DE612494C

DE612494C - Process for sealing or consolidating permeable or loose soil layers, such as sand soils and other porous masses

Info

Publication number: DE612494C
Application number: DEN34276D
Authority: DE
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1931-10-28
Filing date: 1932-10-08
Publication date: 1935-04-25

Description

Verfahren zum Dichtmachen oder Verfestigen von durchlässigen oder losen Bodenschichten; wie Sandböden, und sonstigen porösen Massen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung von Wasser und. Gase schwer oder nichtdurchlassenden Schichten oder Massen in porösen und wasserdurchlässigen Böden, wie Sandböden oder sandigen Massen, oder in porösen Mauerwerk .en und anderen steinigen Materialien und bzw. oder zum Verfestigen von losen oder beweglichen Böden ,und besteht im wesentlichen darin, daß man in den zu behandelnden Boden o. dgl. eine wäßrige Dispersion bituminöser Stoffe, wie Asphalt, eindringen läßt und diese an der gewünschten Stelle zur Koagulation bringt. Dabei wird zweckmäßig eine solche Dispersion angewendet, deren Teilchengröße geringer ist als die Porengröße der zu durchdringenden Schicht; so daß das Eindringen der Dispersion bis zur erforderlichen Tiefe ungehindert stattfinden kann.Process for sealing or solidifying permeable or loose soil layers; such as sandy soils, and other porous masses The invention relates to a process for the formation of water and. Difficult or non-permeable gases Layers or masses in porous and water-permeable soils, such as sandy soils or sandy masses, or in porous masonry and other stony materials and / or for consolidating loose or movable soils, and essentially consists in that one in the soil to be treated o. The like. An aqueous dispersion of bituminous Substances such as asphalt can penetrate and these at the desired point for coagulation brings. It is expedient to use such a dispersion, the particle size of which is smaller than the pore size of the layer to be penetrated; so that penetration the dispersion can take place unhindered to the required depth.

Das Verfahren gemäß der jErfindung kommt für verschiedene Anwentdungs:gebi@ete in Betracht, von denen nachstehend einige als Beispiele erwähnt werden.The method according to the invention comes for various applications: gebi @ ete may be considered, some of which are mentioned below as examples.

Kanäle in porösem Boden zeigen manchmal den Übelstand, daß das im Kanal stehende oder durch ihn hindurchfließende Wasser in den Sandboden läuft, wodurch schwere Wasserverluste entstehen. Bei Schleusen, die in porösen Böden gebaut worden sind, sickert das Wasser unter oder längs der Schleuse durch den Sandboden hindurch, wodurch die Schleusenwirkung wesentlich verringert wird. Ähnliche Wasserverluste treten ebenfalls auf bei Deichen, Dämmen, Talsperren,-=wobei das Wasser sowohl- durch den zum großen Teil aus Sand, aufgebauten Deichkörper wie auch darunter oder unter der Sperre entweichen kann unter Bildung von Quellen an der Außenseite.Channels in porous soil sometimes show the disadvantage that the im Stagnant water in the canal or water flowing through it runs into the sandy bottom, causing severe water losses occur. At locks that have been built in porous soils the water seeps under or along the sluice through the sandy bottom, whereby the lock effect is significantly reduced. Similar water losses also occur at dikes, dams, dams, - = whereby the water both- due to the dyke body, which is largely made of sand, as well as underneath or can escape under the barrier forming sources on the outside.

Weiter steht man in der Bautechnik vor den verschiedensten Aufgaben, z. B. hinsichtlich der Verbesserung von Baugründen, der Herstellung von Fundamenten und Grundbauten in ungenügend festen oder in Wasserdurchlässigen Böden, wie beim Bauen von Brückenpfeilern, Kaimauern, Schleusen, Landungsbrücken; Stollen usw., beim Wasserdichtmachen von bestehenden Grundbauten oder Kellern u. dgl. In anderen Fällen handelt es sieh um :die Herabsetzung des Grunddrucken gegen vertikale Wände, was :durch Verfestigung des an der Wand .anliegenden Bodens erzielt werden kann.Furthermore, one is faced with a wide variety of tasks in structural engineering, z. B. with regard to the improvement of building sites, the production of foundations and foundations in insufficiently solid or water-permeable soils, as in Construction of bridge piers, quay walls, locks, jetties; Tunnels etc., when waterproofing existing foundations or basements and the like in others Cases in question are: the reduction of the basic pressure against vertical walls, what: can be achieved by consolidating the floor lying against the wall.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gelingt es nun; in porösen. oder lösen Böden undurchlässige und verfestigte Schichten o. d@gl. zu bilden, ,auch an den Stellen, die durch Aus graben- schwer" erreichbar wären, ohne daß eine erhebliche Grundversetzung durchgeführt -werden mÜß: Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt man eine geeignete Bitumendispersion in den Boden eindringen, und zwar unter Auswahl solcher Verhältnisse, daß nach einer gewissen Zeit bzw. in einem gewissen Abstand von der Oberfläche eine Koaguli:erung der Dispersion stattfindet. Dabei setzt sich das koagulierte Bitumen in den Poren des Bodens ab und bildet mit den Bodenbestandteilen eine Wasser und Gase nicht oder schwer durchlassende bzw. verfestigte Grundmasse.According to the method according to the invention, it is now possible; in porous. or loosen impermeable and solidified layers of soil o. d @ gl. to form, even in the places that would be difficult to reach by digging out, without having to carry out a substantial basic transfer: To carry out of the process according to the invention, a suitable bitumen dispersion is left in the Penetrate the soil, and indeed under selection of such proportions that after a certain Time or at a certain distance from the surface a coagulation of the dispersion takes place. The coagulated bitumen settles in the pores of the soil and forms with the soil constituents a water and gas that is difficult or impossible to penetrate or solidified base mass.

Durch eine geeignete Auswahl ,der Zusammensetzung der Dispersion; beispielsweise durch geeignete Konzentration der dispersen Phase, Natur des Dispersators und. Stabilisators u. dgl., kann eine Reglung . der Eindringungstiefe, in der die Koagulierun.g stattfindet, vorgenommen werden. So kann in der Regel eine beständige Dispersion einen längeren Weg im Boden zurücklegen als eine unbeständige. Auch kann man der Dispersion vor oder bei ihrer Anwendung ein koagulationsbeförderndes Mittel zusetzen, wodurch sie im Boden nach einiger Zeit, z. B. nach einigen Tagen, zur Koagulierung gebracht wird. Man kann auch geeignete Elektrolyt-, lösungen oder andere die Koagulation befördernde Mittel vor, während oder nach- dem Einführen der Dispersion in den Borden bringen, um eine richtige Koagulation der Dispersion an der gewünschten Stelle hervorzurufen. Andererseits kann die natürliche Anwesenheit von koagulierend wirkenden, insbesondere sauren Elektrolyten im Boden die Koagu:l.ierung der meist alkalischen Dispersionen beeirifiussen; dann kann es unter Umständen erforderlich sein, die Konzentration dieser Substanzen im Boden herabzusetzen, was durch vorheriges Hindurch- oder Einführen von reinem Wasser oder von einer Lösung von entgegengesetzt wirkenden Substanzen, z. B. einer Lösung von Alkalien, vor der Einführung der Dispersion geschehen kann.Through a suitable selection, the composition of the dispersion; for example by suitable concentration of the disperse phase, nature of the dispersator and. Stabilizer and the like, a regulation. the depth of penetration in which the Koagulierun.g takes place. So can usually be a persistent Dispersion covers a longer path in the ground than an inconsistent one. Also can the dispersion is given a coagulation-promoting agent before or during its application add, causing them in the ground after some time, z. B. after a few days to Coagulation is brought about. One can also use suitable electrolyte, solutions or others agents promoting coagulation before, during or after the introduction of the dispersion Bring in the shelves to ensure proper coagulation of the dispersion at the desired Cause. On the other hand, the natural presence of coagulating Acting, especially acidic electrolytes in the soil, the coagulation of the mostly affect alkaline dispersions; then it may be required under certain circumstances be to lower the concentration of these substances in the soil what by previous Passing through or introducing pure water or a solution of the opposite acting substances, e.g. B. a solution of alkalis, before the introduction of the dispersion can happen.

Beispiele von die Koagulation befördernden oder beeinflussenden Substanzen, die der Dispersion vor ihrer Anwendung zugesetzt werden können, sind leicht hydrolysierbare Ester, wie Methylfo.rmiat. Durch Hydrolyse dieser Substanz entsteht Ameisensäure, die nach einer gewissen Zeit die Dispersion zur Koagulierung -bringt. Eine Koagulation der Dispersion kann auch durch Zersetzung der in ihr vorhandenen Emulgatoren oder Stabilisato,ren herbeigeführt werden. So kann im Falle einer mit Casein stabilisierten Dispersion das Casein nach einiger Zeit im Boden durch Bakterienwirkung zerstört werden, wodurch die Dispersion- koaguliert; diese faulende Wirkung kann durch Zusatz von septischen Stoffen, wie Gräbenschlamm, befördert -werden. Als Koagulierungsmittel kann man, je nach der Art der verwendeten Dispersion, ebenfalls Gase; wie Schwefeldioxyd, Kohlendioxyd, Chlor, Ammoniak usw., oder Lösungen dieser Gase verwenden, die vorzugsweise nach der Einführung der Dispersion in den Boden gepumpt werden können.Examples of substances that promote or influence coagulation, which can be added to the dispersion before it is used are easily hydrolyzable Esters such as methyl formate. The hydrolysis of this substance produces formic acid, which, after a certain time, causes the dispersion to coagulate. A coagulation the dispersion can also by decomposition of the emulsifiers or present in it Stabilizers are brought about. So can in the case of a stabilized with casein Dispersion destroys the casein after a while in the soil due to bacterial action become, whereby the dispersion coagulates; this putrefactive effect can be achieved by adding be carried by septic substances such as trench sludge. As a coagulant one can, depending on the type of dispersion used, also gases; like sulfur dioxide, Use carbon dioxide, chlorine, ammonia etc., or solutions of these gases, preferably can be pumped into the ground after the introduction of the dispersion.

Im allgemeinen wird bei der Einführung der Dispersion die bereits im Boden anwesende Flüssigkeit von der Dispersion verdrängt, während bei nachträglicher Anwendung einer Elektrolytlösung diese letztere in den -Boden eindringt, bis sie mit der Dispersion in Berührung kommt. Man -wird die Verhältnisse, die zur Erzielung einer richtigen Koagulierung in der erforderlichen Eindringnugstiefe innezuhalten sind, in jedem besonderen Fall durch Vorversuche bestimmen..In general, when the dispersion is introduced, the liquid present in the soil is displaced by the dispersion, while with subsequent Applying an electrolyte solution this latter penetrates the soil until it comes into contact with the dispersion. One -being the ratios necessary to achieve pause for proper coagulation in the required depth of penetration are to be determined in each special case by preliminary tests.

Ein bedeutender Faktor bei der Durchführung des neuen Verfahrens ist die Porengröße des Bodens. Einen- groben Sandboden wird die Dispersion leichter durchdringen als einen feinen Boden. Man hat dafür Sorge zu tragen, daß die Teilchengröße der dispersen Phase der Bodenporosität in Verbindung mit der erforderlichen Eindringungstiefe angepaßt ist.. Eine geeignete Teilchengröße der dispersen Phase kann bei der Herstellung der Dispersion in bekannter Weise herbeigeführt werden, während durch sorgfältiges Sieben oder Filtrieren die etwa anwesenden gröberen Teil-Ghen aus der Dispersion entfernt werden können. Man kann z. B. die Dispersion vor ihrer Anwendung durch eine Schicht desselben Materials filtrieren, .das sie später über eine erhebliche Strecke durchdringen muß. Ausfiihrungsbeispiele z. In einem bestimmten Teil. eines Kanaldeiches sickert eine unzulässige Wassermenge durch. Man setzt in den Boden eine Anzahl von durchlöcherten Rohren in :gegenseitigen Abständen von 3 m und läßt .durch diese Rohre, gegebenenfalls unter Druck, eine mit Seifenlösung und z 0% Casein, berechnet auf Asphalt, hergestellte 3o°/oige Asphaltdispersion in den Deichkörper hineindringen. Der Dispersion sind. vorher zweckmäßig noch a °[ö Methylformiat, berechnet auf Asphalt, zugesetzt worden. Die Menge der Dispersion wird so gewählt, daß die von jedem Rohr aus behandelte Bodenmasse sich an -die von dem benachbarten Rohr aus behandelte Bodenmasse anschließt. Die Dispersion koaguliert nach. einiger Zeit- und macht den Kanaldeich a,n der behandelten Stelle für Wasser un-3urchlässig. 2. In ähnlicher Weise wie im Beispiel i wird eine wie- folgt erzeugte Asphaltdispersion verwendet: Asphalt wird in einer wäßrigen Lösung, die i, 5 0lo - Kaliumoleat und 0,25 % Kaliumaluminat enthält, zu einer 350/0igen Dispersion dispergiert. Dieser Dispersion werden i bis 2 % Casein und, unmittelbar bevor sie in den Boden gebracht wird, 3 010 Methylformiat, berechnet auf Asphalt; zugesetzt. Die im Boden durch Hydrolyse des Methylformiats gebildete Ameisensäure reagiert mit dem Kal.iumaluminat .unter Abscheidung von Aluminiumhydroxyd; das ein stärkeres Koagulierungsmittel als ,die Ameisensäure ist. --Außerdem hat das Kaliumaluminat die Aufgabe, das Medium alkalisch zu halten, was zwecks schneller Verseifung des Esters erwünscht ist.An important factor in implementing the new procedure is the pore size of the soil. The dispersion is easier on a coarse sandy soil penetrate as a fine soil. Care must be taken that the particle size the disperse phase of the soil porosity in connection with the required penetration depth is adapted .. A suitable particle size of the disperse phase can be used in the manufacture the dispersion can be brought about in a known manner, while by careful Sieve or filter the coarser partial grains that may be present from the dispersion can be removed. You can z. B. through the dispersion before use filter a layer of the same material, which will later cover a considerable amount of time Must penetrate the route. Embodiments z. In a certain part. one Canal dike seeps through an impermissible amount of water. One puts in the ground a number of perforated pipes at: mutual distances of 3 m and leaves .through these pipes, possibly under pressure, one with a soap solution and z 0% casein, Calculated on asphalt, 30% asphalt dispersion produced in the dyke body to penetrate. The dispersion are. beforehand a ° [ö methyl formate, calculated on asphalt. The amount of dispersion is chosen so that the mass of soil treated by each pipe adapts to that of the neighboring one Connected pipe made of treated soil. The dispersion continues to coagulate. some Time and makes the canal dike a, n the treated area impermeable to water. 2. In a manner similar to Example i, an asphalt dispersion is produced as follows used: asphalt is in an aqueous solution containing i, 5 0lo - potassium oleate and Contains 0.25% potassium aluminate, dispersed to form a 350/0 dispersion. This Dispersion will be i to 2% casein and, immediately before being put in the ground is, 3,010 methyl formate calculated on asphalt; added. The in the ground through Formic acid formed by hydrolysis of the methyl formate reacts with the potassium aluminate .with separation of aluminum hydroxide; that is a stronger coagulant as that is formic acid. - In addition, the task of the potassium aluminate is to act as the medium keep alkaline, which is desirable for the purpose of faster saponification of the ester.

3. Eine in bekannter Weise in einer Kolloidmühle mit:-Hilfe einer 1,50/0igen Kaliumoleätlösung hergestellte 50%ige Asphaltdispersion wird- durch Zugabe von 1,5 0/0 Casein stabilisiert und mit Wasser bis auf einen Asphaltgehalt von q.o % verdünnt. Die Dispersion wird darauf ebenso wie im Beispiel i in den Boden gebracht; dann wird gasförmiges Schwefeldioxyd unter einem geringen Überdruck eingepumpt. Das Schwefeldioxyd löst sich in der wäßrigen Phase der Dispersion und bringt sie in kurzer Zeit zur Koagulation.3. One in a known manner in a colloid mill with: -help one 50% asphalt dispersion produced with 1.50 / 0 strength potassium oleet solution is added by adding of 1.5% casein and treated with water to an asphalt content of q.o % diluted. The dispersion is then placed in the ground as in Example i; then gaseous sulfur dioxide is pumped in under a slight excess pressure. The sulfur dioxide dissolves in the aqueous phase of the dispersion and brings it in a short time to coagulation.

q.. In gleicher Weise wie im Beispiel 3 werden 6o Gewichtsteile mexikanisches Bitumen mit q0 Gewichtsteilen einer o,70/0igen KOH-Lös#ung-.dispergiert. Dieser Dispersion werden 0,5 % Casein, berechnet auf das Bitumen, zugesetzt; und darauf wird die Dispersion finit Zoo ccm einer 30%oigen AIC13-Lösung j e Liter verrührt. Die in dieser Weise erzeugte Dispersion kann im Boden durch Ammoniak zur Koagulation gebracht werden.q .. In the same way as in Example 3, 60 parts by weight of Mexican Bitumen dispersed with q0 parts by weight of a 0.70 / 0 KOH solution. This 0.5% casein, calculated on the bitumen, is added to the dispersion; and on it the dispersion is finitely zoo ccm of a 30% AIC13 solution stirred every liter. The dispersion produced in this way can cause coagulation in the soil by ammonia to be brought.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of sealing or solidifying permeable or loose soil layers, such as sandy soils and other porous masses, characterized in that one in the soil to be treated or in the mass Aqueous dispersion of bituminous substances, such as asphalt, can penetrate and this on brings about coagulation in the desired location.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that a dispersion is used whose particle size is smaller than the pore size of the soil to be treated, and. the less, ever the dispersion should penetrate deeper.

3. The method according to claim i and 2, characterized characterized in that before, during or after the application of the dispersion, a solution of electrolytes or other substances that affect coagulation in the ground is brought. q ..

Method according to claims 1 and 2, characterized in that that the soil to be treated has an excess of any electrolytes that may be present or other substances influencing coagulation by sending in advance is withdrawn from pure water or a solution of counteracting substances.

5. The method according to claim i to q., Characterized in that @ that the dispersion, if it reacts alkaline or neutrally, to regulate the time of coagulation substances are added before their use, such as hydrolyzable esters, for example methyl formate; affect coagulation.