DE3334508A1 - Verfahren zum verfestigen und wasserdichtmachen von tiefbau- und baukonstruktionen, bauobjekten, insbesondere kanaelen und rohrleitungen, bauelementen, gesteinen und erdreich - Google Patents

Description

DIPL-ING. H .-M.VIERING & DIPL-ING-R-JENTSCHURA

. 8000 Menctwn a

Anwaltsakte 4394

VERFAHREN ZUM VERFESTIGEN UND V/ASSERDICHTMACHEN VON TIEFBAU- UND BAUKONSTRUKTIONEN, BAUOBJEKTEN, INSBESONDERE KANÄLEN UND ROHRLEITUNGEN, BAUELEMENTEN, GESTEINEN UND ERDREICH

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Verfestigen und Wasserdichtmachen von Tiefbau- und Baukonstruktionen, Bauobjekten (insbesondere Kanälen und Rohrleitungen), Bauelementen, Gesteinen und Erdreich unter Verwendung von Wasserglas.

Unter dem Aspekt der Erfindung werden die Begriffe "Konstruktion", "Bauobjekt", "Bauelement", "Gestein" und "Erdreich" im jeweils weitesten Sinne des Wortes inter-

pretiert; die Segriffe umfassen auch unterscni Speicherbecken, Tunnel, natürliche oder künstlich angelegte Hohlräume, Boden- und Gesteinsspalten usw.

Es ist bekannt, daß die Wasserdichtigkeit der meisten Tiefbau- und Baukonstruktionen, inbesondere der Kanäle, Rohrleitungen und Becken nicht zureichend ist. Die Mangel sind zum großen Teil auf Fehler bei der Herstellung und Zusammenstellung, ferner auf die Bildung von Rissen und anderen Zustandsverschlechterungen während der Benutzung der Kosntruktion zurückzuführen. Es ist auch bekannt, daß die Reparatur von Tiefbau- und Bauobjekten (insbesondere die Reparatur der unterirdischen Kanal- und Leitungsnetze) außerordentlich zeit-, arbeits- und materialaufwendig ist und in vielen Fällen nicht einmal-mit dem gewünschten Ergebnis vorgenommen werden kann.

In der ungarischen Patentschrift Nr. 153 975 ist ein einfaches und schnelles Verfahren zur Verfestigung und zum Wasserdichtmachen von Tiefbau- und Bauobjekten, Sauelementen, Gesteinen und Erdreich beschrieben. Gemäß der zitierten Patentschrift wird in oder auf den zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung Wasserglas oder ein wasserglashaltiges Medium gebracht und dieses dann der Wirkung von Fluorwasserstoff, Siliciumtetrafluorid und/oder Kieselfluorwasserstoffsäure (H-SiFg) ausgesetzt. Das Wasserglas geliert durch die Einwirkung des gasförmigen Fluorides innerhalb kurzer Zeit und verstopft die hohlen Stellen, Spalten und Sprünge vollkommen. Wird das Verfahren zum Erhöhen der Wasserdichtigkeit von im Soden"befindlichen Konstruktionen oder Objekten (zum Beispiel Kanälen oder Becken) angewendet, so ist ein weiterer Vorteil, daß auch - -

das durch die Spalten*"£h 'den umge&endeTn Boden gesickS'PiHaO U 8 V/asserglas fest wird und auf diese V/eise die Einbettung der Konstruktion beziehungsweise des Objektes verbessert sowie das umgebende Erdreich verfestigt. Die Verwendung der Fluoridgase hat weiterhin den großen Vorteil, die Korrosionsbeständigkeit des Betons und Stahlbetons zu erhöhen.

Das Verfahren hat sich jedoch trotz seiner zahlreichen Vorteile in der Praxis nicht durchsetzen können. Die Tatsache nämlich, daß von den Behandlungsgasen der Fluorwasserstoff und das Siliciumtetrafluorid außerordentlich giftig sind, hat eine verbreitete Anwendung des Verfahrens schon allein aus Umweltschutzgründen nicht zugelassen. Auch ist nachteilig, daß das entstehende Silikagel nicht elastisch ist und den Bewegungen des behandelten Gegenstandes oder der Bodenschicht nicht zu folgen vermag. Das Kieselgel quillt durch die Einwirkung von V/asser nicht genügend und ist deshalb nicht im Stande, die sich durch Bodenbewegungen oder Verschiebungen neben dem Gelpfropfen ausbildenden neuen Risse entsprechend abzudichten.

Gemäß einer eigenen früheren Anmeldung (ungarische Patentschrift ; Aktenzeichen MA-2924) werden als

gelbildende Substanz statt Wasserglas unterschiedliche organische· Polymere, in erster Linie Acrylsäure- und Acrylamidpolymere, eingesetzt, gegebenenfalls zusammen mit einem inerten,körnigen, festen Füllstoff. Die dabei entstehenden Gele sind genügendelastisch und quellen durch die Wirkung von Wasser gut auf, haben jedoch den Nachteil, daß sie verhältnismäßig weich sind und deshalb eine stärkere Belastung nicht aushalten. Nachteilig ist ferner, daß die vorgeschlagenen Polymere großenteils teure, schwer beschaffbare Stoffe sind und die Technologie in einzelnen Fällen spezielle Vorrichtungen und spezielles Fachwissen voraussetzt. ~~ COPY

Es bestand somit Bedarf an einem neuen Verfahren, das die Vorteile der beiden beschriebenen Verfahren in sich vereinigt, deren Nachteile jedoch nicht aufweist. i

Es wurde nun gefunden, daß entsprechend feste, gleich- ;

zeitig jedoch noch genügend elastische Gele erhalten werden i können, die die zu behandelnden Gegenstände dauerhaft verfestigen und wasserdicht machen, wenn man im wesentlichen auf j die in der ungarischen Patentschrift Nr. 153 975 vorgeht, dem ■

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gelbildenden System als weitere Komponente jedoch bestimmte or- ! ganische Polymere zusetzt. j

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum _: Verfestigen und Wasserdichtmachen von Tiefbau- und Baukonstruktionen, Bauobjekten, Bauelementen, Gesteinen und Erdreich unter Verwendung von Wasserglas und Kieselfluorwasserstoffsäure. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist kennzeichnend, daß man in ■ oder auf dem zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung die Wasserglaslösung in Gegenwart von auf 1 Gew.-Teil Feststoff . ; bezogen 0,01-1 Gew.-Teil, vorzugsweise 0,05-0,2 Gew.-Teilen, eines Hydrogel bildenden, wasserlöslichen organischen PoVmers und in Gegenwart einer die Raumvernetzung des Polymers fördernden Substanz mit Kieselfluorwasserstoffsäure in Kontakt bringt.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen werden unter dem Ausdruck "Wasserglas" die Alkalisilikate und das Ammoniumsilikat verstanden. Am zweckmäßigsten wird als Wasserglas wäßriges Natriumsilikat verwendet, dessen Feststoffgehalt bei etwa 35 % liegt.

Unter dem Ausdruck "gelbildendes, wasserlösliches organisches Polymer" werden hier mit V/asser unbegrenzt mischbare, flüssige, Hydrogel bildende organische Polymere verstanden.

Eine Gruppe dieser P_olymere bilden die Polyel.ektrolyte, von —

denen die vom Carboxyiaityp ferfthalte-ncTeane Gruppe -COOX, worin X für einwertiges Kation steht) am meisten bevorzugt sind. Als Beispiele dafür seien die Carboxymethylcellulose, die Acrylsäure- und Methacrylsäurepolymeren und die hochgradig hydrolysierten Polyacrylsäureester, ferner deren Alkali- und Ammoniumsalze erwähnt. Eine zweite Gruppe der organischen Polymere wird von den Hydrogel bildenden nichtionischen Polymeren gebildet; deren wichtigste Vertreter sind die Polyacrylamide und der Polyvinylalkohol.

Die die Raumvernetzung der Polymeren fördernden Substanzen sind in der Kunststoffchemie gut bekannte Stoffe, deshalb wird hier nicht näher eingegangen. Lediglich soviel sei erwähnt, daß zur Raumvernetzung der Polyelekt rolyte am zweckmäßigsten mehrwertige Metallionen enthaltende Verbindungen (zum Beispiel Calcium-, Magnesium-, Eisen-, Kupfer- und Chromsalze), zum Vernetzen der nichtionischen Polymeren am zweckmäßigsten mehrwertige Aldehyde (zum Beispiel Glyoxal oder Glutaraldehyd) eingesetzt werden. Die die Raumvernetzung fördernde Substanz kann gegebenenfalls in dem zu behandelnden Raum von vornherein vorhanden sein. Ein typischer Fall dafür ist die Behandlung eines im Grundwasser befindlichen oder von Grundwasser durchtränkten Gegenstandes mit einem Polyelektrolyte enthaltenden gelbildenden System, denn im Grundwasser sind immer mehrwertige Metallverbindungen vorhanden, die innerhalb längerer " Zeit eine ausreichende Raumvernetzung gewährleisten. Die erwähnten Vernetzungsmittel fördern in gewissem Maße beziehungsweise mit gewisser Geschwindigkeit auch das Gelieren des Wasserglases. Dadurch wird die eine Gelmatrix in die andere eingebaut, zwischen beiden bilden sich chemische Bindungen heraus.

Die zur Gelbildung verwendete Kieselfluorwasserstoffsäure (H₂SiF₆) kann als Verunreinigung unterschiedliche Fluoride

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wie Fluorwasserstoff oder Siliciumtetrafluorid enthalten. Zur Gelbildung kann sehr vorteilhaft die bei der Herstellung von Phosphatkunstdünger als Abfallstoff entstehende, verunreinigte wäßrige Kieselfluorwasserstoffsäure-Lösung verwendet werden. Die Kieselfluorwasserstoffsäure kann auch in Gasform eingesetzt werden, vorteilhafter ist jedoch die Anwendung in Form einer wäßrigen"Lösung,

Die einzelnen Komponenten des gelbildenden Systems können einzeln dem Ort ihrer Wirkung zugeführt v/erden, jedoch ist es vorteilhafter, wenn man das Gel durch die Einwirkung von zwei Materialströmen aufeinander ausbildet. Der eine Materialstrom ist die wäßrige Lösung des Wasserglases, der andere Materialstrom ist die Kieselfluorwasserstoffsäure oder deren wäßrige Lösung. Das wasserlösliche, gelbildende organische P_olymer wird unter Berücksichtigung der Kompatibilitätsverhältnisse dem einen oder dem anderen oder auch allen beiden Materialströmen zugesetzt. Die Polymeren vom Polyelektrolyt-Typ sind in wäßriger Kieselfluorwasserstoffsäure nicht löslich, sie müssen deshalb der Wasserglaslösung zugesetzt werden. Die nichtionischen Polymeren werden zweckmäßig der Säurelösung zugegeben; Polyacrylamid und in geringem Maße hydrolysiertes Polyacrylamid (bis zu 15 %) können sowohl der Säurelösung wie auch der Wasserglaslösung zugesetzt werden. Falls die die Raumvernetzung des Polymers fördernde Substanz nicht von vornherein am Ort der Behandlung vorhanden ist (zum Beispiel, wenn zur Behandlung von mit dem Grundwasser nicht in Berührung stehenden Gegenständen Polyelektrolyte eingesetzt werden, oder bei der Verwendung von nichtionischen Polymeren), so wird der Vernetzer der wäßrigen Säure zugegeben. In der wäßrigen Kieselfluorwasserstoffsäure gelieren die nicht- -

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ionischen Polymeren auch in Gegenwart der Vernetzer (Aldehyd) nicht; deswegen brauchen keine Störungen der Technologie befürchtet werden.

Es sei bemerkt, daß die bei der Herstellung von Phosphatkunstsünger als Abfallstoff anfallenden wäßrigen Kieselfluorwasserstoffsäure-Lösungen meistens mehrwertige Metallverbindungen in ausreichender Menge enthalten. Zur besseren Reproduzierbarkeit und Berierrschbarkeit des Gelierungsprozesses ist es ratsam, immer eine bestimmte Metallionenkonzentration einzuhalten.

Das Ausbringen der MaterialstrSme kann in beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden. Zum Beispiel kann zuerst die Wasserglaslösung (die gegebenenfalls auch das gelbildende, wasserlösliche organische Polymer enthält) auf oder in den zu behandelnden Gegenstand beziehungsweise dessen Umgebung gebracht werden, und im folgenden Schritt wird die Säurelösung aufgetragen, die gegebenenfalls die weiteren erforderlichen Komponenten (nichtionisches Polymer und/oder Vernetzer) enthält. Wenn außer der Kieselfluorwasserstoffsäure alle übrigen Komponenten in der V.'asserglaslösung beziehungsweise am Gehandlungsort von vornherein vorhanden sind (zum Beispiel, wenn die Behandlung an einem den Grundwasser ausgesetzten Ort erfolgt und die V/asserglaslösung Polyelektrolyt enthält), kann die Säure auch als Gas mit den übrigen Komponenten des gelbildenden Systems kontaktiert werden. Natürlich kann man auch zuerst den Säurematerialstrom und danach den Wasserglasstrom an den Behandlungsort bringen, jedoch ist diese Behandlungsweise weniger vorteilhaft. Die Behandlung kann notwendigenfalls einmal oder mehrmals wiederholt werden.

Die Kieselfluorwasserstoffsäure wird, verglichen mit der zum Gelieren des Wasserglases erforderlichen Menge, zweckmäßig

im Oberschuß eingesetzt. Falls es aus Umweltschutzgründen erforderlich sein sollte, kann der Oberschuß der Säure am Sehandlungsort durch Zuführen eines alkalischen Stoffes einfach neutralisiert werden. Als alkalische Substanz können zum Beispiel Wasserglaslösung (die gegebenenfalls gelbildendes, wasserlösliches organisches Polymer enthält), Kalkmilch, verdünnte Sodalösung usw. verwendet werden. Diese Nachbehandlung wird zweckmäßig mit der Prüfung des behandelten Gegenstandes auf Wasserdichtigkeit verbunden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die in den eingangs zitierten Patentschriften beschriebenen Lösungen in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsart wird zuerst am Ort der Behandlung auf die in der ungarischen Patentschrift Nr. 153 975 beschriebene Weise aus Wasserglaslösung und Kieselfluorwasserstoffsäure ein Silikagel ausgebildet und im zweiten Schritt das erfindungs-.gemäße Verfahren ausgeführt.

Sollen Spalten oder Hohlräume großen Volumens völlig ausgefüllt werden, so kann man vorher in die Spalten und Hohlräume eine die Gelbildung nicht hindernde, körnige feste Substanz füllen, zum Beispiel Perlit, Quarzsand, Asche). Die feste Substanz kann auch in einen der wäßrigen Materialströme eingemischt werden. ' '

Um das entstehende Gel elastischer und deformierbarer zu machen, kann man das gelbildende System mit Kautschuklatex kombinieren. In diesem Falle wird zuerst auf oder in den zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung natürliches oder synthetisches Latex ausgebracht. Das Latex läßt man spontan koagulieren oder koaguliert es mit Säure, und daran anschließend nimmt man die beschriebene Behandlung mit Wasserglas und Kiesel-"-

fluorwasserstoffsäure vor. Man kann auch so vergehen, daß man der Wasserglaslösung auf 1 Gew.-Teil Festgehalt bezogen natürliches oder synthetisches Latex in einer Menge zumischt, die 0,005-1 Gew.-Teil, vorzugsweise 0,05-0,2 Gew.-Teilen, Trockensubstanz entspricht. Dieses Gemisch wird dann in Gegenwart eines wasserlöslichen organischen Polymers mit der Kieselfluorwasserstoffsäure in Kontakt gebracht.

Im Laufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem Wasserglas, dem gegebenenfalls vorliegenden Latex und dem gelbildenden, wasserlöslichen organischen Polymer eins organische und anorganische Komponenten gleichermaßen .enthaltende homogene Gelstruktur gebildet. Diese Gelstruktur bewahrt die ursprüngliche Festigkeit der anorganischen Silikatkomponente, bleibt jedoch in für die organische Komponente charakteristischer V/eise elastisch, d.h. wasserabschließende und verfestigende Wirkung sind gleichermaßen vollkommen. Dieses Ergebnis war in Kenntnis . des Standes der Technik nicht vorherzusehen, weil die optimalen Gelierbedingungen und die Geliergeschwindigkeit der organischen Gelbildner stark von denen der anorganischen Gelbildner abweichen. Man hätte eher, damit rechnen können, daß am Ort der Behandlung zwei unterschiedliche Gelstrukturen entstehen, die gegenseitig ihre Eigenschaften verschlechtern.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele näher erläutert, ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.

Beispiel 1

Ein 30 cm langes, an seinem unteren Ende mit einem Gummistopfen verschlossenes Glasrohr von 4 cm innerem Durchmesser wird bis zu 20 cm Höhe mit Sand einer Korngröße von l 2 mm gefüllt. Der Gummistopfen weist eine Bohrung auf, __

die mit Gaze 'verschlcfesejv'wiVef. -Auf "dle^Sandsäule werden 90 ml konzentriertes (35 %iges) Wasserglas aufgegossen. Die Lösung durchtränkt den Sand völlig, der Oberschuß beginnt am unteren Ende der Säule herauszutropfen. V/enn der letzte Rest Wasserglas eben im Sand versickert ist, gießt man auf die Säule das Gemisch von 40 ml konzentrierter wäßriger Kieselfluorwasserstoffsäure-Losung, 40 ml 5 %iger wäßriger Polyacrylamidlösung und 10 ml konzentrierter wäßriger Glyoxallösung. Die wäßrige Lösung sickert allmählich in die mit '.Vasserglas durchtränkte Sandsäule ein und beginnt dort das Wasserglas zu gelieren, Nach dem Beginn der Gelbildung kann der Überschuß der sauren Lösung nicht weiter in den Sand einsickern, und das nicht gelierte Wasserglas kann unten nicht heraustropfen. Der Oberschuß der sauren Lösung wird abgegossen. Dann wird der Gummistopfen entfernt und die Säule unter dem Wasserhahn mit einem scharfen Wasserstrahl ausgewaschen. Der gelierte Teil widersteht der Wirkung des Wasserstrahles, während der nur mit Wasserglas durch"t rankte, aber nicht gelierte Sand fortgespült wird,

• Nach dem Versuch bleiben 80-90 % der 20 cm langen Sandsäule als kompakte, feste und völlig wasserdichte Füllung zurück; unter einem Druck von 1,5 m Wassersäule beträgt innerhalb einer Stunde die Senkung des Wasserspiegels höchstens 5 mm.

Das gleiche Experiment wird wiederholt, jedoch wird auf " die mit Wasserglas durchtränkte Sandsäule nur die konzentrierte wäßrige Kieselfluorwasserstoffsäure in einer Menge von 90 ml aufgebracht, die anderen Komponenten werden fortgelassen. Lediglich 3-5 cm der Säule gelieren, und auch die Wasserfestigkeit des gelierten Teiles ist nicht zufriedenstellend. Bei einem Wasserdruck von O₁I m Wassersäule sinkt der Spiegel in 30 Minuten

um 50 mm. . .

. Das gleiche Experiment wird wiederholt, jedoch wird auf die mit V/asserglaslösung durchtränkte Sandsäule mit Wasser im Verhältnis 1:1 verdünnte Kieselfluorwasserstoffsäure (ebenfalls insgesamt 90 ml) aufgetragen. Der gelierte Teil ist 5-10 cm lang. Die Wasserdichtigkeit ist schlecht; bei einem Wasserdruck von 0,1 m Wassersäule ist die Senkung^des Wasserspiegels in 10 Minuten 70 mm.

Beispiel 2 ·

Das im Beispiel 1 beschriebene Experiment wird in anderer Form wiederholt: zuerst, wird die Sandsäule

mit dem Gemisch von 80 ml konzentrierter wäßriger Wasserglaslösung und 10 ml 10 gew.-%iger Natriumpolyacrylatlösung durchtränkt. Dann wird die Säule mit dem Gemisch von 40 ml konzentrierter wäßriger Kieselfluorwasserstoffsäure, 40 ml V/asser und 10 ml 10 %iger Eisen(III)chloridlösung aufgefüllt. Die erhal- ' tene Füllung ist kompakt, zäh, besonders druck- und schlagfest und außerordentlich wasserdicht. Bei 1,5 m V/assersäule ist die Senkung des Wasserspiegels vernachlässigbar gering.

3eispiel 3

Man arbeitet auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, füllt jedoch auf die mit Wasserglas getränkte Sandsäule 90 ml einer wäßrigen Lösung, die 5 Gew.-% Kieselfluorwasserstoffsäure, 5 Gew-% Polyvinylalkohol und 1 Gen.% Borsäure enthält. Die Füllung ist in den Eigenschaften mit der gemäß Beispiel 1 identisch.

Beispiel 4

Man arbeitet auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, füllt jedoch auf die Sandsäuls zunächst das Gemisch von 60 ml Wasserglaslösung und 30 ml 6 %iger wäßriger Lösung eines teil- -

weise (zu 10 %) hydrolysierten Polyacrylainids. Nachdem die Säule damit durchtränkt ist, werden 90 ml einer wäßrigen Lösung aufgefüllt, die 5 Gew.-% Kieselfluorwasserstoffsäure und 2,5 Gew.-% Chromalaun enthält. Man erhält eine gelierte Füllung mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Die Wasserfestigkeit ist die gleiche wie die des Produktes gemäß Beispiel 2.

Beispiel 5

Man arbeitet auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise, füllt aber auf die Sandsäule zuerst das Gemisch von 67,5 ml konzentrierter Wasserglaslösung und 22,5 ml 10 %±ger wäßriger Natriumpolyacrylatlösung und füllt dann auf die durchtränkte Säule 90 ml einer wäßrigen Lösung, die 10 Gew.-% Kieselfluorwasserstoff säure, 5 Gew.-% Polyacrylamid und 1 Gew.-%. Glyoxal enthält. Die erhaltene Füllung weist die gleichen Parameter auf wie die gemäß Beispiel 2. Die Festigkeit der Füllung nimmt mit der Zeit noch zu, wenn sie in Grundwasser gelagert wird, weil durch dia Wirkung der im Grundwasser enthaltenen mehrwertigen Metallionen die Vernetzung des Natriumpolyacrylates weiter verläuft.

Beispiel 6

Auf die in Fig. 1 gezeigte Weise wird ein zwischen zwei Schächten 2 und 3 liegender Kanalabschnitt der erfindungsgemäßen Behandlung unterzogen. Der vorher gereinigte Kanalabschnitt wird mit Rohrverschlüssen 1 verschlossen und dann aus dem Behälter 4 durch den Schacht 2 mit Wasserglaslösung von 35,7-38,0

Be Dichte aufgefüllt. Um den zum Eindringen der Lösung in die Undichtigkeiten, Spalten, Löcher, Gänge, Poren und Sprünge erforderlichen Druck zu gewährleisten, wird die Lösung in den

ORIGINAL INSPECTED

Schächten bis zur Druckhöhe "m" aufgefüllt. Diese Höhe kann, abhängend von der Reparaturaufgabe, 1-2 Meter betragen; notwendigenfalls wird nachgegossen. Wenn der Spiegel der V/asserglaslösung nicht mehr oder nur noch in geringem Maße absinkt (vom Ausmaß der Schadstellen abhängend ist das im allgemeinen nach 20-60 Minuten der Fall), wird die im Kanalabschnitt befindliche V/asserglaslösung so schnell wie möglich (in etwa 5-10 Minuten) durch den Schacht 2 in den Behälter 4 zurückgepumpt.

Dann wird auf die in der Abbildung 2 dargestellten Weise durch den Schacht 2 aus dem Behälter 6 Säurelösung in den Kanalabschnitt eingebracht. Diese Lösung wird hergestellt, indem man konzentrierte (etwa 20 gew.-^ige) Kieselfluorwasserstoffsäurelösung technischer Qualität im Verhältnis 1:1 mit 5 gew.-^iger wäßriger Polyacrylarnidlösung (Hydrolysegrad des Polyacrylamide: 10 %) vermischt und dem erhaltenen Gemisch auf 1 Gew.-Teil bezogen 0,01 Gew.-Teil Chromalaun zusetzt. Die Säurelösung wird so schnell wie möglich (innerhalb von 5-10 Minuten) in den Kanal eingepumpt, damit das Zurückfließen des in die Spalten und Hohlräume gedrückten Wasserglases in den Kanal verhindert wird. Die Druckhöhe "m" der Säurelösung in den Schächten ist zweckmäßig um 0,5-1,Om höher als die Druckhöhe der '.Vasserglaslösung. Notwendigenfalls wird nachgefüllt.

Wenn der Spiegel der Lösung im Schacht nicht weiter absinkt (das ist im allgemeinen nach 20-60 Minuten der Fall), wird die Lösung durch den Schacht 2 in den Behälter 6 zurückgepumpt. Damit ist die Reparatur des Kanalabschnittes beendet. Wenn die saure Lösung im Schacht nicht absinkt oder nur in einem Maße absinkt, das nach den Vorschriften für die Wasserdichtigkeit zulässig ist, so ist das Ergebnis der Reparatur zufrieden-

stellend. Gleichzeitig mit der Reparatur wird demnach auch die Wasserdichtigkeit des reparierten Abschnittes überprüft, und die sich an eine derartige Reparatur üblicherweise anschließende (mit Luft oder Wasser vorgenommene) Prüfung auf Dichtigkeit ist überflüssig. Nach Entfernung der Rohrverschlüsse kann der Kanalabschnitt erneut in Betrieb genommen werden.

Das während der Reparatur in die Risse, Spalten, Hohlräume und Sickerstellen eingedrungene Material geliert und

verfestigt sich und bildet eine wasserdichte Schicht 5. Dadurch sind nicht nur die Schadstellen des Kanals abgedichtet, sondern auch das umliegende Erdreich wird verfestigt. Dadurch wird die Einbettung der Rohrleitung besser; die Einbettung einer Rohrleitung ist für ihre Standfestigkeit und Lebensdauer von aus'schlaggebender Bedeutung.

Zum Transport der V/asserglaslösung sowie zu deren Einpumpen in den Kanal und Zurückpumpen in den Behälter werden zweckmäßig mit Pumpe und 3ehälter ausgerüstete Drainagefahrzeuge, w.s sie die städtische Müllabfuhr verwendet, benutzt

(vol. etwa 3,5-10 m ).

Zum Transport der sauren Lösung, ihrem Einfüllen in den Kanal und dem Z_urückpumpen in "'"den Behälter werden korrosionsfeste Ausrüstungen (Kunststoffbehälter, korrosionsfeste Pumpen usw.) verwendet. . ·

Der Oeginn der Kanalsanierung, nämlich das Füllen des durch Rohrverschlüsse abgeschlossenen Abschnittes mit Wasserglas, ersetzt gleichzeitig die gegenwärtig übliche, zur Diagnostizierung der Fehler dienende Druckprobe mit Wasser, was ein großer Vorteil ist. ^Bei der Druckprobe gelangt nämlich durch die Schadstellen des Kanals hindurch in unerwünschter Weise eine beträchtliche Menge Wasser in das umgebende -Erdreich, was - COPY

zu weiteren Auswaschungen, Unterspülungen und einem Absinken des Kanals im Boden führen kann. Im Gegensatz dazu verursacht die erfindungsgemäß durch die Schadetellen hindurch in den Boden gedrückte V/asserglaslö9ung (wegen ihrer die des Wassers wesentlich übersteigenden Viskosität und ihres anderen Charakters) keine Auswaschungen. ■ . ·

Die nach dem Auffüllen des Kanalabschnittes mit Wasserglas gemessene Extrafiltration muß umgerechnet werden. Gemäß den hier nicht weiter erläuterten Berechnungen würde bei der herkömmlichen Druckprobe mit Wasser, abhängend von der Temperatur, der Viskosität des verwendeten V/asserglases usw. bei gleicher Druckhöhe ^Mm" (unter Beachtung des größeren spezifischen Gewichtes der IVasserglaslösung) 10-16 Mal so viel Wasser ausfließen, wie Wasserglas in den Boden gelangt. · ■ ■·■ Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß man auf einmal auch ein zwischen drei oder mehr Schächten liegendes Leitungsstück, zusammen mit den Einbindeleitungen der Häuser, den VVasserableitungsschächten und sonstigen angeschlossenen Leitungen behandeln kann. 3ei der Durchführung des erfindungsgemä3en Verfahrens können nämlich auch diese Teile des Netzes zusammen mit dem Kanal repariert werden Ab hängend von den zur Verfugung stehenden Ausrüstungen und den InnenmaQen des zu sanierenden Kanals können auf einmal Abschnitte von 30-100 m Länge behandelt werden. Eine entsprechend organisierte und eingeübte Mannschaft kann in einer 8-Stundenschicht 2-3 Abschnitte reparieren, wenn zum Beispiel die aus dem Abschnitt 1 abgesaugte Lösung nicht in den Behälter zurück, sondern gleich in den anschließend zu reparierenden Abschnitt 2 gepumpt Wird und von dort in dsn Abschnitt 3 gelangt.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Kanalreparatur ergeben sich noch die weiteren Vorteile:

Der gesamte technologische Prozeß der Reparatur kann mit verhältnismäßig geringen Kosten und wenig Ausrüstung mechanisiert werden. Der Aufwand an lebendiger Arbeit ist außerordentlich gering, die Geschwindigkeit der Reparatur jedoch groß. Der Verkehr wird kaum behindert, und es ist nicht erforderlich, die Straßendecke aufzureißen. Das Verfahren ist weder feuer- noch explosionsgefährlich. Durch die Reparatur werden die hydraulischen Eigenschaften des Kanals nicht verschlechtert. Der reparierte Kanal verursacht keinerlei spezielle Wartungskosten. Das Verfahren ist auch zur Reparatur von im Grundwasser befindlichen Kanälen geeignet; in diesen Fällen wird die Druckhöhe "m" vom Grundwasserspiegel an nach oben gerechnet.

Die nach der Reparatur zurückgepumpten Lösungen (Wasserglas und saure Lösung) können unbegrenzte Zeit lang, mehrmals eingesetzt werden.

Da das erfindungsgemäße Verfahren mit Lösungen arbeitet, ist es r^:.oht erforderlich, die Fehlerstellen vorher zu suchen, was ein sehr umständliches, zeit- und arbeitsaufwendiges Verfahren ist. Die Lösungen finden von allein in die Fehlerstellen, und die Undichtigkeiten werden beseitigt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Einzelfehler an dem Kanal (zum Seispiel einige schadhafte Rohrstöße) repariert werden. In diesem Fall wird nicht der ganze zu reparierende Kanalabschnitt mit Lösung gefüllt, sondern durch Einsetzen einer an sich bekannten Vorrichtung wird die Lösung nur an die gewünschte Stelle geleitet. Bei solchen Reparaturen muß der Kanal in den meistert Fällen nicht außer Betrieb gesetzt werden, weil die eingesetzte Vorrichtung ein Durchflußrohr aufweist, durch das das Abwasser weiterfließen kann. —

Auch wenn der ganze Kanal ausgefüllt wird, besteht die Möglichkeit, den Betrieb nicht zu unterbrechen. Man kann zum Beispiel das ankommende Abwasser aus dem letzten Schacht vor dem aufgefüllten Abschnitt heben. Man kann auoh in dem aufgefüllten Kanalabschnitt zwischen den Rohrverschlüssen eine elastische Rohrleitung anbringen, deren Querschnitt etwa der Hälfte des lichten Querschnittes des Kanals entspricht und die zur Durchleitung des Abwassers dient. In den meisten Fällen, in denen kanalabschnitte aufgefüllt werden, ist aber weder das Heben des Wassers noch das Verlegen einer Innenleitung erforderlich, weil die Reparatur nur kurze Zeit dauert und der durch den Abschlu3 des Kanalabschnittes verursachte Rückstau keine Probleme stellt. ' .

■ ' '.Vird ein Abschnitt behandelt, in den drei oder mehr Schächte fallen, und soll, um die Menge der Lösung niedrig zu halten, nicht jeder Schacht aufgefüllt werden, so können die dazwischenliegenden Schächte an der Zufluß- und Abflußseite nit Rohrverschlüssen verschlossen werden, zwischen denen eine. Verbindungsleitung liegt.

Das mit zwei Flüssigkeiten arbeitende Verfahren hat auch noch den Vorteil, da!3 durch eventuelle nicht berücksichtige Einbindungen kein Gas in die Umgebung entweichen kann. 3eispiel 7

Wenn besonderer »Vert darauf gelegt wird, daß die Zeit zwischen dem Z_urückpumpen der Wasserglaslösung und dem Auffüllen ■ mit Säurelösung so gering wie möglich ist, damit aus den Spalten und Rissen so wenig wie möglich Lösung in den Kanal zurückfließt, so arbeitet man auf die in Fig. 3 gezeigte Weise.

Vor Beginn des Verfahrens, nach dem Anbringen der Rohr-

■ #öpy

• Verschlüsse, v/erden die .Schäcnt-ejdürch ^:3i±t.entsprechenden öffnungen versehene und die nötige Ausrüstung aufweisende Deckplatten 7 und 8 verschlossen, die mit entsprechenden Gewichten beschwert werden, damit sie durch die V/irkung den entweichenden Luft nicht angehoben werden. Dann wird der Kanalabschnitt auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise aus dem Behälter 4 mit Wasserglas gefüllt, wobei die Ventile 11 und 12 in geöffnetem Zustand sind. V/enn mit dem Z_urückpumpen der ~ Lösung in den Behälter 4 begonnen wird, werden die Ventile 11 und 12 geschlossen, und mit Hilfe des Kompressors 13 wird durch die Leitung 14 Preßluft in den Kanalabschnitt geleitet, bis ein Überdruck von 0,2 atü vorhanden ist, was am Manometer 9 kontrolliert werden kann. In dieser Phase ist das Ventil 15 geöffnet, und das Ventil 16 ist geschlossen. Wenn das Wasserglas zurückgepumpt worden ist, wird das Ventil 15 geschlossen, die Ventile 11, 12 und 16 werden geöffnet, und der Kanalabschnitt wird aus dem Sehälter 17 durch die Leitung 14 mit Säurelösung aufgefüllt. Im weiteren verläuft die Reparatur wie in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben.

Seispiel 8 '*'-■'

In rig. 4 ist eine Lösung gezeigt, die zur Reparatur von Kanälen mit größerem Querschnitt geeignet ist . Bei größeren Querschnitten ist es nicht wirtschaftlich, den ganzen Kanal mit . Lösung auszufüllen. Der Abschnitt wird mit den Rohrverschlüssen · 18 und 19 abgeschlossen und dann an der Leitung 20 der mit Distanzstücken 22 versehene' aufblasbare Kunststoffschlauch 22 im Kanal angeordnet. Lösungen und Gang der Reparatur sind im folgenden die gleichen wie in Beispiel 6. " Oeisoiel 9

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ausgezeichnet zur Reparatur von aus Ziegeln gebauten Kanälen geeignet. Besonders ~~ COPY

gute Ergebnisse werden bei der Reparatur von älteren, aus mit Kalkmörtel gemörtelten Ziegeln gebauten Kanälen erzielt. Bei diesen Kanälen geht der Kalkmörtel infolge der ungünstigen · Bedingungen verhältnismäßig schnell zu Grunde, durch die Ξχ- oder Infiltration bilden sich hinter der Wand Hohlräume, der Kanal sinkt ab oder bricht ein. Das kann sogar zu einem Einsturz der Straßendecke führen. ·.-;.,

Die Reparatur wird gemäß Beispiel 6 oder S vorgenommen. • - * ■ ■".."- -

Der reparierte Kanal wird im Querschnitt durch Fig. 5 veranschaulicht. Die Lösung hat während der Reparatur die Höhlungen hinter der Kanalwand ausgefüllt, ist in alle Fugen, Risse und Spalten eingedrungen und klebt nach dem Gelieren Ziegel und Mauerwerk sozusagen zusammen. Nach der Behandlung ist der Kanal völlig wasserdicht. " ■

Beispiel IO . . . .

In Fig. 6 ist die Reparatur eines schadhaften, nicht wasse'rdichten, im Grundwasser stehenden Beckens dargestellt.

Das Becken wird nach einer entsprechenden Reinigung durch das Mannloch hindurch mit V/asserglaslösung gemäß Bei- · spiel 6 aufgefüllt. Falls es durch Exfiltration zu einem Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Sehälter kommen sollte, so wird Lösung nachgefüllt. Wenn., die Exfiltration aufgehört hat oder sehr gering geworden ist (das tritt abhängend vom Ausmaß der Schadhaftigkeit in etwa 30-120 Minuten ein), wird die Lösung auf die im Beispiel 6 beschriebene V/eise entfernt und das Becken dann mit Säurelösung gemäß Beispiel 6 aufgefüllt . ".Venn die Exfiltration aufgehört hat, d.h. der Lösungsspiegel nicht mehr sinkt oder das Absinken nur unwesentlich ist (im allgemeinen nach 20-120 Minuten), wird die Säurelösung auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise entfernt.· —

Die durch die 3isse und Spalten des Beckens in das umliegende Erdreich eingedrungene Lösung geliert dort, und die entstehenden Gelpfropfen 23 und gelhaltigen Bodenschichten gewährleisten die völlige Wasserdichtigkeit des Beckens. Gewünschtenfalls können in das Becken im Sinne des Beispiels 8 raumfüllende Elemente eingebaut werden.

Beispiel 11

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch zur Stabilisierung von abgesunkenen, rissig gewordenen Objekten und Gebäuden geeignet.

In Fig. 7 ist die Stabilisierung eines schräg gesunkenen '.."assert urms aus Stahlbeton gezeigt. In der Nähe der Fundamentkörper 24 werden mehrere (zum 3eispiel neben jedem Fundamentkörper 4) der zur Bodenverfestigung üblichen, bekannten perforierten Injektionsrohre 25 bis zu der gewünschten Tiefe in den Boden eingeschlagen. Anschließend werden aus dem Behälter 26 mit Hilfe einer Pumpe unter Berücksichtigung der die Bodenverfestigung betre-ffenden Vorschriften und der Gegebenheiten des Bodens pro .>ohr 80 Liter Wasserglaslösung in den Boden eingepreßt . Dabei sind die Ventile 28 und 28 geschlossen, das Ventil 32 ist geöffnet. Nun wird das Ventil 32 geschlossen, und das noch in den Injektionsrohren befindliche Wasserglas wird mittels des aus dem Behälter 27 gepumpten Wassers in den Boden gedruckt. Dann wird das Ventil 29 geschlossen, das Ventil 30 wird geöffnet und aus dem Behälter 31 durch die Leitung 30 oäurelösung durch die Injektionsrohre .25 in den Boden gepreßt. Es wird die gleiche Säurelösung verwendet wie in Beispiel 6.

Um jedes Rohr bildet sich, abhängend von der injizierten Menge¹, ein verfestigter Bodenfleck von 30-50 cm Durchmesser. Dadurch erhält der Wasserturm ein. festes Fundament.

Claims (11)

1. . ■ Patenta-rfsspVuche -

   '^ 1. Verfahren zum Verfestigen und Wasserdichtmachen von Tiefbau- und Baukonst Auktionen, Bauobjekten (insbesondere Kanälen und Rohrleitungen), Bauelementen, Gesteinen und Erdreich unter Verwendung von Wasserglas und Kieselfluorwasserstoffsäure, dadurch gekennzeichnet , da3 man in oder auf dem zu behandelnden Gegenstand oder in dessen Umgebung die V/asserglaslösung in Gegenwart von auf 1 Gew.-Teil Feststoff bezogen 0,01-1 Gew.-Teil, vorzugsweise 0,5-0,2 Gew.-Teilen, " eines Hydrogel bildenden, wasserlöslichen organischen Polymers und in Gegenwart einer die Raumvernetzung des Polymers fördernden Substanz mit der Kieselfluorwasserstoffsäure in Kontakt bringt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß man die Kieselfluorwasserstoffsäure

   in Form wäßriger Losung verwendet. " · .
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , da3 man als Hydrogel bildendes, wasserlösliches organisches Polymer Polyelektrolyte, vorzugsweise Carboxymethylcellulose, Acrylsäure- oder Nethacrylsaurepolymere oder -copolymere, partiell hydrolysierte Polyacrylsäureester, deren Alkali- oder Ammoniumsalze oder Gemische der aufgezählten Polymeren verwendet. -
4. ■ 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , da3 man als Hydrogel bildendes, wasserlösliches organisches Polymer nichtionische Polymere, zweckmä3ig Polyacrylamid und/oder Polyvinylalkohol verwendet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , da3 man das gelbildende, wasserlösliche organische Polymer in der wä3rigen Lösung des Wasserglases auflöst.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man das gelbildende, wasserlösliche organische Polymer in der wäßrigen Lösung der Kieselfluorwasserstoffsäure auflöst.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man als gelbildendes, wasserlösliches organisches Polymer Polyacrylamid in der wäßrigen Lösung des Wasserglases und/oder in der wäßrigen Lösung der Kiesel fluorwasserstoffsäure gelöst verwendet.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß man als die Raumvernetzung des Polymers fördernde Substanz die im Grundwasser und/oder als Verunreinigung in den wäßrigen Lösungen von vornherein vorhandenen mehrwertigen Metallionen nutzt .
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet , daß man vorher an der zu behandelnden Stelle die Reaktion nicht hemmende, körnige feste Stoffe anbringt oder die Reaktion nicht hemmende,körnige feste Stoffe zu einer der Behandlungslösungen gibt.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet , daß man auf die Stelle der Behandlung vorher natürliches oder synthetisches Kautschuklatex aufbringt ,· dort spontan koagulieren läßt oder mit Säure koaguliert oder zu der Wasserglaslösung auf ein Gew.-Teil Feststoff bezogen eine 0,005-1 Gew.-Teil, zweckmäßig 0,05-0,2 Gew.-Teilen Feststoff entsprechende Menge natürlichen oder künstlichen Kautschuklatexes auflöst.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet , daß man die Behandlung in beliebiger Häufigkeit und Reihenfolge wiederholt.