DE3633736A1 - Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Um aus Deponien oder dem Untergrund chemischer Fabriken
den Austritt von Schadstoffen, insbesondere in das
Grundwasser, zu verhindern, umschließt man sie mit
vertikalen Dichtwänden, die bis in Tiefen undurchlässiger
Bodenschichten reichen. Derartige Dichtwände
werden insbesondere als sog. Schlitzwände ausgeführt,
zu deren Herstellung im Pilgerschritt-Verfahren mit
Hilfe eines Spezialgreifers tiefe Löcher von rechteckigem
Querschnitt mit einem Verhältnis Länge/Breite
von etwa 2,00-4,00/0,4-1,00 m bis in die erforderliche
Tiefe, sog. Lamellen, ausgehoben werden. Den zunächst
in etwas geringerem Abstand als der Öffnungsweite
des Spezialgreifers erstellten Primärlamellen
folgt zeitversetzt der Aushub von Sekundärlamellen,
welche durch Überschneiden der Primärlamellen eine geschlossene
Wand, die sog. Schlitzwand, bilden. Damit
das Erdreich von den Wänden dieser Lamellen nicht einbricht,
wird in die Lamellen beim Aushub eine Stützsuspension
eingefüllt, um die Erdwände durch hydrostatischen
Druck abzustützen. Dichtwandmassen sind selbstaushärtende
thixotrope Suspensionen aus quellfähigen
Tonmineralien und Zement, die bei dem sog. "Einphasenverfahren"
zur Herstellung der Dichtungsschlitzwände
nach Beendigung der Aushubarbeiten in den Lamellen verbleiben
und hier langsam aushärten. Weil aus der Dichtwandmasse
Wasser in die Erdwände um den Bodenaushub
dringt, entsteht hier ein Filterkuchen, der dazu beiträgt,
den vollen hydrostatischen Druck der Dichtwandmasse
auf die Wände zu übertragen. Der Bodenaushub mit
dem Spezialgreifer erfolgt also durch die Dichtwandmasse,
die in der Regel im Maße des Aushubs kontinuierlich nachgefüllt
wird.
Dichtwandmassen für das Einphasenverfahren enthalten
in der Regel 40-60 Gew.-% Calciumbentonit und
40-60 Gew.-% Zemente als Feststoffe. Es ist bekannt
als Zement, außer Portlandzement, auch Hochofenzemente
einzusetzen. Mischungen aus Calcium- und/oder Magnesium-
und/oder Natriumbentonit entsprechen dem Stand
der Technik. Je nach Anforderung können zusätzlich
inerte Feststoffe zugesetzt werden.
Wichtige technische Kennwerte von Dichtwandmassen sind
u. a.
- - die Viskosität, gemessen als MARSH-Zeit, als Maß für die Verarbeitbarkeit (günstig t=45-60 sec.),
- - die Filtratwasserabgabe, gemessen mit einer Filterpresse, als Maß für die Stabilität,
- - das Wasserabsetzen, ebenfalls als Stabilitätsmaß,
- - das Erstarrungsverhalten, als Maß für die Verarbeitbarkeitsdauer,
- - die nach 28 Tagen erreichte Festigkeit, die in der
Größenordnung der umgebenden Bodenfestigkeit liegen
sollte (∼1-2 N/mm²)
und - - die Wasserdurchlässigkeit nach 28 Tagen, wobei der Permeabilitätskoeffizient nach Darcy 1×10-8 m/s sein sollte.
Diese Kennwerte können innerhalb von zu bestimmenden
Toleranzgrenzen bei definierten Aufgabenstellungen unter-
oder überschritten werden.
Die Herstellung von Dichtwandmassen für das Einphasenverfahren
erfolgt bisher in der Weise, daß in einer
ersten Stufe aus dem quellfähigen Tonmineral mit
Schichtgitterstruktur und Wasser eine Suspension hergestellt
wird. Dieser Mischvorgang wird mit Hilfe
energiereicher Mischanlagen durchgeführt, um die
Schichten der Gitterstruktur mit Hilfe des Wassers
voneinander zu trennen und darin möglichst gleichmäßig
zu verteilen. Trotzdem muß die frisch gemischte
Bentonit-Suspension in der Regel noch etwa 4 Stunden
aufquellen, um die erwünschten thixotropen Eigenschaften
zu erhalten.
Danach wird in einem zweiten Mischvorgang der Zement
zugefügt. Die so hergestellte Dichtwandmasse für das
Einphasenverfahren wird dann aus einem Vorratsbehälter
in die Lamellen der zu erstellenden Schlitzwand gepumpt
(Dipl.-Ing. Magret Geil, "Entwicklung und
Eigenschaften von Dichtwandmassen und ihre Überwachung"
in Mitteilung des Lehrstuhls für Grundbau und Bodenmechanik,
Technische Universität Braunschweig, Heft
Nr. 8 "Dichtungswände und -sohlen", Braunschweig 1982).
Weil diese bekannte Herstellung von Dichtwandmassen für
das Einphasenverfahren aufwendig und zeitraubend ist,
hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die
Mischanlage und das Verfahren zu vereinfachen und die
Dichtwandmasse, statt wie bisher in zwei Stufen mit
dem zwischengeschalteten Quellvorgang in einer Stufe
herzustellen.
Dies scheiterte mit konventionellen Bindemitteln, wie
z. B. mit den bisher eingesetzten Hochofen- und Portlandzementen,
weil sich beim Anmischen von Zement-Bentonit-Mischungen
in dem gewünschten Verhältnis nur
eine instabile Suspension mit hoher Filtratwasserabgabe
und starkem Wasserabsetzen bildet. Auch diese
Suspensionen müssen nach der Wasserzugabe, ebenso wie
der reine Bentonit, etwa 4 Stunden quellen, dann aber
noch mindestens 8 Stunden verarbeitbar bleiben, weil
der Aushubvorgang für eine tiefe Schlitzwandlamelle
durchaus diesen Zeitraum beanspruchen kann. Durch die
ständige Bewegung wird der Zement empfindlich in der
beginnenden Hydratation gestört, so daß Probleme bei
der Erhärtung auftreten.
Erfindungsgemäß gelingt die einstufige Herstellung von
Dichtwandmassen für das Einphasenverfahren durch eine
spezielle Zusammensetzung der fein gemahlenen Feststoffe,
die mit Wasser auf einen bestimmten Wasser-/Feststoff-Wert
eingestellt werden.
Es werden die folgenden Feststoffe in den nachstehend
aufgeführten Mengen gewählt:
20-70, insbesondere 30-60 Gewichtsteile eines
quellfähigen Tonminerals,
20-79,5, vorzugsweise 30-59,5 Gewichtsteile Hochofenschlacke,
0,3-8, vorzugsweise 1-5 Gewichtsteile eines Hydroxylionen, insbesondere Calciumhydroxid, bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0-3, vorzugsweise 0,5-2 Gewichtsteile Soda und
0-25, vorzugsweise 2-15 Gewichtsteile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffe.
20-79,5, vorzugsweise 30-59,5 Gewichtsteile Hochofenschlacke,
0,3-8, vorzugsweise 1-5 Gewichtsteile eines Hydroxylionen, insbesondere Calciumhydroxid, bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0-3, vorzugsweise 0,5-2 Gewichtsteile Soda und
0-25, vorzugsweise 2-15 Gewichtsteile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffe.
Die für Dichtwandmassen geeigneten quellfähigen Tonmineralien
mit Schichtgitterstruktur sind bekannt. Es
handelt sich insbesondere um Kaolinit, Attapulgit,
Bentonite und Montmorillonite. Diese werden erfindungsgemäß
vorzugsweise in der Calciumform aber auch
in Mischungen aus Calcium- und/oder Natrium- und/oder
Magnesiumbentonit eingesetzt.
Hochofenschlacke kommt meist als Granulat in den Handel.
Sie besteht gewöhnlich aus etwa 35-48% CaO, 30-38%
SiO₂, 6-18% Al₂O₃ und geringen Mengen von MgO, MnO
und Eisenoxiden. Für die Zwecke der Erfindung muß die
Hochofenschlacke auf eine Feinheit von mindestens
1000 cm²/g nach Blaine vermahlen sein, um ausreichend
reaktionsfähig zu sein. Vorzugsweise wird sie auf eine
Mahlfeinheit von 2000 bis 3000 cm²/g nach Blaine
gebracht.
Das ist ein aus wirtschaftlichen Gründen anzustrebender
Mittelwert, weil größere Feinheiten erheblich höhere
Mahlkosten zur Folge haben.
Die Hochofenschlacke kann teilweise durch andere
latent-hydraulische Stoffe, wie z. B. Traß, ersetzt
werden. Ebenso ist es möglich, einen Teil der Hochofenschlacke
durch inerte Füllstoffe, insbesondere
Kalkstein oder Kalkmergel, zu ersetzen, sofern dadurch
nicht die eingangs erwähnten wichtigen Kennwerte der
Dichtwandmasse beeinträchtigt werden.
Calciumhydroxid bildende Anreger für die Hochofenschlacke
sind bekannt. Es handelt sich dabei insbesondere
um Portlandzementklinker und Calciumoxid
bzw. Hydroxid. Weil diese gleichfalls fein gemahlen
eingesetzt werden, wird z. B. der Portlandzementklinker
bevorzugt in Form von Portlandzement, Eisenportlandzement,
Hochofenzement, Ölschieferzement oder Traßzement
zugesetzt. Das erlaubt eine einfachere Zudosierung
des Anregers. Die in den genannten Zementen
enthaltene Hochofenschlacke bzw. andere latent-hydraulische
oder inerte Stoffe werden auf den Anteil
der Hochofenschlacke angerechnet.
Die Eigenschaften der Dichtungsmasse werden offenbar
stark durch die genaue Dosierung des Calciumhydroxid
bildenden Anregers beeinflußt. So führt eine Konzentration
von 2% fein gemahlenem Portlandzementklinker
bereits zu einer Verschlechterung der Verarbeitungseigenschaften,
während einer Unterdosierung von weniger
als 0,5% Portlandzementklinker die Festigkeitsbildung
nach 28 Tagen beeinträchtigen kann.
Die Feststoffe der erfindungsgemäßen Dichtwandmasse
werden vorzugsweise nicht einzeln, sondern bereits
als fein gemahlene Trocken- oder Fertigmischung eingesetzt.
Zur Herstellung der Dichtwandmasse werden die feinteiligen
Feststoffe vorzugsweise in Form der vorgefertigten
Trockenmischung mit einem energiereichen
Mischverfahren, insbesondere unter Einwirkung hoher
Scherkräfte, mit der erforderlichen Wassermenge verarbeitet.
Diese intensive Vermischung mit Wasser kann
mit den gleichen Anlagen erfolgen, die für die Herstellung
von Dichtwandsuspensionen bei dem oben beschriebenen
zwei- bzw. mehrstufigen Verfahren üblich
sind, nämlich mit sog. Supraton- bzw. Supramix-Anlagen.
Die erfindungsgemäße Dichtwandmasse wird auf diese
Weise auf einen Wasser/Feststoff-Wert (W/F-Wert) von
1 bis 3,5, vorzugsweise 1,2 bis 2, eingestellt.
Auch den erfindungsgemäßen Trockenmischungen oder
Dichtwandmassen können für diesen Zweck übliche Zusätze
beigegeben werden, die das Fließverhalten
während des Mischvorgangs, die Konsistenz oder das
Abbinden beeinflussen, wie z. B. Abbindeverzögerer oder
Trialkoxysilane.
Angesichts der erfindungsgemäßen Wahl der Feststoffkomponenten
und ihrer Mengen bzw. der Zusammensetzung
der Trockenmischung gelingt es überraschenderweise in
einer Stufe, d. h. mit einem einzigen intensiven Mischvorgang,
eine Dichtwandmasse für das Einphasenverfahren
zur Herstellung von Dichtungsschlitzwänden zu erzeugen,
die direkt nach ihrer Herstellung in die Lamellen
gefüllt werden kann. Es entfallen also die bei der
bekannten Dichtwandmassen-Herstellung erforderliche
mehrstündige Quellzeit und der zweite Mischvorgang
mit dem Zement. Trotzdem erfüllen die erfindungsgemäßen
Dichtwandmassen alle geforderten Eigenschaften,
wie geringe Filtratwasserabgabe, lange Verarbeitbarkeit
und geringe Wasserdurchlässigkeit bei 28 Tage-Festigkeiten
in der Größenordnung von 1,5 N/mm².
Die Qualität der Dichtwandmasse läßt sich vor Ort
leicht an den Bedarf und Verbrauch anpassen und
der Einfluß der Thixotropie ist geringer als bei
herkömmlichen Dichtwandmassen, so daß auch höhere
Feststoffmengen (ca. 500-600 kg/m³ Dichtwandmasse)
im Einphasenverfahren verarbeitet werden können und
dadurch bessere Abdichtungswerte erreicht werden.
Claims (14)
1. Trockenmischung zur einstufigen Herstellung von
Dichtwandmassen, dadurch gekennzeichnet, daß sie
eine fein gemahlene Mischung von
20-70 Gew.-Teilen eines quellfähigen Tonminerals,
20-79,7 Gew.-Teilen Hochofenschlacke,
0,3-8 Gew.-Teilen eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0-3 Gew.-Teilen Soda und
0-25 Gew.-Teilen Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffeenthält.
20-79,7 Gew.-Teilen Hochofenschlacke,
0,3-8 Gew.-Teilen eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0-3 Gew.-Teilen Soda und
0-25 Gew.-Teilen Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffeenthält.
2. Trockenmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie
30-60 Gew.-Teile eines quellfähigen Tonminerals,
30-59,5 Gew.-Teile Hochofenschlacke,
1-5 Gew.-Teile eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0,5-2 Gew.-Teile Soda und
2-15 Gew.-Teile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffeenthält.
30-59,5 Gew.-Teile Hochofenschlacke,
1-5 Gew.-Teile eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0,5-2 Gew.-Teile Soda und
2-15 Gew.-Teile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffeenthält.
3. Trockenmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Hydroxylionen bildenden
Anreger für die Hochofenschlacke Portlandzementklinker
einsetzt.
4. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochofenschlacke
teilweise durch andere latent hydraulische Stoffe
ersetzt ist.
5. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man als quellfähiges
Tonmineral Bentonit in der Calciumform, sowie
Mischungen aus Calcium-, Magnesium- und/oder
Natriumbentonit einsetzt.
6. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandzementklinker
in Form von Portlandzement, Eisenportlandzement,
Hochofenzement oder Traßzement zugesetzt
ist.
7. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochofenschlacke auf
eine Feinheit von mindestens 1000, vorzugsweise
2000 bis 3000 cm²/g nach Blaine, vermahlen ist.
8. Dichtwandmasse für das Einphasenverfahren zur
Herstellung von Dichtungsschlitzwänden, dadurch
gekennzeichnet, daß
20-70 Gew.-Teile eines quellfähigen
Tonminerals,
20-79,7 Gew.-Teile Hochofenschlacke,
0,3-8 Gew.-Teile eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0-3 Gew.-Teile Soda und
0-25 Gew.-Teile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffein fein vermahlener Form mit Wasser auf einen Wasser/Feststoff-Wert von 1 bis 3,5, vorzugsweise 1,2 bis 2, eingestellt sind.
20-79,7 Gew.-Teile Hochofenschlacke,
0,3-8 Gew.-Teile eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0-3 Gew.-Teile Soda und
0-25 Gew.-Teile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffein fein vermahlener Form mit Wasser auf einen Wasser/Feststoff-Wert von 1 bis 3,5, vorzugsweise 1,2 bis 2, eingestellt sind.
9. Dichtwandmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Feststoffe in folgenden Mengen
vorliegen:
30-60 Gew.-Teile eines quellfähigen Tonminerals,
30-59,5 Gew.-Teile Hochofenschlacke,
1-5 Gew.-Teile eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0,5-2 Gew.-Teile Soda und
2-15 Gew.-Teile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffe.
30-59,5 Gew.-Teile Hochofenschlacke,
1-5 Gew.-Teile eines Hydroxylionen bildenden Anregers für die Hochofenschlacke,
0,5-2 Gew.-Teile Soda und
2-15 Gew.-Teile Kalksteinmehl oder andere inerte Füllstoffe.
10. Dichtwandmasse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Hydroxylionen bildenden
Anreger für die Hochofenschlacke Portlandzementklinker
einsetzt.
11. Dichtwandmasse nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß man als quellfähiges
Tonmineral Bentonit in der Calciumform, sowie
Mischungen aus Calcium-, Magnesium- und/oder Natriumbentonit
einsetzt.
12. Dichtwandmasse nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe in Form
der Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7
eingebracht sind.
13. Verfahren zur Herstellung einer Dichtmasse
nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß man die feinteiligen Feststoffe
mit einem energiereichen Mischverfahren, insbesondere
unter Einwirkung hoher Scherkräfte, mit
der erforderlichen Wassermenge verarbeitet.
14. Verfahren zur Herstellung von Dichtungsschlitzwänden
nach dem Einphasenverfahren, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Dichtwandmasse nach
einem der Ansprüche 8 bis 12 direkt nach ihrer
Herstellung in die Lamellen füllt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863633736 DE3633736A1 (de) | 1986-04-01 | 1986-10-03 | Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellung |
AT87108338T ATE63735T1 (de) | 1986-10-03 | 1987-06-10 | Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellung. |
EP87108338A EP0262302B1 (de) | 1986-10-03 | 1987-06-10 | Dichtwandmasse, Trockenmischung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
DE8787108338T DE3770231D1 (de) | 1986-10-03 | 1987-06-10 | Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellung. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863610755 DE3610755A1 (de) | 1986-04-01 | 1986-04-01 | Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellung |
DE19863633736 DE3633736A1 (de) | 1986-04-01 | 1986-10-03 | Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3633736A1 true DE3633736A1 (de) | 1988-04-14 |
Family
ID=25842477
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863633736 Withdrawn DE3633736A1 (de) | 1986-04-01 | 1986-10-03 | Dichtwandmasse, trockenmischung und verfahren zu ihrer herstellung |
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DE (1) | DE3633736A1 (de) |
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