DE102016104131B4 - Verwendung einer Zusammensetzung zur Verringerung der Durchlässigkeit oder zur Abdichtung von Böden, Fels oder Bauwerken gegenüber einer Durchdringung durch Fluide oder Gase - Google Patents

Verwendung einer Zusammensetzung zur Verringerung der Durchlässigkeit oder zur Abdichtung von Böden, Fels oder Bauwerken gegenüber einer Durchdringung durch Fluide oder Gase Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Zusammensetzung zur Verringerung der Durchlässigkeit bzw. zur Abdichtung von Böden, Fels oder Bauwerken gegenüber einer Durchdringung durch Fluide oder Gase, wobei die Zusammensetzung ein Polysaccharid, ein Metallsalz mit einem zwei- oder mehrwertigen Kation und einen Reaktionsverzögerer aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Zusammensetzung zur Verringerung der Durchlässigkeit oder zur Abdichtung von Böden, Fels oder Bauwerken gegenüber einer Durchdringung durch Fluide oder Gase gemäß dem Patentanspruch 1.
  • Bei Baugrubenumschließungen im Grundwasser werden heutzutage sogenannte Trogbaugruben hergestellt. Trogbaugruben bestehen aus vertikalen und horizontalen Abdichtungskonstruktionen. Zu den vertikalen Abdichtungssystemen gehören unter anderem sogenannte Dichtwände. Zu den horizontalen Abdichtungssystemen gehören unter anderem sogenannte Dichtsohlen. Dichtwände oder Dichtsohlen werden entsprechend dem Stand der Technik mittels Injektionsmitteln (Injektionsmedium) gegen das Durchdringen des anstehenden Grundwassers abgedichtet (z.B. Handbuch des Spezialtiefbaus, 2. Auflage, Werner-Verlag, 2001, Seite 951 ff.; Grundbautaschenbuch Teil 2, Geotechnische Verfahren, 7. Auflage, Ernst & Sohn, 2009, Seite 185 ff.; Grundbautaschenbuch Teil 3, Gründungen und geotechnische Bauwerke, 7. Auflage, Ernst & Sohn, 2009, Seiten 543 ff.).
  • Dabei wird das Injektionsmittel zur Verminderung der Durchlässigkeit bzw. zur Abdichtung eingesetzt, welches die anstehenden Böden (Lockergestein, Fels oder Bauwerke) gegen eine Durchdringung mittels Fluiden und Gasen, insbesondere Fluiden wie Wasser schützt (Grundbautaschenbuch Teil 2, 7. Auflage, Ernst & Sohn, 2009, Seiten 259 ff.).
  • Die sich mittels Injektionsmedium ausbildende wasserundurchlässige Schicht bzw. Schicht mit verminderter Durchlässigkeit wird durch das Eindringen und Aushärten des Injektionsmediums in den Poren des Bodens oder den Klüften des Fels gebildet. Dichtwände bzw. Dichtsohlen werden entsprechend ihrer Funktion in unterschiedlichen Stärken (Handbuch des Spezialtiefbaus, 2. Auflage, Werner-Verlag, 2001, Seiten 951 ff.) ausgeführt.
  • Die zur Verminderung der Durchlässigkeit bzw. zur Abdichtung eingesetzten Injektionsmittel enthalten mindestens ein mineralisches Bindemittel bzw. eine Polymerverbindung oder bestehen aus einer Mischung von mindestens zwei Komponenten, dem anorganischen Abdichtungsstoff in Form einer wässrigen Lösung sowie einem Härter, wobei der Abdichtungsstoff durch eine chemische Reaktion mit dem Härter bzw. durch Polymerisation die wässrige Lösung schlagartig oder langsam verfestigt. Nachteil aller bisher eingesetzten Mittel bzw. Suspensionen ist, dass sie mögliche negative Auswirkungen (Umweltgefährdung) auf Boden und Grundwasser haben.
  • So bestehen Zementsuspensionen aus wässrigen Aufschlämmungen von Zementen mit unterschiedlichem Feinheitsgrad, denen zur Stabilisierung meist Bentonite zugegeben werden. Die Zemente bestehen meist aus Hüttensanden und Anregern bzw. Portlandzementen, die nach der Zugabe von Wasser infolge ihrer Hydratation temporär unter Freisetzung von Ca(OH)2 alkalisch reagieren. Die in den Böden eingebrachten Zementsuspensionen können aufgrund ihrer Zusammensetzung u.a. den Sulfatgehalt des Grundwassers negativ beeinflussen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass es aufgrund des vorhandenen Chromats im Zement zu einer Erhöhung des Chromatgehaltes im Grundwasser kommt. Dabei steht z.B. Chromat unter dem Verdacht, krebserregend zu wirken. Ein ganz wesentlicher Nachteil ist der unerwünschte hohe bleibende Eintrag von Alkalien in das Grundwasser.
  • Die anorganischen Abdichtungsstoffe in Form einer wässrigen Lösung mit ihren Härtern (sogenannte Hart- und Weichgele) bestehen aus Lösungen von Wasserglas und/oder Silikatlösungen und einer Härterkomponente. Nachteilig ist, dass die Lösungen aus Substanzen mit Schwermetallbelastungen bestehen und im Nahfeld des Injektionskörpers die vorhandenen Eigenschaften des Bodens und/oder des Grundwassers insbesondere den pH-Wert nachteilig verändern. Darüber hinaus ist die Entsorgung von Resten des Injektionsgutes problematisch.
  • Es bestehen daher bereits erste Forderungen, dass das eingesetzte Injektionsmittel keine Schwermetallbelastungen aufweist, da viele Schwermetalle unter anderem eine toxische Wirkung auf Bodenorganismen haben, der pH-Wert der Lösungen unter 10 bleiben muss sowie die nach der Injektion freigesetzten löslichen Stoffe unter den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung liegen müssen. Darüber hinaus gibt es Forderungen, die Auswirkungen unter Berücksichtigung eines Pufferfaktors (Rückhaltevermögen) des Bodens zu beachten. Hinsichtlich des anzusetzenden Pufferfaktors besteht jedoch in der Fachwelt Uneinigkeit.
  • Hinsichtlich des Eintrags und der Anforderungen von Injektionsmitteln gibt es in Deutschland vom Deutschen Institut für Bautechnik in Berlin eine Richtlinie über die Grundsätze zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser, die die Grundsätze der Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser bei der Erteilung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung beschreiben. Entsprechend der Richtlinie werden die chemische Zusammensetzung sowie die eluierbaren Inhaltsstoffe und deren potentielle Auswirkungen auf die Beschaffenheit des Bodens und des Grundwassers bewertet. Hierzu werden unter anderem alle Ausgangsstoffe der Rezeptur ermittelt und bewertet und hinsichtlich ihrer Unbedenklichkeit bzgl. der Entstehung schädlicher Bodenveränderungen bzw. Grundwasserveränderungen betrachtet. Dasselbe gilt darüber hinaus für die mobilisierbaren Inhaltsstoffe nach dem Einbringen in den anstehenden Baugrund. Hierbei kann es erforderlich werden, die ökologische Unbedenklichkeit (ökotoxikologische Auswirkung) nachzuweisen.
  • Die DE 298 25 082 U1 betrifft eine hydraulische Injektions-Bindemittelzusammensetzung zur Herstellung von Injektions-Suspensionen für Niederdruckinjektionsverfahren, die a) ein hydraulisches, gemahlenes, sulfatträgerfreies Feinstbindemittel, b) mindestens einen Erstarrungsverzögerer, c) mindestens ein Fliessmittel, und d) mindestens einen Stabilisierer aus der Gruppe der mikrobiellen Polysaccharide enthält.
  • Die US 2011 / 0 297 378 A1 betrifft ein Verfahren zur Instandhaltung eines Bohrlochs in einer unterirdischen Formation, das die folgenden Schritte umfasst: Herstellung eines Bohrloch-Instandhaltungsfluids, das Zement, Wasser und ein Polyuronidpolymer umfasst, Platzierung des Bohrloch-Instandhaltungsfluids in dem Bohrloch, und Setzenlassen des Bohrloch-Instandhaltungsfluids. Weiterhin betrifft die US 2011 / 0 297 378 A1 auch ein Bohrloch-Instandhaltungsfluid, das Zement, Wasser und ein Polyuronidpolymer umfasst.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein umweltschonendes Injektionsmittel bereitzustellen, das einfach verarbeitbar ist, eine optimale Abdichtung bzw. Verminderung der Durchlässigkeit von Böden, Fels oder Bauwerken gewährleistet, und das aufgrund seiner Zusammensetzung minimale Auswirkungen auf das Grundwasser hat.
  • Hierfür stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Zusammensetzung zur Verringerung der Durchlässigkeit oder zur Abdichtung von Böden, Fels oder Bauwerken gegenüber einer Durchdringung durch Fluide oder Gase, wobei die Zusammensetzung
    • – ein Polysaccharid in Form einer Polyuronsäure oder eines Alkalisalzes einer Polyuronsäure,
    • – ein Metallsalz mit einem zwei- oder mehrwertigen Metallkation, und
    • – ein Alkalisalz oder eine Säure als einen Reaktionsverzögerer umfasst, wobei das Metallsalz ein zwei- oder mehrwertiges Metallkation aufweist, worin das Polysaccharid eine Polyuronsäure oder ein Alkalisalz einer Polyuronsäure ist, worin der Reaktionsverzögerer ein Alkalisalz oder eine Säure ist,

    wobei die Verringerung der Durchlässigkeit oder die Abdichtung durch eine Gelierung oder Verdickung der Zusammensetzung durch Komplexbildung des Polysaccharids mit dem Metallkation hervorgerufen wird, sowie
    das geringere Löslichkeitsprodukt einer ionischen Verbindung aus dem zwei- oder mehrwertigen Metallkation des Metallsalzes und dem Anion des Alkalisalzes des Reaktionsverzögerers dazu führt, dass der komplexbildenden Reaktion des Polysaccharids und des zwei- oder mehrwertigen Metallkations des Metallsalzes die Kationen zunächst entzogen werden, so dass die verdickende oder gelierende Reaktion verlangsamt wird,
    oder durch die Säure und worin der Reaktionsverzögerer derart ausgestaltet ist, dass er die Komplexbildungseigenschaft des Polysaccharids erniedrigt wird. Die erfindungsgemäß verwendete Zusammensetzung ist insbesondere anwendbar zur Sohlbzw. Wandabdichtung des Untergrunds einer Baugrube und zur Abdichtung von Rissen und Klüften im Fels. Dabei wird durch die erfindungsgemäße Verwendung das Eindringen von Grundwasser in die Baugrube vermieden bzw. verringert. Hierbei wird die Grundwasserzufuhr, das Nachdringen des Grundwassers aus dem Untergrund durch Bodeninjektionen in einem bestimmten Raster mittels des Injektionsmediums unterbrochen.
  • Die genannten Anforderungen an die erfindungsgemäß verwendbare Zusammensetzung für den Einsatz im Grundwasser werden dahingehend erfüllt, dass es sich bei den eingesetzten Komponenten überwiegend um in der Lebensmittelindustrie zugelassene und nachweislich nicht gesundheitsschädliche Einzelkomponenten handelt, die auch in ihrer Kombination als nicht gesundheitsgefährdend zu betrachten sind. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen nahezu grundwasserneutralen pH-Wert auf. Aufgrund der starken Metallionen-komplexierenden Wirkung des Polysaccharids ist selbst bei Verwendung von Schwermetallsalzen eine sich negativ auswirkende Schwermetallbelastung ausgeschlossen.
  • Bei den Böden, dem Fels oder den Bauwerken, bei denen die Zusammensetzung erfindungsgemäß verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise um Böden oder Felsen, auf denen ein Bauwerk errichtet wird bzw. eine Baugrube ausgehoben wird, die gegen das Eindringen von Grundwasser abgedichtet werden soll.
  • Unter „Fluiden“ werden erfindungsgemäß alle flüssigen Substanzen, insbesondere Wasser, verstanden. Unter Gasen werden erfindungsgemäß alle gasförmigen Substanzen, aber auch Dämpfe, wie Wasserdampf, verstanden.
  • Unter „Polysacchariden“ werden Kohlenhydrate verstanden, in denen eine große Anzahl von mindestens zehn Monosacchariden (Einfachzucker) über eine glykosidische Bindung verbunden sind. Es handelt sich um Biopolymere mit statistischer Molekülgrößenverteilung. Die Polysaccharide werden in Homoglykane und Heteroglykane unterteilt, wobei die Homoglykane nur aus einer Art von Einfachzuckern bestehen, wohingegen die Heteroglykane aus zwei oder mehreren Arten von Einfachzuckern aufgebaut sind. Jeder Monomerbaustein ist über eine oder mehrere glykosidische Bindungen mit dem oder den Nachbarmonomereinheiten verbunden. Ein Monomer am Kettenende hat mindestens einen Nachbarn, während Kettenmittelstücke zwei Nachbarn besitzen und bei verzweigten oder nachträglich vernetzten Ketten auch drei oder mehr benachbarte Monomere vorkommen können.
  • Erfindungsgemäß ist das Polysaccharid eine Polyuronsäure oder ein Alkalisalz einer Polyuronsäure. Polyuronsäuren sind Polysaccharide, die in ihrer oxidierten Form vorliegen, so dass sie anstelle der -CH2OH-Einheiten eine Carbonsäuregruppe aufweisen. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Polyuronsäuren oder Alkalisalze von Polyuronsäuren, die Uronsäureeinheiten aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Guluronsäure, Mannuronsäure, Galakturonsäure und deren Alkalisalzen besteht. Weiterhin bevorzugt sind die genannten Uronsäuren 1,4-glykosidisch verknüpft. Bei der Guluronsäure handelt es sich vorzugsweise um α-I-Guluronsäure, bei der Mannuronsäure um β-D-Mannuronsäure und bei der Galakturon-säure um α-D-Galakturonsäure.
  • Insbesondere bevorzugt ist das in der erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzung eingesetzte Polysaccharid Alginsäure, Pektinsäure oder ein Alkalisalz der Alginsäure oder Pektinsäure, stärker bevorzugt ein Alkalisalz der Alginsäure oder Pektinsäure, wobei ein Natrium- oder Kaliumsalz der Alginsäure oder Pektinsäure bevorzugt ist.
  • In der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung ist das Metallsalz vorzugsweise ein Halogenit, Nitrat, Carbonat, Sulfat, Phosphat, Acetat oder Oxalat. Die Wahl des Anions ist abhängig von der Wahl des jeweiligen Kations und es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Anion des Metallsalzes zu dem jeweiligen Kation so gewählt wird, dass das Löslichkeitsprodukt (KL) vorzugsweise im Bereich von 1∙10–7 mol/l bis 1∙10–1 mol/l liegt, vorzugsweise im Bereich von 1∙10–6 mol/l bis 1∙10–3 mol/l.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Metallsalz kein Schwermetallsalz. Besonders bevorzugt ist das Metallsalz ein Metallsalz eines zweiwertigen Metallkations, wie beispielsweise ein Erdalkalimetallsalz oder ein Eisenoder Zinksalz. Außerordentlich bevorzugt ist das Metallsalz ein Calciumsulfat, wie beispielsweise Calciumsulfatdihydrat oder Calciumsulfathemihydrat.
  • Das Bindungsverhalten von zwei- oder dreiwertigen Ionen in Polysacchariden, wie Polyuronsäuren, ist im Stand der Technik weitgehend beschrieben. Durch die Einbindung der Metallkationen in das Polysaccharid kommt es zu einer Gelierung, die eine Abdichtung der Böden, Felsen oder Bauwerke ermöglicht. In der Regel ist jedoch das Komplexbindungsverhalten dieser Polysaccharide so groß, so dass die Gelierung des Materials selbst bei schwerlöslichen Metallsalzen, d.h. Metallsalze mit einem Löslichkeitsprodukt von ≤ 1∙10–2 mol/l immer noch so groß ist, dass die Gelierung bzw. Verdickung der Zusammensetzung innerhalb von wenigen Minuten bzw. einigen Sekunden von statten geht. Deshalb muss selbst bei schwerlöslichen Metallsalzen in der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung ein Reaktionsverzögerer eingesetzt werden.
  • In einer Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung ist der Reaktionsverzögerer ein Alkalisalz, dessen Anion mit dem zwei- oder mehrwertigen Metallkation des Metallsalzes eine Verbindung eingeht, die ein geringeres Löslichkeitsprodukt als das Metallsalz selbst aufweist. Insbesondere bevorzugt ist als Reaktionsverzögerer ein Alkaliphosphat, ein Alkalisilikat oder ein Alkalicarbonat, wobei unter den Alkaliionen Natrium und/oder Kalium bevorzugt ist/sind. Das geringere Löslichkeitsprodukt einer ionischen Verbindung aus dem zwei- oder mehrwertigen Metallkation des Metallsalzes und dem Anion des Alkalisalzes des Reaktionsverzögerers führt dazu, dass der komplexbindenen Reaktion des Polysaccharids und des zwei- oder mehrwertigen Metallkations des Metallsalzes die Kationen zunächst entzogen werden, so dass die verdickende bzw. gelierende Reaktion verlangsamt wird. Als Reaktionsverzögerer wird insbesondere bevorzugt Natriumphosphat oder Kaliumcarbonat eingesetzt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung ist der Reaktionsverzögerer derart ausgestaltet, dass er die Komplexbindungseigenschaften des Polysaccharids erniedrigt. Unter der „Komplexbindungseigenschaft“ wird die Fähigkeit des Polysaccharids verstanden, mit einem zwei- oder mehrwertigen Kation eine Komplexbindung einzugehen. In diesem Fall ist der Reaktionsverzögerer eine Säure, stärker bevorzugt eine Mineralsäure wie Salzsäure, Salpetersäure oder Schwefelsäure, wobei der Einsatz von verdünnter Salzsäure bevorzugt ist.
  • Zur Füllung größerer Bodenporen und/oder Felskluften kann der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung ein Feststoff als Porenfüllstoff zugegeben werden, so dass die Zusammensetzung vorzugsweise zusätzlich einen Füllstoff aufweist. Damit der Füllstoff auch in feinste Hohlräume des Bodens, Felsens oder des Bauwerks eindringen kann, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Füllstoff eine durchschnittliche Korngröße von ≤ 0,02 mm aufweist. Besonders bevorzugt weisen mindestens 70%, stärker bevorzugt mindestens 80% und am stärksten bevorzugt mindestens 90% aller Körner eine Korngröße von ≤ 0,02 mm auf. Die Korngröße bzw. die Korngrößenverteilung wird erfindungsgemäß mit der Siebanalyse bestimmt, wobei die Korngröße durch die Maschenweite desjenigen Siebes ermittelt wird, welches das Korn gerade noch passieren lässt.
  • Die erfindungsgemäß verwendbare Zusammensetzung ist vorzugsweise pH-wertneutral, d.h. der pH-Wert liegt vorzugsweise im Bereich von 6 bis 8. Das heißt, die erfindungsgemäß verwendbare Zusammensetzung weist vorzugsweise, insbesondere dann wenn sie verwendet wird, auch Wasser auf. Zur erfindungsgemäßen Verwendung der Zusammensetzung werden diese zu einer Lösung/Suspension durch intensives Mischen mit Wasser angemacht. Dabei kommt es durch die verzögerte Wirkung des Reaktionsverzögerers zu einer langsamen Gelierung des Materials, so dass dieses vor der Gelierung noch verarbeitet werden kann.
  • Selbst wenn Schwermetallkationen in den Metallsalzen eingesetzt werden, weisen die erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzungen nur eine äußerst geringe ökologische Bedenklichkeit auf, da die Kationen nahezu irreversibel in dem Polysaccharid gebunden werden.
  • Durch die gelierende Reaktion der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung bei Zugabe von Wasser bildet sich eine wasserundurchlässige bzw. gasundurchlässige Schicht, und auf diese Weise können beispielsweise Böden, Felsen oder Bauwerke bzw. Baugruben gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet werden.
  • Die gelierende Reaktion bei der Verwendung von Alginsäure bzw. dem Alkalisalz der Alginsäure setzt schon ab 1°C ein und wird mit zunehmender Temperatur schneller. Das heißt bei höheren Temperaturen empfiehlt sich somit die Menge des Reaktionsverzögerers entsprechend heraufzusetzen, um im Sinne der Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung die komplexbildende bzw. gelierende Reaktion zu verlangsamen.
  • Wird jedoch als Polysaccharid Pektinsäure bzw. ein Alkalisalz der Pektinsäure eingesetzt, so ist es bevorzugt, dass für den Eintritt der Komplexbildungsreaktion bzw. Gelierungsreaktion die Temperatur auf ≥ 60°C gesetzt wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass bei der Verwendung von Pektinsäure bzw. Alkalisalzen der Pektinsäure als Polysaccharid die Komplexbildungsreaktion und damit die Gelierung viel langsamer ist, als bei Alginsäuren. Auch hier kann bei Heraufsetzen der Temperatur die Reaktion beschleunigt werden, bzw. erst ausgelöst werden.
  • In der erfindungsgemäß verwendbaren Zusammensetzung liegt das Gewichtsverhältnis von Polysaccharid zu Metallsalz vorzugsweise im Bereich von 1:0,5 bis 1:3, und stärker bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:2. Weiterhin liegt das Gewichtsverhältnis von Metallsalz zu Reaktionsverzögerer vorzugsweise im Bereich von 1:0,01 bis 1:0,3 und stärker bevorzugt im Bereich von 1:0,02 bis 1:0,2.
  • Liegt die erfindungsgemäß verwendbare Zusammensetzung bereits als wässrige Lösung bzw. Suspension vor, so weist die Zusammensetzung vorzugsweise 50 bis 90 Gew.-% Wasser und 10 bis 50 Gew.-% Feststoff auf, wobei der Feststoff das Polysaccharid, das Metallsalz sowie den Reaktionsverzögerer umfasst bzw. daraus besteht. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die wässrige Zusammensetzung 50 bis 90 Gew.-% Wasser, 2 bis 40 Gew.-% Polysaccharid, 2 bis 40 Gew.-% Metallsalz und 0,1 bis 20 Gew.-% Reaktionsverzögerer, und stärker bevorzugt 90 bis 99 Gew.-% Wasser, 0,45 bis 4,8 Gew.-% Polysaccharid, 0,45 bis 4,8 Gew.-% Metallsalz und 0,1 bis 0,4 Gew.-% Reaktionsverzögerer aufweist. In einer besonders bevorzugten Variante weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung 97 Gew.-% Wasser, 1,4 Gew.-% Polysaccharid, 1,4 Gew.-% Metallsalz und 0,2 Gew.-% Reaktionsverzögerer auf.
  • Die erfindungsgemäß verwendbare Zusammensetzung wird vorzugsweise im Wesentlichen im flüssigen bzw. geleeartigen Zustand in die Poren des Bodens und/oder die Klüfte des Fels eingepresst. Je nach Art und Menge der Einzelkomponenten und der damit verbundenen Reaktionsgeschwindigkeit bis zur geleeartigen Verdickung kann die erfindungsgemäße Verwendung mit oder ohne Wärmezufuhr, bzw. Wärmeentzug, stattfinden. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Gelierzeit zwischen wenigen Minuten und mehreren Stunden variiert wird.
  • Die erfindungsgemäß verwendete Zusammensetzung kann entweder hergestellt werden, indem eine Mischung aus Polysaccharid, Metallsalz und Reaktionsverzögerer zunächst vermischt und anschließend in Wasser gegeben werden, oder indem eine wässrige Lösung aus Polysaccharid und eine wässrige Lösung aus Metallsalz und Reaktionsverzögerer miteinander vereint werden.
  • Anwendungsbeispiel:
  • 2,65 g eines Pulvergemisches mit der unten angegebenen Zusammensetzung werden in 120 ml Wasser einmal bei einer Temperatur von 10°C und ein anderes Mal bei einer Temperatur von 25°C gelöst/suspendiert: Zusammensetzung des Pulvergemisches:
    Natriumalginat: 49 Gew.-% (Sigma-Aldrich)
    Calciumsulfat: 50 Gew.-% (wasserfrei, 99%, Sigma-Aldrich)
    Trinatriumphosphat: 1 Gew.-% (wasserfrei, Inachem)
  • Beobachtungen:
  • Bei einer Temperatur des Wassers von 10°C hat die Zusammensetzung nach 20 Minuten den Zustand eines festen Gelees in Form einer viskosen Masse erreicht. Bei einer Temperatur des Wassers von 25°C ist der Zustand der viskosen Masse bereits nach 7,5 Minuten erreicht. Die viskosen Massen sind brechbar, jedoch ohne dabei eine glatte Fläche an den Bruchstellen zu zeigen. Werden die Zusammensetzungen direkt nach dem Vermengen mit dem Wasser in einen sandigen Untergrund eingebracht, so zeigt der Untergrund nach der Entstehung der viskosen Massen keine Wasser und Gasdurchlässigkeit mehr.

Claims (12)

  1. Verwendung einer Zusammensetzung zur Verringerung der Durchlässigkeit oder zur Abdichtung von Böden, Fels oder Bauwerken gegenüber einer Durchdringung durch Fluide oder Gase, wobei die Zusammensetzung – ein Polysaccharid in Form einer Polyuronsäure oder eines Alkalisalzes einer Polyuronsäure, – ein Metallsalz mit einem zwei- oder mehrwertigen Metallkation, und – ein Alkalisalz oder eine Säure als Reaktionsverzögerer umfasst, wobei die Verringerung der Durchlässigkeit oder die Abdichtung durch eine Gelierung oder Verdickung der Zusammensetzung durch Komplexbildung des Polysaccharids mit dem Metallkation hervorgerufen wird, sowie das geringere Löslichkeitsprodukt einer ionischen Verbindung aus dem zweioder mehrwertigen Metallkation des Metallsalzes und dem Anion des Alkalisalzes des Reaktionsverzögerers dazu führt, dass der komplexbildenden Reaktion des Polysaccharids und des zwei- oder mehrwertigen Metallkations des Metallsalzes die Kationen zunächst entzogen werden, so dass die verdickende oder gelierende Reaktion verlangsamt wird, oder durch die Säure die Komplexbildungseigenschaft des Polysaccharids erniedrigt wird.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, worin die Polyuronsäure oder das Alkalisalz einer Polyuronsäure Uronsäureinheiten aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Guluronsäure, Mannuronsäure, Galakturonsäure und deren Alkalisalzen besteht.
  3. Verwendung nach Anspruch 1 , worin die Polyuronsäure Alginsäure, Pektinsäure oder ein Alkalisalz der Alginsäure oder Pektinsäure ist.
  4. Verwendung nach Anspruch 3, worin die Polyuronsäure ein Natriumsalz oder Kaliumsalz der Alginsäure oder Pektinsäure ist.
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Metallsalz ein Halogenid, Nitrat, Carbonat, Sulfat, Phosphat, Acetat oder Oxalat ist.
  6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Metallsalz kein Schwermetallsalz ist.
  7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Metallsalz ein Erdalkalimetallsalz ist.
  8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Metallsalz ein Calciumsulfat ist.
  9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Reaktionsverzögerer ein Alkaliphosphat, ein Alkalisilikat oder Alkalicarbonat ist.
  10. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Anion des Alkalisalzes mit dem zwei- oder mehrwertigen Metallkation des Metallsalzes eine Verbindung eingeht, die ein geringeres Löslichkeitsprodukt als das Metallsalz selbst aufweist.
  11. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin in der Zusammensetzung zusätzlich einen Füllstoff eingesetzt wird.
  12. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die Zusammensetzung Wasser aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE29825082U1 (de) * 1998-11-25 2004-09-09 Dyckerhoff Ag Hydraulische Injektions-Bindemittelzusammensetzung
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