DE10325864A1 - Method for consolidating loose rock or similar materials involves addition of a bonding agent to a mixture of such materials and a water-cellulose suspension - Google Patents

Method for consolidating loose rock or similar materials involves addition of a bonding agent to a mixture of such materials and a water-cellulose suspension

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Abstract

The method for consolidating loose rock or similar materials such as recycled building rubble, for construction of foundation layers, temporary roads and the like, involves production of a suspension of cellulose and water, mixing loos rock or similar materials with the suspension, addition of a bonding agent, and solidification/hardening of the resultant mixture on an application site.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, wie beispielsweise recycelten Baumaterialien, vorzugsweise für den Einsatz bei der Ausbildung von Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen oder dergleichen. The invention relates to a method for consolidating mineral loose rock or similar type of technical attack substances such as recycled materials, preferably for use in the formation of seed and base layers, temporary roads and paths, supports and wrappings of pipelines and passageways, building backfill, heaping over or similar.
  • Aus den deutschen Patenten 198 51 256 bzw. 199 09 817 ist ein Verfahren zum Verfestigen von insbesondere schadstoffhaltigen, staubförmigen bis grobkörnigen, nicht hydraulischen Anfallstoffen sowie ein entsprechendes Verfahren zum Verfestigen schadstoffhaltiger flüssiger bis pastöser Anfallstoffe vorbekannt. From the German Patents 198 51 256 and 199 09 817 describes a method of solidifying particularly noxious, dust-like to coarse-grained, non-hydraulic substances attack and a corresponding method for solidifying liquid containing harmful substances is previously known to pasty substances attack.
  • Bei diesen bekannten Verfahren werden der oder die Anfallstoffe intensiv mit einem quellfähigen Tonmehl vermischt, wobei pastöse Anfallstoffe zunächst durch Wasserzugabe in eine flüssige Konsistenz überführt und dem Anfallstoff 50g bis 100g quellfähiges Tonmehl je 1l kontaminierter Flüssigkeit zugegeben werden. In these known methods of attack or the materials are intensively mixed with a swellable clay powder, said paste-like substances seizure first converted by addition of water in a liquid consistency and the seizure material 50g to 100g swellable clay powder per 1 liter of contaminated liquid are added. Unmittelbar im Anschluß an den Intensivmischprozeß oder zeitlich beabstandet wird dann der Mischung eine bestimmte Menge anorganisches Bindemittel zugegeben. Immediately subsequent to the intensive mixing process or spaced in time of the mixture is then a certain amount of inorganic binder added.
  • Mit einem solchen Verfahren ist es bei einem vertretbaren Aufwand von einzusetzenden Tonmineralien möglich, die Schadstoffkomponenten bereits in einer frühen Phase ausreichend und sicher zu binden, wodurch es möglich wird, ein Vor-Ort-Verfüllmaterial zu schaffen. With such a method, it is possible at an acceptable cost of clay minerals to be used to bind the pollutants in an early phase of sufficient and safe, making it possible to create an on-site backfill. Bei einer Verfestigung von staubförmigen bis grobkörnigen, nicht hydraulischen Anfallstoffen wird zunächst eine wässrige Suspension gebildet, die wiederum Tonmehl umfaßt. At a solidification of powdered to coarse-grained, non-hydraulic substances seizure, an aqueous suspension is first formed, which in turn comprises powdered clay. Die Anfallstoffe werden dann mit der vorbereiteten wässrigen Suspension vermischt und es erfolgt ein Aushärten und Verfestigen der erhaltenen Mischung mittels Zugabe eines organischen Bindemittels. The attack substances are then mixed with the prepared aqueous suspension and there is a curing and solidifying the mixture obtained by adding an organic binder. Als Tonmehl wird bevorzugt aktivierter Bentonit eingesetzt, wobei als Bindemittel Zement und/oder Flugasche verwendet wird. As clay powder activated bentonite is preferably used as a binder, wherein cement and / or fly ash is used.
  • Der Einsatz quellfähiger Tone oder anderer quellfähiger Schichtsilikat-Verbindungen als Viskositätsbildner ist aus der The use of swellable clays or other swellable layer silicate compounds as viscosifier is from the DE 42 24 537 A1 DE 42 24 537 A1 bekannt, jedoch werden dort keine Hinweise gegeben, die darauf orientieren, möglichst geringe Tonmehlzugaben zu erzielen. known, but no evidence is given there that are based on achieving the lowest possible Tonmehlzugaben. Zum Stand der Technik bezüglich der Bindung von anorganischen Substanzen und anderer Stoffe sowie zum Aufbereiten von flüssigen, sauren oder alkalischen Abfällen sei noch auf die is still to the prior art with respect to the binding of inorganic substances and other substances as well as for the processing of liquid acidic or alkaline waste on the DE 195 20 393 A1 DE 195 20 393 A1 sowie die and US-PS 4,547,290 US Patent No. 4,547,290 verwiesen. directed.
  • Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, wie beispielsweise recycelten Baumaterialien, anzugeben, welches vorzugsweise für den Einsatz bei der Ausbildung von Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen oder dergleichen geeignet ist. From the foregoing, it is an object of the invention to provide a further developed method for solidifying mineral loose rock or similar type of technical attack substances such as recycled materials indicate that preferably for use in the formation of seed and base layers, temporary roads and paths, is supports and wrappings of pipelines and passageways, building backfill, heaping over or the like.
  • Erfindungsgemäß gilt es, die Wasserdurchlässigkeit im Vergleich zur an sich bekannten Verflüssigung mit Tonmineralien zu reduzieren, so daß das Verfahren auch dort anwendbar ist, wo es darum geht, zB die Beeinflussung der Grundwasserströmung möglichst gering zu halten oder insgesamt Feuchtesperrwirkungen zu erzielen sind. According to the invention, it is important to reduce the water permeability compared to known liquefaction with clay minerals, so that the method is also applicable where it comes to keep eg the influence of groundwater flow to a minimum or total moisture barrier effects can be achieved.
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß der Definition nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen. The object of the invention is by a method as defined in claim 1, wherein the sub-claims comprise at least expedient embodiments and developments.
  • So wird gemäß der Lehre der Erfindung ausgehend von vorhandenen mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen zunächst eine Suspension, bestehend aus Zellulose, hier wiederum insbesondere Zellulosepulver und Wasser, gebildet. So kind attack technical materials is according to the teachings from existing mineral loose rock or similar to the invention, first a suspension consisting of cellulose, here again, in particular cellulose powder and water is formed.
  • Diese vorbereitete Suspension wird dann mit dem genannten Lockergestein oder den Anfallstoffen vermischt und es erfolgt die Zugabe eines Bindemittels zum Zweck des Aushärtens und Verfestigens der gesamten Mischung am Verbringungs- oder Füllort. This prepared suspension is then mixed with said loose rock or seizure substances and there is the addition of a binder for the purpose of curing and solidifying the entire mixture at the filling location, or of movements.
  • Ausgestaltend kann bei der Bildung der Suspension dieser mindestens eine Teilmenge des erforderlichen Bindemittels zugegeben werden. Ausgestaltend said at least a subset of the necessary binding agent may be added during the formation of the suspension.
  • Als Bindemittel kommt sowohl organisches als auch ein anorganisches Bindemittel zum Einsatz. As the binder is organic as well as an inorganic binder is used.
  • Die Suspension enthält im wesentlichen 10 bis 100g Zellulose oder Zellulosepulver auf je 1l Wasser. The suspension contains substantially 10 to 100 g cellulose or cellulose powder per 1 liter of water.
  • In Abhängigkeit von der Korngrößenverteilung des Lockergesteins oder des Anfallstoffs werden diesem im wesentlichen 10 bis 35 M.-% Zellulosesuspension und im wesentlichen 1 bis 15 M.-% Bindemittel bezogen auf das Lockergestein oder den Anfallstoff zugegeben. Depending on the grain size distribution of the loose rock or of the substance to be fit this added substantially 10 to 35 wt .-% cellulosic suspension and substantially 1 .-% of the binder to 15 M in the granular soil or the seizure substance.
  • Durch eine entsprechende Varianz bei der Gestaltung der Suspension und der Zugabe des Bindemittels läßt sich die Endfestigkeit je nach Verwendungszweck leicht einstellen. By a corresponding variance in the design of the suspension and the addition of the binder, the final strength can be easily adjusted depending on the purpose.
  • Das anorganische, hydraulische Bindemittel ist ein Zement, Kalk oder besteht aus einem Gemisch aus Zement und Flugasche bzw. Kalk und Flugasche. The inorganic hydraulic binder is a cement, lime or consists of a mixture of cement and fly ash or lime and fly ash.
  • Dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch kann ein Abbindebeschleuniger oder -verzögerer zur Beeinflussung des Erhärtungsverhaltens zugegeben werden. The aggregate / cellulose / binder / water mixture may be added a setting accelerators or retarders for influencing the Erhärtungsverhaltens. Ebenso kann dem vorerwähnten Gemisch ein Fließmittel zur Beeinflussung des Fließverhaltens oder ein Luftporenbildner zur Beeinflussung der Frost-Tau-Beständigkeit zugegeben werden. Likewise, a flow means for influencing the flow behavior or an air-entraining agent to influence the freeze-thaw resistance can be added to the aforementioned mixture.
  • Um die Packungsdichte und das Fließverhalten des Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisches einzustellen, kann ein mineralischer Baustoff beigegeben werden. To adjust the density and the flowability of the aggregate / cellulose / binder / water mixture, a mineral building material may be added.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfestigung von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, auch als Zuschlagstoff bezeichnet, kann für Gründungs- und Tragschichten, aber auch bevorzugt im Kanalbau Anwendung finden. The inventive method for solidifying mineral loose rock or similar type of technical fabrics attack, also known as aggregate, may apply for start-up and base layers, but also preferred in sewer construction. Gemäß den voranstehenden Erläuterungen wird ein zur Reaktion erforderliches disperses System gebildet, welches aus mineralischem Lockergestein bzw. ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, 10 bis 60 M.-% Wasser – bezogen auf den Zuschlagstoff – und 1 bis 10 M.-% eines Zellulosepulvers sowie aus 1 bis 7 M.-% – bezogen auf den Zuschlagstoff – eines Bindemittels besteht. According to the above explanations, a required for the reaction dispersed system is formed, which consists of mineral loose rock or similar type of technical seizure agents, 10 to 60 wt .-% of water - based on the aggregate - and 1 to 10 wt .-% of a cellulose powder, and from 1 to 7 M .-% - with respect to the aggregate - consists of a binder. Als Bindemittel wird vorzugsweise Kalk und/oder Zement verwendet, wodurch eine dauerhafte und stabile Verfestigung eintritt. As the binder preferably lime and / or cement is used, thereby forming a durable and stable solidification occurs.
  • Im Unterschied zu dem eingangs geschilderten Stand der Technik sind keine kostenintensiv aufzubereitende Tonmineralien notwendig. In contrast to the cited prior art, no expensive reprocessed clay minerals are necessary. Die Verflüssigung entsteht erfindungsgemäß nicht durch die Anlagerung von Ionen, sondern durch eine Verringerung der Oberflächenspannung infolge der Zugabe von Zellulose, insbesondere Zellulosepulver, welches auch als Anfallstoff kostengünstig erhältlich ist. The liquefaction is created according to the invention not by the addition of ions, but by a reduction in surface tension due to the addition of cellulose, in particular cellulose powder, which is available at low cost as seizure substance.
  • Hierdurch entsteht durch die Verflüssigung keine bzw. eine weitaus geringere Beeinflussung der Wasserdurchlässigkeit im Vergleich zur Verflüssigung mit Tonmineralien gemäß Stand der Technik. This creates through the liquefaction no or a much smaller effect on the water permeability compared to liquefy with clay minerals according to the prior art. Ein solcher Sachverhalt ist insbesondere beim Kanalbau von Vorteil, da dort eine Beeinträchtigung der Grundwasserströmung möglichst auszuschließen ist. Such a situation is particularly the construction of canals advantageous because there is a deterioration of groundwater flow can be excluded as possible.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. The invention will be further explained with reference to an embodiment.
  • Bei einem beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Suspension aus Zellulosepulver und Wasser gebildet. In an exemplary method of the invention, a suspension of cellulose powder and water is first formed. Hierbei wird eine Menge von 50g Zellulose je 1l Wasser verwendet. Here, an amount of 50 g cellulose per 1 liter of water is used.
  • Die Suspension wird dann mit dem Lockergestein bzw. den Anfallstoffen, die in einer bestimmten Korngrößenverteilung vorliegen, vermischt. The suspension is then mixed with the loose rock or to the attack of substances present in a specific particle size distribution.
  • Während der Mischung wird ein Bindemittel von etwa 5 bis 7 M.% bezogen auf das Lockergestein zugegeben. a binder of about 5 to 7 mass% based on the soft ground is added during the mixing.
  • Die so gänzlich aufbereitete Mischung wird dann vor Ort zB zum Verfüllen verwendet und es findet der gewünschte Verfestigungs- und Aushärtungsprozeß statt. The so completely prepared mixture is then used locally eg for filling and there is the desired bonding and curing process instead.
  • Die Menge der Zellulosesuspension, welche dem Lockergestein bzw. dem Anfallstoff zugegeben wird, liegt gemäß Ausführungsbeispiel im Bereich von etwa 20 bis 25 M.-% bezogen auf den Zuschlagstoff, dh das Lockergestein. The amount of the cellulosic suspension that is added to the loose rock or the seizure substance is according to the embodiment in the range of about 20 to 25 wt .-% based on the aggregate, that is, the loose rock.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, wie beispielsweise recycelten Baumaterialien, vorzugsweise für den Einsatz bei der Ausbildung von Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen oder dergleichen, mit folgenden Schritten: – Bildung einer Suspension, bestehend aus Zellulose und Wasser, – Vermischen der genannten Lockergesteine oder der Anfallstoffe mit der vorbereiteten, wässrigen Suspension, – Zugabe eines Bindemittels sowie Aushärten und Verfestigen der Gesamtmischung am Verbringungs- bzw. Füllort. A method for consolidating mineral loose rock or similar type of technical attack substances such as recycled materials, preferably for use in the formation of seed and base layers, temporary roads and paths, supports and wrappings of pipelines and passageways, building backfill, over beds or the like, having following steps: - formation of a suspension consisting of cellulose and water, - mixing the said loose rock or the accumulation of substances with the prepared aqueous suspension, - adding a binder and curing and solidifying the overall mixture at the filling location, or of movements.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung der Suspension dieser mindestens eine Teilmenge des Bindemittels zugegeben wird. A method according to claim 1, characterized in that in forming the suspension of said at least a partial amount of the binder is added.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein organisches Bindemittel verwendet wird. The method of claim 1 or 2, characterized in that an organic binder is used.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Bindemittel verwendet wird. The method of claim 1 or 2, characterized in that an inorganic binder is used.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zellulosepulver zur Suspensionsbildung eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that cellulose powder is used for the suspension formation.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension im wesentlichen 10 bis 100g Zellulose oder Zellulosepulver auf je 1l Wasser enthält. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the suspension is substantially 10 to 100 g cellulose or cellulose powder contains on each 1 liter of water.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Korngrößenverteilung des Lockergesteins oder Anfallstoffs diesem im wesentlichen 10 bis 35 M.-% Zellulosesuspension und im wesentlichen 1 bis 15 M.-% Bindemittel bezogen auf das Lockergestein oder den Anfallstoff zugegeben werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that this is substantially 10 to 35 wt .-% cellulosic suspension and .-% of the binder consists essentially 1 to 15 M are added, depending on the grain size distribution of the loose rock or seizure substance on the loose rock or seizure substance become.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Einstellung der Endfestigkeit je nach Verwendungszweck und Verfüllsituation. Method according to one of the preceding claims, characterized by the adjustment of the final strength depending on the use Verfüllsituation.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische, hydraulische Bindemittel aus einem Zement, einem Kalk, einem Gemisch aus Zement und Flugasche oder aus einem Gemisch von Kalk und Flugasche besteht. A method according to any one of claims 1, 2 or 4 to 8, characterized in that the inorganic, hydraulic binder comprising a cement, a lime, a mixture of cement and fly ash or a mixture of lime and fly ash.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein Abbindebeschleuniger oder -verzögerer zur Beeinflussung des Erhärtungsverhaltens zugegeben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aggregate / cellulose / binder / water mixture, a setting accelerator or retarders added to influence the Erhärtungsverhaltens.
  11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein Fließmittel zur Beeinflussung des Fließverhaltens zugegeben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aggregate / cellulose / binder / water mixture, a flow means for influencing the flow behavior is added.
  12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein Luftporenbildner zur Beeinflussung der Frost-Tau-Beständigkeit zugegeben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aggregate / cellulose / binder / water mixture an air-entraining agent is added to influence the freeze-thaw resistance.
  13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein mineralischer Baustoff zur Beeinflussung der Packungsdichte und des Fließverhaltens zugegeben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aggregate / cellulose / binder / water mixture a mineral building material is added to influence the packing density and the flow behavior.
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