DE10002827A1

DE10002827A1 - Dichtwandkonzentrat und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10002827A1
Application number: DE2000102827
Authority: DE
Inventors: Peter Esser; Andreas Maerten; Uwe Kapteina; Anja Richter
Original assignee: Anneliese Zementwerke AG
Current assignee: Heidelberg Materials AG
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: DE10002827C2

Abstract

Es wird ein neues Dichtwandkonzentrat beschrieben, das 20 bis 80 Gew.-Teile Hüttensandmehl mit mindestens einem hydroxylionenbildenden Anreger und 10 bis 60 Gew.-Teile Erdalkalibentonit sowie Anmachwasser in einer solchen Menge enthält, daß ein Wasser/Feststoff-Wert (W/F-Wert) unterhalb von 1,0 erreicht wird. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Dichtwandkonzentrat hat eine pumpfähige Konsistenz und ist somit gut handhabbar. Es kann in relativ einfacher, wenig aufwendiger Weise in gebrauchsfertige Dichtwandsuspensionen überführt werden, die sich zur Herstellung von Dichtwänden, insbesondere wasserrückhaltenden Trennwänden, eignen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Dichtwandkonzentrat, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung zur Herstellung einer gebrauchs- bzw. verwendungsfertigen Dichtwandsuspension und schließlich zur Herstellung von Dichtwänden.

Die Herstellung hydraulischer Barrieren ist eine wichtige Baumaßnahme des Spezialtiefbaus. Diese sind immer dann erforderlich, wenn aus bestimmten Gründen der Transport von Wässern oder der von ihnen mitgeführten Substanzen im Boden verhindert werden soll. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Ausbreitung von Schadstoffen, etwa aus einem industriellen Altlastenstandort oder einer Deponie, unterbunden werden soll. Auch bei der Herstellung von Baugruben ist der Bau hydraulischer Barrieren zur Erleichterung der Wasserhaltung ein übliches Verfahren.

Ein besonders häufig hergestelltes Barrierebauwerk ist die sogenannte Dichtwand. Dabei werden mit speziellen Baumaschinen bis zu 50 m tiefe, meist 0,6 m breite Schlitze in die Erde gebracht, die mit einem abdichtenden Baustoff gefüllt werden. Der Aushub eines solchen Schlitzes ist allerdings nur in einer stützenden Suspension möglich, da sonst der Erddruck den Schlitz zum Einsturz bringen würde.

Standardmäßig wird zur Stützung des Schlitzes eine Bentonitsuspension eingesetzt. Bentonit ist ein spezieller Ton, der seine hohe Quellfähigkeit dem Gehalt an Mont morillonit verdankt. Besonders erwünscht für die hier beschriebene technische Anwendung sind die thixotropen Eigenschaften von Bentonitsuspensionen, die einerseits ein Durchfahren der Suspension mit einem Grabwerkzeug gestatten, andererseits im Ruhezustand eine genügend hohe Fließgrenze aufweisen, um den Zusammenbruch des Schlitzes zu verhindern.

Beim sogenannten Einphasenverfahren, das meistens bei der Herstellung von Dicht wänden zum Einsatz kommt, wird der Bentonitsuspension noch ein zementäres hydraulisches Bindemittel beigefügt. Dies sorgt dafür, daß die Suspension im Schlitz nach einiger Zeit erhärtet und auf diese Weise eine im Boden befindliche Trenn wand bildet, welche die nötige Wasserundurchlässigkeit aufweist. Die Zusammensetzung der Bentonitsuspension muß so abgestimmt sein, daß eine gewisse Festig keit entsteht, die Suspension jedoch bearbeitbar bleibt und nach dem Freilegen von Fertigteilwänden oder eingestellten Spundwänden das Material ohne Schwierig keiten entfernt werden kann. Für Einzelheiten kann beispielsweise verwiesen werden auf das "Handbuch des Spezialtiefbaus - Geräte und Verfahren" von Dipl.- Ing. Heinrich-Otto Buja aus dem Werner Verlag GmbH & Co. KG, Düsseldorf, 1998, 1. Auflage, insbesondere Seiten 376 ff.

Früher war es nur möglich, die benötigte Zement/Bentonit-Suspension in zwei Schritten herzustellen. Dazu wurde zunächst Bentonit, in der Regel ein Natrium bentonit, mit Wasser hochturbulent mit großen Scherkräften aufbereitet. In einem Vorbehälter wurde dieses Material einige Stunden vorgequollen. Danach wurde in einem zweiten Mischvorgang in einem anderen Mischaggregat der vorgefertigten Bentonitsuspension die benötigte Menge Hochofenzement zugefügt. Die so fertig gestellte Suspension wurde in einen Vorratsbehälter gefördert und von dort nach Bedarf in den Schlitz gepumpt. Die getrennte Aufbereitung war erforderlich, weil gewöhnliche Zement/Bentonit-Mischungen mit Wasser nicht zu stabilen Suspen sionen aufbereitet werden können. Eine übliche Mischung enthielt beispielsweise ca. 35 kg Natriumbentonit, 200 kg Zement CEM III B 32,5 und 920 kg Wasser. Dieses Verfahren kommt in Deutschland nur noch selten zur Anwendung, da der Baustellenaufwand unverhältnismäßig hoch ist.

Die getrennte Silierung der Ausgangsstoffe, die Erforderlichkeit verschiedener Mischaggregate und -vorgänge, die umständliche Vorratshaltung und nicht zuletzt die Größe der gesamten Anlage haben dazu geführt, daß heutzutage überwiegend Dichtwandfertigmischungen zum Einsatz kommen. In diesen Fertigmischungen sind Bentonit und Bindemittel so aufeinander abgestimmt, daß die Zubereitung einer fertigen Suspension in nur einem Mischschritt ohne eine erforderliche Nachquellzeit erfolgen kann. Zudem besitzen Fertigmischungen gegenüber den gewöhnlichen konventionellen Mischungen weitere vorteilhafte Eigenschaften, so z. B. eine lange Verarbeitbarkeit und eine hohe Undurchlässigkeit im erhärteten Zustand. Eine übliche Fertigmischung enthält pro Kubikmeter ca. 200 bis 250 kg Dichtwandmasse. Solche Massen bestehen aus ca. 25% Natriumbentonit und 75% hüttensandreichen Spezialbindemitteln. Für besondere Zwecke können aber auch Rezepturen mit bis zu 500 kg Dichtwandmasse pro Kubikmeter zum Einsatz kommen.

Dichtwandtrockenfertigmischungen der zuvor genannten Art und hieraus herge stellte gebrauchsfertige Dichtwandsuspensionen sind beispielsweise beschrieben in der EP-A-0 262 302 und in der EP-A-0 239 740 sowie in der DE-C-38 00 776, in der DE-A-41 21 776 und in der DE-C-42 13 348.

Aber selbst beim Einsatz von Fertigmassen ist die Baustelleneinrichtung noch ein erheblicher Kostenfaktor. Denn auch bei der Verwendung von Dichtwandfertig mischungen wird immer noch ein Silo sowie ein Mischer mit turbulenter Aufberei tung benötigt, darüber hinaus auch noch ein zusätzlicher Vorratsbehälter als "Puffer". Die durch die Baustelleneinrichtung verursachten Fixkosten spielen aber eine um so größere Rolle, je kleiner die zu erstellende Dichtwand ist. Es kann daher in einigen Fällen wirtschaftlicher sein, an geeigneter Stelle eine fertige Dichtwand suspension zu beziehen, die dann auf der Baustelle in einen Vorratsbehälter gepumpt wird, so daß auf der Baustelle selbst dann keine Mischanlage mehr erfor derlich ist. Der dadurch erzielte Kostenvorteil wird aber meistens durch den enormen Frachtkostenanstieg überkompensiert, der durch den Transport einer fertigen Suspension hervorgerufen wird. Da der Wasseranteil in Dichtwand suspensionen im allgemeinen größer als 80% ist, werden die Transportkosten um ein Vielfaches gegenüber dem Transport des reinen Feststoffs erhöht. Nur sehr geringe Transportentfernungen und sehr kleine Bauobjekte lassen den Bezug einer fertigen Suspension sinnvoll erscheinen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, die zuvor geschilderten Nach teile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll die Errichtung von kleineren Dichtwänden vereinfacht und wirtschaftlich rentabler gestaltet werden.

Die vorliegende Erfindung besteht also nunmehr darin, für den Baustellenbetrieb nicht eine vollständig gebrauchsfertige Dichtwandsuspension bereitzustellen, sondern ein möglichst wasserarmes Dichtwandkonzentrat. Dieses Dichtwand konzentrat soll dann auf der Baustelle in den Vorratsbehälter gepumpt werden, um dort - insbesondere ohne zusätzliche turbulente Aufbereitung - mit Wasser auf die gewünschte und erforderliche Gebrauchskonsistenz aufgefüllt zu werden.

Versucht man dieses Verfahren mit einer herkömmlichen Dicht wand(trocken)fertigmasse des Standes der Technik, wie sie zuvor beschrieben wurde, scheitert man aber aus folgenden Gründen:

Dichtwandmassen werden für ihren praktischen Einsatz meist in eine fließfähige Konsistenz gebracht. Meßgröße ist in der Praxis die Auslaufzeit aus dem Marsh- Trichter nach DIN 4127, die bei ca. 40 Sekunden liegen sollte. Eine nennenswerte Wasserreduktion etwa auf die Hälfte führt jedoch zu einer völlig steifen Masse, die weder ausreichend turbulent aufgeschlossen werden kann noch pumpfähig ist noch durch Zugabe von Wasser in einem Vorratsgefäß ohne Einbringen weiterer erheb licher Scherkräfte in einen gebrauchsfähigen Zustand gebracht werden kann. Überraschenderweise kann die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst werden durch ein Dichtwandkonzentrat, das

a) 20 bis 80 Gew.-Teile Hüttensandmehl mit mindestens einem hydroxyl ionenbildenden Anreger;
b) 10 bis 60 Gew.-Teile Erdalkalibentonit; und
c) Wasser zur Einstellung eines Wasser/Feststoff-Wertes (W/F-Wertes) unter 1,0

enthält,
wobei die Angaben der Gew.-Teile sich jeweils auf das Dichtwandkonzentrat bezie hen.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtwandtrockenfertigmischungen können dagegen aus den oben geschilderten Gründen nicht zu Dichtwand konzentraten mit derart geringen W/F-Werten unterhalb von 1,0 verarbeitet werden.

Die Komponente (a), d. h. das Hüttensandmehl mit mindestens einem hydroxyl ionenbildenden Anreger, wird erfindungsgemäß in Mengen von 20 bis 80 Gew.-Teilen, vorzugsweise in Mengen von 45 bis 75 Gew.-Teilen, insbesondere in Mengen von 55 bis 65 Gew.-Teilen, eingesetzt, bezogen auf das Dichtwand konzentrat.

Die Komponente (b), d. h. der Erdalkalibentonit, wird erfindungsgemäß in Mengen von 10 bis 60 Gew.-Teilen, vorzugsweise in Mengen von 25 bis 55 Gew.-Teilen, insbesondere in Mengen von 35 bis 45 Gew.-Teilen, eingesetzt, bezogen auf das Dichtwandkonzentrat.

Wie bereits beschrieben, enthält das erfindungsgemäße Dichtwandkonzentrat Wasser in einer solchen Menge, daß ein Wasser/Feststoff-Wert (W/F-Wert) unter 1,0 eingestellt wird, wobei die Bezeichnung "unter 1,0" bedeutet, daß der Wert von 1,0 nicht mit umfaßt ist.

Vorzugsweise wird das Wasser in einer solchen Menge zugesetzt, daß ein Wasser/Feststoff-Wert (W/F-Wert) unter 0,9, insbesondere unter 0,8, im erfindungs gemäßen Dichtwandkonzentrat eingestellt wird. Das erfindungsgemäße Dichtwand konzentrat weist somit einen deutlich geringeren Wasser/Feststoff-Wert (W/F-Wert) - hier speziell: Wasser/Bindemittel-Wert (W/B-Wert) - auf als herkömmliche gebrauchs- bzw. verwendungsfertige Dichtwandsuspensionen des Standes der Technik, ist aber dennoch pumpfähig. Bei dem erfindungsgemäßen Dichtwand konzentrat handelt es sich aber gleichermaßen um eine Suspension.

Trotz seines geringen W/F-Wertes verbleibt aber das erfindungsgemäße Dichtwand konzentrat selbst nach seiner Herstellung insbesondere noch mindestens 90 Minuten in pumpfähiger Konsistenz. Die pumpfähige Konsistenz entspricht im allgemeinen einem Ausbreitmaß gemäß EN 459/2 nach 90 Minuten über 18 cm.

Im allgemeinen verwendet man Hüttensandmehl mit einer Mahlfeinheit nach Blaine von mindestens 2000 cm²/g, vorzugsweise im Bereich von 2500 bis 4500 cm²/g, insbesondere im Bereich von 3000 bis 4000 cm²/g. Bei diesen Mahlfeinheiten handelt es sich um aus wirtschaftlichen Gründen anzustrebende Mittelwerte, da größere Feinheiten erheblich höhere Mahlkosten zur Folge haben.

Hydroxylionenbildende Anreger sind dem Fachmann bekannt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Portlandzementklinker. Darüber hinaus kommen als hydroxylionenbildende Anreger auch Alkali- oder Erdalkalihydroxide, wie z. B. Calciumhydroxid, oder auch Alkali- oder Erdalkalioxide, wie z. B. Calciumoxid, in Betracht. Mischungen der zuvor genannten hydroxylionenbildenden Anreger können gleichermaßen verwendet werden.

Bei der Verwendung von Portlandzementklinker als hydroxylionenbildender Anreger wird dieser vorzugsweise in Form von Zementen, insbesondere Norm zementen nach ENV 197-1, zugegeben, beispielsweise in Form von Portlandzement, Portlandhüttenzement, Portlandsilicastaubzement, Portlandpuzzolanzement, Port landflugaschezement, Portlandschieferzement, Portlandkalksteinzement, Portland kompositzement, Hochofenzement, Puzzolanzement und/oder Kompositzement.

Der Anteil an hydroxylionenbildenden Anregern im Hüttensandmehl beträgt im allgemeinen 0,5 bis 20 Gew.-Teile, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-Teile, insbesondere 1,5 bis 6 Gew.-Teile, bezogen auf das Hüttensandmehl.

Bei der Angabe der Gew.-Teile für die oben genannten Dichtwandkonzentrat komponente (a) "Hüttensandmehl mit mindestens einem hydroxylionenbildenden Anreger" ist der Anteil des/der hydroxylionenbildenden Anreger bereits angerechnet auf die gesamte Komponente (a).

Vorzugsweise wird der hydroxylionenbildende Anreger gleichfalls fein gemahlen eingesetzt, was eine einfachere Zudosierung des Anregers erlaubt. Die Mahlfeinheit des Anregers ist aber keine kritische Größe. Abweichungen hiervon liegen durchaus noch im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Falls als hydroxylionenbildender Anreger Portlandzementklinker in Form von Zementen eingesetzt wird, werden im allgemeinen Mahlfeinheiten nach Blaine von mindestens 2000 cm²/g, vorzugsweise im Bereich von 2500 bis 4500 cm²/g, insbesondere im Bereich von 3000 bis 4000 cm²/g, bevorzugt.

Bei dem eingesetzten Erdalkalibentonit handelt es sich vorzugsweise um Calcium bentonit.

Vorzugsweise wird der Erdalkalibentonit, insbesondere Calciumbentonit, gleichfalls fein gemahlen eingesetzt, was eine einfachere Zudosierung des Erdalkalibentonits erlaubt. Die Mahlfeinheit des Erdalkalibentonits ist aber keine kritische Größe, so daß auch Abweichungen hiervon durchaus noch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.

Insbesondere verwendet man Erdalkalibentonite, vorzugsweise Calciumbentonit, bei welchen der Siebrückstand auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 63 µ höchstens 50%, vorzugsweise höchstens 25%, beträgt.

Erfindungsgemäß geeignete Bentonite werden beispielsweise von der Firma IBECO Bentonit-Technologie GmbH hergestellt, z. B. BENTONIT IBECO CR-4-A oder IBECO CALZONIT N.

Das erfindungsgemäße Dichtwandkonzentrat kann darüber hinaus noch weitere Inhaltsstoffe und/oder Zusätze enthalten. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn bestimmte Eigenschaften des Dichtwandkonzentrats und/oder der hieraus hergestellten gebrauchsfertigen Dichtwandsuspension bzw. des End produktes gewünscht sind. Als weitere Inhaltsstoffe und Zusätze kommen alle dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufigen Zusatzmittel, Zusatzstoffe und Zuschläge in Betracht, sofern sie nicht dem Einsatzzweck zuwiderlaufen. Hierzu zählen beispielsweise Verzögerer, Verflüssiger, Stabilisierer und dergleichen.

So kann beispielsweise das Zufügen mindestens eines Verflüssigers nützlich sein. Der Verflüssiger kann insbesondere in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-Teilen, bezogen auf das Dichtwandkonzentrat, eingesetzt werden.

Der Verflüssiger hat erfindungsgemäß u. a. die Aufgabe, die Konsistenz oder Viskosität der Dichtwandkonzentration zu erniedrigen. Dies soll die Verarbeitungs fähigkeit des erfindungsgemäßen Dichtwandkonzentrats verbessern, d. h. das erfin dungsgemäße Dichtwandkonzentrat also fließfähiger machen. Hierbei soll die Viskositätserniedrigung ohne Änderung des W/F-Wertes bzw. W/B-Wertes erfolgen. Der Verflüssiger hat aber auch die Aufgabe, die verwendete Anmachwassermenge zu reduzieren, d. h. bei vergleichbarer Konsistenz kann der Anmachwasserbedarf reduziert werden.

Erfindungsgemäß einsetzbare Verflüssiger sind dem Fachmann an sich bekannt (siehe z. B. H. Reul, Handbuch der Bauchemie, Verlag für chemische Industrie H. Zielkowsky KG, Augsburg, 1991).

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Verflüssiger insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von modifizierten oder unmodifizierten Lignin- und Napththalin sulfonaten (z. B. in Form der Calcium- oder Natriumsalze); sulfonierten Naphthalin formaldehydkondensaten (z. B. in Form der Calcium- oder Natriumsalze); sulfonier ten Melaminformaldehydkondensaten (z. B. in Form der Natriumsalze); sulfonierten Phenolformaldehydkondensaten (z. B. in Form der Natriumsalze); Acrylsäure/Acryl amid-Gemischen; und Mischungen der zuvor genannten Stoffe.

Gleichermaßen kann es vorteilhaft sein, dem erfindungsgemäßen Dichtwand konzentrat mindestens einen Stabilisierer zuzusetzen. Vorzugsweise wird der Stabilisierer in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-Teilen zugesetzt, bezogen auf das Dichtwandkonzentrat.

Der Stabilisierer hat die Aufgabe, die Stabilität bzw. Beständigkeit des Dichtwand konzentrats, einer Suspension, zu erhöhen, d. h. mit anderen Worten die Suspension des Dichtwandkonzentrats aufrechtzuerhalten.

Erfindungsgemäß einsetzbare Stabilisierer sind dem Fachmann an sich bekannt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Stabilisierer insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Stärken und deren Derivaten; vernetzten Stärken; Dextrinen; Pullulan; Carboxymethylstärken; Carboxymethylcellulosen (CMC); Methylcellulosen (MC); Ethylcellulosen (EC); Hydroxymethylcellulosen (HMC); Hydroxyethyl cellulosen (HEC); Methylhydroxyethylcellulosen (MHEC); Methylhydroxypropyl cellulosen (MHPC); Xanthanen; Agar-Agar; Alginaten; Guar-Gum; Gummi Arabicum; Johannisbrotkernmehl; Pectin; Tragant; sowie deren Mischungen.

Bevorzugte Stabilisierer sind Methylcellulosen (MC), Hydroxymethylcellulosen (HMC), Hydroxyethylcellulosen (HEC); Methylhydroxypropylcellulosen (MHPC), Methylhydroxyethylcellulosen (MHEC) und definierte Xanthane.

Gleichermaßen kann es vorteilhaft sein, dem erfindungsgemäßen Dichtwand konzentrat mindestens einen Verzögerer zuzusetzen. Der Verzögerer hat u. a. die Aufgabe, die Abbindezeit bzw. die Verarbeitungszeit des erfindungsgemäßen Dicht wandkonzentrats zu verlängern.

Erfindungsgemäß verwendbare Verzögerer sind dem Fachmann bekannt (siehe z. B. H. Reul, Handbuch der Bauchemie, Verlag für chemische Industrie H. Zielkowsky KG, Augsburg, 1991).

Erfindungsgemäß einsetzbare Verzögerer umfassen einerseits anorganische und organische Substanzen, die schwerlösliche Calciumsalze und Calciumkomplexe bilden.

Die Substanzen, die schwerlösliche Calciumsalze oder Calciumkomplexe bilden können, können unterteilt werden in anorganische und organische Substanzen. Zu den anorganischen Substanzen, die schwerlöslichen Calciumsalze oder Calcium komplexe bilden können, zählen insbesondere Natrium- und Kaliumphosphate, Natrium- und Kaliumphosphonate, Ammoniumphosphate und Ammoniumphos phonate, wasserlösliche Silikofluoride, Borsäure sowie die Alkaliborate. Von diesen Substanzen haben sich im wesentlichen die Alkaliphosphate durchgesetzt.

Zu den organischen Substanzen, die schwerlösliche Calciumsalze oder Calcium komplexe bilden können, zählen insbesondere die Hydroxycarbonsäuren, wie z. B. Weinsäure (z. B. L(+)-Weinsäure), Gluconsäure, Gluconsäurelacton, Heptonsäure, Zitronensäure, Gallussäure, Pyrogallol, Saccharose, Glucose, Fructose, Äpfelsäure, Tartronsäure, 2,4,6-Trihydroxybenzoesäure, sowie die jeweiligen Mono- bzw. Dialkalisalze und die jeweiligen Hydrate. In der Praxis werden überwiegend Gluconsäure, Natriumgluconat und Saccharose eingesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Ver zögerer ausgewählt aus der Gruppe von Zuckern wie Glucose, Fructose sowie Saccharose und Hydroxycarbonsäuren wie Weinsäure, Gluconsäure, Gluconsäure lacton, Heptonsäure, Zitronensäure, Gallussäure, Pyrogallol, Äpfelsäure, Tartron säure, 2,4,6-Trihydroxybenzoesäure sowie deren jeweiligen Mono- und Dialkali salzen und deren Hydraten.

Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Verzögerer ausgewählt aus der Gruppe von Gluconsäure, Natriumgluconat, Saccharose und deren Mischungen.

Ferner können dem erfindungsgemäßen Dichtwandkonzentrat fein gemahlenes Gesteinsmehl und/oder Kalksteinmehl und/oder feine Flugasche (z. B. aus Entstaubungsanlagen von Steinkohlekraftwerken) und/oder feine Filterstäube (z. B. aus Entstaubungsanlagen von anderen technischen, z. B. thermischen Prozessen) zugesetzt werden.

Gleichermaßen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgmäßen, zuvor beschriebenen Dichtwandkonzentrats, bei dem man

a) Hüttensandmehl mit mindestens einem hydroxylionenbildenden Anreger in den zuvor bezeichneten Mengen;
b) Erdalkalibentonit in den zuvor bezeichneten Mengen;
c) Wasser zur Einstellung eines Wasser/Feststoff-Wertes (W/F-Wertes) unter 1,0, vorzugsweise unter 0,9, insbesondere unter 0,8; und
d) gegebenenfalls weitere Inhaltsstoffe und Zusätze der zuvor beschriebenen Art;

durch niedertouriges, insbesondere nichtturbulentes Rühren, vorzugsweise bei Rührgeschwindigkeiten unterhalb von 300 Umdrehungen pro Minute (300 U/min, 300 Upm), innig durchmischt.

Das erfindungsgemäße Dichtwandkonzentrat ist also dadurch gekennzeichnet, daß es durch niedertouriges, insbesondere nichtturbulentes Rühren, vorzugsweise bei Rührgeschwindigkeiten unterhalb von 300 U/min, hergestellt ist.

Aus dem so hergestellten erfindungsgemäßen Dichtwandkonzentrat lassen sich ohne weiteres gebrauchs- bzw. verwendungsfertige Dichtwandsuspensionen herstellen. Somit betrifft die vorliegende Erfindung gleichermaßen ein Verfahren zur Herstellung einer gebrauchs- bzw. verwendungsfertigen Dichtwandsuspension, wobei man

- in einem ersten Schritt ein erfindungsgemäßes Dichtwandkonzentrat wie zuvor beschrieben herstellt; und man dann
- in einem zweiten Schritt dieses unter Rühren mit 0,5 bis 10 Gew.-% Alkali carbonat, vorzugsweise Natriumcarbonat, berechnet in wasserfreier Form und bezogen auf das Erdalkalibentonit, und mit der zum Erreichen der Konsistenz der gebrauchs- bzw. verwendungsfertigen Dichtwandsuspension erforderlichen Wassermenge versetzt und anschließend durchmischt.

Die gebrauchs- bzw. verwendungsfertige Dichtwandsuspension wird im zweiten Schritt im allgemeinen auf einen Wasser/Feststoff-Wert von 3 bis 5, insbesondere von 4 bis 4,5, eingestellt.

Die Zugabe der nötigen Wassermenge kann gravimetrisch oder volumetrisch erfolgen. Es ist aber möglich, falls auf der Baustelle keine entsprechende Dosier einrichtung zur Verfügung steht, einfach Wasser aufzufüllen bis zum Erreichen einer bestimmten vorgegebenen Materialdichte, die z. B. mit einer Spülungswaage unter Baustellenbedingungen rasch bestimmt werden kann.

Das Alkalicarbonat wird im zweiten Verfahrensschritt in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 8 Gew.-%, insbesondere von 4 bis 6 Gew.-%, eingesetzt, berechnet in wasserfreier Form und bezogen auf das Erdalkalibentonit. Das Alkalicarbonat, vorzugsweise Natriumcarbonat (Soda), kann dabei auch als wäßrige Lösung zugesetzt werden.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Alkalicarbonat, vorzugsweise Natriumcarbonat, hierzu in der im zweiten Schritt erforderlichen Wassermenge gelöst.

Durch die Zugabe von Soda wird das geringer quellfähige Calciumbentonit zum Teil in Natriumbentonit umgewandelt, welches bekanntermaßen bis zu 700% Wasser aufnehmen kann.

Eine weitere erfindungsgemäße Vorgehensweise besteht nun darin, zusammen mit der erforderlichen Wassermenge, die benötigt wird, um die gewünschte Verdünnung auf nur noch ca. 20% Feststoff zu erreichen, eine gewisse Menge Soda zuzugeben. Im allgemeinen ist eine Menge von ca. 5 Gew.-%, bezogen auf den Calciumbentonit-Gehalt, ausreichend. Überraschenderweise ergibt diese Vorgehens weise eine gebrauchsfertige Dichtwandsuspension, ohne daß ein turbulenter Misch vorgang nötig wird, was eigentlich zu erwarten wäre.

Das Durchmischen im zweiten Schritt erfolgt vorzugsweise durch niedertouriges, insbesondere nichtturbulentes Rühren, vorzugsweise bei Rührgeschwindigkeiten unterhalb von 300 U/min (300 Upm), worin ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist also den entscheidenden Vorteil auf, daß sowohl im ersten Verfahrensschritt als bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Dichtwandkonzentrats als auch im zweiten Verfahrensschritt bei der Herstellung der fertigen Dichtwandsuspension die Herstellung der Mischung jeweils durch nicht turbulentes, d. h. niedertouriges Rühren hergestellt wird, insbesondere unter Rühren mit weniger als 300 U/min (Upm).

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise und den Einsatz des erfindungs gemäßen Dichtwandkonzentrats reduzieren sich die Transportkosten gegenüber dem Transport einer fertigen Suspension auf einen Bruchteil der üblichen Kosten. Gleichzeitig gelingt die Herstellung einer einsatzfähigen Dichtwandsuspension in einem einfachen Vorratsbehälter ohne Einsatz besonderer Mischtechnik. Dies erschließt die wirtschaftliche Handhabung kleinerer Bauvorhaben, die sonst nicht oder nur unter erheblich höherem Kostenaufwand zur Ausführung gelangen könnten.

Wie zuvor beschrieben, hat das erfindungsgemäße Dichtwandkonzentrat eine pumpfähige Konsistenz und ist somit gut handhabbar; insbesondere entspricht diese pumpfähige Konsistenz einem Ausbreitmaß gemäß EN 459/2 nach 90 Minuten über 18 cm. Mit anderen Worten ausgedrückt, hat das erfindungsgemäße Dichtwand konzentrat den Vorteil, daß es mindestens 90 Minuten in pumpfähiger Konsistenz verbleibt. Es kann daher in relativ einfacher, wenig aufwendiger Weise in gebrauchsfertige, einsatzfähige Dichtwandsuspensionen überführt werden, die sich zur Herstellung von Dichtwänden, insbesondere wasserrückhaltenden Trenn wänden, eignen. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch die Verwendung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Dichtwandkonzentrats zur Herstellung von Dichtwänden, insbesondere wasserrückhaltenden Trennwänden, vorzugsweise im Einphasenverfahren.

Das erfindungsgemäße Dichtwandkonzentrat hat gegenüber den üblichen gebrauchsfertigen Dichtwandsuspensionen des Standes der Technik den Vorteil, daß der Feststoffgehalt verdreifacht ist.

Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß die Aufbereitung des erfindungsgemäßen Konzentrates mit einem gewöhnlichen Mischer mit nur niedriger Umdrehungszahl möglich ist. Nur durch die Pumpfähigkeit der erfindungsgemäßen Dichtwand konzentrat-Suspension können durch ein solches Mischaggregat ausreichend hohe Scherkräfte zur Aktivierung der Calciumbentonit-Komponente in die Suspension eingebracht werden. Unter Laborbedingungen reicht dazu bereits ein Mischer, wie er z. B. in der DIN EN 196-1 beschrieben ist, mit einer Umdrehungszahl von 140 Upm unter 5 Minuten Rühren. In der Praxis könnte die Aufbereitung in dem Mischer eines Transportbetonwerkes oder jedem anderen geeigneten Mischaggregat mit niedriger Mischintensität erfolgen.

Das pumpfähige erfindungsgemäße Dichtwandkonzentrat kann dann zum Beispiel in einem gewöhnlichen Transportbetonfahrmischer auf die Baustelle gebracht und in einen baustellenüblichen Vorratsbehälter mit Rührwerkzeug gepumpt werden. An die Rührwerkzeuge werden keine besonderen Anforderungen gestellt. Sie müssen nur ausreichen, eine normale Dichtwandsuspension über einige Zeit in Bewegung und verarbeitbar zu halten.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele veran schaulicht, die die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken soll:

Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Vergleichsbeispiel

Tabelle 1 zeigt das Ergebnis, wenn eine Dichtwandtrockenfertigmischung, die in der Praxis in Form einer ca. 200-230 kg/m³ Suspension (entsprechend einem Wasser/Feststoff-Wert bzw. Wasser/Bindemittel-Wert von ca. 4-4,5) eingesetzt wird, mit nur knapp einem Viertel der üblichen Wassermenge (d. h. also W/F-Wert bzw. W/B-Wert = 0,8) aufbereitet wird. Selbst bei einer nichtturbulenten Auf bereitung mit nur 140 Upm über 5 Minuten erhält man ein völlig steifes Material, bei dem kein Ausbreitmaß bestimmt werden kann, da es nicht pumpfähig ist. Eine solche zähe Paste ist in der Praxis weder herzustellen noch handhabbar und kann mit zusätzlicher Wasserzugabe an der Baustelle nicht zu einer einsatzfähigen Suspension verarbeitet werden.

Tabelle 1

Beispiel 2 Herstellung eines erfindungsgemäßen Dichtwandkonzentrates

Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften eines erfindungsgemäß zusammengesetzten Dichtwandkonzentrates, das mit einem W/F-Wert bzw. W/B-Wert von 0,8 bei einer nichtturbulenten Aufbereitung über 5 min mit 140 Upm Rührgeschwindigkeit auf bereitet wurde. Unmittelbar nach der Aufbereitung ergibt sich in diesem Beispiel ein Ausbreitmaß nach EN 459/2 von 25,6 cm, was einer gut pumpfähigen Konsistenz entspricht. Nach 60 Minuten ist das Material mit 19 cm Ausbreitmaß immer noch pumpfähig und erreicht die Grenze der Verarbeitungszeit erst nach 120 Minuten. Dieses Konzentrat ist mit nur niedriger Scherenergie in einem gewöhnlichen Beton mischer herstellbar und kann z. B. mit einem gewöhnlichen Betonfahrmischer zum Einsatzort gebracht werden. Es ist dort noch pumpfähig und kann dann in ein Vorratsgefäß gefördert werden.

Tabelle 2

Beispiel 3 Herstellung einer gebrauchsfertigen Dichtwandsuspension aus dem erfindungsgemäßen Dichtwandkonzentrat gemäß Beispiel 2

Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse, die erhalten werden, wenn dem in Beispiel 2 beschriebenen Konzentrat erfindungsgemäß Wasser bis zu einem W/B-Wert von 4,0 zugegeben wird. Die Einmischung erfolgt im Beispielversuch 5 Minuten lang mit 140 Upm in einem Mischer nach DIN EN 196-1. Es wurde erfindungsgemäß 5 Gew.-% Soda, bezogen auf Calciumbentonit, zugegeben. Man erhält eine gebrauchsfertige Dichtwandsuspension mit einer Verarbeitbarkeit von 38 Marsh- Sekunden. Ein Ausbreitmaß ist bei solch flüssiger Konsistenz naturgemäß nicht mehr bestimmbar. Das Material ist, wie der Rührversuch nach GDA-Empfehlung zeigt, 24 Stunden verarbeitbar und bietet auch sonst alle gewünschten Gebrauchs eigenschaften einer Dichtwandsuspension wie ausreichend hohe Fließgrenze, niedrige Filtratwasserabgabe und niedriges Wasserabsetzen sowie eine geringe Durchlässigkeit.

Im folgenden sind in einer Referenzliste der einschlägigen Normen zusammen gefaßt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung relevant scheinen:

Liste der einschlägigen Normen, Richtlinien und Prüfvorschriften

Claims

1. Dichtwandkonzentrat, enthaltend
20 bis 80 Gew.-Teile Hüttensandmehl mit mindestens einem hydroxylionen bildenden Anreger und
10 bis 60 Gew.-Teile Erdalkalibentonit und
Wasser zur Einstellung eines Wasser/Feststoff-Wertes unter 1,0.

2. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüttensandmehl eine Mahlfeinheit von mindestens 2000 cm²/g, vorzugsweise im Bereich von 2500 bis 4500 cm²/g, insbesondere im Bereich von 3000 bis 4000 cm²/g, hat.

3. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydroxylionenbildende Anreger ausgewählt ist aus der Gruppe von Port landzementklinker; Alkali- und Erdalkalioxiden; und Alkali- und Erdalkali hydroxiden.

4. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Port landzementklinker insbesondere in Form von Zementen, vorzugsweise Norm zementen nach ENV 197-1, zugegeben ist.

5. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandzementklinker in Form von Portlandzement, Portlandhüttenzement, Portlandsilicastaubzement, Portlandpuzzolanzement, Portlandflugaschezement, Portlandschieferzement, Portlandkalksteinzement, Portlandkompositzement, Hochofenzement, Puzzolanzement und/oder Kompositzement zugesetzt ist.

6. Dichtwandkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Erdalkalibentonit ein Calciumbentonit ist.

7. Dichtwandkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß es außerdem 0,1 bis 2 Gew.-Teile mindestens eines Verflüssigers enthält.

8. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver flüssiger ausgewählt ist aus der Gruppe von modifizierten oder unmodifizierten Lignin- und Napththalinsulfonaten; sulfonierten Naphthalinformaldehydkonden saten; sulfonierten Melaminformaldehydkondensaten; sulfonierten Phenolfor maldehydkondensaten; Acrylsäure/Acrylamid-Gemischen; und deren Mischungen.

9. Dichtwandkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß es außerdem 0,1 bis 2 Gew.-Teile mindestens eines Stabilisierers enthält.

10. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierer ausgewählt ist aus der Gruppe von Stärken und deren Derivaten; vernetzten Stärken; Dextrinen; Pullulan; Carboxymethylstärken; Carboxymethyl cellulosen (CMC); Methylcellulosen (MC); Ethylcellulosen (EC); Hydroxymethyl cellulosen (HMC); Hydroxyethylcellulosen (HEC); Methylhydroxyethylcellulosen (MHEC); Methylhydroxypropylcellulosen (MHPC); Xanthanen; Agar-Agar; Alginaten; Guar-Gum; Gummi Arabicum; Johannisbrotkernmehl; Pectin; Tragant; sowie deren Mischungen.

11. Dichtwandkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß es außerdem 0,1 bis 2 Gew.-Teile mindestens eines Verzögerers enthält.

12. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver zögerer ausgewählt ist aus der Gruppe von Zuckern wie Glucose, Fructose sowie Saccharose und Hydroxycarbonsäuren wie Weinsäure, Gluconsäure, Gluconsäurelacton, Heptonsäure, Zitronensäure, Gallussäure, Pyrogallol, Äpfel säure, Tartronsäure, 2,4,6-Trihydroxybenzoesäure sowie deren jeweiligen Mono- und Dialkalisalzen und deren Hydraten.

13. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerer Gluconsäure, Natriumgluconat und/oder Saccharose ist.

14. Dichtwandkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß es mindestens 90 Minuten in pumpfähiger Konsistenz bleibt.

15. Dichtwandkonzentrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die pumpfähige Konsistenz einem Ausbreitmaß gemäß EN 459/2 nach 90 Minuten über 18 cm entspricht.

16. Dichtwandkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß es fein gemahlenes Gesteinsmehl und/oder Kalksteinmehl und/oder feine Flugasche und/oder feine Filterstäube enthält.

17. Verfahren zur Herstellung eines Dichtwandkonzentrats nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man
20 bis 80 Gew.-Teile Hüttensandmehl mit einem hydroxylionenbildenden Anreger und
10 bis 60 Gew.-Teile Erdalkalibentonit und
Wasser zur Einstellung eines Wasser/Feststoff-Wertes unter 1,0
durch niedertouriges, insbesondere nichtturbulentes Rühren, vorzugsweise bei einer Rührgeschwindigkeiten unterhalb von 300 U/min (300 Upm), innig durchmischt.

18. Verfahren zur Herstellung einer gebrauchsfertigen Dichtwandsuspension, dadurch gekennzeichnet, daß man
in einem ersten Schritt ein Dichtwandkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 16 herstellt; und man dann
in einem zweiten Schritt dieses Dichtwandkonzentrat unter Rühren mit 0,5 bis 10 Gew.-% Alkalicarbonat, vorzugsweise Natriumcarbonat, berechnet in wasserfreier Form und bezogen auf das Erdalkalibentonit, und mit der zum Erreichen der Konsistenz der gebrauchsfertigen Dichtwandsuspension erforderlichen Wassermenge versetzt und anschließend durchmischt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmischen im zweiten Schritt durch niedertouriges, insbesondere nichtturbulentes Rühren, vorzugsweise bei Rührgeschwindigkeiten unterhalb von 300 U/min (300 Upm), erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das Alkalicarbonat, vorzugsweise Natriumcarbonat, als wäßrige Lösung zusetzt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalicarbonat, vorzugsweise Natriumcarbonat, in der im zweiten Schritt erforderlichen Wassermenge gelöst wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchsfertige Dichtwandsuspension auf einen Wasser/Feststoff-Wert von 3 bis 5, insbesondere von 4 bis 4,5, eingestellt wird.

23. Verwendung eines Dichtwandkonzentrats nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Herstellung von Dichtwänden, insbesondere wasserrückhaltenden Trenn wänden, vorzugsweise im Einphasenverfahren.