DE4143108A1 - Mineralische dichtungsmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mineralische Dichtungsmasse insbesondere für Tiefbaumaßnahmen, insbesondere zum Abdich­ ten von Böden und/oder Wänden von (Müll- und/oder Ab­ fall-)Deponien, aber z. B. auch zum Auskleiden von Wannen od. dgl. für aggressive Flüssigkeiten od. dgl., mit Sand und Kies als Grobkornanteil und einem im wesentlichen volumen­ konstanten, d. h. nicht quell- oder schrumpffähigen, che­ misch stabilen/inaktiven, feinkörnigen Tonmineral wie insbe­ sondere Kaolinit (aber z. B. ggf. auch Illit) zum (volumen­ konstanten) Ausfüllen der Porenräume, sowie wenigstens einem chemischen Additiv, wobei wenigstens der Mineralanteil (vor­ zugsweise das gesamte Gemisch) zumindest im wesentlichen karbonatfrei ist.

Eine derartige Dichtungsmasse für Bauzwecke ist aus der auf die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung zurückgehen­ den deutschen Patentanmeldung P 4 14 25 921.1 bekannt und hat sich gegenüber vergleichbaren, vorbekannten Dichtungsmassen an sich auch bewährt, indes noch als verbesserungsfähig erwiesen, wie weiter unten noch im einzelnen dargelegt ist.

Bei der vorbekannten Dichtungsmasse handelt es sich bei dem chemischen Additiv um ein (in wenigen Gewichtsprozenten hinzugefügtes) porendichtendes, inertes Hydrogel, welches einen Durchbruch von angreifendem Sickerwasser an den Grenz­ flächen vermeiden und zugleich die Adsorptionsfähigkeit der Gesteinsoberfläche gegen Schadstoffe erhöhen soll.

Bei umfangreichen Versuchen mit dieser Dichtungsmasse hat sich gezeigt, daß die Dichtungswirkung langfristig nur dann optimal sein wird, wenn die Porenräume tatsächlich durch ein quell- und schrumpfunempfindliches, also volumenkonstantes und korrosionsstabiles Material ausgefüllt sind, und es nicht bei Verwendung kaolinitischen Tons od. dgl. dennoch im Verlaufe der Zeit zu gewissen Volumenveränderungen in den Porenräumen kommt.

Im übrigen müssen über die chemische Stabilität hinaus die für derartige Einsatzzwecke verwendeten Dichtungsmassen auch bestimmte geotechnische bzw. einbautechnische Kriterien insbesondere hinsichtlich der erzielbaren Druckfestigkeit erzielen. Im übrigen ist es insbesondere für den Einsatz unter Tage erforderlich, daß eine derartige Dichtungsmasse pumpfähig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu­ grunde, eine chemisch stabile Dichtungsmasse der eingangs beschriebenen Art mit einer einstellbaren Druckfestigkeit von vorzugsweise mindestens ca. 40 bis 50 kg/cm² zu schaf­ fen, die - zumindest soweit erforderlich - durch Additive in einen pumpfähigen Zustand zu bringen ist, wobei es insbeson­ dere nach dem Ausbringen der Dichtungsmasse unverzüglich bzw. alsbald zu einer kontinuierlichen Porenraumminimierung und Verfestigung kommen soll.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß nach einer ersten Variante darin, daß die Dichtungsmasse vor ihrem Ausbringen bzw. ihrer Verwendung mit wenigstens einem Ureat gesumpft und innig vermischt wird, wobei wenigstens ein/das Ureat bevorzugt Harnstoff ist, und zwar bevorzugt in einem Anteil (bezogen auf den Tonmehlanteil) von ca. 0,5 bis 7%.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß Ureate wie insbesondere Harnstoff die gleichsam übereinander geschichteten Kristalle der kaolinitischen Zweischichtsilikate gleichsam in die Primärteilchen "aufblättern", also zerkleinern, so daß es dabei zu einer besseren (praktisch optimalen), dauerhaften Verfüllung der Porenräume und damit einer erheblich gestei­ gerten Undurchlässigkeit kommt, womit zugleich eine ge­ schmeidigere Konsistenz der Dichtungsmasse einhergeht.

Es hat sich gezeigt, daß eine entsprechende Wirkung auch zu erzielen ist, wenn das Tonmineral mit Wasserglas versetzt und einem Ureat wie insbesondere Harnstoff innig vermischt wird.

Ureate wie Harnstoff sind auch insoweit für den genannten Zweck höchst vorteilhaft, weil sie nicht umweltbelastend sind, sondern sich zu CO₂ und H₂O abbauen, und das freige­ setzte CO₂ zusammen mit dem Wasserglas eine Verfestigung der Dichtungsmasse bewirkt, ohne daß diese starr wird, so daß sich die erfindungsgemäße Dichtungsmasse noch Setzungen anpassen kann.

Dabei kommt es - wie ausgeführt - zwar nicht zu einem Quel­ len, aber alsbald zu einem irreversiblen "Quasi-Quellen", da der Schichtenverband der Aggregate im wesentlichen aufgelöst wird, also völlig anders als beispielsweise bei dem rever­ siblen Quellen, wie es bei Bentonit zu beobachten ist.

Weiterhin wurde gefunden, daß im wesentlichen die gleiche Lösung der obigen Aufgabe zu erzielen ist, wenn das Tonmine­ ral mit Fällungskieselsäure versetzt und innig vermischt wird, und zwar vorzugsweise mit einem pH-Wert von ca. 6 bis 8. Denn es hat sich gezeigt, daß die Matrix der Dichtungs­ masse dann chemisch nicht mehr angegriffen wird und aufgrund der Porenraumminimierung die damit erzielten niedrigen Durchlässigkeitsbeiwerte (10^-11 bis 10^-12 m/s) auch unter Sickerwassereinfluß langzeitstabil sind, so daß auch der K-Wert weit über den vom Gesetzgeber geforderten Minimalwer­ ten liegt.

Im übrigen kommt es dabei, ohne die gewünschte/erforderliche Plastizität der Dichtungsmasse beachtlich zu reduzieren, alsbald nach dem Zusatz zu einer inneren Steifigkeit der Dichtungsmasse, also einer alsbaldigen mechanischen Verfe­ stigung der Dichtungsschicht(en), wobei auch hier die chemi­ sche Resistenz beachtlich erhöht und die innere Suffusion herabgesetzt wird.

Im übrigen hat es sich gezeigt, daß es höchst vorteilhaft sein kann, wenn das Tonmehl mit dem Anmachwasser und dem (den) chemischen Additiv(en) "unter erhöhtem Energieeinsatz" vorgemischt wird, d. h. in einer Weise vorgemischt wird, daß durch die Mischwerkzeuge das Tonmaterial hohen Scher-, Schub- und Reibbeanspruchungen unterworfen wird (Desagglome­ rierung).

Bei jeder der vorstehend benannten erfindungsgemäßen Maßnah­ men kann weiterhin eine Zugabe von Hochofensand höchst zweckmäßig sein, und zwar insbesondere eine Zugabe von Hoch­ ofensand, der auf eine Blainezahl von ca. 1500 bis 3000 g/cm² ausgemahlen worden ist. Aufgrund dieser Zumischung kommt es zu puzzolanischen Reaktionen, die zu einer Stabili­ sierung der mechanischen Festigkeit führen, welche ver­ gleichbar der hydraulischen Verfestigung von Zementen ist, wobei der Zusatz von Hüttensanden, also nach einem Sintern gemahlenen Hochofen-Hüttenschlacken sich deshalb als zweck­ mäßig erwiesen hat, weil es insbesondere in saurer Umgebung zu stabileren Festigkeiten kommt, wobei sich eine Zugabe von ca. 1 bis 8% von Hochofensand, bezogen auf die Trockensub­ stanz, als sehr zweckmäßig erwiesen hat.

Dabei besteht ein weiterer Vorteil einer solchen Dichtungs­ masse darin, daß die Verfestigungsreaktion langsamer ist als bei der Zugabe von Zement, so daß die Dichtungsmasse bei der Verarbeitung noch (erheblich länger) plastischer ist, dann aber zu einer erheblichen Endfestigkeit kommt.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß es mit der vor­ liegenden Erfindung gelungen ist, vergleichbare vorbekannte Dichtungsmassen im Sinne der obigen Aufgabenstellung noch erheblich zu verbessern, so daß nunmehr eine derartige Dich­ tungsmasse vorliegt, mittels welcher beispielsweise/insbe­ sondere Deponien für Müll oder auch sogar Sonderabfälle dauerhaft und auch mit der erforderlichen Dichtigkeit abzudichten sind, wobei darüber hinaus ohne weiteres die Möglichkeit besteht, die Dichtungsmasse nach ihrem Aufmi­ schen pumpfähig zu gestalten, so daß sie sich auch in höchst zweckmäßiger und wirtschaftlicher Weise unter Tage einsetzen läßt.

Claims (13)

1. Mineralische Dichtungsmasse insbesondere für Tiefbaumaß­ nahmen, insbesondere zum Abdichten von Deponien, mit Sand und Kies als Grobkornanteil und einem im wesentlichen volu­ menkonstanten, chemisch stabilen, feinkörnigen Tonmineral wie insbesondere Kaolinit zum Ausfüllen der Porenräume, sowie wenigstens einem chemischen Additiv, wobei wenigstens der Mineralanteil, vorzugsweise das gesamte Gemisch, karbo­ natfrei ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonmineral mit wenigstens einem Ureat gesumpft und innig vermischt wird.

2. Dichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das/wenigstens ein Ureat Harnstoff ist.

3. Dichtungsmasse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Ureatanteil von ca. 0,5 bis 7%, bezogen auf den Tonmehlanteil.

4. Mineralische Dichtungsmasse insbesondere für Tiefbaumaß­ nahmen, insbesondere zum Abdichten von Deponien, mit Sand und Kies als Grobanteil und einem im wesentlichen volumen­ konstanten, chemisch stabilen, feinkörnigen Tonmineral wie insbesondere Kaolinit zum Ausfüllen der Porenräume, sowie wenigstens einem chemischen Additiv, wobei wenigstens der Mineralanteil, vorzugsweise das gesamte Gemisch, karbonat­ frei ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmasse mit Wasserglas versetzt und mit einem Ureat wie insbesondere Harnstoff innig vermischt wird.

5. Mineralische Dichtungsmasse insbesondere für Tiefbaumaß­ nahmen, insbesondere zum Abdichten von Deponien, mit Sand und Kies als Grobkornanteil und einem im wesentlichen volu­ menkonstanten, chemisch stabilen, feinkörnigen Tonmineral wie insbesondere Kaolinit zum Ausfüllen der Porenräume, sowie wenigstens einem chemischen Additiv, wobei wenigstens der Mineralanteil, vorzugsweise das gesamte Gemisch, karbo­ natfrei ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonmineral mit Fällungskieselsäure versetzt und innig vermischt wird.

6. Dichtungsmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fällungskieselsäure mit einem pH-Wert von ca. 6 bis 8 zugesetzt wird.

7. Dichtungsmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonmehl mit dem erforder­ lichen (Anmach-)Wasser und ggf. dem (den) chemischen Addi­ tiv(en) unter erhöhtem Energieeinsatz vorgemischt wird.

8. Dichtungsmasse nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zugabe von Hoch­ ofensand.

9. Dichtungsmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochofensand vor seiner Zugabe auf eine Blainezahl von ca. 1500 bis 3000 (g/cm²) aufgemahlen wird/worden ist.

10. Dichtungsmasse nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Anteil von Hochofensand von ca. 1 bis 8%, bezo­ gen auf die Trockensubstanz.

11. Dichtungsmasse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Anteil von Hochofensand von ca. 2 bis 6%, bezogen auf die Trockensubstanz.

12. Dichtungsmasse nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive als wäßrige Lösung zugegeben werden.

13. Dichtungsmasse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung im wesentlichen gesättigt ist.