DD235685A5

DD235685A5 - Verfahren zur verbesserung der festigkeit und undurchdringlichkeit von baugruenden und ingenieurbauwerken

Info

Publication number: DD235685A5
Application number: DD85275896A
Authority: DD
Inventors: Bertalan; Csanda; Czerny; Engel; Nagy; Szekely
Original assignee: Mta Termeszettudomanyi Kutato Laboratotiumai,Hu; Alagi Allami Tangazdasag,Hu
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1986-05-14
Also published as: NL8520094A; FR2580659A1; YU74185A; IN163304B; HUT47629A; GB8629182D0; HU201108B; PL146456B1; WO1986006400A1; CS254340B2; PL254032A1; DE3590726T1; GB2186879B; GB2186879A; ES543196A0; ES8607454A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Undurchlaessigkeit von Boeden und technischen Bauwerken, insbesondere Schaechten und Pipelines. Ziel ist es, den technisch-oekonomischen Aufwand zu senken, Gesundheits- und Umweltschaeden zu vermeiden und die Lebensdauer des Gels zu erhoehen. Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren durch Bildung eines Hydrogels aus Kieselsaeure und einem vernetzten, quellfaehigen, organischen Polymeren in oder auf dem behandelten Boden oder Bauwerk zu schaffen, das ohne nachteilige Auswirkungen auf die Eigenschaften des Gels eine einfache und gute Verarbeitbarkeit des Gemisches gewaehrleistet. Erfindungsgemaess wird eine waessrige Loesung eines wasserloeslichen, gelbildenden Vinylmonomeren mit einem Kieselsaeuregel-Vorlaeufer in Anwesenheit von- einem Redox-Polymerisationskatalysatorsystem,-einem Vernetzungsmittel fuer das erhaltene Polymere,-einer organischen Polycarbonsaeure,-gegebenenfalls einem Additiv, das die Struktur des gebildeten Gels modifiziert, und-gegebenenfalls einem Fuellstoffin Beruehrung gebracht.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Undurchlässigkeit von Böden und technischen Bauwerken, insbesondere Schächten und Pipelinen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die meisten technischen Bauwerke wie unterirdische Schächte, Pipelines und Lagertanks nicht die erforderlichen Undurchlässigkeitseigenschaften besitzen, teilweise verursacht durch die unzureichende Qualität der Baumaterialien und teilweise durch Schäden an der Undurchlässigkeit der Rohrverbindungen oder infolge von Schaden an den Bauwerken durch Alterung, Abnutzung usw. Es ist ebenso bekannt, daß die Raumtemperatur von technischen Bauwerken, insbesondere unterirdischen Schächten und Pipelines enorm hohe Investitionen und viel Arbeit verursacht und daß in den meisten Fällen das Ergebnis nicht zufriedenstellend ist.

In der HU-PS 153957 ist ein einfaches und schnelles Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Undurchlässigkeit von Böden und technischen Bauwerken beschrieben. Nach diesem Verfahren wird Wasserglas oder ein Wasserglas enthaltendes Medium in oder auf den zu behandelnden Gegenstand aufgebracht. Anschließend wird das Wasserglas der Einwirkung von Fluorwasserstoff, Siliciumtetrafluorid und/oder Fluorkieselsäure ausgesetzt. Wenn Wasserglas mit gasförmigem Fluorid in Berührung kommt, erstarrt es schnell und verschließt vollständig Löcher, Risse und Höhlungen. Bei Einsatz dieses Verfahrens, um unterirdische Bauwerke (wie Schächte oder Lagertanks) wasserdicht zu machen, besteht ein zusätzlicher Vorteil darin, daß Wasserglas, das durch die Risse in den Boden gelangt, sich auch verfestigt und dadurch die Einbettung der Struktur verbessert und eine Verstärkung des umgebenden Bodens darstellt. Fluoridgase weisen den zusätzlichen Vorteil auf, daß sie die Korrosionsbeständigkeit von Beton und bewehrten Betonelementen verbessern.

Unabhängig von diesen zahlreichen Vorteilen ist dieses Verfahren praktisch nur sehr begrenzt angewendet worden. Eine breite Anwendung dieses Verfahrens wird beträchtlich durch die Tatsache beschränkt, daß Fluorwasserstoff und Siliciumterafluorid stark giftig sind und somit ihre Verwendung aus Gründen des Umweltschutzes in den meisten Ländern verboten ist. Ein weiterar Nachteil besteht darin, daß das entstandene Kieselsäuregel nicht elastisch ist und somit den Bewegungen des behandelten Gegenstandes oder Bodens nicht folgen kann. Da die Quellfähigkeit des Kieselsäuregels unzureichend ist, kann es neue Risse, die sich im Gel durch Bewegung bilden, nicht verschließen.

In den HU-PS 177343,181056,181 775 und 181 573 ist die Verwendung verschiedener polymerisierbarer organischer Monomerer, in erster Linie Acrylsäure und Acrylamide monomerer als Ausgangsverbindungen für gelbildende Reaktionen beschrieben. Die aus solchen Verbindungen gebildeten Gels sind ausreichend elastisch und haben eine gute Quellfähigkeit in Wasser. Sie sind allerdings relativ weich und können den schädigenden Wirkunge'n höherer Beanspruchungen nicht widerstehen. Als zusätzlicher Nachteil sind die meisten der als gelbildende Mittel eingesetzten Monomeren sehr teuer und die gelbildende Technologie erfordert eine spezielle Ausbildung und Ausrüstung.

Die oben aufgeführten Nachteile werden durch das Verfahren vermieden, das in den ungarischen Patentanmeldungen 3124/82 und 967/83 vorgeschlagen ist, und zwar dadurch, daß Wasserglas in Verbindung mit verschiedenen gelbildenden, wasserlöslichen organischen Polymeren und Vernetzungsmitteln für die Polymere eingesetzt wird. In diesen Fällen wird ein Kieselsäuregel ausgefällt parallel mit der Vernetzung des Polymeren, und Gels werden gebildet, bestehend aus mineralischen und organischen Blöcken, die die günstigen Eigenschaften der vollständigen organischen und vollständigen mineralischen Gels miteinander verbinden. Es erscheint allerdings unter großtechnischen Bedingungen sehr schwierig, dieses Verfahren

durchzuführen. Infolge der großen Molekülmassen erhöhen die gelbildenden Polymeren auch in geringen Mengen die Viskosität der Ausgangs-Wasserglaslösung auf solch einen Betrag, daß das erhaltene Gemisch sehr schwierig zu handhaben ist. Dessen Verarbeitung und Entfernung überschüssiger Mengen ruft zahlreiche technische Probleme hervor. Oftmals kann die erforderliche Menge des Polymeren nicht in die Wasserglaslösung eingebracht werden, da sich ein sehr dickes, honigartiges Gemisch gebildet hat, das nicht auf den zu behandelnden Gegenstand mit den gängigen Einspritzgeräten aufgebracht werden kann. Gelbildende Gemische mit entsprechenden niedrigen Viskositäten enthalten im allgemeinen eine sehr geringe Polymermenge, wodurch die Elastizität und die Quellfähigkeit des erhaltenen Gels wiederum nicht zufriedenstellend ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den technisch-ökonomischen Aufwand zu senken, Gesundheits- und Umweltschäden zu vermeiden und die Lebensdauer des Gels zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Undurchlässigkeit von Böden und technischen Bauwerken durch Bildung eines Hydrogels aus Kieselsäure und einem vernetzten, quellfähigen, organischen Polymeren in oder auf dem Boden oder behandelten Bauwerken zu schaffen, das ohne nachteilige Auswirkungen auf die Eigenschaften des Gels eine einfache und gute Verarbeitbarkeit des Gemisches gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine wäßrige Lösung eines Kieselsäuregel-Vorläufers mit einem wasserlöslichen, gelbildenden Vinylmonomeren in Berührung gebracht wird, und zwar in Anwesenheit

— eines Redox-Polymerisationskatalysatorsystems,

— eines Vernetzungsmittels für das erhaltene Polymere,

— einer organischen Polycarbonsäure,

— gegebenenfalls eines Additivs, das die Eigenschaften der gebildeten Gelmatriz modifiziert, und

— gegebenenfalls eines Füllstoffes.

Es wurde somit gefunden, daß die angeführten Schwierigkeiten und Nachteile des bekannten Standes der Technik vermieden werden können, wenn anstelle des als Vorprodukt gebildeten Polymeren, die Monomeren, die zu dem gelbildenden Polymeren führen, dem Wasserglas hinzugesetzt werden, und die Polymerisation und das Vernetzen des Polymeren gleichzeitig mit der Bildung des Kieselsäurergels durchgeführt wird.

Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Undurchlässigkeit von Böden und technischen Bauwerken durch Bildung eines Hydrogels, bestehend aus Kieselsäure und einem vernetzten, quellfähigen organischen Polymeren in oder auf dem behandelten Boden oder Bauwerk.

In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß die Begriffe „Boden" und „technisches Bauwerk" im weitesten Sinne zu verstehen sind, also auch verschiedene Lagertanks, Tunnel, natürliche und künstliche Hohlräume, Felsen(gestein) usw. sowie diese umgebende Böden umfassen.

Beim in-Kontakt-Bringen der wäßrigen Lösung eines Vorläufers des Kieselsäuregels (z. B. einer wäßrigen Lösung von Wasserglas) mit einem wasserlöslichen, gelbildenden Vinylmonomeren in Anwesenheit der oben beschriebenen Komponenten laufen die folgenden chemischen Prozesse gleichzeitig ab:

— die Monomeren polymerisieren gemäß der Wirkungsweise des Redoxkatalysatorsystems,

— die erhaltenen linearen Polymeren reagieren mit dem Vernetzungsmittel, wobei ein vernetztes Polymergel entsteht, und

— aus seinem Vorläufer entsteht ein Kieselsäuregel durch die Wirkung der Polycarbonsäure.

Da diese chemischen Prozesse parallel ablaufen und alle gebildeten Zwischenprodukte im Verfahren miteinander in Wechselwirkung stehen, wird ein Gel gebildet, in dem die organischen und mineralischen Teile amalgamiert sind. Das visuelle Erscheinungsbild des erhaltenen Gels unterscheidet sich deutlich von dem der Gele, die nach den ungarischen Patentanmeldungen 3124/82 und 967/83 erhalten werden. Diese letzteren Gele sind undurchsichtig, und die organischen und mineralischen Blöcke können leicht in ihrer Struktur unterschieden werden, d.h., es wird ein Gel mit einer inhomogenen MikroStruktur erhalten. Demgegenüber sind die Gele, die nach der Erfindung hergestellt werden, transparent, was auf eine homogene MikroStruktur hinweist. Auf dieser Grundlage ist anzunehmen, daß ein organo-mineralisches Copolymeres gebildet wird, im Gegensatz zu einem Gemisch organischer und mineralischer Polymerblöcke.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann eine beliebige Substanz, die bei Kontakt mit einer Säure Kieselsäuregel bildet, als Kieselsäuregel-Vorläufer eingesetzt werden. Die bevorzugten Vertreter der Kieselsäuregel-Vorläufer sind die verschiedenen Wasserglasarten (Natriumsilikat, Kaliumsilikat usw.). Es können jedoch auch wasserlösliche Silikone und Polysilikate verwendet werden, wie z. B. solche, die üblicherweise zur Herstellung von Formen benutzt werden.

Von den wasserlöslichen gelbildenden Vinylmonomeren sind die folgenden zu nennen: Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, wasserlösliche Salze und Ester dieser Säure, Acrylamid Methacrylamid usw. Diese Monomeren können entweder allein oder als Gemisch von zwei oder drei Monomeren verwendet werden. Als Vernetzungsmittel für das organische Polymere können z. B. Aldehyde, (wie Glyoxal, Glutaraldehyd usw.) oder Divinyl- oder Trivinylverbindungen (wie Methylen-bis-acrylamid, Ethylen-bis-acrylamid, Triacryltriazin usw.) eingesetzt werden. Die Vernetzungsmittel sollten ausreichend wasserlöslich sein, ihre Löslichkeit in Wasser sollte wenigstens 1 % betragen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Redox-Katalysatorsysteme bestehen aus einer oxidierenden und einer reduzierenden Komponente. Jedes beliebige der bekannten Initiatorsysteme mit freien Radikalen vom Redoxtyp, das üblicherweise bei der Herstellung von Vinylpolymeren verwendet wird, kann eingesetzt werden. Die oxidierende Komponente kann z.B. Wasserstoffperoxid, ein Alkalipersulfat oder ein wasserlösliches, organisches Perazid sein, während die reduzierende Komponente z. B. ein wasserlösliches organisches Amin, ein wasserlösliches Salz eines Metalles mit wechseinen Wertigkeiten, ein Thiosulfat, ein Bisulfit usw

Im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare Polycarbonsäuren (das sind organische Carbonsäuren mit wenigstens zwei

Carboxygruppen) sind ζ. B. Weinsäure, Succinsäure, Zitronensäure, Apfelsäure, Ascorbinsäure usw.

Das Verhältnis von Kieselsäuregel-Vorläufern zu Vinylmonmeren, berechnet für die Trockensubstanzen, kann über einen breiten Bereich schwenken, z.B. von 10:1 bis 1:10, vorzugsweise 5:1 bis 1:1, am bevorzugtesten von 4:1 bis 2:1. Aus ökonomischen Gründen ist es vorzuziehen, die Vinylmonomeren ingeringen Mengen einzusetzen. Es wurde beobachtet, daß die Elestizität und die Quelleigenschaften des Gels im wesentlichen die gleichen bleiben wie jene, des vollständigen organischen Gels, gleich mit einem hohen Mineral: organischen Verhältnis, um weiterhin, daß je höher der Kieselsäuregehalt des Gels ist, desto größer die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit bei Beanspruchung ist.

Das Verhältnis von Kieselsäuregel-Vorläufern zu Polycarbonsäure, berechnet für die Trockensubstanzen, kann innerhalb folgender Bereiche liegen: 1:0,3 bis 1:0,6, vorzugsweise 1:0,2 bis 1:0,08, insbesondere etwa 1:0,1.

Die Menge an Vernetzungsmitteln, berechnet für die Menge des vorhandenen Vinylmonomeren, kann 1:0,01 bis 1:0,3 sein,

vorzugsweise 1:0,05 bis 1:0,2. ·

Die Menge des Redox-Katalysatorsystems, berechnet für die Masse des vorhandenen Vinylmonomeren, kann 1:0,01 bis 1:0,5 betragen, vorzugsweise 1:0,05 bis 1:0,3. Innerhalb dieses Bereiches kann das Katalysatorsystem die oxidierenden und die reduzierenden komponenten enthalten, vorzugsweise in etwa äquimolaren Mengen.

Gewünschtenfalls kann das gelbildende Gemisch auch ein oder mehrere Zuschlagstoffe enthalten, die die Eigenschaften des gebildeten Gels verändern. Diese Zuschlagstoffe können die üblichen bekannten Additive für vernetzte Vinylpolymere sein, wie Weichmacher, Stabilisatoren, Zersetzungsinhibitoren usw., von denen Melamin, Harnstoff, Monomethylolharnstoff und Thioharnstoff genannt werden. Die Mengen derartiger Additive, falls sie vorhanden sind, können bis zur Menge des Vinylmonomeren betragen.

Gewünschtenfalls kann das gelbildende Gemisch einen oder mehrere Füllstoff(e) enthalten, die im allgemeinen in derartigen Zusammensetzungen verwendet werden, wie Asbest, Sand, Flugasche, Bentonit usw. Die Menge an solchen Füllstoffen ist nicht kritisch und wird im wesentlichen von technologischen Faktoren beschränkt (z. B. Rührbarkeit und Viskosität des Gemisches, Leichtigkeit der Handhabung bei der Applikation usw.)

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Behandlung von Boden oder technischen Bauwerken kann man so verfahren, daß die Einzelkomponenten des gelbildenden Gemisches miteinander in einer entsprechenden Folge, abhängig von Verträglichkeitsfaktoren, direkt am Behandlungsort vermischt werden (z. B. in dem reparierenden defekten Rohr). Es wird allerdings bevorzugt, mit zwei vorgebildeten wäßrigen Lösungen zu beginnen und sie am Behandlungsort miteinander zu vermischen. Die Zusammensetzungen der zwei wäßrigen Lösungen sollten so gewählt werden, daß beide Lösungen über einen längeren Zeitraum stabil und lagerfähig bleiben und keine vorzeitige Gelbildung hervorgerufen wird. Um die entsprechende Zusammensetzung der Lösungen auszuwählen, sollten die folgenden Verträglichkeitsfaktoren beachtet werden:

— der Kieselsäuregel-Vorläufer darf nicht in einer üblichen Lösung mit der Polycarbonsäure vorliegen;

— die beiden Komponenten des Redox-Katalysatorsystems dürfen nicht in einer üblichen Lösung vorliegen; und

— die wäßrige Lösung des Vinylmonomeren darf die oxidierende Komponente des Redox-Katalysatorsystems nicht in freiem Zustand enthalten (es kann allerdings die oxidierende Komponente in maskierter Form, so als Komplex, enthalten).

Unter Berücksichtigung der obigen Verträglichkeitsfaktoren können die beiden wäßrigen Lösungen, die am Behandlungsort zu vermischen sind, die folgenden Zusammensetzungen aufweisen:

Lösung „A": Kieselsäure-Vorläufer (z.B. Wasserglas), oxidierende Komponente des Redox-Katalysatorsystems); Lösung „B": wasserlösliches Vinylmonomeres, Vernetzungsmittel für das organische Polymere, eine Polycarbonsäure,

reduzierende Komponente des Redox-Katalysatorsystems, Wasser; oder Lösung „B": wasserlösliches Vinylmonomeres, ein Vernetzungsmittel für das organische Polymere, eine Polycarbonsäure,

oxidierende Komponente des Redox-Katalysatorsystems in maskierter Form (z. B. Komplex mit Harnstoff),

Wasser Lösung „A": ein Kieselsäuregel-Vorläufer, reduzierende Komponente des Redox-Katalysatorsystems, Wasser.

Die „Gegebenenfalls"-Additive und -Füllstoffe können zu jeder der Lösungen „A" und „B" hinzugegeben werden, sofern es die Anforderungen an die Kompatibilität zulassen. Daher darf beispielsweise ein saurer Füllstoff (z. B. saure Flugsache) der Lösung des Kieselsäuregel-Vorläufers nicht hinzugesetzt werden.

Wie oben ausgeführt, kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Bauindustrie zur Verbesserung der Festigkeit und Undurchlässigkeit von Böden und technischen Bauwerken eingesetzt werden. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Komponenten des gelbildenden Gemisches — vorzugsweise in zwei vorgeformten wäßrigen Lösungen vorliegend — miteinander am Behandlungsort vermischt, z. B. in oder auf dem Boden oder in oder auf dem technischen Bauwerk. Wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Boden zu verfestigen ist, werden vorzugsweise die beiden wäßrigen Lösungen in die Behälter einer zweibehältrigen Einspritzvorrichtung, die mit einem Mischkopf versehen ist, eingefüllt und das Gemisch der beiden Lösungen in den zu behandelnden Boden eingespritzt. Wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Rohrschacht zu reparieren ist, wird vorzugsweise mit der sogenannten „Auffüll"-technik gearbeitet, wo die beiden Lösungen nacheinander in das zu reparierende Rohr eingebracht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren vereinigt alle Hauptvorteile der in den zitierten Patenten und Patentanmeldungen beschriebenen bekannten Methoden. Wie diese bekannten Verfahren stellt es einen schnellen, sicheren und ökonomischen Weg dar, um Böden oder technische Bauwerke stark und wasserdicht wiederherzustellen. Verglichen mit den bekannten Verfahren, hat das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden zusätzlichen Vorteile:

— es erfordert keine Chemikalien, die für die Gesundheit oder die Umgebung schädlich sind;

— es führt zu einem starken Gel, das ausreichend elastisch und quellfähig ist, die Schaden auszugleichen, die nach der Reparatur anfallen, z. B. von Bodenbewegungen, Verschleiß durch Verkehr usw.

— die gelbildenden Gemische sind leicht zu handhaben, die Behandlung erfordert keine spezielle Ausrüstung und keine speziellen Sicherheitsmaßnahmen;

— das Verfahren ist weit weniger als die bekannten, die vollständige organische Gels verwenden;

— die Lebensdauer des hergestellten Gels übersteigt ferner die der nach den bekannten Verfahren hergestellten Geles, was auf

.——~J_nn t

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die schematische Darstellung eines zu verfestigenden Rohrabschnittes, in den die Lösung „A" eingebracht wird. Fig. 2: den Rohrabschnitt gemäß Fig. 1, in den die Lösung „B" eingebracht wird.

Beispiel 1

Es wurden zwei wäßrige Lösungen mit den folgenden Zusammensetzungen hergestellt:

Lösung „A"

Wasser 40 ml

Kaliumpersulfat 1,8g

Thioharnstoff 14g

konzentriertes wäßriges Wasserglas

(Lösung) miteinerTrockensubstanz

von37Masse/Ma.-% 50 ml

Lösung „B"

Wasser 80 ml

Methacrylsäure 16 ml

Weinsäure 10g

Methylen-bis-acrylamid 0,5 g

Eisensulfat 0,5 g

Die beiden Lösungen wurden unter intensivem Rühren miteinander vermischt. Innerhalb von 7,5 Minuten bildete sich ein homogenes, transparentes Gel.

Vergleichsversuch A

Lösung „A", Wasser 90 ml Kaliumpersulfat 1,5 g

Thioharnstoff 14g Lösung,, B"

Wasser · 80 ml

Acrylsäure 16 ml

Weinsäure 10 g Methylen-bisacrylamid 0,5 g

Eisensulfat 0,5 g

Keine der Lösungen enthielt Wasserglas. Die beiden Lösungen wurden unter intensivem Rühren miteinander vermischt. In 12 Minuten wurde ein homogenes, transparentes, vollständig organisches Gel erhalten.

Vergleichsversuch B

Lösung„A	40 ml
Wasser	14g
Thioharnstoff
konzentrierte wäßrige Wasserglaslösung	50 ml
(Trockensubstanz 37 Masse/Ma.-%)
Lösung,, B"	80ml
Wasser	16g
Acrylsäure	10 g
Weinsäure	0,5 g
Methylen-bis-äcrylamid

Da kein Redox-Katalysatorsystem vorhanden war, konnte sich kein Vinylpolymeres bilden. Die beiden Lösungen wurden miteinander unter intensivem Rühren vermischt. Innerhalb von einer Minute bildete sich ein trübes Mineralgel. Das Gel zeigte eine starke Entquellung (Synärese).

Beispiel 2

Lösung„A	40 ml
Wasser	1,8g
Kaliumpersulfat	14g
Thioharnstoff
konzentrierte Wasserglaslösung
(Trockensubstanz37 Masse/Ma.-%) in	50 ml
wäßriger Form
Lösung „B"	80 ml
Wasser	16 g
Acrylsäure	10g
Succinsäure	2g
Methylen-bis-acrylamid	ig
Eisensulfat

Die beiden Lösungen wurden miteinander unter starkem Rühren vermischt. Innerhalb von einer Minute bildete sich ein homogenes, transparentes Gel.

Beispiel 3

Lösung„A	70 ml
Wasser	0,9 g
Kaliumpersulfat	7g
Melamin
konzentrierte wäßrige Wasserglaslösung	25 ml
(Trockensubstanz 37 Masse/Ma.-%)
Lösung „B"	80 ml
Wasser	16ml
Methacrylsäure	10g
Weinsäure	0,5 g
Methylen-bjs-acrylamid	0.5 a
Eisensulfat

Die beiden Lösungen wurden unter intensivem Rühren miteinander vermischt. Innerhalb von 120 Minuten bildete sich ein homogenes transparentes Gel.

Beispiel 4

Lösung„A"	16ml
Wasser	0,8 g
Kaliumpersulfat	6g
Melamin
konzentrierte wäßrige Wasserglaslösung	20 ml
(Trockensubstanz37 Masse/Ma.-%)
Lösung „B"	50 ml
Wasser	4g
Itaconsäure	0,5 g
Eisensulfat	0,5 g
Methylen-bis-acrylamid	2g
Zitronensäure

Die beiden Lösungen wurden miteinander unter intensivem Rühren vermischt. Innerhalb von 15 Minuten bildet sich ein homogenes, transparentes Gel.

Beispiel 5

Lösung „A"	19ml
Wasser
konzentrierte wäßrige Wasserglaslösung	80 ml
(Trockensubstanz 37 Masse/Ma.-%)	1ml
Triethanolamin
Lösung „Β"	85 ml
Wasser	15ml
Acrylsäure	10 ml
Zitronensäure
Wasserstoffperoxid im Komplex mit	4g
Harnstoff	0,5 g
Methylen-bis-acrylamid

Tabelle I	Druckfestigkeit
Beispiel Nr.	kg/m²
	21
1	23
2	15
3	19
4	17
CJl	Vergleichsversuch A13
	Vergleichsversuch B 2

Die beiden Lösungen wurden unter intensivem Rühren miteinander vermischt. Innerhalb von 18 Minuten bildete sich ein homogenes, transparentes Gel.

Die Druckfestigkeit und Verformung der nach den obigen Beispielen und Vergleichsversuchen hergestellten Gele wurde mittels standardisierter Verfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Aus den Tabellen wird klar, daß die erfindungsgemäß hergestellten Gele denen nach bekannten Verfahren hergestellten überlegen sind.

Verformung

48 55 60 64 61 67 5

Beispiel 6

Die Lösungen „A" und „B" mit den im Beispiel 1 gegebenen Zusammensetzungen wurden für die Reparatur eines Rohres in folgender Weise verwendet:

Der zu behandelnde Rohrabschnitt ist in Fig. 1 gezeigt. Der von den Schächten 2 und 3 begrenzte Rohrabschnitt wurde entsprechend gereinigt und anschließend mit den Rohrverschlüssen 1 blockiert. Danach wurde der verschlossene Rohrabschnitt mit der Lösung „A" über den Schacht 2 ausgefüllt. Die Lösung „A" wurde im Tank 4 gelagert. Der erforderliche Druck, um die Lösung in die Löcher, Brüche und Höhlungen hineinzudrücken, wurde durch Auffüllen des Schachtes bis zur entsprechenden Höhe erzielt. Abhängig von den Bruchstellen des Rohres, durch die die Lösung „A" austritt, wurde eine Lösungshöhe von etwa 1 bis 2mm im Schacht 2 aufrechterhalten. Die Lösung in dem Schacht wurde, falls erforderlich, aufgefüllt. Nach einem entsprechenden Zeitraum, im allgemeinen nach 10 bis 20 Minuten, wurde die Restflüssigkeit aus dem Rohrabschnitt über den Schacht 2 in den Tank 4 zurückgepumpt.

Danach wurde, wie in Fig. 2 gezeigt, die Lösung „B" aus dem Tank 6 über den Schacht 2 in den Rohrabschnitt eingebracht. Der für das Eindrücken der Lösung in die Löcher, Bruche und Höhlungen benötigte Druck wurde wiederum durch Auffüllen des Schachtes bis zur entsprechenden Höhe erreicht. Die Lösung wird, falls erforderlich, nachgefüllt. Nach einem entsprechenden Zeitraum, vorzugsweise wenn nicht mehr austritt, wurde der Rest der Flüsigkeit in den Tank 6 über den Schacht 2 zurückgepumpt, und die Rohrverschlüsse wurden entfernt. Damit war die Reparatur beendet.

Falls die Ergebnisse durch Wasserdichtheitstests unter Verwendung von Wasser oder Luft überprüft werden sollen, kann dies vor Entfernung der Rohrverschlüsse erfolgen.

Diese Qualitätskontrolle kann allerdings vermieden werden durch Stehenlassen der Lösung „B" im Schacht 2 für einen entsprechenden Zeitraum. Wenn sich der Lösungsspiegel im Schacht 2 innerhalb von 15 Minuten nicht verringert (oder die Absenkung innerhalb der vorgeschriebenen tolerierbaren Grenzen bleibt), ist dies ein Anzeichen dafür, daß das Rohr entsprechend wasserdicht ist.

Die durch Schadstellen, ungeeignete Fugen oder Bruchstellen des Rohres ausgetretenen Lösungen „A" und „B" bilden innerhalb und/oder in der Umgebung des behandelten Rohres ein stabiles Gel 5. Dieses ist nicht nur in der Lage, die Sickerlinien des Rohres vollständig zu blockieren, sondern auch den das Rohr umgebenden Boden zu verfestigen und wasserdicht zu machen.

Dementsprechend verbessern sich auch die Einbettungsbedingungen des Rohres zu einem hohen Grade, was ein entscheidender Faktor im Hinblick auf die Stabilität und Lebensdauer von Rohrleitungen ist.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Undurchlässigkeit von Böden und technischen Bauwerken durch Bildung eines Hydrogels aus Kieselsäure und einem vernetzten, quellfähigen, organischen Polymeren in oder auf dem Boden oder behandelten Bauwerk, gekennzeichnet dadurch, daß eine wäßrige Lösung eines Kieselsäuregel-Vorläufers mit einem wasserlöslichen, gelbildenden Vinylmonomeren in Anwesenheit

— eines Redox-Polymerisationskatalysatorensystems,

— eines Vernetzungsmittels für das erhaltene Polymere,

— einer organischen Polycarbonsäure,

— gegebenenfalls eines Additivs, das die Struktur des gebildeten Gels modifiziert, und

— gegebenenfalls eines Füllstoffes,
in Berührung gebracht wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Komponenten des gelbildenden Gemisches durch Vermischen von zwei vorher hergestellten wäßrigen Lösungen in Berührung gebracht werden.
3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine der beiden wäßrigen Lösungen den Kieselsäuregel-Vorläufer, die oxidierende Komponente des Redox-Katalysatorsystems und gegebenenfalls ein Additiv und/oder einen Füllstoff enthält, und die andere wäßrige Lösung aus dem wasserlöslichen Vinylpolymeren, dem Vernetzungsmittel, der Polycarbonsäure, der reduzierenden Komponente des Redox-Katalysatorsystems und gegebenenfalls einem Additiv und/oder einem Füllstoff besteht.
4. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine der wäßrigen Lösungen aus dem Kieselsäuregel-Vorläufer, der reduzierenden Komponente des Redox-Katalysatorsystems und gegebenenfalls einem Additiv und/oder einem Füllstoff besteht, und die andere wäßrige Lösung das wasserlösliche Vinylpolymere, das Vernetzungsmittel, die Polycarbonsäure, die oxidierende Komponente des Redox-Katalysatorsystems in maskierter Form und gegebenenfalls ein Additiv und/oder einen Füllstoff enthält.