DE1816088A1

DE1816088A1 - Mittel zum Verfestigen von Boeden

Info

Publication number: DE1816088A1
Application number: DE19681816088
Authority: DE
Inventors: Ruiz Alvaro L
Original assignee: SOIL TESTING SERVICES Inc
Current assignee: SOIL TESTING SERVICES Inc
Priority date: 1968-01-02
Filing date: 1968-12-20
Publication date: 1969-09-11
Also published as: FR1583553A; GB1230595A; ES352307A1

Description

betreffend Mittel sum Verfestigen von Böden.

Di· vorliegende Erfindung betrifft Mittel zum Verfestigen von Buden sowie deren Anwendung.

Es sind zahlreiche Anwendungsgebiete für abbindende und zementierende Stoffe bekannt. So können diese Stoffe z. B. in den Boden eingearbeitet werden, üb diesen zu verfestigen, wobei der Boden gegen die Bewegung von Flüssigkeiten abgedichtet wird. Bodenstftbillsatoren werden auch angewandt, um Ausschachtungen und Aufgrabungen zu erleichtern. In diesem Falle finden die Mittel im all-

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gemeinen dort Anwendung, wo während dem Ausschachten oder Aufgraten ein relativ unzusammenhängender, körniger Boden angetroffen wird* Durch Verfestigen dee Bodens in dem die vorgesehene Ausschachtung oder die Baugrube umgebenden Bereich kann das Nachrutschen oder Einstürzen des Bodens im Verlauf der Aufgrabung oder Ausschachtung auf ein äiinimura herabgedrückt werden. Ähnliche Maßnahmen werden beim Tunnelbau vorgenommen.

In der ÜSA-Patentachrift Kr. 2 968 572 werden bereits zementierende Mittel beschrieben, die zum Verfestigen oder Stabilisieren von Böden Anwendung finden· Diese Zubereitungen bestehen aus einem Alkalisllicat wie Natriumsilioat in Kombination mit einem Amid wie Formamid und einem reaktionsfähigen Salz wie Calciumchlorid. Sie werden als flüssiges Gemisch im allgemeinen unter den Boden eingespritzt· Das Gemisch geliert nach einer gewissen Zeit, und das gelartige Endprodukt weist eine relativ hohe Festigkeit und ündurehlässigkeit für fließfähige Stoffe auf.

Das allgemeine Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung von bekannten zementierenden Mitteln,

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insbesondere die Verbesserung der aus der genannten USA-Patentschrift bekannten Mittel.

XIn weiteres Ziel der Erfindung let die Bereitstellung eines Mittels und seine Anwendung, das hinsichtlich Kosten und Verfügbarkelt der erforderlichen Materialien ?*irtschaftlieher ist» leichter In den Boden eindringt und noch andere verbesserte Merkmale· auf«eist als die bekannten Bodenstablllsatoren.

Biese und weitere Ziele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt. Selbstverständlich dienen die angegebenen besonderen Ausführungsforaen nur der näheren Erläuterung und stellen keinerlei Einschränkung der Erfindung dar.

Die VorsUge der in der genannten USA-Patentschrift beschriebenen Zubereitungen liegen darin» daß sie relativ leicht zu handhaben sind und mit ihnen eine zufriedenstellende Verfestigung des Bodens erreicht wird.

Se hat sich aber gezeigt» daß diese Mittel bei der praktischen Anwendung gewisse lachteile aufweisen. Vor allem bilden sie eine kolloidale Suspension

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und flocken häufig aus; hierdurch ergeben aioh gewisse Schwierigkeiten, weil dem Einfließen der Zubereitung in den Boden ein Widerstand entgegengesetzt wird. So wird die Bewegung dee fließfähigen-Mittels durch die kolloidalen Teilchen in einem solchen Ausmaß abgebremst» daß das Verfahren durch ein relativ langsames Imprägnieren des Bodens charakterisiert ist. Außerdem ist für diese Zubereitungen ein deutlicher Ammoniakgeruch kennzeichnend» der für die Arbeiter, die die vergossene Zubereitung ausheben sollen» sehr lästig ist.

Es wurde nun festgestellt, daß man bessere Mittel erhält» wenn man beträchtliche Mengen Äthylacetat zusammen mit einigen Stoffen, die gemäß der genannten USA-Patentschrift verwendet werden» anwendet, jedoch nicht die dort empfohlenen reaktiven Salze. Die erfindungsgemäße Zubereitung besteht aus - bezogen auf 1 1 LSsung - 55o bis 675 on⁵ Alkalisilicat mit einem Verhältnis Alkalioxid ι Siliciumdioxid von etwa 1 ι 3 bis 1 ι 5 und einem Feststoffgehalt von etwa 3o bis Gew.-^, aus 5o bis 2oo cm* Amid der allgemeinen form·!

R-C-IH₂ worin 1 Wasserstoff» tin· niedere Alkylgruppe,

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-CONH₂ oder eine niedere alkylsubstituierte Amidgruppe ist sowie aus 5 bis 5o cm eines in dem genannten Amid löslichen Esters , Rest Wasser.

Wie im Falle der genannten USA-Patentachrift, wird als Alkalisilicat vorzugsweise Natriumsilicat verwendet. Kalium- und Natriumeilicate sind allgemein erhältlich; Natriumsilicate werden wegen ihres geringen Preises und weil sie am leichtesten erhältlich sind bevorzugt.

Ale Amid wird formamid bevorzugt; E in der angegebenen Formel kann jedoch auch außer Wasserstoff eine niedere Alkylgruppe wie Methyl oder Äthyl oder der Eest eines anderen alkylsubstituierten wasserlöslichen Amide sein.

Außer Ä#thylacetat können auch andere in dem gewählten Amid lösliche Ester Anwendung finden. Beispiele hierfür sind Methylformiat, Xthylformiat, Methylacetat sowie Kombinationen dieser mit anderen geeigneten Estern. Bevorzugt wird Xthylacetat und zwar in Mengen von 5 bis 35 em verwendet.

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Ss wurden ausgedehnte Versuche über die Verwendung der erfindungegemäßen Zubereitungen durchgeführt. Sie Ergebnisse dieser Versuche sind in den folgenden Tabellen zusammengefaßt.

Tabelle I	W	I¹	Gelzeit min	°l	*^P /2** Festigkeit kg/ca* nach 24 h nach 48 h	1,5
	52o	6o	11o	21	o,3	1,8
4oo cht/I Na-silioat	5oo	8o	6o	25	1,3	1,7
Ac	48o	1oo	5o	2o	1,2	2,o
2o	5oo	75	45	2o	1,3	1,8
2o	48 ο	96	23	25	1,4	2,2
2o	46o	116,5	2o	19,5	1,7	2,4
25	48o	9o	15	2o	1,8	2,6
24	46o	112	1o	25	2,1	4,4
23,5	44o	133,3	4,5	19,5	3,0
3o
28
26,7

Folgt Tabelle II

Bestimmt nach ASTM D 2166-66

maximale Belastung je Flächeneinheit im Druckversuch

mit ungehinderter Seltenausdehnung.

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Tabelle II

5oo em /l
Na-silicat

Gelzeit min

Festigkeit kg/om nach 24 h nach 48 h

16	42o	64	1o5	2o	3,o	5,o
2O-.	42o	6o-	7o	24	3,o	5,o
16,7	4oo	83,3	55:	21 .	" 3,o	5,o
2o	4oo	8o	48	19,5	3,5	> 5,o
25	4po	75	25	23	3,5	> 5,o
2o	38o	1oo	2o,5	2o	3,5	>5,o
24	38o	96	12	19	4,o	>5,o
3o	38o	9o	3	23	4,ο	»5,o
23,5	36o	116,5	3	2o,5	5,o	>>5,o
Tabelle III
6oo cm /l Na-silicat Ao W		Gelzeit min	⁰C	P Festigkeit nach 24 h	kg/cm nach 48 h

13,7
12,5
14,3
.8*6
16,7
9,5
12
15 .
17,1
T3.O

■ IP-

14,o

17,5

32o 66,3 3oo 87,5 3oo .85,7 28o 111,4 3oo 83,3 27o 12o,7 28o Xo8 28o 1o5 . 28o 102,9 27o 117 26o 130 26o 126 26o 122,5 28o loo 26o 12o

17o 93 7o 6o 6o 4o 35 24 15 12 8.

1,5

2.

o,5

18 22

19

18

17,5

18

17

19

17,5

18

17

19

■1.7 »5

2o 4,5 4,5 4,8 5,o 5,0 4,7 4,7 4,4 5,ο 5,o 5,0 5,P 5,o,

5,o

5,o 5,o 5,o » 5,ο ^ 5,ο ^ 5,o > 5,o t 5,o ^ 5,o ^5,0 ^5,0 ^5,0 5,o

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INSP-SCTEÖ

In den obigen Tabellen bezeichnet "Ao" die Anzahl cm Äthylacetat je Liter, ⁿW^N die Anzahl cm'waeser ^e Liter und ^tt?^M die Anzahl eir Formamid Je Liter} *£.festigkeit" bedeutet die Eindringfeetlgkelt (Penetration). Sie maximale Eindringfestigkeit des rerwendeten Jasohenpenetrometers betrug 5»ο kg/cm .

Pie erfindungsgemäßen Zubereitungen haben bestimmte Eigenschaften, die τοη besonderer Bedeutung für das Yer~ festigen τοπ Buden sind. Sie bilden Tor allen, wenn ihre Bestandteile zusammengemischt werden, echte Lösungen und keine kolloidalen Suspensionen. Dementsprechend kann das üntergiefien sehr schnell erfolgen, wodurch Zelt und Koβten gespart werden. Es zeigte sich, daß nur etwa die Hälfte der Zeit erforderlich 1st wie sie für die Boden-Stabilisatoren der genannten USA-Patentschrift benötigt wird.

Durch die Tereinderung des lormamidanteils in den erfindungsgemäßen Zubereitungen wird auch beträchtlich weniger Ammoniak gebildet und die Gesundheit der Arbeiter, die mit ihnen umgehen, weniger beeinträchtigt. Außerdem brauchen den erfindungsgemäßen Zubereitungen

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kein· reaktiven Salze wie Calciumchlorid sugeaetst au werden. Werden solche reaktiven Salsa Bit dem latriumsilioat vermiaoht, ao entstehen kolloidale Suspensionen, die häufig auaflooken und dadurch die Foren in dem Boden und dia Bohrteil· und Bomreinsatsteile der Torrichtungen ▼«»topfen.

, In Machen Gebieten ist Ithylaeetat leichter verfügbar als iorwjunidj auch dies iat «in Yorteij&lnsiehtlich der Kosten und der Leistungsfähigkeit des Verfahr ens· Ss iat offensichtlich, daß die erfindungsgealSen Zubereitungen «inen beträchtlichen Torteil in wirtschaftlicher Einsieht bieten· Ea zeigte sieh aber auch, daß die Werte für die Eindringfeatlgkeit den entsprechenden Werten für vergleichbare Zubereitungen, die gemäß den angeführten USA-Patent hergestellt wurden, überlegen sind.

In ihrer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungagemäSen Zubereitungen mehr als 5oo cur Silleat je Idter Lösung und 25 bis 75 Ί» ithylaeetat_f besogen auf dl· Meng· Foraaaid. Sin Verhältnis τοη 1 Teil Äthylacetat au 2 Teilen Torsaaid ergab auagexeiohnete Ergebnisse, wenn diese beiden Komponenten etwa 8 i» einer L6sung auswachten, die außerdem 5o f> latrlumsllioat und

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42 ft Wasser enthielt.

Die erfindungsgemäßen Bodenatabilisatoren können auf einfache Weise hergestellt werden, da die Bedingungen unter denen das Vermischen erfolgt, nicht kritisch sind. Dieser Torteil beruh* hauptsächlich darauf, daß ein« Lösung gebildet wird und infolgedessen keine besonderen Maßnahmen zur Erzielung der Homogenität erforderlich sind. Die Zubereitungen können auf übliche Weise angewandt werden. Meistens wird ein Bohrloch in den Boden niedergebracht und die Flüssigkeit durch Bohrleitungen in den Boden eingeleitet. Der Boden und die Seitenwände der Rohrleitungen können öffnungen enthalten, damit eine Kleinlich gleichmäßige Imprägnierung erzielt wird.

Selbstverständlich können die beschriebenen Zubereitungen und das Terfahren ihrer Anwendung modifiziert werden» ohne deshalb den Bahnten der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche

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Claims

Patentans p-r ü σ h e

1. MIttel zum Verfestigen von Böden in Form von Alkalisilioat und Formamid enthaltenden wässrigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet , daß sie je Liter Lösussg 350 bis 675 om Alkalisilicat mit einem Verhältnis Alkalloxid : Siliciumdioxid von etwa 1 : 3 bis 1:5 und einem Feststoffgehalt von 30 bis h5 uew.-£, 30 bis 200 cnP

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Amid der allgemeinen Formel R-G-M₂ worin H Wasserstoff, eine niedere Alkylgruppe, -CONH₂ oder eine wasserlösliche, mit niederen Alkylgruppen substituierte Amidogruppe darstellt sowie 5 bis 50 cm·^ eines in diesem Amid löslichen Esters und Rest Hasser enthalten.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _β daß sie Äthylacetat, flethylacetat, Äthylformiat und/oder Hethylformiat, vorzugsweise Äthylaoetat enthalten.

3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie Formamid enthalten.

BAD ORIGINAL

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4* Mittel nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie Uatriumeilieat, vorzugsweise in einer Menge von mindesten« 400 cm /1 enthalten.

BAt> ORIGINAL