DE2030217C3

DE2030217C3 - Verfahren zum Verfestigen von Boden, insbesondere zum Herstellen behelfsmäßiger Straßendecken

Info

Publication number: DE2030217C3
Application number: DE2030217A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 2056 Glinde Hochbach
Original assignee: REICHHOLD-ALBERT-CHEMIE AG 2000 HAMBURG
Current assignee: REICHHOLD-ALBERT-CHEMIE AG 2000 HAMBURG
Priority date: 1970-06-19
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2099869A5; DE2030217A1; DE2030217B2; IT941416B; BE768713A; NL7108402A; CA944141A; GB1335725A; LU63360A1; DK126047B; US3713297A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen von Boden, insbesondere zum Herstellen behelfsmäßiger Straßendecken, bei dem der Boden an Ort und Stelle mit einem hydraulischen und mit einem organischen Bindemittel gemischt und das Gemisch eingeebnet sowie verdichtet wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (»Straßen- und Tiefbau«. Heft I. I')6I. S. 21) viid als hydraulisches Bindemittel Kalk oder Zement verwendet. Das organische Bindemittel ist bituminös.

Das bekannte Vorgehen ist insofern nachteilig, als die erforderliche Verfestigung erst nach verhältnismäßig langer, der Hrhärtung von Kalk oder Zement entsprechender Zeit erreicht wird. Die Austrocknung bituminöser Bindemittel erfolgt außerdem besonders hei feuchtem Boden nur langsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren so zu verbessern, daß eine Verfestigung von feuchtem Boden innerhalb von etwa 1 bis 2 Stunden erreicht wird und der verfestigte Boden dann z. B. als Hubschrauberlandeplatz, Parkplatz. Straße. Fundament u. dgl. dienen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß feuchter Boden mit pulverförmigem Gips bis zur Kriimelung und anschließend mit einer Mischung aus polymerisierbarem ungesättigtem Polyester. Katalysatoren und Beschleunigern gemischt wird.

Über Gips findet sich eine umfangreiche Angabe in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie (Verlag Urban & Schwarzenbeni. München, Berlin. l')57)/3. Auflage, 8. Band. S. 97"ff. Speziell auch auf S. 11¹) werden die physikalisch-chemischen Vorgänge beim Abbinden des erfindungsgemäß verwendeten wasseraufnahmel'ähigen Gipses beschrieben.

Für das Verfahren der Erfindung kann eine Reihe von wasseraufnahmefähigen Gipssorten eingesetzt werden wie Rohgips. Halbhydratpiaster oder Formengips, wobei in erster Linie diejenigen Gipssorten zum Einsatz kommen, die große Wassermengen aufnehmen können: hierzu gehören hauptsächlich Rohgips und Halbhydratpiaster.

Die zum Erdboden hinzuzufügenden Gipsmengen sind vom Wassergehalt des /u formenden und zu verfestigenden Erdreiches abhängig. Der Zusatz an was-■*etaufnahmefähigem Gips zum Boden liegt daher bei

ίο einer zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens je nach dem Wassergehalt des Erdbodens zwischen 5 und 100 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des zu behandelnden feuchten Bodens. Bei einem Wassergehalt von IS Gewichtsprozent des zu verfestigende Erdbodens sind z. B. auf 500 Gewichtsteile 1 dboden 410 Gewichtstei!·· wasserautnahmefähiger Gips erforderlich.

Ausführliche Angaben über ungesättigte polymerisierhare Polyester sind angegeben in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie. 3. Auflage. 14. Band, S. 80 ff. speziell auf der S. 8^l> ff. Die Polyester werden überwiegend aus ungesättigten Carbonsäuren. Dialkoholen und gegebenenfalls Polyalkoholen hergestellt. Sie enthalten mindestens ein anpolymerisierbares Monomeres.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens wird mit einem Gewichtsverhälinis Boden und wasseraufnahmefähiger Gips zum Gemisch aus ungesättigten Polyestern, Katalysatoren und Beschleunigern von 3 : 1 bis 10: 1, vorzugsweise von 5:1, erreicht.

Der feuchte Boden, welcher nach dem Verfahren verfestigt werden soll, kann außerdem, wenn er in einem besonders nassen Zustand vorliegt, zunächst unter sich homogenisierend so vermischt werden, daß er einen durchschnittlichen Wassergehalt von etwa 20 Gewichts, rozent oder weniger bis etwa 5 Gewichtsprozent aufweist. Dies kann im allgemeinen durch einfaches mechanisches intensives Mischen erreicht werden, gegebenenfalls sind Zuschüsse von trockenem oder feuchtem Erdreich erforderlich. Wenn der zu verfestigende Boden ziemlich homogen einen Wassergehalt bis etwa 2(i Gewichtsprozent aufweist, braucht er nicht zum Ausgleich der Feuchtigkeit unter sich vermischt zu werden, sondern kann sofort mit dem wasseraufnahmefähigen Gips mechanisch vermischt werden.

Die Berechnung der erforderlichen Mengen an wasseraufnahmefähigem Gips kann auf Grund einer einfachen chemischen Wasserbestimmung im Boden erfolgen und unter Berücksichtigung der Wasserbindefähigkeit der verwendeten Gipssorte. Es kann aber auch durch eine praktische Vorprobe das erforderliche Mischungsverhältnis leicht und sicher ermittelt werden. Es spielt hierbei keine entscheidende Rolle, wenn mit großen Überschüssen an wasseraufnahmefahigem, pulverförmigem Gips gearbeitet wird. Überschüssiger Gips wird gegebenenfalls benötigt, damit bei der Vermischung mit dem feuchten Boden keine Klumpcnbildung eintritt, sondern mit Sicherheit ein krümeliges ^fischprodukt erhalten wird, welches für das Auge und für die Hand trocken erscheint. Da bei diesem Mischvorgang die Feuchtigkeit als Kristallwasser im Gips gebunden wird, liegt dann ein solches Mischprodukt vor. welches durch Vermengung mit einem polymerisierbaren ungesättigten Polyester form- und aushärtbar ist.

Die Polyestermenge, einschließlich der anpolymerisierbaren Monomere sowie die üblichen Katalysato-

rc η und Beschleuniger werden zu dem krümeligen Mischprodukt als Gemisch in solchen Mengen zugegeben, daß eine Bodenmasse entsteht, in der die Bindemittelanteile in solchen Mengen vorliegen müssen, daß die geforderten physikalischen Higenschaften nach der Verfestigung mit Sicherheit erhallen werden. Werden geringere Anforderungen an die Bodenverfestigung gestellt, so kommt man mit geringeren Mengen ungesättigtem Polyester aus. während bei höheren Anforderungen der Polyesteranteil entsprechend erhöht werden muß. Da nach Zugabe de-, Gemisches aus ungesättigtem Polyester sou ie Katalysatoren und Beschleunigern die Polymerisation einsetzt, kommt es darauf an. den Mischvorgang mit dem krümelieen E^:.;dboden-Gipsvorprodukt intensiv und schnell durchzuführen, wozu im allgemeinen wenige Minuten ausreichen, wenn entsprechende leistungsfähige M'., .hvorrichtungen zur Verfugung stehen. Die Bodenmasse wird dann ausgebreitet und durch Stampfen. Walzen oder andere mechanische Bearbeitung in die gewünschte Höhenlage gebracht. Bei geeigneter Abstimmung der Bestandteile der Bodenmasse kann der verfestigte Boden bereits nach 1 oder 2 Stunden belastet werden.

Der puKerförmige wasseraufnahmefähige Gips wird bei Temperaturen zwischen ■ 5 und · 30 C" zugegeben. Der Mahlungsgrad der verwendeten dip·, sorte ist nicht sehr kritisch, obwohl das Abbindevermögen hiervon al>.längt, da es nur wichtig ist. daß die Mischung aus feuchtem Boden ml pulverförmigem wasseraufnahmefähigern Gips ein krümeliges Mischprodukt ergibt.

Damit in der zweiten Mischstufe und beim Hinebnen und Verdichten des Polyester-Boden-Gips-Mischproduktes die gewünschte schnelle Aushärtung eintritt, soll die Bodenmasse die bereits angegebenen Temperaturen aufweisen. Soweit bei tieferen Temperaturen gearbeitet werden muß, muß die Bodenmasse mindestens während der Aushärtung in geeigneter Weise auf diese Temperaturen gebracht werden, beispielsweise indem in geeigneten Abständen in die Bodenmasse Rohre eingelegt werden, durch die Warmluft bzw. Warmwasser geleitet wird. Andererseits kann durch Änderung der Katalysator- und Besclilcunigermenge im niederen zulässigen Temperaturbereich eine ausreichend schnelle Härtungszeit erreicht werden.

Bei dem Verfahren kann jedes ungesättigte Polyesterharz verwendet werden, welches sich mit den entsprechenden Katalysatoren und Beschleunigern innerhalb der gewünschten Zeit ausreichend aushärten läßt und die gewünschten mechanischen Eigenschaften dem zu verfestigenden Erdboden verleiht.

Bevorzugt werden hochreaktive, ungesättigte Polyester zusammen mit solchen Monomeren, die niedrigviskose Lösungen ergeben, wie z. Fi. ungesättigte Polyester auf der Basis von \.//-ungcsättigten. aliphatischen Dicarbonsäuren und einem Glykol, wobei als anpolymerisierbares Monomeres Styrol bevorzugt wird.

Als Katalysator hat sich beispielsweise Benzoylperoxid in Pulverform besonders bewährt.

Als Beschleuniger haben sich Dimcthylanilin. Dimethylparatoluidin als besonders vorteilhaft erwiesen. Im allgemeinen werden von den Katalysatoren I bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des ungesättigten PnIvesters, eingesetzt.

Soweit in dem Boden oder in dem wasseraufnahmefähigen Gips Bestandteile enthalten sind, die auf die Katalysatoren bzw. Beschleuniger in der einen oder anderen Richtung wirken, sind die Mengen entsprechend so zu erhöhen bzw. herabzusetzen, daß die

xo wirksame Menge die »ewiinsehte Wirkung mit Sicherheit entfaltet.

Die Erfindung soll Jurch die folgenden Beispiele erläutert werden.

B e i s ρ i e I I

500 Gevvichtsteile Erdboden mit einem Wassergehall von IK Gewichtsprozent und 4 Hl Gewichtsteile pulverförmiger, wasseraufnahmefähiger Gips werden etwa innerhalb win 3 Minuten durch intensives Miso sehen zu einem krümeligen Produkt \erarbeitet.

200 Gewichlsteile eines ungesättigten Polyesters, bestehend aus einem Gemisch von ungesättigtem Polyester auf Basis von ungesättigten, ^//-aliphatischen Dicarbonsäuren und einem Glvkol und 4(. Gewichtsprozent Monostyrol, 4 Gewichtsteile Benzoylperoxid. pulverförmig, mit einem Peroxyd-Gehalt win etwa 50 Gewichtsprozent (als Katalysator) und

2 Gewichtsteiie Dimcthylanilin, 10" uig in Styrol gelöst (als Beschleuniger).

werden sorgfältig für sich vermischt und danach mit dem krümeligen Produkt vermischt und nach 2 Minuten Mischzeit auf die betreffende Unterlage als Bodenmasse ausgebreitet und mit einem geeigneten Gerät glattgestrichen und verdichtet. Die Verarbeitungszeit bei 20 C beträgt für -Sie Formmasse etwa 12 Minuten. Die ausgebreitete Bodenmasse, die mit einer Schichtdicke von etwa 20 bis 30 cm aufgetragen wird, kann nach einer Verweilzeit von 60 Minuten hei 20 C bereits belastet werden.

Beispiel 2

410 Gewichtsteiie Erdboden mit einem Wassergehalt von S" 11 werden mit 205 Gewichtsteilen wasseraufnahmefähigem, pulverförmigem Gips zu einem krümeligen Mischprodukt verarbeitet, und sobald dies erreicht ist und damit der überwiegende Wasseranteil als Kristallwasser gebunden ist, werden mit einer zuvor hergestellten Mischung, bestehend aus 150 Gewichtsteilen eines ungesättigten Polyesters auf der Basis von \.,/-ungesättigten aliphatischen Dicarbonsäuren und einem Glykol,

3 Gewichtsteilen Benzoylperoxid, Peroxydgehalt 50" oig, in Pulverform als Katalysator und 1,5 Gewichtsteilen üimethylanilinlösiing (10" uig

in Styrol als Beschleuniger)
vermischt.

Nach 3 Minuten Mischzeit wird die Bodenmasse ausgebreitet und entsprechend glattgestrichen und verdichtet. Die Bearbeitungszeit bei 20 C beträgt etwa 20 Minuten. Anschließend kann nach 90 Minuten bei 20" C Umwelttemperatur der ausgehärtete Belag zweckentsprechend benutzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. VerLihren zum Verfestigen von [Joden, insbesondere zum Herstellen behelfsmäßiger Straßendecken, bei dem der Boden an Ort und Stelle mit einem hydraulischen und mit einem omanischen Bindemittel gemischt und c'as Gemisch eingeebnet sowie verdichtet wird, dadurch ge-"k e η η ζ e i c h net. daß feuchter Boden mit pulverförmigem Gips bis zur kriimelung und anschließend mit einer Mischung aus poK merisierbaren ungesättigten Polyestern. Katalysatoren und Beschleunigern gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch iiekennzeichnet. daß 5 bis 1!K) Gewichtsprozent Gips dem zu behandelnden Boden zugefügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß dem Boden-Gips-Gemisch die Mischung aus polymerisierharem ungesättigtem Polyester. Katalysatoren und Beschleunigern im Gewichtsverhältnis 3:1 bis 10: I. bevorzugt 5:1. zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet. daß der Boden mit einem Wassergehalt von 5 bis 20 Gewichtsprozent mit dem Gips vermischt wird.