DD212763A5 - Verfahren zum verfestigen und wasserdichtmachen von bauwerken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zum Verfestigen und Wasserdichtmachen unter Verwendung von Wasserglas und Kieselfluorwasserstoffsaeure. Erfindungsgemaess bringt man in oder auf dem zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung die Wasserglasloesung in Gegenwart von auf 1 Gew.-Teil Feststoff bezogen 0,01-1 Gew.-Teil, vorzugsweise 0,5-0,2 Gew.-Teilen, eines Hydrogel bildenden, wasserloeslichen organischen Polymere und in Gegenwart einer die Raumvernetzung des Polymers foerdernden Substanz mit der Kieselfluorwasserstoffsaeure in Kontakt. Das entstehende Gel ist fester als reines Polymergel und deshalb staerker belastbar. Durch den Gehalt an Polymer ist das Gel aber auch elastischer als reines Silikatgel und vermag deshalb Bewegungen des Bodens oder Verschiebungen besser zu folgen. Als gelbildenes, wasserloesliches organisches Polymer werden vorzugsweise Carboxymethylcellulose, Acrylsaeure- oder Methacrylsaeurepolymere oder -copolymere, pa tiell hydrolysierte Polyacrylsaeureester, deren Alkali- oder Ammoniumsalze oder Gemische der aufgezaehlten Polymeren oder Polyacrylamid und/oder Polyvinylalkohol verwendet. Das Gel kann durch gleichzeitige Verwendung von Gummilates noch modifiziert werden.

Description

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Verfahren zum Verfestigen und Wasserdichtmachen von Baukonstruktionen, Bauobjekten, Bauelementen, Gesteinen und Erdreich

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zum Verfestigen und Wasserdichtmachen von Tiefbau- und Baukonstruktionen, Bauobjekten, insbesondere Kanälen und Rohrleitungen, Bauelementen, Gesteinen und Erdreich unter Verwendung von Wasserglas.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

/~>. In der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe "Konstruktion", Bauobjekt", Bauelement", "Gestein" und "Erdreich" im jeweils weitesten Sinne des Wortes interpretiert. Die Begriffe umfassen auch unterschiedliche Speicherbecken, Tunnel, natürliche oder künstlich angelegte Hohlräume, Boden- und Gesteinsspalten usw.

Es ist bekannt, daß die Wasserdichtigkeit der meisten Tiefbau- und Baukonstruktionen, insbesondere der Kanäle, Rohrleitungen und Becken nicht ausreichend ist. Die

Mängel sind zum großen Teil auf Fehler bei der Herstellung und Zusammenstellung, ferner auf die Bildung von Rissen und anderen Zustandsverschlechterungen während der Benutzung der Konstruktion zurückzuführen. Es ist auch bekannt, daß die Reparatur von Tiefbau- und Bauobjekten (insbesondere die Reparatur der unterirdischen Kanal- und Leitungsnetze) außerordentlich zeit-, arbeits- und materialaufwendig ist und in vielen Fällen nicht einmal mit dem gewünschten Ergebnis vorgenommen werden kann.

Aus der HU-Patentschrift Nr. 153 975 ist bereits ein einfaches und schnelles Verfahren zur Verfestigung und zum Wasserdichtmachen von Tiefbau- und Bauobjekten, Bauelementen,, Gesteinen und Erdreich bekannt. Gemäß dieser Lösung wird in oder auf den zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung Wasserglas oder ein wasserglashaltiges Medium gebracht und dieses dann der Wirkung von Fluorwasserstoff, Siliciumtetrafluorid und/oder Kieselfluorwasserstoffsäure (HpSi F,-) ausgesetzt. Oas Wasserglas geliert durch die Einwirkung · des gasförmigen Fluorides innerhalb kurzer Zeit und verstopft die hohlen Stellen, Spalten und Sprünge vollkommen. Wird dieses Verfahren zur Erhöhung der Wasserdichtigkeit von im Boden befindlichen Konstruktionen oder Objekten (zum Beispiel Kanälen oder Bekken) angwendet, so besteht ein weiterer Vorteil darin, daß auch das durch die Spalten in den umgebenden Boden gesickerte Wasserglas fest wird und auf diese Weise die Einbettung der Konstruktion bzw. des Objektes verbessert und das umgebende Erdreich verfestigt. Die Verwendung der Fluoridgase hat weiterhin den grossen Vorteil die Korrosionsbeständigkeit des Betons und Stahlbetons zu erhöhen.

Das Verfahren hat sich jedoch trotz seiner zahlreichen Vorteile in der Praxis nicht durchsetzen können. Die Tatsache nämlich, daß von den Behandlungsgasen der Fluorwasserstoff und das Siliciumtetrafluorid außerordentlich gifitig sind, hat eine verbreitete Anwendung des Verfahrens schon allein aus Umweltshjsutzgründen nicht zugelassen. Auch ist nachteilig/ daß das entstehende Silikagel nicht elastisch ist und den Bewegungen des behandelten Gegenstandes oder der Boden- < schicht nicht zu folgen vermag. Das Kieselgel quillt durch die Einwirkung von Wasser nicht genügend und ist (J deshalb nicht im Stande, die sich durch Bodehbewegungen oder Verschiebungen neben dem Gelpfrcpfen ausbil- . denden neuen Risse entsprechend abzudichten.

Gemäß der HU-Patentanmeldung MA-2924 werden als gelbildende Substanz statt Wasserglas unterschiedliche organische Polymere, in erster Linie Acrylsäure- unj Acrylamidpolymere eingesetzt; gegebenenfalls zusammen mit einem inerten, körnigen, festen Füllstoff. Die dabei entstehenden Gele' sind genügend elastisch und quellen durch die Wirkung von Wasser gut auf. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie verhältnismäßig weich sind ^.~_N und deshalb einer stärkeren Belastung nicht standhalten,

"- -"' Nachteilig ist ferner, daß die vorgeschlagenen Polymere größtenteils teure, schwer beschaffbare Stoffe sind und die Technologie in einzelnen Fällen spezielle Vorrichtungen und spezielles Fachwissen voraussetzt.

Ziel der Erfindung;

Durch die Erfindung wird eine Lösung vorgeschlagen, die die Vorteile der beiden beschriebenen Verfahren in sich vereinigt, deren Nachteile jedoch nicht aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung spezifischer Zusatzkomponenten ein verbessertes Verfahren zu entwickeln, mit dem feste, gleichzeitig Jedoch nicht genügend elastische Gele erhalten werden können, die die zu behandelnden Objekte der 'eingangs genannten Art dauerhaft verfestigen und wasserdicht machen

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man in oder auf dem zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung die Wasserglaslösung in Gegenwart von auf 1 Gew.-Teil Feststoff bezogen 0,01-1 Gew.-Teil, vor-

zugsweise 0,05-0,2 Gew.-Teilen, eines Hydrogel bildenden, wasserlöslichen organischen Polymers und in Gegenwart einer die Raumvernetzung des Polymers fördernden Substanz mit Kieselfluorwasserstoffsäure in Kontakt bringt.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen werden unter dem Ausdruck "Wasserglas" die Akalisilikate un d das Ammoniumsilikat verstanden. Am zweckmäßigsten wird als Wasserglas wäßriges Natriumsilikat verwendet, dessen Feststoffgehalt bei etwa 35 % liegt. ⁴

Untervdem Ausdruck "gelbildendes, wasserlösliches organisches Polymer" werden hier mit Wasser unbegrenzt mischbare, flüssige, Hydrogel bildende organische Polymere verstanden. Eine Gruppe dieses Polymere bilden die Polyelektrolyte, von denen die vom Carboxylattyp (enthaltend eine Gruppe -COOX, worin X für einwertiges Kation steht) am meisten bevorzugt sind. Als Beispiele dafür seien die Carboxymethylcellulose,. die Acrylsäure- und Metharcylsäurepolymeren und die hochgradid hydro-

lysierten Pllyacrylsäureester, ferner deren Alkali- und Ammoniumsalze erwähnt. Eine zweite Gruppe der organischen Polymere wird von den Hydrogel bildenden nichtionischen Polymeren gebildet ; deren wichtigste Vertreter sind die Polyacrylamide und der Polyvinylalkohol.

Die die Raumvernetzung der Polymeren fördernden Substanzen sind in der Kunststoffchemie gut bekannte Stoffe, deshalb wird hier nicht näher eingegangen. Lediglich soviel sie erwähnt, daß zur Raumvernetzung dec Polyelektrolyte am zweckmäßigsten mehrwertige Metallionen enthaltende Verbindungen (zum Beispiel Calcium-, Magnesium-, Eisen-, Kupfer- und Chromsalze), zum Vernetzen der nichtionischen Polymeren am zweckmäßigsten mehrwertige Aldehyde (zum Beispiel Glyoxal oder Glutaraldehyd) eingesetzt werden. Die die Raumvernetzung fördernde Substanz kann gegebenenfalls in dem zu behandelnden Raum von vornherein vorhanden sein. Ein typischer Fall dafür ist die Behandlung eines im Grundwasser befindlichen oder von Grundwasser durchtränkten Gegenstandes mit einem Polyelektrolyt enthaltenden gelbildenden System, denn im Grundwasser sind immer mehrwertige Metallverbindungen vorhanden, die innerhalb längerer Zeit eine ausreichende Raumvernetzung gewährleisten. OiS erwähnten Vernetzungsmittel fördern in gewissem Maße beziehungsweise mit gewisser Geschwindigkeit auch das Gelieren des Wasserglases. Dadurch wird die eine Gelmatrix in die andere eingebaut, zwischen beiden bilden sich chemische Bindungen heraus.

Die zur Gelbildung verwendete Kieselfluorwasserstoffsäure (HpSiFg) kann als Verunreinigung unterschiedliche Fluoride wie Fluorwasserstoff oder Siliciumtetrafluorid enthalten. Zur Gelbildung kann sehr vorteilhaft die bei

der Herstellung von Phosphatkunstdünger als Abfallstoff entstehende, verunreinigte wäßrige Kieselfluorwasserstoffsäure-Lösung verwendet werden. Die Kieselfluorwasserstoffsäure kann auch in Gasform eingesetzt werden, vorteilhafter ist jedoch die Anwendung in Form einer wäßrigen Lösung. ·

Die einzelnen Komponenten des gelbildenden Systems können einzeln dem Ort ihrer Wirkung zugeführt werden, jedoch ist es vorteilhafter, wenn man das Gel durch die Einwirkung von zwei Materialströmen aufeinander ausbildet. Der eine Materialstrom ist die wäßrige Lösung des Wasserglases, der andere Materialstrom ist die Kieselfluorwasserstoffsäure oder deren wäßrige Lösung. Das wasserlösliche, gelbildende organische Polymer wird unter Berücksichtigung der Kompatibilitätsverhältnisse dem einen oder dem anderen oder auch allen beiden Materialströmen zugesetzt. Die Polymeren vom Polyelektrolyt-Typ sind in wäßriger Kieselfluorwasserstoffsäure nicht löslich, sie müssen deshalb der Wasserglaslösung zugesetzt werden. Die nichtionischen Polymeren werden zweckmäßig "der-Säurelösung zugegeben; Polyacrylamid und in geringem Maße hydrolysiertes Polyacrylamid (bis zu 15 %) können sowohl der Säurelösung wie auch der Wasserglaslösung zugesetzt werden. Falls die die Raumvernetzung des Polymers fördernde Substanz nicht von vornherein am Ort der Behandlung vorhanden ist (zum Beispiel, wenn zur Behandlung von mit dem Grundwasser nicht in Berührung stehenden Gegenständen Polyelektrolyte eingesetzt werden, oder bei der Verwendung von nichtionischen Polymeren), so wird der Vernetzer der wäßrigen Säure zugegeben. In der wäßrigen Kieselfluorwasserstoffsäure gelieren die nichtionischen Polymeren auch in Gegenwart der Vernetzer (Aldehyd) nicht ; deswegen brauchen keine Störungen der Technologie befürchtet werden.

Es sei bemerkt, daß bei der Herstellung von Phosphatkunstdünger als Abfallstoff anfallenden wäßrigen Kieselfluorwasserstoffsäure-Lösungen meistens mehrwertige Metallverbindungen in ausreichender Menge enthalten. Zur besseren Reproduzierbarkeit und Beherrschbarkeit des Gelierungsprozesses ist es ratsam, immer eine bestimmte Metallionenkonzentration einzuhalten.

Das Ausbringen der Materialströme kann in beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden. Zum Beispiel kann zuerst die Wasserglaslösung (die gegebenenfalls auch das gelbildende, wasserlösliche organische Polymer enthält) auf oder in den zu behandelnden Gegenstand beziehungsweise dessen Umgebung gebracht werden, und im folgenden Schritt wird die Säurelösung aufgetragen, die gegebenenfalls die weiteren erforderlichen Komponenten (nichtionischea Polymer und/oder Vernetzer) enthält. Wenn außer der Kieselfluorwasserstoffsäure alle übrigen Komponenten in der Wasserglaslösung beziehungsweise am Behandlungsort von vornherein vorhanden sind (zum Beispiel, wenn die Behandlung an einem dem Grundwasser ausgesetzten Ort erfolgt und die Wasserglaslösung Polyelektrolyt enthält), kann die Säure auch als Gas mit den übrigen Komponenten des gelbildenden Systems kontaktiert werden. Natürlich kann man auch zuerst den Säurematerialstrom und danach den Wasserglasstrom an den Behandlungsort bringen, jedoch ist diese Behandlungsweise weniger vorteilhaft. Die Behandlung kann notwendigenfalls einmal oder mehrmals wiederholt werden. . :

Die Kieselflucrwasserstoffsäure wird, verglichen mit der zum Gelieren des Wasserglases erforderlichen Menge, zweckmäßig im Oberschuß eingesetzt, Falls es aus Umweltschutzgründen erforderlich sein sollte, kann der Oberschuß der

Säure am Behandlungsort durch Zuführen eines alkalischen Stoffes einfach neutralisiert werden. Als al- · kaiische Substanz können zum Beispiel Wasserglaslösung (die gegebenenfalls gelbildendes, wasserlösliches organisches Polymer enthält), Kalkmilch, verdünnte Sodalösung usw. verwendet werden. Diese Nachbehandlung wird zweckmäßig mit der Prüfung des behandalten Gegenstandes auf Wasserdichtigkeit verbunden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die in den eingangs zitierten Patentschriften beschriebenen Lösungen in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsart wird zuerst am Ort der Behandlung auf die in der ungarischen Patentschrift Nr. 153 975 beschriebene Weise aus Wasserglaslösung und Kieselfluorwasserstoffsäure ein Silikagel ausgebildet und im zweiten Schritt das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt.

Sollen Spalten oder Hohlräume großen Volumens völlig ausgefüllt werden, so kann man vorher, in die Spalten · und Hohlräume eine die Gelbildung nicht hindernde, körnige feste Substanz füllen, zum Beispiel Perlit, Quarzsand, Asche). Die feste Substanz kann auch in einen der wäßrigen Materialströme eingemischt werden.

Um das entstehende Gel elastischer und deformierbarer zu machen, kann man das gelbildende System mit Kautschuklatex kombinieren . In diesem Falle wird zuerst auf oder in den zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung natürliches oder synthetisches Latex ausgebracht. Das Latex läßt man spontan koagulieren oder koaguliert es mit Säure. Öaran anschließend nimmt man die beschriebenen Behandlung mit Wasserglas und Kiesel-

fluorwasserstoffsäure vor. Man kann auch so vorgehen, daß man der Wasserglaslösung auf 1 Gew,-Teil Festgehalt gezoben natürliches oder synthetisches Latex in einer Menge zumischt, die 0,005-1 Gew.-Teil, vorzugsweise 0,05-0,2 Gew.-Teilen, Trockensubstanz entspricht. Dieses Gemisch wird dann in Gegenwart eines wasserlöslichen organischen Polymers mit der Kieselfluorwasserstoffsäure in Kontakt gebracht.

Im Laufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem Wasserglas, dem gegebenenfalls vorliegenden Latex und dem gelbildenden, wasserlöslichen organischen Polymer eine organische und anorganische Komponenten gleichermaßen enthaltende homogene Gelstruktur gebildet. Diese Gelstruktur bewahrt die ursprüngliche Festigkeit der anorganischen Silikatkomponente, bleibt jedoch in für die organische Komponente charakteristischer Weise elastisch, d.h. wasserabschließende und verfestigende Wirkung sind gleichermaßen vollkommen. Dieses Ergebnis war in Kenntnis des Standes der Technik nicht vorherzusehen, weil die optimalen Gelierbedingungen und die Geliergeschwindigkeit der organischen Gelbildner stark von denen der anorganischen Gelbildner abweichen. Man hätte eher damit rechnen können, daß am Ort der Behandlung zwei unterschiedliche Gelstrukturen entstehen, die gegenseitig ihre Eigenschaften verschlechtern.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen näher erläutert. Die ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.

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Beispiel 1

Ein 30 cm langes, an seinem unteren Ende mit einem Gummistopfen verschlossenes Glasrohr von 4 cm innerem Durchmesser wird bis zu 20 cm Höhe mit Sand einer Korngröße von maximal 2 mm gefüllt. Der Gummistopfen weist eine¹Bohrung auf, "die mit Gaze verschlossen wird. Auf die Sandsäule werden 90 ml konzentriertes (35 %iges) Wasserglas aufgegossen. Die Lösung durchtränkt den Sand völlig, der Oberschuß beginnt am unteren Ende der Säule herauszutropfen. Wenn der letzte Rest Wasserglas eben im Sand versichert ist, gießt man auf die Säule dasGemisch von 40 ml konzentrierter wäßriger Kieselfluorwasserstoffsäure-Lösung, 40 ml 5 %iger wäßriger Polyacrylamidlösung und 10 ml konzentrierter wäßriger Glyoxallösung. Die wäßrige Lösung sickert allmählich in die mit Wasserglas durchtränkte Sandsäure ein und beginnt dort das Wasserglas zu gelieren. Nach dem Beginn der Gelbildung kann der Überschuß der sauren Lösung nicht weiter in den Sand einsickern, und das nicht gelierte Wasserglas kann unten nicht heraustropfen. Der Oberschuß der sauren Lösungen wird abgegossen. Dann wird der Gummistopfen entfernt und die Säule unter dem Wasserhahn mit einem scharfen Wasserstrahl ausgewaschen. Der gelierte Teil widersteht der Wirkung des Wasserstrahles, während der nur mit Wasserglas durchtränkte, aber nicht gelierte Sand fortgespült wird.

Nach dem Versuch bleiben 30-90 % der 20 cm langen Sandsäule als kompakte, feste und völlig wasserdichte Füllung zurück; unter einem Druck von ,1,5 m Wassersäule 'beträgt innerhalb einer Stunde die Senkung des Wasserspiegels höchstens 5 mm.

Das gleiche Experiment wird wiederholt, jedoch wird auf die mit Wasserglas durchtränkte Sandsäule nur die " konzentrierte wäßrige Kieselfluorwasserstoffsäure in einer Menge von 90 ml aufgebracht, die anderen Komponenten werden fortgelassen. Lediglich 3-5 cm der Säule gelieren, und auch die Wasserfestigkeit des gelierten * Teiles ist nicht zufriedenstellend. Bei einem Wasserdruck von 0,1 m Wassersäule sinkt derSpiegel in 30 Minuten um 50 mm.

Das gleiche Experiment wird wiederholt, jedoch wird auf

() die mit Wasserglaslösung durchtränkte Sandsäule mit Wasser im Verhältnis 1:1 verdünnte Kieselfluorwasserstoffsäure (ebenfalls insgesamt 90 ml) aufgetragen. Der gelierte Teil ist 5-10 vm lang. Die Wasserdichtigkeit ist schlecht; bei einem Wasserdruck von 0,1 Was- : sersäule ist die Senkung des Wasserspiegels in 10 Minuten 70 mm.

Beispiel 2

Das im Beispiel 1 beschriebene Experiment wird in anderer Form wiederholt: zuerst wird die Sandsäule mit dem Gemisch von 80 ml konzentrierter wäßriger Wasserglaslösung und 10 ml 10 gew.-%iger Natriumpolyacrylatlösung durchtränkt. Dann wird die Säule mit dem Gemisch von 40 ml konzentrierter wäßriger Kieselfluorwasserstoffsäure, 40 ml Wasser und 10 ml 10 %iger Eisen(III)chloridlösung aufgefüllt. Die erhaltene Füllung ist kompakt, zäh, besonders druck- und schlagfest und außerordentlich wasserdicht. Bei 1,5 m Wassersäule ist die Senkung des Wasserspiegels vernachlässigbar gering.

Beispiel 3

Man arbeitet auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, füllt jedoch auf die mit Wasserglas getränkte Sandsäule 90 ml einer wäßrigen Lösung, die 5 Gew.~% Kieselfluorwasserstoffsäure, 5 Gew.-% Polyvinylalkohol und 1 Gew.-% Borsäure enthält. Die Füllung ist in den Eigenschaften mit der gemäß Beispiel 1 identisch.

Beispiel 4

Man arbeitet auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, füllt jedoch auf die Sandsäule zunächst das Gemisch von 60 ml Wasserglaslösung und 30 ml 6 %iger wäßriger Lösung eines teilweise (zu 10 %) hydrolysierten Polyacrylamide. Nachdem die Säule damit durchtränkt ist, werden 90 ml einer wäßrigen Lösung aufgefüllt, die 5 Gew.-% Kieselfluorwasserstoffsäure und 2,5 Gew.-% Chromalaun enthält. Man erhält eine gelierte Füllung,mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Die Wasserfestigkeit ist die gleiche wie die des Produktes gemäß Beispiel 2.

Beispiel 5

Man arbeitet auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, füllt aber auf die Sandsäule zuerst das Gemisch von 67,5 ml konzentrierter Wasserglaslösung und 22,5 ml 10 %iger wäßriger Natriumpolyacrylatlösung und füllt dann auf die durchtränkte Säule 90 ml einer wäßrigen Lösung, die 10 Gew.-% Kieselfluorwasserstoffsäure, 5 Gew.-% Polyacrylamid und 1 Gew.-% Glyoxal enthält. Die erhaltene Füllung weist die gleichen Parameter auf wie die gemäß Beispiel Die Festigkeit der Füllung nimmt mit der Zeit noch zu, wenn sie in Grundwasser gelagert wird, weil durch die

Wirkung der im Grundwasser enthaltenen mehrwertigen Metallionen die Vernetzung des Natriumpolyacrylates weiter verläuft.

Beispiel 6

Auf die in Fig. 1 gezeigte Weise wird ein zwischen zwei Schächten 2 und 3 liegender Kanalabschnitt der erfindungsgemäßen Behandlung unterzogen. Der vorher gerei- , nigte Kanalabschnitt wird mit Rohrverschlüssen 1 ver- , schlossen und dann aus dem Behälter 4 durch den Schacht

, λ 2 mit Wasserglaslösung von 35,7-38,0 B6 Dichte aufgefüllt. Um den zum Eindringen der Lösung in die Undichtigkeiten, Spalten, Löcher, Gänge, Poren und Sprünge erforderlichen Druck zu gewährleisten, wird die Lösung in den Schächten bis zur Druckhöhe "m" aufgefüllt. Diese Höhe kann, abhängend von der Reparaturaufgabe, 1-2 Meter betragen; notwendigenfalls wird nachgegossen. Wenn der Spiegel der Wasserglaslösung nicht mehr oder nur noch in geringem Maße absinkt (vom Ausmaß der Schadstellen abhängend ist das im allgemeinen nach 20-60 Minuten der F_all). wird die im Kanalabschnitt befindliche Wasserglaslösung so schnell wie möglich (in etwa ' 5-10 Minuten) durch den Schacht 2 in den Behälter 4 zu-

ί ) rückgepumpt.

Dann wird auf die in der Abbildung 2 dargestellten Weise durch den Schacht 2 aus dem Behälter 6 Säurelösung in den Kanalabschnitt eingebracht. Diese Lösung wird hergestellt, indem man konzentrierte (etwa 20 gew.-%ige) Kieselfluorwasserstoffsäurelösung technischer Qualität im Verhältnis 1:1 mit 5 gew.-%iger wäßriger Polyacrylamid ösung (Hydrolysegrad des Polyacrylamide: 10 %) vermischt und dem erhaltenen Gemisch auf 1 Gew.-Teil be- ·. zogen 0,01 Gew.-Teil Chromalaun zusetzt. Die Säurelösung

wird so schnell wie möglich (innerhalb von 5-10 Minuten) in den Kanal eingepumpt, damit das Zurückfließen des in die Spalten und. Hohlräume gedrückten Wasserglases in den Kanal verhindert wird. Die üruckhöhe "m" der Säurelösung in den Schächten ist zweckmäßig um 1,5-1,0 m höher als die Druckhöhe der Wasserglaslösung. Notwendigenfalls wird nachgefüllt.

Wenn der Spiegel der Lösung im Schacht nicht weiter absinkt (das ist im allgemeinen nach 20-60 Minuten der _; FgIl)» wird die Lösung durch den Schacht 2 in den Behälter 6 zuröckgepumpt. Damit ist die Reparatur des Kanalabschnittes beendet. Wenn die saure Lösung im Schacht nicht absinkt oder nur in einem Maße absinkt, das nach den Vorschriften für die Wasserdichtigkeit zulässig ist, so ist das Ergebnis"der Reparatur zufriedenstellend, Gleichzeitig mit der Reparatur wird demnach auch die Wasserdichtigkeit des reparierten Abschnittes überprüft, und die sich an eine derartige Reparatur üblicherweise anschließende (mit Luft oder Wasser vorgenommene) Prüfung auf Dichtigkeit ist überflüssig. Nach Entfernung der Rohrverschlüsse kann der Kanalabschnitt erneut in Betrieb genommen werden.

Das während der Reparatur in die Risse, Spalten, Hohlräume und Sickerstellen eingedrungene Material geliert und verfestigt sich und bildet eine wasserdichte Schicht 5. Dadurch sind nicht nur die Schadstellen des Kanals abgedichtet, sondern auch das umliegende Erdreich wird verfestigt. Dadurch wird die Einbettung der Rohrleitung besser; die Einbettung einer Rohrleitung ist für ihre Standfestigkeit und Lebensdauer von ausschlaggebender Bedeutung.

Zum Transport der Wasserglaslösung sowie zu deren Einpumpen in den Kanal und Zurückpumpen in den Behälter werden zweckmäßig mit Pumpe und Behälter ausgerüstete Drainagefahrzeuge, wie sie die städtische Müllabfuhr verwendet, benutzt (vol. etwa 3,5-10 m )..

Zum Transport der sauren Lösung. , ihrem Einfüllen in den Kanal und dem Zurückpumpen in den Behälter werden korrosionsfeste Ausrüstungen (Kunststoffbehälter, korrosionsfeste Pumpen usw.) verwendet.

Der Beginn der Kanalsanierung, nämlich das Füllen das durch Rohrverschlüsse abgeschlossenen Abschnittes mit Wasserglas, ersetzt gleichzeitig die gegenwärtig übliche, zur Diagnostizierung der Fehler dienende Druckprobe mit Wasser, was ein großer Vorteil ist. Bei der Druckprobe gelangt nämlich durch die Schadstellen des Kanals hindurch in unerwünschter Weise eine beträchtliche Menge Wasser in das umgebende Erdreich, was zu weiteren Auswaschungen, Unterspülungen und einem Absinken des Kanals im Boden führen kann. Im Gegensatz dazu verursacht die erfindungsgemäß durch die Schadstellen hindurch in den Boden gedrückte Wasserglaslösung (wegen ihrer die des Wassers wesentlich übersteigenden Viskosität und ihres anderen Charakters) keine Auswaschungen. .

Die nach dem Auffüllen des Kanalabschnittes mit Wasserglas gemessene Extrafiltration muß umgerechnet werden. Gemäß den hier nicht weiter erläuterten Berechnungen würde bei der herkömmlichen Druckprobe mit Wasser, abhängend von der Temperatur, der Viskosität des verwendeten Wasserglases usw. bei gleicher Druckhöhe "m" (unter Beachtung des größeren spezifischen Gewichtes

der Wasserglaslösung) 10-16 Mal so viel Wasser ausfließen, wie Wasserglas in den Boden gelangt.

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Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß man auf einmal auch ein zwischen drei oder mehr Schächten liegendes Leitungsstück, zusammen mit den Einbindeleitungen der Häuser, den Wasserableitungsschächten und sonstigen angeschlossenen Leitungen behandeln kann. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch diese Teile des Netzes zusammen mit dem Kanal „ repariert werden. Abhängend von den zur Verfügung stehenden Ausrüstungen und den Innenmaßen des zu sanierenden Kanals können aufeinmal Abschnitte von 30-100 m Länge behandelt werden. Eine entsprechend organisierte und eingearbeitete Mannschaft kann in einer 8-Stundenschicht 2-3 Abschnitte reparieren, wenn zum Beispiel die aus dem Abschnitt 1 abgesaugte Lösung nicht in den Behälter zurück, sondern gleich in den anschließend zu reparierenden Abschnitt 2 gepumpt wird und von dort in 'den Abschnitt 3 gelangt.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kanalreparatur ergeben sich noch die weiteren Vorteile:

Der gesamte technologische Prozeß der Reparatur kann mit verhältnismäßig geringen Kosten und wenig Ausrüstung mechanisiert werden. Der Aufwand an lebendiger Arbeit ist außerordentlich gering, die Geschwindigkeit der Reparatur jedoch groß. Der Verkehr wird kaum behinder-t. Es ist nicht erforderlich, die Straßendecke aufzureißen. Das Verfahren ist weder feusr- noch explosionsgefährlieh.,Durch die Reparatur werden die hydraulischen Eigenschaften des Kanals nicht verschlechtert. Der reparierte Kanal verursacht keinerlei spezielle Wartungs-

kosten. Das Verfahren ist auch zur Repar_atur von im Grundwasser befindlichen Kanälen geeinget. In diesen Fällen wird die Druckhöhe "m" vom Grundwasserspiegel an nach oben gerechnet.

Die nach der Reparatur zurückgepumpten Lösungen (Wasserglas und saure Lösung) können unbegrenzte Zeit lang, mehrmals eingesetzt werden.

Da das erfindungsgemäße Verfahren mit Lösungen arbeitet, ist es nicht erforderlich, die Fehlerstellen vorher zu S'^y) suchen, was ein sehr umständliches, zeit- und arbeitsaufwendiges Verfahren ist. Die Lösungen finden von allein in die Fehlerstellen, und die Undichtigkeiten werden beseitigt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Einzelfehler an einen Kanal (zum Beispiel einige schadhafte Rohrstöße) repariert werden. In diesem Fall wird nicht der ganze zu reparierende Kanalabschnitt mit Lösung gefüllt, sondern durch Einsetzen einer an sich bekannten Vorrichtung wird die Lösung nur an die gewünschte Stelle geleitet. Bei solchen Reparaturen muß der Kanal in den meisten Fällen nicht außer Betrieb gesetzt werden, weil K_J die eingesetzte Vorrichtung ein Durchflußrohr aufweist, durch das das Abwasser weiterfließen kann.

Auch wenn der ganze Kanal ausgefüllt wird, besteht die Möglichkeit, den Betrieb nicht zu unterbrechen. Man kann zum Beispiel das ankommende Abwasser aus dem letzten Schacht vor dem aufgefüllten Abschnitt heben. Man kann auch in dem aufgefüllten Kanalabschnitt zwischen den Rohrverschlüssen eine elastische Rohrleitung anbringen, deren Querschnitt etwa der Hälfte des lichten Querschnittes des Kanals entspricht und die zur Durchleitung des

Abwassers dient, In den meisten Fällen, in denen Kanalabschnitte aufgefüllt werden, ist aber weder das Heben des Wassers noch das Verlegen einer Innenleitung erforderlich, weil die Reparatur nur kurze Zeit dauert und der durch den Abschluß des Kanalabschnittes verursachte Rückstau keine Probleme stellt.

Wird ein Abschnitt behandelt, in den drei oder mehr Schächte fallen, und soll, um die Menge der Lösung niedrig zu halten, nicht jeder Schacht aufgefüllt werden, so können die dazwischenliegenden Schächte an der Zufluß- und Abflußseite mit Rohrverschlüssen verschlossen werden, zwischen denen eine Verbindungsleitung liegt.

Das mit zwei Flüssigkeiten arbeitende Verfahren hat auch noch den Vorteil, daß durch eventuelle nicht berücksichtigte Einbindungen kein Gas in die Umgebung entweichen kann.

Beispiel 7

Wenn besonderer Wert darauf gelegt wird, daß die Zeit, zwischen dem Zurückpumpen' der Wassergaslösung und dem Auffüllen mit Säurelösung so gering wie möglich ist, damit aus den Spalten und Rissen so wenig wie möglich Lösung in den Kanal zurückfließt, so arbeitet man auf die in Fig. 3 gezeigte Weise.

Vor Beginn des Verfahrens, nach dem Anbringen der Rohrverschlüsse, werden die Schächte durch mit entsprechenden Öffnungen versehene und die nötige Ausrüstung aufweisende Deckplatten 7 und 8 verschlossen, die mit entsprechenden Gewichten beschwert werden, damit sie durch die Wirkung der entweichenden Luft nicht angehoben werden. Dann wird

der Kanalabschnitt auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise aus dem Behälter 4 mit Wasserglas gefüllt, wobei die Ventile 11 und 12 geöffnet sind. Wenn mit dem Zurückpumpen der Lösung in den Behälter 4 begonnen wird, werden die Ventile 11 und 12 geschlossen, und mit Hilfe des Kompressors 13 über die Leitung 14 Preßluft in den Kanalabschnitt geleitet, bis ein Oberdruck von 0,2 atü vorhanden ist, was am Manometer 9 kontrolliert werden kann. In dieser Phase ist das Ventil 15 geöffnet, und das Ventil 16 geschlossen. Wenn das Wasserglas zurückgepumpt worden ist, wird das Ventil 15 geschlossen, die f j) Ventile 11, 12 und 16 werden geöffnet, und der Kanalabschnitt wird aus dem Behälter 17 durch die Leitung mit Säurelösung aufgefüllt. Im weiteren verläuft die Reparatur wie in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben.

Beispiel 8

In Fig. 4 ist eine Lösung gezeigt, die zur Reparatur von Kanälen mit größerem Querschnitt geeignet ist. Bei größeren Querschnitten ist es nicht wirtschaftlich, den ganzen Kanal mit Lösung auszufüllen. Der Abschnitt wird mit den Rohrverschlüssen 18 und 19 abgeschlossen und dann an der Leitung 20 der mit Distanzstücken 21 ver^v ' sehene aufblasbare Kunststoffschlauch 22 im Kanal angeordnet. Lösungen und Gang der R_eparatur sind im folgenden die gleichen wie in Beispiel 6·

Beispiel 9

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ausgezeichnet zur Reparatur von aus Ziegeln gebauten Kanälen geeignet. Besonders gute Ergebnisse werden bei der Reparatur von älteren, aus .mit Kalkmörtel gemörtelten Ziegeln gebauten

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Kanälen erzielt. Bei diesen Kanälen geht der Kalkmörtel infolge der ungünstigen Bedingungen verhältnismäßig schnell zu Grunde, durch die Ex- oder Infiltration bilden sich hinter der Wand Hohlräume, der Kanal sinkt ab oder bricht ein. Das kann sogar zu einem Einsturz der Straßendecke führen.

Die Reparatur wird gemäß Beispiel 6 oder 8 vorgenommen. Der reparierte Kanal wird im Querschnitt durch Fig. 5 veranschaulicht. Die Lösung hat während der Reparatur die, Höhlungen 5 hinter der Kanalwand ausgefüllt, ist in alle Figuren, Risse und Spalten eingedrungen und klebt nach dem Gelieren Ziegel und Mauerwerk sozusagen zusammen. Nach der Behandlung ist der Kanal völlig wasserdicht

Beispiel 10

In Fig, 6 ist die Reparatur eines schadhaften, nicht wasserdichten, im Grundwasser stehenden Beckens dargestellt*

Das Becken wird nach einer entsprechenden Reinigung durch das Mannloch hindurch mit Wasserglaslösung gemäß ' Beispiel 6 aufgefüllt. Falls es durch Exfiltration zu einem Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter kommen sollte, wird Lösung nachgefüllt. Wenn die Exfiltration aufgehört hat oder sehr gering geworden ist (das tritt abhängend vom Asumaß der Schadhaftigkeit in etwa 30-120 Minuten ein), wird die Lösung auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise entfernt und das Becken dann mit Säurelösung gemäß Beispiel 6 aufgefüllt. Wenn die Exfiltration aufgehört hat, d.h. der Lösungsspiegel nicht mehr sinkt oder das Absinken nur unwesentlich ist (im allgemeinen nach 20-120 Minuten), wird die Säurelösung auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise entfernt.

Die durch die Risse und Spalten des Beckens in das umliegende Erdreich eingedrungene Lösung geliert dort, und die entstehenden Gelpfropfen 23 und gelhaltigen Bodenschichten gewährleisten die völlige Wasserdichtigkeit des Beckens. Gewünschtenfalls können in das Becken im Sinne des-Beispiels 8 raumfüllende Elemente eingebaut werden.

Beispiel 11 .

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch zur Stabilisierung von abgesunkenen, rissig gewordenen Objekten und Gebäuden geeignet. .

In Fig. 7 ist die Stabilisierung eines schräg gesunkenen Wasserturms aus Stahlbeton gezeigt. In der Nähe der Fundamentkörper 24 werden mehrere (zum Beispiel neben jedem Fundamentkörper 4) der zur Bodenverfestigung üblichen, bekannten perforierten Injektionsrohre 25 bis zu der gewünschten Tiefe in den Boden eingeschlagen. Anschließend werden aus dem Behälter 26 mit Hilfe einer Pumpe unter Berücksichtigung der die Bodenverfestigung betreffenden Vorschriften und der Gegebenheiten des Bodens pro Rohr 80 Liter Wasserglaslösung in den Boden eingepreßt. Dabei sind die Ventile 28 und 29 geschlossen, das Ventil 32 ist geöffnet. Nun wird das Ventil 32 geschlossen, und das noch in den Injektionsrohren befindliche Wasserglas mit Hilfe des aus dem Behälter 27 gepumpten Wassers in den Boden gedrückt. Dann wird das Ventil 29 geschlossen, das Ventil 30 wird geöffnet und aus dem Behälter 31 durch die Leitung 30 Säurlösung durch die Injektionsrohre 25 in den Boden gepreßt. Es wird die gleiche Säurelösung verwendet wie in Beispiel 6.

Um jedes Rohr bildet sich, abhängend von der injizierten Menge, ein verfestigter Bodenfelck von 30-50 cm Durchmesser, Dadurch erhält der Wasserturm ein festes Fundament.

Claims (11)

Patentanspruch

1. Verfahren zum Verfestigen und Wasserdichtmachen von Tiefbau- und Baukonstruktionen, Bauobjekten, insbesondere Kanälen und Rohrleitungen, Bauelementen, Gesteinen und Erdreich unter Verwendung von Wasserglas und Kieselfluorwasserstoffsäure, gekennzeichnet dadurch, daß man in oder a.uf dem zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung die Wasserglaslösung in Gegenwart von auf 1 Gew.-Teil Feststoff bezogen 0,01-1 Gew.-Teil, vorzugsweise 0,5-0,2 Gew.-Teilen, eines Hydrogel bildenden, wasserlöslichen organischen Polymers und in Gegenwart einer die Raumvernetzung des Polymers fördernden Substanz mit der Kieselfluorwasserstoffsäure in Kontakt bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß man die Kieselfluorwasserstoffsäure in Form wäßriger . Lösung verwendet.

3· Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß man als Hydrogel bildendes, wasserlösliches organisches Polymer Polyelektrolyte, vorzugsweise Carboxymethylcellulose. Acrylsäure- oder Methacrylsäurepolymere oder -copolymere, partiell hydrolysierte Polyacrylsäureester, deren Alkali- oder Ammoniumsalze oder Gemische der aufgezählten Polymeren verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß man als Hydrogel bildendes, wasserlösliches organisches Polymer nichtionische Polynfere, zweckmäßig Polyacrylamid und/oder Polyvinylalkohol verwendet.

5. Verfahren nach Anspruchs, gekennzeichnet dadurch, daß man das gelbildende, wasserlösliche organische Polymer in der wäßrigen Lösung des Wasserglases auflöst.

6. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß man das gelbildende, wasserlösliche organische Polymer in der wäßrigen Lösung der .Kieselfluorwasserstoffsäure auflöst.

7. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß man als gelbildendes, wasserlösliches organisches PoIy-

"'} mer Polyacrylamid in der wäßrigen Lösung des Wasserglases und/oder in der wäßrigen Lösung der Kieselfluorwasserstoffsäure gelöst verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß man als die Raumvernetzung des

Polymers fördernde Substanz die im Grundwasser und/oder als Verunreinigung in den wäßrigen Lösungen von vornherein vorhandenen mehrwertigen Metallionen nutzt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß man vorher an der zu behandelnden Stelle die Reaktion nicht hemmende, körnige feste

j Stoffe anbringt oder die Reaktion nicht hemmende, körT nige feste Stoffe zu einer der Behandlungslösungen gibt. .

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß man auf die Stelle der Behandlung vorher natürliches oder synthetisches Kautschuklatex aufbringt, dort spontan koagulieren läßt oder mit Säure koaguliert oder zu der Wassergislösung auf ein Gew.-Teil Feststoff bezogen eine 0,005-1 Gew.-Teil, zweckmäßig 0,05-0,2 Gew.-Teilen Feststoff entsprechende

Menge natürlichen oder künstlichen Kautschuklatexes auflöst.

11· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß man die Behandlung in beliebiger Häufigkeit und Reihenfolge wiederholt.

- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen - „