DE1517344B1 - Verfahren zum Verfestigen wenig durchlaessiger Boeden - Google Patents
Verfahren zum Verfestigen wenig durchlaessiger BoedenInfo
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Description
Das Verfahren der Erfindung unterscheidet sich daher von dem in der USA.-Patentschrift 2 595184
beschriebenen hauptsächlich dadurch, daß ein bestimmtes Gewichtsverhältnis von Resorcin zu Formaldehydlösung
vorgesehen ist, daß geringe Mengen
oder Ton-Zement-Mischungen, soweit es sich um io schwach saurer oder schwach basischer Katalysatosehr
durchlässige Böden handelt, von Natronwasser- ren verwendet werden und daß mit einem erheblichen
glas, soweit die Böden weniger durchlässig sind. zusätzlichen Wasseranteil gearbeitet wird.
Die Grenzen der Einspritzbarkeit mit Bezug auf Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im
die Granulierung der Böden werden experimentell Boden gebildete Harz entsteht aus den drei folgenden
bestimmt. So liegt die Grenze der Einspritzbarkeit 15 Bestandteilen: von Zement bei Sand nach Terzaghi bei 0,5mm
und nach Glossop & Skempton bei 0,75 mm.
Für die Silikate geben Terzaghi und G1 ο s s ο ρ &
Skempton eine Granulierung von 0,1mm und
Ridel von 0,12mm an. 20
und nach Glossop & Skempton bei 0,75 mm.
Für die Silikate geben Terzaghi und G1 ο s s ο ρ &
Skempton eine Granulierung von 0,1mm und
Ridel von 0,12mm an. 20
Für die feineren Böden, wie z. B. für die lehmigen Sande, gibt es praktisch keinen Stoff, der sein Einspritzen
ermöglicht.
Mit der Entwicklung der hochpolymeren organischen Stoffe lag es nahe, daß man versuchte, diese
Stoffe für das Einspritzen wenig durchlässiger Böden zu verwenden. Leider erfordert die Bildung dieser
Kunststoffe Temperaturen und Drücke, die an Ort und Stelle der zu verfestigenden Böden nicht verwirklicht
werden können.
In letzter Zeit hat man damit begonnen, Böden
dadurch zu versteifen, daß man einen pulverförmigen Boden mit gewissen plastischen Massen vermischte
(Arbeiten von Winterkorn). Diese Stoffe binden jedoch in Abwesenheit von Luft nicht ab und haben
zudem eine Viskosität, die wesentlich höher ist als die von Wasser.
In Betracht zu ziehen sind auch mit Cyanamid modifizierte Acrylharzderivate, die jedoch komplizierte
und infolgedessen teure Stoffe darstellen.
Aus der USA.-Patentschrift 2 595 184 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem mit Hilfe von
Phenol-Formaldehyd-Mischungen unter Verwendung eines stark dissoziierten Katalysators Bodenmassen
in größerer Tiefe, in der Temperaturen bis zu etwa 100° C vorliegen, verfestigt werden. Dabei entsteht
ein bakelitartiges Produkt, so daß insbesondere auf Grund des Arbeitens bei erhöhter Temperatur dieses
Verfahren im Prinzip der üblichen Phenoplastherstellung gleichkommt.
Für die Verfestigung von bodennahen Schichten
dagegen ist dieses Verfahren daher nicht geeignet. Bei der Dosierung von Aldehyd und Phenol ist ein
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, großer Spielraum zulässig, indem man beispielsein
Verfahren zum Verfestigen von feineren Böden weise als untere Grenze 1Is bis 2 Teile Phenol auf
zur Verfügung zu stellen, welches den obenerwähn- 55 1 Teil Aldehyd vorsieht.
ten Beschränkungen der bekannten Verfahren nicht Das beste Verhältnis wird bestimmt, indem man
unterworfen ist und das auch in bodennahen Schich- Proben von reinem Harz oder von Harz und Sand
ten eingesetzt werden kann. zerdrückt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch Auf diese Art hat man gefunden, daß man mit
gelöst, daß das Gewichtsverhältnis Resorcin zu wäß- 6c Formaldehyd und Resorcin die beste Mischung erriger
Formaldehydlösung 0,8:1 beträgt, daß die Mi- hält, indem man 800 g Resorcin für 11 30%ige
schung mit Wasser so weit verdünnt wird, daß der Formaldehydlösung vorsieht. Die erhaltenen Festig-Gesamtwasseranteil
mindestens etwa 58,0 °/o beträgt, keiten sind unabhängig von der Natur und der Kon-
und daß als Katalysator eine schwach sauer oder zentration des Katalysators, während im Gegenteil
schwach basisch reagierende Substanz verwendet 65 dazu die Abbindezeiten abhängig von der Natur und
wird. der Konzentration des Katalysators sind.
Bei dem Verfahren der Erfindung kann gemäß Die mit verschiedenen Katalysatoren durchgeführ-
einer besonderen Ausführungsform der Formaldehyd ten Versuche haben die folgenden Resultate ergeben:
1. Einem Aldehyd, wie Formaldehyd, bzw. aus einem solchen Stoff oder einer solchen Mischung,
die Formaldehyd freisetzt, z. B. Hexamethylentetramin.
2. Einem substituierten Phenol, da das normale, zur Herstellung der Bakelite verwendete Phenol
nicht in kaltem Zustand und in Anwesenheit von überschüssigem Wasser reagiert. Es ist zu bemerken,
daß der Verwendung von substituierten Phenolen große Bedeutung zukommt. Von den Diphenolen reagiert im kalten Zustand nur das
Resorcin.
3. Einem Katalysator, der aus folgenden Stoffen bestehen kann:
a) Einer Säure oder einem, wenn auch nur schwach sauer reagierenden Stoff (von der
Salzsäure bis zum Natriumcarbonat), oder einer Base (mit einer Base ist die Reaktion
langsam und unvollständig; mit Ammoniak ist sie nahezu momentan, gibt jedoch einen
Niederschlag. Die besten Resultate werden mit einer Mischung von Natron und Ammoniak
erhalten).
b) Einem Oxydationsmittel, wie Ammoniumpersulfat.
c) Einer Mischung der verschiedensten ausgefällten Stoffe.
| 3 | Säure | Base | 4 | Oxydationsmittel | Abbindezeit |
| HCl, H0SO4HCO0H | NH4OH (instabil) | mindestens 10 Minuten | |||
| H3PO4, HNO., | NH4OH + NaOH | ||||
| Oxal- und Pikrinsäure | Natronwasserglas (bleibt weich) |
zwischen 1It und 1 Stunde |
|||
| Ammoniumpersulfat | zwischen 3 und 4 Stunden |
||||
| Zitronensäure | Karbonate und Bikarbonate des Natriums |
ITag | |||
| Weinsäure | Soda, Pottasche | ||||
| Borsäure, Thioglykolsäure, Naphthensäure, saures Natriumphosphat, Äthyl chloracetat, Ammonium chlorid, Isopropylformiat |
sauerstoffhaltiges Wasser |
kein Katalysator | |||
Eine sehr große Verdünnung dieser Mischungen ist zulässig.
Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist die Reaktion stark exotherm; bei großer Verdünnung von mindestens
75% Wasser in der Mischung ist aber keine starke Temperaturerhöhung des Harzes oder ein Bespritzen
des Bodens zu befürchten.
In der Zeichnung zeigen die Kurven 1 bis 4 die Temperaturerhöhung als Funktion der Zeit.
Die entsprechenden Mischungsverhältnisse sind die folgenden:
| Kurve | Resorcin | Formaldehyd | HCl | Ammonium persulfat |
| 1 2 3 4 |
500 g 500 g 333 g 333 g |
500 cm3 500 cm3 333 cm3 333 cm3 |
10 cm3 40 cm3 26 cm3 26 cm3 |
13 g |
Für sehr kurze Abbindezeiten ist man daran interessiert, die harzbildenden Stoffe und eventuell einige
der katalytisch wirkenden Stoffe von anderen Katalysatoren getrennt einzuspritzen, und zwar derart, daß
die Mischung sich nur am Kopf der Bohrung bildet. Zu diesem Zweck verwendet man eine Hauptpumpe
mit großer Ausstoßmenge und eine kleine volumetrische Pumpe für das Einspritzen des Katalysators.
Nachstehend sind einige Beispiele für die Zusammensetzung von Einspritzungen angegeben, die in
einem aus feinkörnigem Sand gebildeten Boden (Durchlässigkeit 10~2 cm/sec) nahe der Oberfläche
gemacht werden.
Wasser 30 Liter
Resorcin 30 kg
Formaldehydlösung (30«/») 30 Liter
Ammoniumpersulfat 800 Gramm
Bei einem spezifischen Gewicht des verwendeten 3O°/oigen Formalins von 1,08 g/cm3 ergibt sich eine
Formaldehyd-Gewichtsmenge von 32,4 kg, so daß insgesamt eine Gesamtmenge des Ansatzes von
93,2 kg vorliegt. Nachdem 70% der Formaldehydlösung aus Wasser bestehen, enthält die Formaldehydlösung
insgesamt 24,7 kg Wasser, so daß sich ein Gesamtwassergehalt des Ansatzes von 24,7 kg+30 kg
= 54,7 kg ergibt. Daraus errechnet sich ein Wassergehalt von etwa 58,7%.
Wasser 30 Liter
Bikarbonat 2 kg
Resorcin 30 kg
Formaldehydlösung (30%) 30 Liter
Eine ähnliche Rechnung wie im Beispiel 1 ergibt einen Gesamtwassergehalt von etwa 58,0%.
Wasser 25 Liter
Resorcin 30 kg
Formaldehydlösung (30%) 30 Liter
Mischungen eingespritzt durch die Hauptpumpe. Beispiel für die Mischung
Ammoniak 1,5 Liter
Soda 1,5 Liter
Wasser 5 Liter
Eingespritzt durch die Sekundärpumpe.
Der Gesamtwassergehalt dieses Ansatzes liegt — wie eine ungefähre Rechnung ergibt — gleichfalls in
Nähe dieser Werte der Beispiele 1 und 2.
Alle diese Harzmischungen sind mit geringen Drücken verwirklicht worden. Der höchste Druck lag
bei 200 g/cm2. Der Druck war während des Einspritzvorganges
konstant.
Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Viskosität der noch nicht polymerisierten Stoffe sehr nahe an
diejenige des Wassers kommt (sie liegt in der Größenordnung von 3 cP). Die Viskosität bleibt bis zur
Polymerisation der Masse unverändert.
Es war möglich, nach dieser Behandlung mittels eines Pickhammers in diesem Sand eine Grube zu
machen; dabei betrug der Widerstand des Sandes mindestens 20 kg/cm2.
Claims (3)
1. Verfahren zum Verfestigen wenig durchlässiger, insbesondere der von lehmigem Sand gebildeten
Böden durch Einspritzen einer flüssigen Mischung mit niederer Viskosität, bestehend aus
30%igem wäßrigem Formaldehyd und Resorcin, welche bei Anwesenheit eines Katalysators ein
unlösliches Phenoplast bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis
Resorcin zu wäßriger Formaldehydlösung 0,8:1 beträgt, daß die Mischung mit Wasser so weit
verdünnt wird, daß der Gesamtwasseranteil mindestens etwa 58,0% beträgt, und daß als Katalysator
eine schwach sauer oder schwach basisch reagierende Substanz verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Formaldehyd in gebundener
Form eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Komponente
ein Phenol, Kresol oder Xylenol eingesetzt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Patent Citations (2)
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Also Published As
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