáží do vodního a kla přidáván reaktiv se zpožděným gelačním účinkem. Anorganické reaktivy tohoto typu např. vápenné mléko, hlinitan sodný, kyseliny solná + síran mě3natý apod. poskytují měkké gely, naproti tomu reaktivy organické vytvářejí gely tvrdé. Organické reaktivy mají dvoustupňový mechanismus působení. V prvním stupni dojde chemickou reakcí k vytvoření kyseliny, které potom ve druhém stupni vyvolá gelaci vodního skla. Takovým vytvrzovacím reaktivem je např. formamid, který v prostředí vodního skla hydrolýzuje a poskytuje kyselinu mravenčí. Jako vedlejší produkt vzniká čpavek, který zhoršuje pracovní prostředí, popřípadě kontaminuje spodní vody. Velmi dobrých výsledků bylo dosa198 545 ženo při použití tvrdidel na bázi glyoxalu, která vytvářejí potřebnou kyselinu Cannizarovou reakcí. Jejich nedostatkem je vsak vyšší cena a obtížná dostupnost základní suroviny glyoxalu. Nejčastěji používaným reaktivem je etylacetát, který je velmi levný, účinný a snadno dostupný. Ke vzniku kyseliny dochází zmýdelněním. Při použití etylacetátu je však nutno zachovávat přísná opatření, neboí se jedná o hořlavinu I. třídy.

Uvedené nedostatky odstraňuje injekční směs na bázi alkalických křemičitanu podle vynálezu, jehož podstatou je, že Injekční směs se bkládá z 80 až 99,5 % objemových vodního roztoku alkalického silikátu a 0,5 až 20 % objemových esteru vícemocného alkoholu a kyseliny octové. V alkoholickém prostředí vodního skla dojde ke zmýdelnění příslušného esteru za uvolnění kyseliny octové, která způsobí gelaci vodního skla. Vhodným esterem mohou být acetáty glycerolu, např. glycerol monoacetát, glycerol diacetát, glyoerol triacetát nebo glykolu, např, etylenglykolmonoacetát, etylen-giykoldiaoetát, popřípadě acetáty vyšších glykolů a polyglykolů. Jejich hlavní přednost spočívá v tom, že jsou nehořlavé, takže odpadá riziko exploze a požáru.

Rychlost gelace závisí na rozpustnosti daného esteru ve vodním roztoku alkalického křemičitanu. Vhodnou kombinací méně a více rozpustného esteru, např. glyceroltriacetátu s glyeeroldiacetátem lze ovládat dobu zpracovatelnosti i rychlosti nárůstu pevností v širokém rozsahu, nebo obráceně pojato, je možno se snadno přizpůsobovat kolísání vnějších podmínek (teplota, druh vodního skla).

Z uvedených esterů vícemocných alkoholů se jako zvláště výhodný jeví glyceroltriacetát, který uvolňuje relativně největší množství potřebné kyseliny (0,83 kg kyseliny na kilogram, kdežto etylacetát pouze 0,68 kg kyseliny na kilogram). Další důležitou předností acetátú glycerinu je jejich naprostá hygienická nezávadnost. Jsou bez zápachu, netoxické a neatakují pokožku ani zařízení. Při práci s nimi nejsou nutná zvláštní bezpečnostní opatření. V injektovaném prostředí se rozkládají na kygelinu octovou a glycerin, které jsou rovněž netoxické.

Důležitý vliv na vlastnosti injekční směsi má i použité vodní sklo. Obvykle se používá vodní sklo o hustotě 38 až 40 °Bé a modulu 3,2, které se ještě ředí 10 až 30 % objemových vody. V zásadě je možné použít kterýkoliv typ vodního skla, je však nutné, aby připravená směs s reaktivem měla dostatečně nízkou viskozitu, vhodné pevnosti a postačující dobu zpracovatelnosti danou použitým technologickým postupem a zařízením.

Změnou vlastností vodního skla lze ovlivňovat při daném réaktivu reakční rychlost i morfologii vznikajících gelů. Rychlejšího průběhu reakce lze dosáhnout zvýšením modulu nebo zvýšením obsahu tzv. volné vody, zpomalení reakce a prodloužení zpracovatelnosti analogicky snížením modulu nebo snížením obsahu volné vody.

K bližšímu osvětlení podstaty vynálezu se dále uvádějí příklady použití:

Příklad 1

Nejprve byla připravena srovnávací směs známého složení:

198 545

vodní sklo 38 ⁰ Bé ...........	. . 70 % objemových
voda ...........	. . 23 % objemových
etylacetát ...........	. . 7 % objemových
doba gelace měřená
metodou nakloněného
kelímku ...........	. . 40 minut

Za stejných podmínek byla připravena směs následujícího složení:

vodní sklo 38 ⁰ Bé ...........	. . 78 % objemových
voda ...........	. . 20
směs 85 % glyceroltriacetátu
+ 15 % glyceroldiacetátu	2,0
Rychlost gelace: 60 min .
Příklad 2

Za stejných podmínek byla připravena směs následujícího složení:

vodní sklo 38 ⁰ Bé ...........	. . 78,4 % objemových
voda ...........	, . 20
směs 85 % glyceroltriacetátu
+ 15 % glyceroldiacetátu	1,6
Rychlost gelace: 150 min .
Příklad 3

Za stejných podmínek byla připravena směs následujících složení:

vodní sklo 38 ⁰ Bé ... . .......
voda ...........	... 40
směs 85 % glyceroltriacetátu
+ 15 % glyceroldiacetátu	2,0
Rychlost gelace : 80 min.
Příklad 4

Za stejných podmínek byla připravena směs následujícího složení:

vodní sklo 38 ⁰ Bé ..........	.... 58 % objemových
voda ... .........	, ... .40
směs 95 % glyceroltriacetátu
+ 5 % glyceroldiacetátu	2
Rychlost gelace : 240 min.
Příklad 5

Křemenný písek typu Sh 27 byl promíchán s vodním sklem 48 ⁰ Bé a a reaktivem sestávajícím z 95 % glyceroltriacetátu a 5 % glyceroldiacetátu. Vzniklá směs měla následující slo žení:

písek SH ..............100 h.d.

vodní sklo 46° Bé . ............3,5 h.d.

reaktiv ..............0,35 h.d.

Z této směsi byly zhotoveny standartní měřicí válečky 50/50 mm, na nichž byl změřen ěasový průběh pevnosti v tlaku (v MPa).

h 2 dny 4 dny 7 dní

3,2 4,0 6,0 9,2

Claims

PŘEDMĚT vynálezu

1. Injekční směs na bázi alkalických přemičitanú pro zpevňováni a utěsňování nesoudržných zemin, vyznačená tím, že se skládá z 60 až 99,5 % objemových vodného roztoku alkalického silikátu a 0,5 až 20 % objemových esteru vícemocného alkoholu a kyseliny octové.
2. Injekční směs podle bodu 1, vyznačená tím, že ester vícemocného alkoholu a kyseliny octové je glycerolmonoacetát, glyceroldiacetét, glyceroltriacetát, etylenglykodiacetát, etylenglyjfolmonoacetát, propylenglykoldiaoetát, propylenglykolmonoacetát, dietylenglykoldiacetát, dietylenglykolmonoacetát, trietylenglykoldiacetát, trietylenglykolmonoacetát, a to bud jednotlivě, nebo v kombinaci.