DE10148533A1

DE10148533A1 - Abdichtung von Spalten in Gestein oder Bauwerken

Info

Publication number: DE10148533A1
Application number: DE10148533A
Authority: DE
Inventors: Stefan Brosig
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Zur Abdichtung von Spalten in Gestein oder Baumaterial wird das Einpressen einer Mischung aus schmelzbarem organischem Bindemittel und unschmelzbarem anorganischem Zuschlagstoff eingesetzt.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Abdichtung von Spalten oder das Auffüllen von Hohlräumen in Gestein oder Baumaterial.

Stand der Technik

Spalten oder Hohlräume in Gestein oder Baumaterial werden gemeinhin mit Zement, Beton, oder Epoxidharz ausgegossen.
Aus der WO 00/12863 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, Spalten und Hohlräume in Gestein oder Bauwerkskonstruktionen durch Einpressen reiner, durch Hitze verflüssigter Schmelzstoffe geringer Viskosität und schneller Anfangsfestigkeit, speziell Polyamiden oder polyamidähnlicher Gele, abzudichten. Die in dieser Anmeldung angeführten sogenannten Schmelzstoffe sind Stoffe, die im geschmolzenen Zustand reine Phasen bilden. Speziell sind dies Polyamide oder polyamidähnliche Gele.
Für organische Substanzen, besonders Polyamide, ist es aber bekannt, daß diese keine unbegrenzte Lebensdauer aufweisen. Die langen Polyamidkettenmoleküle hydrolysieren nämlich mit Wasser, besonders unter Mitwirkung von Ionen als Katalysatoren, zu kürzeren Ketten, die eine geringere Festigkeit aufweisen, weshalb zum Beispiel Geotextilien aus Polyamid oder Polyester eine PVC-Beschichtung aufweisen.
Weiterhin handelt es sich bei diesen Substanzen um verglichen mit anderen Baumaterialien teuere Substanzen.
Außerdem muß bei diesen Substanzen für ein tieferes Eindringen in Spalte und Klüfte der Spalt bzw. die Kluft bisweilen vorgeheizt werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges und einfaches Verfahren zur Abdichtung von Spalten oder Verfüllung von Hohlräumen in Gestein oder Bauwerken anzugeben, welches lange Lebensdauer der hergestellten Konstruktion mit hoher Stabilität verbindet.
Aufgabe der Erfindung ist auch eine geeignete Dichtmasse zur Ausführung des Verfahrens.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Wesentliche Kennzeichen der Erfindung sind dabei die Verwendung einer homogenen Mischung aus (bei der Verfahrenstemperatur) unschmelzbarem feinkörnigem anorganischem Feststoff und schmelzbarem organischem Bindemittel. Die homogene Mischung aus feinkörnigem Feststoff und Bindemittel wird im flüssigen erhitzten Zustand in die Spalten oder Hohlräume eingepreßt, wo sie sich abkühlt und verfestigt. Die Korngröße des Feststoffs ist dabei der Dimension des zu verfüllenden Spaltes oder Hohlraumes angepaßt: für große Spalte oder Hohlräume reichen grobkörnigere Feststoffe, z. B. Sand, aus; für feinste Spalte benötigt man extrem feinkörnige Feststoffe, z. B. Aerosil (aus der Gasphase abgeschiedenes Siliziumdioxid, also gewissermaßen extrem feines Quarzmehl).
Durch ihre höhere spezifische Dichte weisen anorganische Feststoffe wie z. B. Sand, gemahlener Kalkstein oder anderes Gesteinsmehl, Flugasche oder eben Aerosil eine höhere Wärmekapazität pro Volumen auf, d. h., in dem gleichen Volumen erfindungsgemäßer flüssiger Dichtmasse ist dann mehr Wärme gespeichert als im gleichen Volumen reinen Bindemittels. Dadurch kühlt die flüssige erfindungsgemäße Dichtmasse beim Eindringen in die Spalten nicht so schnell aus, wie es das reine Bindemittel täte, so daß sie länger flüssig bleibt und mehr Zeit hat, tiefer in die Ritzen einzudringen. Ein Vorheizen des Spaltes ist dann in vielen Fällen nicht mehr notwendig, da die Dichtmasse selbst ausreichend Wärmeenergie mit sich führt.
Die geeigneten Zuschlagstoffe weisen den weiteren Vorteil auf, daß sie auch bei partiellem Abbau des Bindemittels stabilisierend und verfestigend auf die Dichtmasse als Ganzes wirken, so daß diese, verglichen mit reinem Bindemittel, anstehendem Wasserdruck deutlich länger standhält (starke Reibung des Bindemittels an der sehr großen Oberfläche des Zuschlagstoffes!).
Durch Auswahl geeigneter Zuschlagstoffe läßt sich zudem im Falle hydrolysierbarer Bindemittel wie Polyamid oder Polyester der Abbau des Bindemittels durch Wasser verzögern oder aufhalten (Gegenkatalyse). Bei den dafür geeigneten Zuschlagstoffen (z. B. gemahlenen Kalkstein oder Dolomit) handelt es sich um solche, die als Puffersubstanzen Säure oder Lauge binden können und das Bindemittel dadurch in etwa im neutralen Bereich (pH 7 ± 2) halten und/oder in der Lage sind, schädliche, den Abbau beschleunigende Metallionen an sich zu binden (z. B. Zeolithe).
Als organische Bindemittel sind solche geeignet, die sich ohne Zersetzung beim Erhitzen in eine dünnflüssige Masse verwandeln lassen, z. B. lineare organische Polymere wie Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polyether, Polyurethan, Polysulfon und Mischungen oder Blockpolymere derselben.
Bei Zuschlagsmengen an Feststoff, die niedriger sind, als daß die Feststoffteilchen miteinander in Berührung kommen, ist die Viskosität gegenüber der des reinen Bindemittels nicht sehr erhöht. Erst wenn die Körner des Feststoffs einander berühren (perkolieren) erhöht sich die Viskosität drastisch und die Dichtmasse ist nur noch erschwert in feinste Ritzen einzupressen.
Die im Verfahren angewendete Temperatur ist vom verwendeten Bindemittel und von der Menge an zugesetztem Feststoff abhängig. Sie muß in einem Vorversuch ermittelt werden und bewegt sich zwischen 100 Grad Celsius und 300 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 150 Grad Celsius und 250 Grad Celsius.
Die Menge an zugesetztem Feststoff bewegt sich zwischen etwa 5 Gewichtsprozent und etwa 90 Gewichtsprozent der Dichtmasse, bevorzugt zwischen 20 Gewichtsprozent und etwa 70 Gewichtsprozent. Der zugesetzte Feststoff stellt damit bevorzugt einen bestimmenden Anteil an der Dichtmasse dar.
Bei dem Feststoff kann es sich um Mischungen verschiedener Substanzen handeln.
Ebenso kann es sich bei dem Bindemittel um Mischungen verschiedener schmelzbarer organischer Polymere handeln. Durch geeignete solche Mischungen läßt sich bisweilen der Erweichungspunkt herabsetzen ("Schmelzpunktsdepression").
Desweiteren kann das Bindemittel Stabilisatoren gegen Zersetzung bei hohen Temperaturen (Antioxidantien) oder gegen Hydrolyse enthalten.

Claims

1. Verfahren zur Abdichtung von Spalten in Gestein oder Bauwerken, insbesondere Tunneln, bei dem über ein oder mehrere abgedichtete Bohrlöcher Dichtmasse unter Druck in kaltes oder vorgewärmtes Gestein oder Baumaterial eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus im wesentlichem einem anorganischen Feststoff und einem geschmolzenen organischen Bindemittel unter Druck über das Bohrloch in das Gestein oder Baumaterial eingepreßt wird und sich in dessen Spalten verfestigt und diese gegen Wasser abdichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingepreßte Dichtmasse eine Temperatur von 100 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius aufweist und mit einem Einpressdruck von 5 bis 500 bar gearbeitet wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten vor dem Einpressen mit erhitztem Gas vorgewärmt werden.

4. Dichtmasse zur Verwendung in einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen 5 Gewichtsprozent und 80 Gewichtsprozent an feinkörnigem oder noch feinerem unschmelzbarem Feststoff enthält.

5. Dichtmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen 20 Gewichtsprozent und 70 Gewichtsprozent an unschmelzbarem Feststoff enthält.

6. Dichtmasse nach mindestens einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Feststoff um Sand, Quarzmehl, gemahlenen Kalkstein, Gesteinsmehl, Aerosil oder Flugaschen oder Mischungen der gleichen handelt.

7. Dichtmasse nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Feststoff um eine Substanz mit Säure oder Lauge puffernder Wirkung handelt.

8. Dichtmasse nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Feststoff um eine Metallionen bindende Substanz handelt.

9. Dichtmasse nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Bindemittel um ein unzersetzt schmelzbares langkettiges organisches Polymer handelt oder um eine Mischung aus verschiedenen solchen Polymeren oder um Blockpolymere solcher Polymere.

10. Dichtmasse nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polyether, Polyurethan oder Polysulfon enthält.