DE10044551B4

DE10044551B4 - Mittel zum Abdichten von wasserführenden Anlagen und Systemen sowie Verfahren zur Anwendung des Mittels

Info

Publication number: DE10044551B4
Application number: DE2000144551
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Bacoga Technik De GmbH
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: DE10044551A1

Abstract

Mittel zum Abdichten von wasserführenden Anlagen und Systemen auf Basis von flüssigem Wasserglas, das darin suspendiert Cellulosefasern enthält, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Natriumchlorid.

Description

Die Erfindung betrifft das Abdichten von wasserführenden Anlagen und Systemen, wie Rohrleitungen aller Art und sonstigen Behältnissen, die permanent wasserhaltend sind, und dient dazu, Undichtigkeiten zu beheben, die während der Betriebszeit durch z. B. Spannungen, Korrosion, Erosion, Alterung und/oder Ermüdung entstanden sind.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Behandlung von erdverlegten Rohrleitungssystemen, wie aus zementgebundenem oder keramischem Baumaterial (Ton) oder Kunststoffmaterial bestehende Kanal- und/oder Abfluss-Leitungen.
Für das bekanntlich schwierige Abdichten wasserführender Leitungssysteme sind bereits Verfahren und Mittel bekannt, die eine Dichtung ermöglichen, ohne dass die Anlage abgeschaltet und ohne dass Mauern aufgestemmt, Estrich aufgebrochen werden muss, oder Schweißarbeiten erforderlich werden. Dazu wird beispielsweise verwiesen auf die DE-Patentschriften 31 30 282 , 43 21 629 , 43 42 861 und das DE-Gebrauchsmuster 93 19 285 .
Die aus der DE 31 30 282 A1 bekannten Abdichtmittel basieren auf Gemischkombinationen von wässrigen Lösungen von Wassergläsern mit Faseranteilen, wie Cellulosefasern, die mit oder ohne zusätzliche Härter-Komponente für das Wasserglas und weiteren Zusätzen, wie Korrosionsschutzmitteln, Stabilisatoren, Füllstoffen, Farbstoffen u. ä. zweckentsprechend formuliert sind. Beim Einsatz dieser bekannten Abdichtmittel wird derart verfahren, dass das Mittel in das zu dichtende Leitungsrohr bzw. einen entsprechend eingegrenzten Rohrabschnitt eingefüllt und unter Druck während einer entsprechenden Zeitspanne darin gehalten wird. Während dieser Einwirkungszeit füllt das Mittel die Risse, Sprünge, Poren und sonstigen Undichtigkeiten in den Rohrwandungen und verfestigt und erhärtet darin und beim Durchtritt von innen nach außen unter der Einwirkung des CO₂ aus der Umgebungsluft und/oder der vorhandenen oder nachträglich eingebrachten Härter-Komponente für das Wasserglas zu einer festen, wasserbeständigen Masse, die die Undichtigkeiten dauerhaft abzudichten vermag.
Schwierigkeiten treten dann auf, wenn Leitungssysteme abgedichtet werden sollen, bei denen der Luft- bzw. CO₂-Zutritt von außen relativ gering ist und/oder deren Wandungen vergleichsweise erschwerten Durchtritt für das Abdichtmittel bieten, wie beispielsweise im Abwasserbereich abzudichtende erdverlegte Rohrbaumaterialien, wie aus Gusseisen, Steinzeug, Kunststoffmaterial oder Beton bestehende Rohrleitungen bzw. zementgebundene Kanalrohre.
Wenn dabei mit den bekannten faserfreien Abdichtmitteln einstufig gearbeitet wird, benötigt man relativ große Wasserglasmengen und gegebenenfalls lange Einwirkungszeiten (2–3 Tage), bis – falls überhaupt – mittels des außen um den Rohrabschnitt zur Verfügung stehenden CO₂ ausreichende Verkieselung erreicht werden kann, so dass es zweckmäßig ist, dafür Abdichtmittel einzusetzen, die direkt mit Zusatz einer Härtungs-Komponente für die Wasserglas-Komponente formuliert sind. Dazu werden bekanntermaßen organische Härtersubstanzen eingesetzt. Die dabei vorhandene bestimmte – je nach Menge und Art der Härtungskomponente und der Wasserglaskomponente – festgelegte Verarbeitungszeit (Topfzeit), an die man materialbedingt gebunden ist, beträgt meist nur einige Stunden, was für viele Einsatzzwecke nicht optimal ist. Außerdem sind diese bekannten Verfahren materialaufwendig, und die benutzten organischen Härter können sich zudem als umweltschädlich erweisen.
Auch wenn in bekannter Weise zweistufig gearbeitet und dabei eine anorganische Härtungskomponente eingesetzt und getrennt von der Wasserglaskomponente in das zu dichtende System eingebracht wird, nachdem die Wasserglaskomponente darin während einer entsprechend eingestellten längeren Zeitspanne hatte einwirken können, und die Härtung dann gezielt für die in die Undichtigkeiten eingedrungenen Wasserglasanteile bewirkt wird, hat sich gezeigt, dass insbesondere bei relativ dickwandigen, erdverlegten Rohrleitungen nicht sicher eine ausreichend zufriedenstellende Durchhärtung erfolgt.
In jedem Fall ist bei den bisherigen bekannten Mitteln und Verfahren infolge des hohen Materialverbrauchs eine unerwünschte Umweltbelastung gegeben.
Aus der JP 59-049 280 AA ist eine chemische Zusammensetzung für die Bodenimprägnierung bekannt, die vor Ort aus zwei vorbereiteten Lösungen zusammengemischt wird, wobei die eine Lösung NaCl oder KCl und die andere Lösung eine Gelierungsmittel enthält. Damit werden Fehler bei der Zubereitung vor Ort vermieden und eine konstante Gelierungszeit gewährleistet.
Aus der US 3 920 578 A ist ein schnell gelierendes Bindemittel bekannt, das aus wässrigem, kolloidal amorphem Siliciumdioxid, wasserlöslichem Alkalisilikat und faserigem Füllmaterial besteht, und dessen pH-Wert bei 5,0–9,5 mit Säure einreguliert wird. Dieses Bindemittel wird zur Herstellung von Keramiken in eine Form gegossen, in der es erhärtet. Anschließend wird es erhitzt, getrocknet und gebrannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel zum Abdichten wasserführender Anlagen und Systeme auf Basis von flüssigem Wasserglas mit darin suspendierten Cellulosefasern in Vorschlag zu bringen, das auch bei problematischen Anwendungsfällen Undichtigkeiten und Leckagen sowie undichte Muffenverbindungen in Rohrleitungssystemen sicher und dauerhaft abzudichten vermag, und das speziell im Abwasserbereich abzudichtende Rohrmaterialien, wie Steinzeug- bzw. keramisches Baumaterial, Kunststoffleitungen sowie zementgebundene Kanalrohre, die gegebenenfalls erdverlegt sind, bei erheblich vermindertem Materialverbrauch und entsprechend weniger Umweltbelastung vorteilhaft und zufriedenstellend dichtet, wozu nur relativ kurze Arbeitszeiten benötigt werden und wobei eine sicher zu kontrollierende Aushärtung erreicht werden kann.
Die Erfindung geht aus von einem Mittel zum Abdichten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Zur Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorhanden, wobei noch in den Unteransprüchen 2–7 für die Aufgabenstellung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind.
Mit der Erfindung ist es gelungen, insbesondere für die spezielle Problematik der im Abwasserbereich abzudichtenden Rohrleitungen, bei denen es sich im Wesentlichen um zementgebundene Kanalrohre, aus Kunststoffmaterial, Steinzeug bzw. keramischem Baumaterial bestehende Leitungen bzw. Leitungsnetze oder gusseiserne Abflussrohre handelt, ein Mittel zu schaffen, das einfach und aus leicht erhältlichen bekannten Einzelsubstanzen herstellbar, bequem anwendbar ist, einen dauerhaften und alterungsbeständigen und sicher zu kontrollierenden mechanischen Verschluss von Leckstellen wie Rissen, undichten Muffenverbindungen und durch Bewuchs verursachten Undichtigkeiten u. ä. ermöglicht und nicht umweltproblematisch ist, und wobei zusätzlich der Materialverbrauch ganz erheblich, auf etwa 1/5 des Materialverbrauchs beim Einsatz bisher bekannter Mittel gesenkt werden kann, und welches nur relativ kurze Arbeitszeiten benötigt.
Die Einzelbestandteile, aus denen das erfindungsgemäße Abdichtmittel zusammengestellt und formuliert ist, sind als solche bekannt.
Das für das erfindungsgemäße Mittel benötigte Natriumchlorid setzt man zweckmäßig als gesättigte wässrige Lösung ein, die vorteilhaft dem die Cellulose enthaltenden Lösungsteil der Wasserglaskomponente zugemischt wird. Es ist auch möglich, das Natriumchlorid in fester Form in der erforderlichen Menge beizumischen, so dass sich die gesättigte Natriumchloridlösung während des Quellens der Cellulosefasern bildet.
Man kann weiterhin, wie gefunden wurde, gewünschtenfalls auch das Natriumchlorid zusammen mit den verwendeten Cellulosefasern vermischt dem Wasserglas-Lösungsansatz beigeben.
Wenn zweistufig gearbeitet und die Härtungs-Komponente für das Wasserglas zeitlich später als die Wasserglas-Komponente in das abzudichtende Rohrsystem eingebracht wird, ist es – wie gefunden wurde – zweckmäßig, das Natriumchlorid zusammen mit der Härtungsmittel-Komponente einzusetzen. Es kann jedes handelsübliche Natriumchlorid benutzt werden. Als gut brauchbar hat sich Kochsalz (Steinsalz, Siedesalz) und Meersalz, worin Beimengungen von Magnesiumsalzen vorhanden sind, erwiesen.
Die im speziellen Fall einzusetzende Menge an Natriumchlorid richtet sich – wie gefunden wurde – nach der verwendeten Art und Menge der Wasserglas-Komponente. Zweckmäßig werden 0,2 bis 1 Vol.-Teile einer gesättigten wässrigen Natriumchlorid Lösung je 10 Vol.-Teile Wasserglas einer Viskosität von 37–40° Baumé-Dichte (Bé) verwendet.
Zwar entzieht sich bisher eine theoretische, wissenschaftliche Erklärung für diese erfindungsgemäß festgestellte Wirkung des Natriumchlorids bei dem erfindungsgemäßen Abdichtmittel bzw. dem Härtungsvorgang der Wasserglaskomponente darin. Jedoch wurde experimentell festgestellt, dass der Härtungsvorgang, speziell bei der Mitverwendung von zusätzlichen anorganischen Härtungsmittel-Komponenten für das Wasserglas, beeinflusst wird. Während bei der nur durch das CO₂ der Umgebungsluft erfolgten Härtung eine gewisse, allerdings meist nicht allzu stark ins Gewicht fallende Beschleunigung des Verkieselungs(Härtungs-)Vorgangs beobachtet wurde, konnten mit erfindungsgemäßen Abdichtmitteln, die mit einer zusätzlichen Härtungskomponente formuliert waren, verlängerte Aushärtungszeiten beobachtet werden, was eine verbesserte Durchdringung des Mittels durch das abzudichtende Material an die Rohraußenseite vor der Aushärtung und die Erzielung einer besser gesicherten Abdichtung möglich macht, und was sich insbesondere bei der zweistufigen Arbeitsweise sehr vorteilhaft auswirkt.
Es wird – vorbehaltlich anderer wissenschaftlicher Erklärungen – derzeit dazu angenommen, dass durch die Na-Ionen und/oder die Cl-Ionen des Natriumchlorids die zwischen CO₂ und/oder der eingesetzten zusätzlichen Härtungskomponente und dem Wasserglas stattfindende Verkieselungsreaktion beeinflusst wird.
Die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung einzusetzenden Wassergläser sind bekannte Handelsprodukte, die in fester oder flüssiger Form erhältlich sind. Sie werden im erfindungsgemäßen Abdichtmittel als wässrige Lösungen verwendet. Man benutzt zweckmäßig viskose wässrige Lösungen einer Dichte von 37–40 Baumé-Grad (Bé), entwässerte Flüssiggläser, die man bekanntlich beim Eindampfen von wässrigen Lösungen kieselsäurehaltiger Natrium- oder Kalium-Silikate erhält. Solche viskosen, wässrigen Wasserglaslösungen sind Handelsprodukte.
Die für das erfindungsgemäße Mittel benötigten Cellulosefasern sind ebenfalls handelsübliche Produkte. Man verwendet zweckmäßig Fasern mit 0,4 bis 1 mm Faserlänge mit durchschnittlicher Faserdicke von ca. 20–40 μm und einem Schüttgewicht von 50–100 g/l, in einer Menge von 5–25 Vol.-%, vorteilhaft 10–20 Vol.-%, bezogen auf den Wasserglasanteil. Es empfiehlt sich, ein Fasergemisch von feinen und mittelfeinen Fasern, vorteilhaft im Verhältnis von 1:1 zu verwenden. Man kann die Cellulosefasern, bevor man sie dem Wasserglas zumischt, in einer wässrigen Lösung, gegebenenfalls auch in der Natriumchlorid-Lösung, an- bzw. aufquellen. Beim Aushärtungsvorgang tragen die Cellulosefasern zur Hilfsgitterbildung an den Leckagestellen bei; möglicherweise dienen sie auch als Keimbildungszentren bei der Kieselsäureabscheidung infolge der Verkieselungsreaktion des Wasserglases. Sie geben der ausgehärteten Masse eine gewisse gewünschte Elastizität und schützen vor Versprödung der Leckabdichtung. Sie tragen mit dazu bei, dass der Verbrauch an Wasserglas vergleichsweise gering bleibt, was einen positiven Effekt auf die Umweltschutzprobleme hat. Da es sich bei den verwendeten Cellulosefaser-Produkten um nichtionogene Produkte handelt, sind sie unempfindlich gegen Elektrolyte, z. B. Salze, und lassen sich unbedenklich für alle Wasserqualitäten, unabhängig z. B. von der Wasserhärte und sonstigen Wasserbestandteilen, verwenden. Sie sind verträglich mit den gegebenenfalls weiteren vorhandenen Zusatzstoffen, wie Korrosionsschutzmitteln, Farbzusätzen, Härtungsstabilisatoren (zur Regelung der Wasserhärte) und dergleichen, und sie sind gegen Bakterien und Pilze weitgehend unempfindlich.
Die beim erfindungsgemäßen Mittel eingesetzten Netzmittel sind ebenfalls Handelsprodukte, bestehend aus Tensiden bzw. Tensidgemischen, die die Dispersion der Cellulosefasern in der Wasserglaskomponente optimieren. Es werden zweckmäßig nichtschäumende bzw. schaumgebremste Netzmittel verwendet. Netzmittel sind im erfindungsgemäßen Mittel von Vorteil, denn die damit behandelten Fasern bilden, wenn sie damit umhüllt sind, ein hochaktives Netzgebilde beim Erhärten der Wasserglaskomponente und werden im flüssigen Zustand des erfindungsgemäßen Mittels darin verteilt gehalten, so dass sie sich nicht absetzen, bevor der Härtungsvorgang einsetzt. Das ermöglicht, dass auch relativ große Undichtigkeiten mit dem erfindungsgemäßen Abdichtmittel abgedichtet werden können.
Als Korrosionsschutzmittel werden beim erfindungsgemäßen Mittel die dafür bekannten Substanzen, wie beispielsweise Natriumsulfit, Hydrazin oder entsprechende Handelsprodukte eingesetzt.
Als die Wasserhärte regelnde Härtestabilisatoren dienen wiederum handelsübliche Produkte, zu denen beispielsweise Polyphosphate, komplexbildende Phosphonsäuren, Phosphoncarbonsäure und Polycarbonsäuren oder Mischungen solcher Substanzen zählen. Sie werden in der üblichen Konzentration, vorteilhaft 0,5–500 ppm, in die Wasserglaslösung eingebracht.
Als mitzuverwendendes Härtungsmittel für Wasserglas eignen sich ebenfalls die dafür gebräuchlichen, im Handel erhältlichen Produkte, beispielsweise sauer reagierende Substanzen oder Salze mehrwertiger Kationen, wie beispielsweise Aluminiumphosphat, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Calciumcarbonat und sonstige Salze der Kohlensäure, wie Natriumbikarbonat, auch Ammoniumphosphat und kondensierte Phosphate sowie Polycarbonsäureester und -säureamide, z. B. Bernsteinsäureester.
Bei einstufiger Arbeitsweise werden die Härtungsmittel in der jeweils auf den Wasserglasanteil sorgfältig abgestimmten Menge zugesetzt; bei zweistufiger Arbeitsweise werden sie zweckmäßig in Natriumchlorid-haltiger Lösung eingesetzt.
Sowohl die einstufige Arbeitsweise als auch die zweistufige Arbeitsweise sind an sich bekannte Verfahren für die Verarbeitung solcher Abdichtmittel. In beiden Arbeitsweisen können die erfindungsgemäßen Mittel eingesetzt werden.
Bei der einstufigen Arbeitsweise wird das erfindungsgemäße Abdichtmittel in Form der Natriumchlorid-haltigen Wasserglas-Cellulose-Dispersion, die die gegebenenfalls mitverwendeten Zusätze vollständig enthält, und in der für die jeweiligen Zwecke an sich bekannten Weise mit Wasser vermischt worden ist, in das zuvor sorgfältig gereinigte zu dichtende Rohrleitungssystem bzw. einen entsprechend abgesperrten Leitungsbereich eingebracht und darin während der den jeweiligen Gegebenheiten angepassten Verweildauer, in der Regel 12–24 Stunden, belassen. Bei Zugabe zu mit Kreislaufwasser befahrenen Anlagen empfiehlt es sich, die Zirkulation unter Erwärmung durchzuführen. Nach erfolgter Abdichtung wird das Rohrleitungssystem entleert und erneut sorgfältig gereinigt; danach wird es direkt mit dem üblichen Wasser befüllt und in üblicher Weise betrieben.
Bei der zweistufigen Arbeitsweise wird das erfindungsgemäße Mittel in an sich bekannter Weise als Zweikomponenten-System eingesetzt. Es wird zunächst die Wasserglas-Cellulose-Dispersion (Wasserglas-Komponente), die Netzmittel, Korrosionsschutzmittel und Stabilisatoren enthalten kann, jedoch frei ist von dem Härtungsmittel für das Wasserglas, in die abzudichtende, zuvor sorgfältig gereinigte Rohrleitung bzw. den entsprechend abgesperrten Rohrleitungsbereich eingebracht und darin unter Druck während einer vorbestimmten Standzeit von einigen Stunden gehalten und danach abgelassen. Anschließend wird – ohne Zwischenreinigung – das zweckmäßig in Natriumchlorid-haltiger wässriger Lösung enthaltene Härtungsmittel für das Wasserglas (Härtungsmittel-Komponente) in die zuvor mit der Wasserglas-Komponente behandelte Rohrleitung eingebracht, darin unter Druck während einer entsprechenden Standzeit gehalten und danach abgelassen. Die Standzeit der Härtungsmittel-Komponente kann etwa halb so lang vorgesehen werden, wie die Standzeit der Wasserglas-Komponente.
Anschließend wird die so behandelte Rohrleitung erneut sorgfältig gereinigt und mit dem üblichen Wasser wieder befüllt.
Sollte eine Druckprobe ergeben, dass noch Undichtigkeiten vorhanden sind, kann der Vorgang wiederholt werden. Gegenüber den herkömmlichen Verfahren und Mitteln für die in Rede stehenden Zwecke hat das erfindungsgemäße Mittel den Vorteil, dass die Arbeitszeit verkürzt ist, die Aushärtung sicher zu kontrollieren ist und der Materialverbrauch nur etwa 20% des bisherigen Verbrauchs beträgt, also eine etwa 80%ige Materialersparnis erreicht werden kann, wodurch die Umweltbelastung minimiert ist.
Da Kanaldichteprüfungen aus umweltproblematischen Gründen inzwischen vorgeschrieben sind, ist es vorteilhaft, wenn beim Abdichtvorgang die Umwelt nicht zusätzlich belastet wird.

Claims

Mittel zum Abdichten von wasserführenden Anlagen und Systemen auf Basis von flüssigem Wasserglas, das darin suspendiert Cellulosefasern enthält, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Natriumchlorid.
Abdichtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein an sich bekanntes Netzmittel in einer Menge von 0,5–1 Vol.-%, bezogen auf den Wasserglasanteil, vorhanden ist.
Abdichtmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein an sich bekanntes Korrosionsschutzmittel vorhanden ist.
Abdichtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein an sich bekanntes Mittel zur Verhinderung von Kesselsteinbildung (Härtestabilisator) vorhanden ist.
Abdichtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein an sich bekanntes Härtungsmittel für Wasserglas vorhanden ist.
Abdichtmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Härtungsmittel für das Wasserglas ein anorganisches Härtungsmittel ist.
Abdichtmittel nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es als Zweikomponentensystem vorliegt, wobei die eine (erste) Komponente die Cellulose enthaltende Wasserglaslösung und die andere (zweite) Komponente eine das Härtungsmittel für das Wasserglas enthaltende wässrige Natriumchlorid-Lösung ist.
Verfahren zur Anwendung des Mittels nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abzudichtende Rohrleitungsanlage in an sich bekannter Weise nacheinander zweistufig zunächst mit der ersten Komponente und unmittelbar danach mit der zweiten Komponente behandelt wird.