DE4325090C1

DE4325090C1 - Hydraulisch abbindendes Injektionsmaterial für ringförmige Spalträume großer Längen

Info

Publication number: DE4325090C1
Application number: DE19934325090
Authority: DE
Inventors: Michael Luerweg
Original assignee: HOLDERCHEM BETEC GmbH
Current assignee: BETEC BAUSTOFFTECHNIK GMBH, 45356 ESSEN, DE
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2013-07-28

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch abbindendes Injek tionsmaterial für ringförmige Spalträume großer Längen, be stehend aus einem Gemisch aus Zement einer Zementart mit 50 bis 100% Portlandzementklinker und Betonzusatzmitteln, wo bei die Betonzusatzmittel ein Fließmittel sowie - jeweils bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement - 0,4 bis 2,0 Ge wichtsteile Entschäumer und bis zu 0,05 Gewichtsteile Treib mittel umfassen, wobei das Gemisch mit Wasser zu dem ge brauchsfertigen Injektionsmaterial ansetzbar ist. Betonzu satzmittel bezeichnet im Rahmen der Erfindung Feststoffe, die in geringen Mengen von weniger als 30 g je kg Zement zu gesetzt werden und durch chemische und/oder physikalische Wirkung die Produkteigenschaften des Injektionsmaterials be einflussen. Das Fließmittel - auch Betonverflüssiger genannt - vermindert den Wasseranspruch und verbessert im Rahmen der herrschenden Lehre die Verarbeitbarkeit zur Herstellung von Beton mit fließfähiger Konsistenz. Als Betonverflüssiger sind Naphthalinsulfonsäurekondensate bekannt, deren Kondensationsgrad n meist unter 10 liegt und im Mittel etwa 8 beträgt. (DE-Z: "Beton- und Stahlbetonbau", 8/1983, S. 218-220). Ein zu hoher Polymerisationsgrad erhöht die Viskosität und führt bei kaltem Wetter zu Schwierigkeiten beim Pumpen. Bei zu kleinem n erniedrigen sie stark die Oberflächenspannung von Wasser und wirken als Detergentium. Sie eignen sich zur Kombination mit anderen Kondensaten, z. B. mit Melaminformaldehydkondensaten. In DE 31 44 673 A1 und DE 33 15 152 A1 werden Säuregruppen enthaltende Kondensationsprodukte von Aldehyden und Ketonen, wie sulfon säuremodifizierte Aceton-Formaldehyd-Kondensate, beschrie ben, die als Verflüssiger in wäßrigen Zementmörtelsystemen wirken. Sie können als Co-Kondensationsprodukte eingesetzt werden und mit anderen Zusatzmitteln gleicher, ähnlicher und/oder verschiedener Wirksamkeit verwendet werden.

Die Anwendung des Injektionsmaterials zielt insbesondere auf die Sanierung von Abwasserkanälen, die mit geringem Gefälle verlegt sind. In sanierungsbedürftige Abwasserkanäle werden flexible Kunststoffrohre, sogenannte Inliner, eingeführt. Zwischen dem Inliner und der Kanalwand, ggf. auch zwischen dem Inliner und einer an der Kanalwand verlegten Dichtungs bahn, bildet sich ein ringförmiger Spaltraum. An der Rück seite des Inliners angeformte Abstandshalter in Form von Stegen oder Noppen halten den Spaltraum offen. Die Spalt breite ist relativ klein und beträgt in der Praxis etwa 10 mm. Im Zuge der Sanierungsarbeiten erfolgt eine Verfüllung des Spaltraumes mit einem hydraulisch abbindenden Injek tionsmaterial (Firmendruckschrift "TroLining System" der Hüls Troisdorf AG, 1992; DE-Z.: "TIS" 5/93, S. 321-322). Um Ausbeulungen des dünnwandigen Inliners zu vermeiden, muß das Injektionsmaterial unter geringem Druck, vorzugsweise unter hydrostatischem Druck einer von dem Injektionsmaterial gebildeten Flüssigkeitssäule, eingeführt werden. Eine gleichmäßige Verfüllung des von Abstandshaltern durchsetzten Spaltraumes ist erforderlich. Um das Verfahren wirtschaft lich durchführen zu können, ist ferner eine Verfüllung großer Längen ausgehend von einer Einfüllstelle erforder lich. Das Injektionsmaterial muß eine niedrige Viskosität aufweisen und sollte ferner eine hohe Frühfestigkeit und Endfestigkeit besitzen sowie in einem Temperaturbereich von 0-30°C einsetzbar sein.

Das Injektionsmaterial, von dem die Erfindung ausgeht, weist als Fließmittel eine Mischung aus Polykondensaten der Naph thalinsulfonsäure und Melaminsulfonsäure auf. Die Gesamt menge des Fließmittels beträgt 9 g pro kg Zement. Die Mischung enthält ferner eine geringe Menge Aluminiumpulver als Treibmittel sowie alkoxylierte Fettsäureester als Ent schäumer. Das Wasser/Feststoffverhältnis beträgt 0,30. Das gebrauchsfertig angesetzte Injektionsmaterial weist eine An fangsviskosität, gemessen nach MARSH (Normalisation Francaise P 18-358 (AFNOR) Juli 1985) mit einem Düsendurch messer von 8 mm, von ca. 100 s/l auf. Versuche, die nicht zum Stand der Technik gehören, zeigten, daß ringförmige Spalträume großer Länge nicht sicher und gleichmäßig ver füllt werden können und bei Kanalsanierungsarbeiten nach dem beschriebenen Verfahren Spalträume von maximal 20 m Länge ausgehend von einer Einfüllstelle verfüllbar sind. Das ist für die Praxis unbefriedigend. Ursache ist eine zu große An fangsviskosität und insbesondere ein drastischer Viskosi tätsanstieg mit zunehmendem Injektionsmaterialhalter.

Bei einem aus CH-PS 200 314 bekannten Verfahren zur Ver festigung und Abdichtung von durchlässigen Böden, fein zer klüfteten Gesteinen, porösem Mauerwerk, Beton und Fundamen ten durch Injektionen wird als Injektionsmaterial eine Natriumsilikatlösung verwendet, deren Stabilität durch Hin zufügung einer Säure so herabgesetzt ist, daß durch Zugabe von mindestens einem löslichen Schwermetallsalz von u. a. Blei die Ausfällung eines Kieselsäuregels in einer vorausbe stimmbaren Zeit veranlaßt wird. Das so erhaltene Gel er härtet in einem langen Zeitraum, der mehrere Monate betragen kann, durch Wasserabgabe. Für die oben beschriebene Sanierung von Abwasserkanälen ist das Injektionsmaterial ungeeignet.

Die DE-PS 4 04 616 gibt einen Mörtel zum Ausfugen von Steineisenplatten an, dem ein sich nach dem Wassergehalt des Mörtels richtender Prozentsatz Zink- oder Bleioxid zugesetzt ist. Aus DE-PS 4 83 110 ist es schließlich bekannt, Zement mit Bleioxiden zu vermischen, um einen säure- und feuer festen Zementmörtel zu erhalten. Alle diese Maßnahmen haben zur Weiterentwicklung von Injektionsmaterial für ringförmige Spalträume großer Länge nichts beigetragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisch abbindendes Injektionsmaterial der eingangs beschriebenen Art, insbesondere für Kanalsanierungsarbeiten, anzugeben, mit dem ringförmige Spalträume großer Länge ausgehend von einer Einfüllstelle verfüllt werden können, wobei außerdem eine hohe Frühfestigkeit bei niedrigen Außentemperaturen er reicht werden soll. Die hydraulischen Abbindereaktionen sind temperaturabhängig. Bei niedrigen Temperaturen ist einer seits der Viskositätsanstieg geringer, andererseits ist die Festigkeitsentwicklung langsamer. Die für eine Ausschalung erforderliche Festigkeit wird zu einem späteren Zeitpunkt erreicht.

Gegenstand der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe ein hydraulisch abbindendes Injektionsmaterial für ringförmige Spalträume großer Länge, welches für die Anwendung in einem Temperaturbereich von 4° bis 12°C besonders geeignet ist, bestehend aus einem Gemisch aus Zement einer Zementart mit 50% bis 100% Portlandzement und Betonzusatzmitteln, wobei die Betonzusatzmittel
ein Gemisch bestehend aus Naphthalinsulfonsäure- Polykondensat mit einem Kondensationsgrad von n=5 bis n=10 und einem sulfonsäuremodifizierten Aceton- Formaldehyd-Kondensationsprodukt (Natriumsalz) im Mischungsverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 6 als Fließ mittel,
0,3 bis 0,9 Gewichtsteile Bleiverbindungen, bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement, und
0,4 bis 2,0 Gewichtsteile Entschäumer und bis zu 0,05 Gewichtsteile Treibmittel, jeweils bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement,
umfassen und wobei das Gemisch mit Wasser zu dem gebrauchs fertigen Injektionsmaterial ansetzbar ist. Die Bleiverbin dungen stabilisieren bereits in kleinen Mengen die Viskosi tät des gebrauchsfertigen Injektionsmaterials. Die Viskosi tät bleibt ausreichend klein, um eine Verfüllung von ring förmigen Spalträumen zwischen Inliner und Kanalwand im Zuge von Sanierungsarbeiten sicherzustellen. Als Bleiverbindungen sind insbesondere basisches Bleicarbonat 2 PbCO₃·Pb(OH)₂, Blei-2-Acetat Pb (CH₃COO)₂. 3 H₂O und Blei-2,4-Oxid Pb₃O₄ einsetzbar. Basisches Bleicarbonat wird bevorzugt. Der An teil des Fließmittels in der Mischung beträgt 7 bis 10 Ge wichtsteile bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement. Das In jektionsmaterial gemäß der erfindungsgemäßen Lehre zeichnet sich durch eine besonders hohe Frühfestigkeit aus. Die An fangsviskosität ist ausreichend klein. Bevorzugt ist die Anwendung des beschriebenen Injektionsmaterials in einem Temperaturbereich von 4° bis 12°C.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre wird Zement mit einem Blaine-Wert von weniger als 5500 cm²/g bevorzugt. Als Treibmittel eignet sich Aluminiumpulver, und als Entschäumer sind insbesondere alkoxylierte Fettsäureester auf vegetabi lischer Basis einsetzbar. Microsilica in Mengen bis zu 10 Gewicht steilen bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement können dem Injektionsmaterial ferner beigegeben werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen mit hydraulisch abbindendem Injektionsmaterial verfüllten ringförmigen Spaltraum zwischen einer Kanalwand und einem Kunststoff-Inliner, ausschnitts weise um im Querschnitt,

Fig. 2 den Viskostitätsanstieg von hydraulisch abbindendem Injektionsmaterial verschiedener Zusammensetzung mit zunehmendem Injektionsmaterialalter.

Fig. 3 die zur Fig. 2 korrespondierende Entwicklung der Druckfestigkeit,
Tabellen 1 bis 3 eine Aufstellung der Versuchsergebnisse.

Die Fig. 1 zeigt die Kanalwand 1 eines Abwasserrohres und einen Inliner 2 aus Kunststoff, der im Zuge von Sanierungs arbeiten eingeführt wurde. Der Inliner 2 ist ein flexibles Polyethylen-Rohr und weist an seiner Rückseite Abstandshal ter 3 in Form von Noppen auf. Zwischen dem Inliner 2 und der Kanalwand 1 bildet sich ein ringförmiger Spaltraum 4, der mit einem hydraulisch abbindenden Injektionsmaterial ver füllt ist.

Das Injektionsmaterial besteht aus einem Gemisch aus Zement einer Zementart mit 50 bis 100% Portlandzementklinker und Betonzusatzmitteln, wobei die Betonzusatzmittel Naphthalin sulfonsäure-Polykondensat mit einem Kondensationsgrad von n = 5 bis 10 (vorzugsweise in Form der Natriumsalze) als Fließmittel und - bezogen auf jeweils 1000 Gewichtsteile Zement - 0,4 bis 2,0 Gewichtsteile Entschäumer und bis zu 0,05 Gewichtsteile Treibmittel umfassen. Das Gemisch enthält ferner 0,3 bis 0,9 Gewichtsteile Bleiverbindungen in Form von basischem Bleicarbonat. Das Gemisch ist mit Wasser in einem vorgegebenen Wasser/Feststoffverhältnis zu dem gebrauchsfertigen Injektionsmaterial ansetzbar.

Beispiel A (Vergleichsbeispiel)

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel A ist auf Basis von Portlandzement Typ PZ 55 mit einem Blaine-Wert von mehr als 5000 cm²/g aufgebaut. Die Betonzusatzmittel umfassen, jeweils auf 1 kg Portlandzement bezogen: 6 g Naphthalinsulfonsäure- Polykondensat (Natriumsalz); 3 g Melaminsulfonsäure-Polykon densat (Natriumsalz); 0,38 g Entschäumer; 0,03 g Aluminium pulver. Das Wasser/Feststoffverhältnis der gebrauchsfertigen Mischung beträgt 0,30.

Beispiel B (Vergleichsbeispiel)

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel B weist eine Zement mischung aus Portlandzement Typ PZ 55 mit einem Blaine-Wert von mehr als 5000 cm²/g und aus C₃A-freiem Portlandzement PZ 45 F/HS mit einem Blaine-Wert von etwa 4000 cm²/g auf. Die Betonzusatzmittel bestehen, jeweils bezogen auf 1 kg Zement, aus: 7 g Naphthalinsulfonsäure-Polykondensat (Na triumsalz); 3,5 g Melaminsulfonsäure-Polykondensat (Natrium salz); 0,45 g Entschäumer; 0,03 g Aluminiumpulver. Das Wasser/Feststoffverhältnis der gebrauchsfertigen Mischung beträgt 0,30.

Beispiel C (Vergleichsbeispiel)

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel C ist auf Basis Port landzement Typ PZ 55 (Blaine-Wert größer als 5000 cm²/g) aufgebaut. Die Betonzusatzmittel umfassen, jeweils bezogen auf 1 kg Portlandzement: 5 g Naphthalinsulfonsäure-Polykon densat (Natriumsalz); 5 g sulfonsäuremodifiziertes Aceton- Formaldehyd-Kondensationsprodukt (Natriumsalz); 1,25 g basisches Bleicarbonat (2 PbCO₃ Pb(OH)₂); 1,25 Entschäumer; 0,03 g Aluminiumpulver. Das Wasser/Feststoffverhältnis der gebrauchsfertigen Mischung beträgt 0,40.

Beispiel D (Vergleichsbeispiel)

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel D ist auf Basis Port landzement PZ 55 aufgebaut und umfaßt, jeweils bezogen auf 1 kg Portlandzement, die folgenden Betonzusatzmittel: 3,6 g Naphthalinsulfonsäure-Polykondensat (Natriumsalz); 3,6 g sulfonsäuremodifiziertes Aceton-Formaldehyd-Kondensations produkt (Natriumsalz); 1,8 g basisches Bleicarbonat; 1,8 g Entschäumer; 0,04 g Aluminiumpulver; 9 g Micro-Silica. Das Wasser/Feststoffverhältnis der gebrauchsfertigen Mischung beträgt 0,4 bis 0,425.

Beispiel E (Vergleichsbeispiel)

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel E weist eine dem Bei spiel D entsprechende Zusammensetzung auf, jedoch ohne Zu satz von Bleiverbindungen. Das Wasser/Feststoffverhältnis der gebrauchsfertigen Mischung ist ebenfalls entsprechend dem Beispiel D eingestellt.

Beispiel F

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel F ist auf Basis Port landzement Typ PZ 55 aufgebaut und umfaßt, jeweils bezogen auf 1 kg Portlandzement, die folgenden Betonzusatzmittel: 2,0 g Naphthalinsulfonsäure-Polykondensat (Natriumsalz); 8,0 g sulfonsäuremodifiziertes Aceton-Formaldehyd-Kondensations produkt (Natriumsalz); 0,4 g basisches Bleicarbonat; 2,0 g Entschäumer; 0,04 g Aluminiumpulver; 10,0 g Micro-Silica. Das Wasser/Feststoff-Verhältnis der gebrauchsfertigen Mischung beträgt 0,35.

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel A ist ein handelsüb liches Produkt. Die Beispiele B bis E betreffen Injek tionsmaterialien - teilweise mit und teilweise ohne Zusatz von Bleiverbindungen - als Vergleichsmischungen, die nicht unter die Lehre der Erfindung fallen. Beispiel F betrifft eine Rezeptur nach der erfindungsgemäßen Lehre. In Fig. 2 ist die Viskosität der beschriebenen Injektionsmaterialien B bis F bei 20°C, gemessen nach MARSH mit einem Düsen durchmesser von 8 mm, in Abhängigkeit des Injektionsmaterial alters aufgetragen. Die Viskosität des Handelsproduktes A liegt weit darüber und wurde nicht dargestellt.

Die Injektionsmaterialien mit Anteilen an Bleiverbindungen (Beispiele C und D) weisen gegenüber den Vergleichsmateria lien A, B ohne Bleiverbindungen eine wesentlich geringere Viskosität auf, die vor allem über eine sehr langen Ver arbeitungszeitraum stabil bleibt. Dadurch ist eine sichere und gleichmäßige Verfüllung enger, ringförmiger Spalträume über große Längen möglich. Die Frühfestigkeit ist jedoch vermindert.

Das Injektionsmaterial gemäß Beispiel F weist im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen C, D und E eine wesentlich höhere Frühfestigkeit auf. Die für eine Ausschalung erforderliche Festigkeit wird zu einem früheren Zeitpunkt erreicht. Die Viskosität ist höher als die unter gleichen Bedingungen gemessenen Viskositäten der Ausführungsbeispiele C, D und E. Die bei Raumtemperatur gemessenen Viskositätswerte bleiben jedoch innerhalb der ersten beiden Stunden unterhalb der Werte der Vergleichs mischung A und B. Das Injektionsmaterial F ist insbesondere für die Anwendung bei niedrigeren Temperaturen, welche in Wintermonaten anzutreffen sind, geeignet. Das Injektions material ist besonders für die Anwendung bei Temperaturen von 4° bis 12°C bestimmt.

Claims

1. Hydraulisch abbindendes Injektionsmaterial für ringför mige Spalträume großer Länge, welches für die Anwendung in einem Temperaturbereich von 4 bis 12°C besonders geeignet ist, bestehend aus einem Gemisch aus Zement einer Zementart mit 50% bis 100% Portlandzement und Betonzusatzmitteln, wobei die Betonzusatzmittel

- ein Gemisch, bestehend aus Naphthalinsulfonsäure-Poly kondensat mit einem Kondensationsgrad von n=5 bis n=10 und einem sulfonsäuremodifizierten Aceton-Formaldehyd-Konden sationsprodukt (Natriumsalz) im Mischungsverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 6 als Fließmittel,
- 0,3 bis 0,9 Gewichtsteile Bleiverbindungen, bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement,
- 0,4 bis 2,0 Gewichtsteile Entschäumer und bis zu 0,05 Gewichtsteile Treibmittel, jeweils bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement,

umfassen, und wobei das Gemisch mit Wasser zum dem gebrauchsfertigen Injektionsmaterial ansetzbar ist.

2. Injektionsmaterial nach Anspruch 1, wobei die Bleiver bindungen in Form von basischent Bleicarbonat, Blei-2-Acetat oder Blei-2,4-Oxid vorliegen.

3. Injektionsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anteil des Fließmittels in der Mischung 7 bis 10 Gewichts teile bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement, beträgt.

4. Injektionsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wo bei der Zement einen Blaine-Wert von weniger als 5500 cm²/g aufweist.

5. Injektionsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Mikro-Silica in Mengen bis zu 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 1000 Gewichtsteile Zement, zusätzlich enthalten sind.

6. Injektionsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Treibmittel Aluminiumpulver und als Entschäumer alkoxilierte Fettsäureester eingesetzt sind.