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Die Erfindung betrifft ein Behandlungsverfahren zur
Bodenstabilisierung, um die Staubemission während des Besprühens oder
Vermischens eines CaO-enthaltenden bodenstabilisierenden
Mittels wie gebranntem Kalk oder kalziniertem Dolomit zu
verhindern und um die Reaktivität, das Mischverhalten und die
Dispergierbarkeit des bodenstabilisierenden Mittels zu
verbessern.
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In Japan sind schwache Böden, die aus lehmhaltiger- bzw.
tonhaltiger Erde zusammengestzt sind, beispielsweise eine lehm-
bzw. tonhaltige Erde, die hautpsächlich aus vulkanischen
Aschen besteht, repräsentiert durch die Kanto-Lehmschicht,
weit verbreitet.
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Diese Böden sind hinsichtlich der Bodentechnologie schwierig
handhabbar, und es sind einige Maßnahmen notwendig, um ein
Absinken von Straßen und Bauwerken nach ihrer Herstellung zu
verhindern.
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Seit den 60-er Jahren wurden in Japan bemerkenswerte Maßnahmen
entwickelt, um schwache Böden zu behandlen, wobei Materialien
und Behandlungsmaschinen zur Verbesserung bei der Bearbeitung
des Bodens entwickelt wurden.
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0bwohl Kalk selbst nicht mehr ein Hauptmaterial darstellt,
basiert die Wirkung der Bodenverbesserung hauptsächlich auf
Kalk.
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Da der schwache Boden im allgemeinen durch einen hohen
Feuchtigkeitsgehalt gekennzeichnet ist, sind CaO-enthaltende
Materialien wie gebrannter Kalk (CaO) oder kalzinierter Dolomit
(CaO+MgO) zur Verbesserung schwacher Böden wirksam. Der
Mechanismus zur Bodenverbesserung mit CaO-enthaltenden Materialien
wird in der nachfolgenden Tabelle 1 veranschaulicht, wobei das
CaO-enthaltende Material durch gebrannten Kalk repräsentiert
wird.
TABELLE 1
Gebrannter Kalk wird zum schwachen Boden zugegeben.
(Feuchtigkeit im Boden)
Löschen des Kalks
Ionisierung
Chemische Reaktion
verbesserter Boden
Wasserabsorption: Wasser entsprechend 32 Gew. -%
des Kalks wird absorbiert;
Abnahme im
Feuchtigkeitsgehalt
Ausdehnung: Etwa das 2-fache des
Kalkvolumens; Erhöhung (promotion) des
Drucks
Wärmeentwicklung: 276 Kcal/1Kg Kalk;
Beschleunigung der Reaktion
und Verdampfung des Wassers
Adsorption von Wasser: Wasser entsprechend
dem Gleichgewichtswert
wird adsorbiert;
Abnahme im
Feuchtigkeitsgehalt
Kationenaustausch: Ionenaustausch zwischen Ca²&spplus;
und Ionen auf der
Bodenoberfläche; Verbesserung
der physikalischen
Eigenschaften des Bodens
Pozzolanreaktion: Bildung von Hydraten aus
Siliziumdioxid und
Aluminiumoxid mit Kalk; Chemische
Verfestigung
Karbonisierung
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Da der schwache Boden aus Erdteilchen und Porenwasser
zusammengesetzt ist, kann die schnelle Dehydrierung des
Porenwassers durch die Löschreaktion des gebrannten Kalks die
Plastizität der Erde verbessern. Die Verringerung im
Feuchtigkeitsgehalt wird mit der Verdunstung des Wassers durch die
entstandene Hitze, mit der Kompression durch Expansion des Kalks und
mit der Adsorption von Wasser durch das gebildete Pulver aus
gelöschtem Kalk gefördert. Das gebildete Pulver aus gelöschtem
Kalk wird zu Ca²&spplus; und 0H&supmin; ionisiert und die Ca²&spplus;-Ionen gehen
eine Ionenaustauschreaktion mit anderen Kationen auf der
Oberfläche des tonhaltigen Bodens ein, um die elektrische Ladung
auf der Oberfläche der Bodenteilchen zu wechseln und die
Koagulation der Bodenteilchen zu erleichtern. Mit
fortschreitender Zeit wandelt sich der Kalk zu einem neuen Material durch
die Pozzolanreaktion mit den die lehmhaltige Erde bildenden
Siliziumdioxid und Aluminiumoxid um, um sich unter einer
alkalischen Atmosphäre zu verfestigen.
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Als Bodenstabilisierungsmittel wird der gebrannte Kalk oder
der kalzinierte Dolomit in Form eines Pulvers oder eines
Granulats in einer Größe von Dutzenden von Millimetern bis unter
mehrere Millimeter verwendet. Die verwendete Menge beträgt im
allgemeinen etwa 3-20% des Trockengewichts des Bodens, obwohl
diese Menge in Abhängigkeit von der Art des Bodens und vom
Feuchtigkeitsgehalt des Bodens variiert. Um die Reaktion des
gebrannten Kalks und/oder kalzinierten Dolomits mit dem Boden
zu fördern, können einige Additive verwendet werden. Als
Additiv können beispielsweise Gips, Schlackenzement, Zement,
Tonpulver, feines Pulver aus Eisenoxid und Flugasche usw.
verwendet werden.
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Es gibt eine Vielzahl an Vefahren, wie das zentale
Mischverfahren oder das Feldmischverfahren bei der
Bodenstabilisierungsbehandlung und das Pileverfahren von gebranntem Kalk
oder das Tiefschicht-Mischverfahren bei der
Verbesserungsbehandlung
des Bodens.
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Obwohl die Ausdrücke "Boden-Verbesserung" und
"Erd-stabilisierend" im wesentlichen die gleiche Bedeutung haben, wird eine
Stabilisierungsbehandlung in einer Schicht von geringer Tiefe
als Erd-Stabilisierung oder Erd-Stabilisierungsbehandlung
bezeichnet, und eine Stabilisierungsbehandlung in einer
Tiefenschicht wird allgemein als Boden-Verbesserung bezeichnet. Von
der vorliegenden Erfindung werden jedoch beide Fälle umfaßt,
und wenn in der Beschreibung und in den Ansprüchen von "Boden-
Stabilisierung" bzw. von "Erd-Stabilisierung" gesprochen wird,
sind beide Begriffe miteinander austauschbar.
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Die Abnahme im Feuchtigkeitsgehalt ist zur
Bodenstabilisierungsbehandlung von tonhaltigem Boden bzw. tonhaltiger Erde
mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt sehr wirksam. Jedoch ist
die Verringerung im Feuchtigkeitsgehalt in vielen Fällen nicht
einfach.
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Wenn gebrannter Kalk oder ähnliche Materialien mit tonhaltiger
Erde mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt vermischt werden,
reagiert er, wie oben beschrieben, sofort mit in der
tonhaltigen Erde enthaltener Feuchtigkeit und verursacht einen
mechanischen und chemischen Wechsel der Erde bzw. des Bodens wie
eine Dehydrierung durch die Bildung von gelöschtem Kalk
(Kalziumhydroxid). Dies bewirkt eine Abnahme im
Feuchtigkeitsgehalt, eine Abnahme im Plastizitätsindex, eine Verbesserung in
der Verdichtung und eine Verbesserung in der Bearbeitbarkeit.
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Eine insbesonders bemerkenswerte und wichtige Eigenschaft bei
der Verwendung von Materialien aus gebranntem Kalk als
Bodenstabilisierungsmittel ist die Verringerung der
Behandlungszeit, die durch das schnelle Fortschreiten der Dehydrierung
durch die oben beschriebene Funktion des gebrannten Kalks
erreicht wird. Andererseits ist das Staubproblem eines der
Nachteile
von Bodenstabilisierungsmitteln auf der Basis von
gebranntem Kalk.
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Während des Besprühens oder des Vermischens von gebranntem
Kalk entwickelt sich eine Menge an feinem Staub aus gebranntem
Kalk oder seines Reaktionsprodukts. Hierdurch werden viele
Probleme verursacht, beispielsweise eine Verschmutzung der
Umwelt, gesundheitliche Gefahren der Arbeiter und die
Verschmutzung von Behandlungsmaschinen; diese Nachteile bedürfen
einer dringenden Lösung.
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Obwohl pulverförmiger oder fein granulierter gebrannter Kalk
eine bessere Dispergierbarkeit und eine leichtere
Vermischbarkeit besitzt und er damit eine bessere Reaktivität aufweist
als grober oder stark granulierter gebrannter Kalk, ist es
schwierig, ihn in anderen Verfahren als beim zentralen
Mischverfahren aufgrund der Emission von Staub beim Besprühen zu
verwenden. Deshalb wird beim Feldmischverfahren der teuere
grobe oder grobkörnige gebrannte Kalk verwendet, um während
des Besprühens die Emission von Staub zu verhindern.
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Jedoch neigt sogar dann, wenn der grobkörnige oder
hochgranulierte gebrannte Kalk beim Feldmischverfahren verwendet wird,
der gebrannte Kalk dazu, sich aufgrund einer ungleichmäßigen
Vermischung beim primären Mischen lokal zu konzentrieren. In
ziemlich gleicher Weise wird im Pileverfahren von gebranntem
Kalk eine sehr große Menge des gebrannten Kalks intensiv in
einer Pileform zugegeben. In diesen Fällen wird jedoch der
Kontakt des gebrannten Kalks mit der Erde und die Absorption
von Feuchtigkeit in der Erde unzureichend, und es bildet sich
lokal eine große Menge an nicht umgesetzten gebranntem Kalk
und Schlackenkalk.
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Demnach tritt die Emission von Staub nicht nur während des
Besprühens, sondern auch während des sekundären Vermischens auf.
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Wenn beispielsweise im Fall von Baumaßnahmen in Stadtbezirken
die Emission von Staub unbedingt vermieden werden muß, werden
als alternative Verfahren feuchter gelöschter Kalk oder
gelöschter Kalkslurry verwendet, mit dem Nachteil, daß die
Dehydrierungswirkung des gebrannten Kalks verloren geht.
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In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß eine bestimmte Art
von Polytetrafluorethylen (im folgenden als PTFE bezeichnet)
ultrafeine spinnwebartige Fibrillen unter Kompressionsscherung
bei einer geeigneten Temperatur bildet.
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In der japanischen Patentveröffentlichung Tokko Sho 52-32877
(entspricht dem US-Patent 3,838,064) wird ein Verfahren zur
staubkontrollierten Behandlung beschrieben, worin eine
wirksame Menge des fibrillierten PTFE-Pulvers zum staubförmigen
Pulver unter Kompressionsscherung durch Bewegen beim einer
Temperatur von etwa 20-200ºC zugegeben wird.
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Die Fibrillierung von PTFE beginnt demnach bei etwa 20ºC. Bei
der Anwendung zu industriellen Zwecken ist es jedoch
notwendig, die Kompressionsscherung bei einer Temperatur von etwa
50ºC, bevorzugt von über 80ºC auszuüben. Demnach ist es dann,
wenn die Temperatur des staubförmigen Pulvers gering ist,
notwendig, es auf eine Temperatur von etwa 80ºC zu erhitzen, wozu
eine ausreichende Energie und eine Heizvorrichtung
erforderlich sind.
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In der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Tokkei
Sho 60-191 084 wird ein Herstellungsverfahren eines
Düngemittels aus gelöschtem Kalk mit Anti-Fluß-Eigenschaft beschrie-g
ben, dessen Teilchen mit einem spinnwebartigen Netz
beschichtet und koaguliert sind, wobei gebrannter Kalk mit
fibrillierbarem PTFE-Pulver, dispergiert in einer bestimmten Menge an
Wasser, die notwendig ist, um den gebrannte Kalk zu hydrieren,
zugegeben wird, und eine Kompressionsscherung durch Bewegen
bei einer erhöhten Temperatur, die durch eine exotherme
Hydratationsreaktion des gebrannten Kalks und des Wassers
verursacht wird, ausgeübt wird.
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In der JP-A-63 074 989 wird ein Verfahren zur Herstellung von
nicht-diffusivem Kalk-Stickstoff-Dünger beschrieben, wobei
PTFE und ein anorganisches Kalziumpulver (gebrannter Kalk,
gelöschter Kalk, kalziniertes Dolomithydrat, Kalziumkarboant)
vermischt und gerührt werden, so daß das PTFE fibrilliert und
das anorganische Kalziumpulver mit der entstehenden Fibrille
beschichtet und koaguliert wird, und anschließend der Kalk-
Stickstoff-Dünger zugegeben, vermischt und gerührt wird.
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Die JP-A-63 074 989 beschreibt ein Verfahren zur Verhinderung
der primären Emission von Staub von Kalk-Stickstoff-Dünger
während des Besprühens, und das fibrillierbare PTFE wird
aufgebraucht. Um nur die primäre Emission von Staub des
Kalk-Stickstoff-Düngers zu verhindern, besteht keine Notwendikgeit,
daß fibrillierbare PTFE oder das teilweise fibrillierte PTFE
im Produkt zu erhalten, wodurch eine geringere Verwertbarkeit
des wertvollen PTFE entsteht.
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Weiterhin wird in der JP-A-63 074 989 gelöschter Kalk,
kalziniertes Dolomithydrat oder Kalziumkarbonat als eine Form des
anorganischen Kalziumpulvers beschrieben. Der gelöschte Kalk,
das kalzinierte Dolomithydrat, das Kalziumkarbonat oder der
Kalk-Stickstoff erzeugt keine Hydratationswärme beim
Vermischen mit dem Boden durch Reaktion mit der Feuchtigkeit im
Boden.
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Obwohl in der JP-A-63 074 989 gebrannter Kalk als eine Form
des anorganischen Kalziumpulvers erwähnt und in den Beispielen
1 und 2 gebrannter Kalk verwendet wird, wurde der gebrannte
Kalk zu gelöschtem Kalk durch die Reaktion von 0,32 Gew.-%
oder 0,16 Gew.-% einer wässrigen Dispersion von PTFE
umgewandelt,
und der mit PTFE-Fibrillen überzogene gelöschte Kalk
wurde anschließend mit Kalk-Stickstoff-Dünger vermischt. In
der JP-A-63 074 989 wird hierzu ausgeführt, daß die Bildung
von Wärme im Kalk-Stickstoff-Dünger den Verlust an
Stickstoffgehalt im Kalk-Stickstoff-Dünger verursacht. In den Beispielen
3 und 4 der JP-A-63 074 989 wird gelöschter Kalk verwendet. In
der JP-A-63 074 989 wird jedoch die Verwendung von gebranntem
Kalk oder kalziniertem Dolomit im Endprodukt nicht erwähnt.
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Das Zwischenprodukt der Beispiele 1 und 2 der JP-A-63 074 989,
d.h. von den PTFE-Fibrillen beschichtetes und koaguliertes
Kalziumpulver, ist ein von den PTFE-Fibrillen, wie oben
beschrieben, beschichteter und koagulierter gelöschter Kalk.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Behandlungsverfahren zur Bodenverbesserung bereitzustellen, welches
in der Lage ist, die Emission von Staub beim Besprühen und
Mischen des Bodenstabilisierungsmittels zum Boden zu
unterdrücken, wobei ein Bodenstabilisierungsmittel mit einer
geringen Staubemission, einer guten Reaktivität, einem guten
Mischverhalten und einer guten Dispergierbarkeit bereitgestellt
werden soll.
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Das erfindungsgemäße bodenstabilisierende Mittel umfaßt eine
Mischung aus einem Material, welches sich hauptsächlich aus
gebranntem Kalk und/oder kalziniertem Dolomit und
fibrillierbarem Polytetrafluorethylenharz zusammensetzt.
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Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren zur
Bodenstabilisierung umfaßt die folgenden Schritte: Hinzufügen einer Mischung
eines Materials, welches sich hauptsächlich aus gebranntem
Kalk und/oder kalziniertem Dolomit und fibrillierbarem
Polytetrafluorethylenharz zusammensetzt, zum Boden und
anschließendes Vermischen unter der durch die Reaktion zwischen dem
gebrannten Kalk und/oder dem kalzinierten Dolomit mit der im
Boden enthaltenen Feuchtgkeit erzeugten Hydratationswärme, um
ein hydratisiertes Material zu bilden.
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Es ist anzumerken, daß die erfindungsgemäße
Bodenstabilisierungsbehandlung nicht nur die Stabilisierungsbehandlung einer
flachen, d.h. in geringer Tiefe liegenden Bodenschicht im
engeren Sinne, sondern auch eine Bodenverbesserungsbehandlung
von tiefliegenden Bodenschichten umfaßt. Es ist weiterhin zu
erwähnen, daß der Begriff "schwacher Boden" nicht nur einen
sog. schwachen Boden, sondern auch schlammähnliche Böden
umfaßt.
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Repräsentative fibrillierbare PTFE können durch ein Verfahren
erhalten werden, welches von Barry in der US-Patentschrift 2
559 752 offenbart wurde, worin ein Tetrafluorethylenmonomer in
einem ein oberflächenaktives Mittel aus Fluorkohlenstoff
enthaltenden wässrigen Medium polymerisiert wird.
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Ein durch das oben angegebene Verfahren erhaltenes PTFE-
Teilchen ist ein kolloidales Teilchen mit einer Teilchengröße
in einem Bereich von 0,05-0,5 um und einer Oberfläche von über
10 m²/g. Es kann in Form einer wässrigen Dispersion oder in
Form eines koagulierten Pulvers aus dieser wässrigen
Dispersion erhalten werden, und beide können in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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PTFE liegt beim erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel
bevorzugt in einem teilweise fibrillierten Zustand vor. Der
teilweise fibrillierte Zustand wird wie folgt näher erläutert.
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Wie oben beschrieben wurde können PTFE-Teilchen unter
Kompressionsscherung bei einer geeigneten Temperatur fibrilliert
werden. Wenn auf die Fibrillen ein übermäßiger Druck von Außen
ausgeübt wird, wird der "aspect ratio" der Fibrille
(Länge/Querschnittsfläche
der Fibrille) so groß, daß der Durchmesser
der Fibrillen zu gering wird, so daß sie nicht mehr in der
Lage sind, staubförmige Pulver effektiv durch die Fibrillen
einzuschließen.
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Der teilweise fibrillierte Zustand (der auch als
halb-fibrillierter Zustand bezeichnet werden kann) bedeutet einen
Zustand, in welchem ein Teil der PTFE-Teilchen fibrilliert
vorliegt oder einen Zustand, in welchem der "aspect ratio" der
Fibrille klein ist. Dies bedeutet einen Zustand, in welchem
PTFE zu einer weiteren Fibrillierung fähig ist, und wobei
durch weitere Ausübung einer Kompression/Scherung unter
Hitzeeinwirkung das Einschließen von Staubpulver weiterhin möglich
ist. Ein derartig teiweise fibrillierter Zustand kann dadurch
erreicht werden, daß eine relativ große Menge an PTFE
verwendet wird oder daß ein relativ schwaches Vermischen
stattfindet.
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Das Bodenstabilisierungsmittel, in welchem PTFE in einem
teilweise fibrillierten Zustand vorliegt, kann dadurch hergestellt
werden, daß eine Mischung aus gebranntem Kalk und/oder
kalziniertem Dolomit und PTFE bei einer hohen Temperatur leicht
verrührt werden. Die hohe Temperatur kann durch die
verbleibende Wärme nach der Kalzinierung des Kalksteins oder
Dolomits oder durch die durch die Zugabe einer wässrigen
Dispersion aus PTFE zum gebrannten Kalk und/oder kalzinierten
Dolomit erzeugte Hydratationswärme erhalten werden, was bedeutet,
daß keine externe Hitze notwendig ist.
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Wenn das PTFE im Bodenstabilisierungsmittel in einem teilweise
fibrillierten Zustand vorliegt, wird die Emission von Staub
während des Besprühens (primärer Staub) vom
Bodenstabilisierungsmittel unterdrückt, da die Teilchen aus gebranntem Kalk
und/oder kalziniertem Dolomit im spinnwebartigen Netz des
teilweise fibrillierten PTFE eingeschlossen sind; die Emission
von Staub während des Mischens (sekundärer Staub) wird
weiterhin durch das spinnwebartige Netz aus PTFE verhindert, welches
durch Mischen unter der durch die Reaktion des gebrannten
Kalks und/oder des kalzinierten Dolomits mit der Feuchtigkeit
im Boden erzeugten Hydratationswärme weiter fibrilliert wird.
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Eine geeignete Menge an PTFE beträgt 0,01-1,0 Gew.-%,
bevorzugt 0,03-0,5 Gew.-% eines Materials, welches sich
hautpsächlich aus gebranntem Kalk und/oder kalziniertem
Dolomit zusammensetzt. Wenn die Menge zu gering ist, ist die
Staubkontrollwirkung gering, und wenn die Menge groß ist, ist
dies aus Gründen der Dispergierbarkeit und der Kosten nicht
erwünscht.
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Das hauptsächlich aus gebranntem Kalk und/oder kalziniertem
Dolomit zusammengesetzte Material liegt bevorzugt in einem
pulverförmigen oder fein granuliertem Zustand vor, da dies
beim Vermischen, bei der Dispergierfähigkeit und der
Reaktivität Vorteile bietet.
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Der gebrannte Kalk und/oder der kalzinierte Dolomit liegen
bevorzugt so schwach wie möglich kalziniert vor, weil dann die
Hydratationsreaktion umgehend beginnt und die erzeugte Wärme
effektiv verwendet werden kann.
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Beispielsweise ist es wünschenswert, einen gebrannten Kalk zu
verwenden, dessen Hydratationsaktivitätswert ausgedrückt wird
durch ein Titrationsvolumen von 4N-HCl für 50 g gebrannten
Kalk mit einer Teilchengröße von 2mm Siebdurchtritt von mehr
als 300ml innerhalb von 10 Minuten.
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Aufgrund der effektiven Verwertbarkeit der Reaktionswärme wird
auch der sog. Salz-kalzinierte gebrannte Kalk bevorzugt, der
durch Kalzinierung von 1t Kalkstein in Gegenwart von 2-5 kg
Natriumchlorid durch Kalzinierung erhalten wurde; dieser
gebrannte Kalk ist poröser als herkömmlicher gebrannter Kalk und
weist eine gute Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeit auf, um die
Hydratationsreaktion innerhalb einer kurzen Zeitspanne zu
vervollständigen.
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Zusätzlich zu dem Material, welches sich hautpsächlich aus
gebranntem Kalk und/oder kalziniertem Dolomit und
fibrillierbarem PTFE zusammensetzt, kann das erfindungsgemäße
bodenstabilisierende Mittel weiterhin einige Additive wie Gips,
Schlackenzement, Zement, Tonpulver, feines Eisenoxid und
Flugasche und ähnliche Materialien enthalten.
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Wenn das erfindungsgemäße bodenstabilisierende Mittel zum
Boden zugegeben wird, entsteht Hydratationswärme, da die
Feuchtigkeit im Boden im bodenstabilisierenden Mittel absorbiert
wird und mit dem gebrannten Kalk und/oder dem kalzinierten
Dolomit im Bodenstabilierungsmittel reagiert, um hydratisierte
Verbindungen zu bilden. Wenn der Boden (Erde) und das
bodenstabilisierende Mittel aufgrund von Daten, die durch
experimentelle Messung der Löschungsgeschwindigkeit und der
Temperaturzunahme erhalten wurden, unter Berücksichtigung eines guten
Zeitplans vermischt und verrührt werden, wird das staubförmige
Pulver durch ein spinnwebartiges Netz aus weiter fibrilliertem
PTFE eingeschlossen, und die sekundäre Emussion von Staub kann
vermindert bzw. verhindert werden.
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Falls der gebrannte Kalk und/oder der kalzinierte Dolomit in
einem pulverförmigen oder fein granuliertem Zustand vorliegen,
ist zu diesem Zeitpunkt aufgrund des Mischverhaltens die
Dispergierbarkeit und die Reaktivität ausgezeichnet, und die
Hydratationswärme entsteht schnell, um innerhalb einer kurzen
Zeit die höchste Temperatur zu erreichen, wobei nur eine sehr
geringe Zeitabweichung auftritt, so daß es leicht ist, den
guten Zeitplan von Vermischen und Fibrillieren von PTFE
einzuhalten.
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In dieser Weise können die Zeitprobleme bei der
Bodenstabilisierungsbehandlung wie die primäre Emission von Staub beim
Versprühen und die sekundäre Emission von Staub beim
Vermischen unterdrückt werden, so daß es möglich wird,
pulverförmigen oder granulierten gebrannten Kalk und/oder kalzinierten
Dolomit mit einer guten Reaktivität zu verwenden, der
grundsätzlich für die Bodenstabilisierungsbehandlung geeignet ist.
BEISPIEL 1
Herstellung eines Bodenstabilisierungsmittels
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1.000 kg Kalk, der in einer Mühle auf eine Teilchengröße von
5mm Siebdurchtritt pulverisiert wurde, wurde in einen 1.500 l
umfassenden Mörtelmischer gefüllt; hierzu wurden 23,0 kg einer
1,96 Gew.-%igen wässrigen Dispersion aus fibrillierbarem PTFE
(hergestellt durch Verdünnen der wässrigen Dispersion von
Teflon K20-J (Warenzeichen): entsprechend 0,045 Gew.-% PTFE pro
gebranntem Kalk) schrittweise unter Rühren bei 27 rpm für eine
Minute zugegeben.
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Während des Rührens wurde ein Teil des gebrannten Kalks zu
gelöschtem Kalk aufgrund der Reaktion mit Wasser in der
wässrigen PTFE-Dispersion umgewandelt, wobei eine gewisse Wärme
erzeugt wurde und wobei das Pulver aus gebranntem Kalk selbst
staubfrei wurde. Die so erhaltene Zusammensetzung wurde als
Bodenstabilisierungsmittel verwendet.
Staubkontrolltest
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5 kg-des oben angegebenen Bodenstabilisierungsmittels wurden
in ein Loch mit einem Durchmesser von 15 cm und einer Tiefe
von 20 cm gefüllt, welches in eine Kanto-Lehmerdestraße
gegraben worden war, wobei der Feuchtigkeitsgehalt 40-50 Gew. -%
betrug. In einer Tiefe von 10 cm im Zentrum des Lochs wurde
ein Thermometer gesetzt.
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Als das Thermometer nach 4 Stunden eine Temperatur von 80ºC
und nach 5 Stunden eine Temperatur von 70ºC zeigte und auf der
Oberfläche des Kalks ein Anschwellen und ein pulverförmiges
Aussehen beobachtet werden konnte, wurde die
Hydratationsreaktion als abgeschlossen betrachtet. Anschließend wurde in einer
Tiefe von 1-2 cm unter der Oberfläche Kalkpulver durch eine
Schaufel in ein Gefäß gesammelt. Das gesammelte Pulver im
Gefäß, war, nachdem es ein- oder zweimal mit der Schaufel
umgerührt wurde, nicht staubend.
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Anschließend wurde die Erde um das Loch innerhalb eines
Durchmessers von 40 cm und das Bodenstabilierungsmittel durch eine
Schaufel vermischt. Bei Beginn des Vermischens war nur eine
leichte Staubemission von vernachläßigbarer Größenordnung
erkennbar.
Vergleichsbeispiel
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Ein aus gebranntem Kalk mit einer Teilchengröße von unter 2 mm
zusammengesetzter Pile mit einem Durchmesser von 30 cm und
einer Dicke von 2,5 m wurde in einen Schlammboden mit einem
Feuchtigkeitsgehalt von 80-120 Gew.-% mit Hilfe einer
"Piling"-Maschine eingesetzt.
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Als die Temperatur in einer Tiefe von 50 cm im Zentrum des
Piles aus gebranntem Kalk 30 Minuten nach dem Einsetzen
180º-200º C betrug und 1 Stunde nach dem Einsetzen auf 150º-160º C
abnahm, wurde hieraus geschlossen, daß das Löschen des
gebrannten Kalks abgeschlossen war. Bald nachher wurde unter
Verwendung einer uni axialen Mischmaschine mit propellerförmigen
Mischblättern, die in der Lage ist, innerhalb eines
Durchmessers von 1 m mit einer Anfahr- oder Abfahrgeschwindigkeit von
1,0 m pro Minute und einem Drehmoment von 500-1000 t m zu
mischen, eine Vermischung durchgeführt. 0bwohl das
Mischverhalten und die Dispergierbarkeit des Kalks gut waren, wurde
eine beträchtliche Staubemission beobachtet.
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Anschließend wurde ein anderer Haufen aus gebranntem Kalk in
gleicher Weise wie oben beschrieben eingesetzt. Nach 3 Stunden
wurde der gebrannte Kalk durch Hydratisierung und Adsorption
der Feuchtigkeit im Boden schlammig. Anschließend wurde beides
mit Hilfe der uniaxialen Mischmaschine vermischt. 0bwohl die
Staubemission unterdrückt war, konnte der im schlammförmigen
Zustand vorliegende Kalk im Schlammboden nicht einheitlich
verteilt werden und das Mischverhalten und die
Dispergierbarkeit waren schlecht.
BEISPIEL 2
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In gleicher Weise wie im Vergleichsbeispiel beschrieben wurde
ein Pile eingesetzt, mit der Ausnahme, daß für den Pile ein
Bodenstabilisierungsmittel verwendet wurde, welches in
gleicher Weise wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt worden
war (gebrannter Kalk mit zugefügtem PTFE: Teilchengröße unter
2mm); das Ganze wurde durch die uniaxiale Mischmaschine
vermischt.
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Obwohl bei Beginn der Vermischung eine geringe Menge Staub
emittiert wurde, nahm, nachdem sich die Rührschaufeln einige
Male gedreht hatten, die Staubemission ab, und das
Mischverhalten und die Dispergierbarkeit waren gut. Dies bedeutet, daß
die Mischarbeit innerhalb einer kurzen Zeitspanne nach dem
Einsetzen des Piles mit einer guten Vermischbarkeit und
Dispergierbarkeit und ohne eine bemerkenswerte Staubemission
durchführbar ist.