DE2622086C2

DE2622086C2 - Verfahren zum Stabilisieren eines organische Substanzen enthaltenden Bodens

Info

Publication number: DE2622086C2
Application number: DE19762622086
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Urawa Saitama Matsumura; Kesao Omiya Saitama Sato
Original assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Priority date: 1975-05-24
Filing date: 1976-05-18
Publication date: 1984-08-09
Also published as: JPS51138011A; DE2622086A1

Description

Bekannte Stabilisierungsverfahren für Böden sind die folgenden:

(1) Bei Oberflächenbodenschichten wird nur Zement oder ein Gemisch aus Zement und Kalk in pulverförmigem Zustand verstreut oder als Aufschlämmung in die Schichten eingespritzt und gegebenenfn'Js mit einer Walze verdichtet. Ist eine schnelle Koagulation erforderlich, so kann ein chemischer Stabilisator darauf gesprüht werden.

(2) Bei tieferen Bodenschichten wird nur Zementmilch oder ein Gemisch aus Zementmilch und Natriumsilikat als Aufschlämmung in die Schichten eingespritzt.

Bei diesen Verfahren soll der Boden stabilisiert werden, indem der Zement bzw. das Gemisch aus Zement und Kalk oder die eingespritzte Zementmilch bzw. das Gemisch aus Zementmilch und Natriumsilikai in dem Boden hydratisieren. Enthält der Boden jedoch organische Substanzen bzw. Verbindungen, wird dadurch die Hydratation des Zements verhindert, und auf der Oberfläche der Zementteilchen bildet sich ein unlösliches Calciumgel. Die hydratisierende Funktion des Zements nimmt dadurch ab oder verschwindet, und der Boden wird nicht stabilisiert.

jo Aus der DE-PS 9 01 759 ist ein Verfahren zum Verfestigen und Dichten von Bodenschichten und wasserdurchlässigen Bauwerken bekannt, bei dem man eine Zementsuspension und Salzzusätze unter Druck einpreßt, wobei dem Zement-Wasser-Gemisch Salz in fester oder gelöster Form in solchen Mengen beigegeben wird, daß auf je 100 Gewichtsteile Zement etwa 8 bis Il Gewichtsteile wasserfreies Salz angewendet werden. Ein besonders geeignetes Salz ist für dieses Verfahren beispielsweise Chlorcaicium. Die Stabilisierung des Bodens erfolgt dabei durch die übliche Hydratisierungswirkung, wie sie beim Zement bekannt ist. wobei durch das zugesetzte Salz eine Beschleunigung eintritt.

Beim Stabilisieren von organische Substanzen enthaltenden Böden reagieren Calciumaluminiumhydrat aus dem Zement und Calciumhydroxid sehr schnell unter Ausbildung eines unlöslichen Gels, durch den die Zementteilchen eingehüllt worden und die Hydratisierungsfunktion des Calciumsilikats im Zement abnimmt und nicht mehr ausreichend schnell abläuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. bei einem Verfahren zum Stabilisieren eines organische Substanzen enthaltenden Bodens eine ausreichende und schnelle Stabilisierung zu ermöglichen Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ansprüche 2 und 3 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.

4". Das erfindungsgemäß verwendete Λ-Calciiiinsulfathalbhydrat und ,y-Calciunisulfathaibhydrai werden nachfolgend als Calciumsal/c bezeichnet.

Wenn die Menge an den vorgenannten Calciumsalzcn kleiner ist als 0.1 Gew.-% oder größer als 50 Gew.-% ist, bezogen auf den Zement, wird der Boden nicht ausreichend stabilisiert, was in den folgenden Beispielen erläutert wird.

■ίο Das Gemisch aus Zement und dem Calciumsalz wird vorzugsweise als Aufschlämmung verwendet, wobei das Calciumsalz mit der Zementmilch vorvermischt wird. Wenn jedoch mehr als etwa 12 Gew.-°/n des Calciumsalzes. bezogen auf die Zementmilch verwendet werden, wird di? Koagulatior.szeit der Aufschlämmung kurzer. Daher gibt man dann einen Koagulationsvcrzögerer. wie Gelatine. Cellulose, ein Ester bzw. Celluloseester, zu dem Gemisch, oder das Calciumsalz wird der Zementmilch unmittelbar vor der Durchführung des Verfahrens

)"i beigemischt.

Beim anmeldungsgcmäßcn Verfahren wird in der Mischung aus Zement und dem Calciumsalz in Gegenwart von Wasser zunächst ein hydratisiertcs Vcrbiindmaterial ausgebildet aus Zement, dem Calciumsalz und Wasser. Daraus bildet sich dann ein hydratisiertcs Material aus den Culctumsulfatdihydraten. Die Bildungsgeschwindigkeit des hydratisierten Materials verläuft schneller als die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen den organischen

h.i Substanzen im Boden und dem Zement in der Mischung. Dies bedeutet, daß durch die Gegenwart des Calciumsalzes die Reaktivität der organischen Substanzen im Boden mit dem Zement verzögert wird und der Zement infolgedessen weniger schnell abbindet. Ist die Menge an organischen Substanzen im Boden nur gering und liegt beispielsweise nur bei etwa 0,5 Gcw.-%, so ist der Einfluß der organischen Substanz auf den Zement auch nur gering und es bildet sich ein hydratisiertcs Verbundinaterial aus dem Zement und dem Calciumsalz unter

hi Stabilisierung des Bodens. Liegt der Gehalt an organischen Substanzen im Boden aber höher und z. B. bei 2 Gew.-% oder mehr, dann reagieren Calciumaluminathydrat, ein sehr reaktives Zementhydrat, und Calciumhydroxid sehr schnell unter Ausbildung eines unlöslichen Gels, durch den die Zementteilchen eingehüllt werden und die Hydraiisierungsfunktion des Calciumsilikats im Zement abnimmt und nicht mehr ausreichend schnell

abläuft. In diesem Falle wird aber in jedem FaIi das Calciumsalz hydratisiert und das gebildete Dihydrat ergibt die erforderliche Festigkeit.

Wird das erfindungsgemäUe Verfahren an einer Oberflächenbodenschicht nahe an der Bodenoberfläche durchgeführt, so wird das Gemisch aus Zement und Calciumsalz in pulverförmigem Zustand verstreut oder als Aufschlämmung aufgesprüht und mechanisch mit dem Boden vermischt. Wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch bei tiefen Bodenschichten durchgeführt, so ist ein mechanisches Vermischen technisch wirtschaftlich schwierig. Daher muß die tiefe Bodenschicht bis zur erforderlichen Tiefe angebohrt werden. Dann wird ein Gemisch aus Zement und Calciumsalz als Aufschlämmung unter einem Druck von 200 bis 250 kg/cm- aus einer Düse, die an einei ^ifferentialdruckventil am oberen Teil einer Bohrstange angebracht ist, bevorzugt in horizontaler Richtung, in die Bodenschicht eingespritzt.

Es ist möglich, das erfindungsgemäße Verfahren nur mit der Bodenschicht, die organische Verbindungen enthält, durchzuführen und die üblichen Verfahren, bei denen nur Zementmilch verwendet wird, mit anderen Bodenschichten durchzuführen, die keine organische Verbindung enthalten.

Beispiel

In diesem Beispiel wird als organische Verbindungen enthaltender Boden Torf verwendet, der Humussäure in der in Tabelle I angegebenen Menge enthält. Zementmilch, die 5. 10. 20. 30, 40 bzw. 50 Gew.-% Calciumsulfathalbhydrat enthält, wird in Form von fünf Aufschlämmungen zugegeben. Diese Aufschlämmungen werden mit der doppelten Torfmenge, bezogen auf die Aufschlämmungen, vermischt, die erforderlich ist, um einen Formling mit einer CtFöße von 4x4 χ 16cn< herzustellen. Die Formlinge werden 7 Tage, 14 Tage und 28 Tage in einem Behälter mit konstanter Temperatur bei einer Feuchtigkeit von 8U°/b und einer Temperatur von 20°C gehärtet. Die Druckfestigkeit und das Trockengewicht der so gehärteten Formlinge werden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle Il aufgeführt.

Tabelle 1
Eigenschaften des Torfs

Wassergehalt, % 51.68

Trockendichte, kg/m¹ 1,17

gesättigte Oberfläche-Trockendichte, kg/m' 1,80

Glühverijst.% 23,20

Humussäure, % 6,55

pH 5.88

Tabelle I!

Beziehung zwischen den zugegebenen Mengen an^-Calciumsulfathalbhydrat und gemessenen Werten

Zugegebene Menge an/7-Calciumsulfathalbhydcat(°/o)

Druckfestigkeit (N/mm²)

7 Tage 14 Tage 28 Tage

Trockengewicht (j.)

ausd. Porm 7 Tage 28 Tage

0 .¹J 10 20 30 40 50

0	0	0	355	260	206
0.4	0.5	0.4	356	224	210
0.8	0.8	0.8	360	274	216
1.5	1.8	1.7	360	286	221
2.0	2.2	2.2	359	276	223
2.3	2.5	2.4	}50	260	213
2.5	2.7	2.9	349	250	208

Aus Tabelle Il ist erkennbar, daß bei steigender Zugabemenge an/y-Calciumsulfathalbhydrat die Druckfestigkeit des Formlings proportional zunimmt, wenn die Menge an Calciumsalz jedoch über 30 Gew.-% liegt, fällt die Steige ungsrate.

Wird die Menge an Calciumsalz erhöht, so koaguliert die Aufschlämmung und ihre Fluiditäi wird schlecht und die Durchführung des Verfahrens erschwert. Diese Verschlechterung der Fluidität ist beachtlich, wenn die zugegebene Calciumsalzmenge über 30 Gew.-% liegt. Hinsichtlich der Druckfestigkeit des Bodens und der Fluidität der Aufschlämmung beträgt die zugegebene Calciumsalzmenge bevorzug; 20 bis 30 Gew.-%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Stabilisieren eines organischen Substanzen enthaltenden Bodens durch Vermischen des Bodens mit einem Gemisch aus Zement und einem Calciumsalz in einer Menge von 0.1 bis 50 Gewichtspro-

■ 5 zent. bezogen auf das Zementgewicht, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumsalz Λ-Cal-

ciumsulfathalbhydrat und/oder^-Calciumsulfathalbhydrat einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch als Aufschlämmung von der Spitze einer Bohrstange unter Druck in den Boden einspritzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Calciumsalz in einer Menge ίο von 20 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Zementgewicht, einsetzt.