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Verfahren zum Verfestigen und Dichten von Bodenschichten, porösen
und körnigen Massen, Bauwerken und Bauteilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren-
zum @; er festigen und Dichten von Bodenschichten, porösen und körnigen Massen,
Bauwerken und Bauteilen durch Einpressen von gelbildenden Stoffen und Nachbehandlung
mit inerten (aasen oder Dämpfen.
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Mät hat bereits vorgeschlagen, sowohl bei der Verfestigung sandiger
Bodenschichten durch Eintreiben eines Breis aus Zement, Mörtel o. dgl. als auch
bei der Verfestigung von Bodenschichten durch Eintreiben von aufeinanderwirkenden
Chemikalien nach der Einführung dieser Verfestigungsmittel komprimierte Luft oder
andere komprimierte Gase in den zu verfestigenden Boden o. dgl. einzudrücken. Dadurch
soll eine gleichmäßige Verteilung der eingeführten Lösungen o. dgl. im Boden und
eine innige Vermischung derselben mit dem zu behandelnden Boden o. dgl. sowie eine
teilweise Zerkleinerung der den Boden bildenden Massen erzielt werden.
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Es hat sich nun gezeigt, daß sich-wesentlich günstigere Ergebnisse
dann Erzielen lassen, wenn das Einpressen der inerten Gase oder Dämpfe nicht unmittelbar
nach der Einpressung der gelbildenden Stoffe erfolgt, sondern erst einige Zeit später,
nämlich nach einer vorangegangenen Verfestigung des größten Teils der eingeführten
Chemikalien. Dies war keineswegs vorauszusehen, um so weniger,. als die Annahme
näher lag, daß ein Einpressen inerter Gase oder Dämpfe nach erfolgter Verfestigung
überhaupt wirkungslos- bleiben würde, weil der etwa urverfestigt gebliebene Anteil
der Chemikalien durch den verfestigten Anteil festgehalten werden würde: -Die angestellten
Versuche haben aber überraschenderweise ergeben, daß dies nicht der Fall ist, sondern
durch ein solches nachträgliches. Einpressen der inerten Gase oder Dämpfe nach der
Verfestigung des größten Teils der Chemikalien das Volumen der verfestigten Schicht,
also beispielsweise des verfestigten Bodens o. dgl., wesentlich- vergrößert wird.
Die bei dem Verfestigungsvorgang zunächst in den Poren und sonstigen Hohlräumen
des verfestigten Körpers noch zurückgebliebenen urverfestigten Chemikalien werden
also durch das nachträgliche Einpressen inerter Gase oder Dämpfe in den -bis dahin
noch urverfestigt gebliebenen Teil der zu- behandelnden Bodenschicht hineingedrückt,
wo dann -die Verfestigung ebenfalls stattfindet. Es wird so eine wesentlich bessere
Ausxlutzung der eingepreßten Chemikalien für äie Gelbildung und Verfestigung erzielt.
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Eine Erhöhung dieser Wirkung läßt sich unter- Umständen noch dadurch
erzielen, daß -die inerten Gase, wie Luft, oder Dämpfe vor dem Einpressen erhitzt
werden.. Die Anwendung solcher erhitzter Gase oder Dämpfe hat die Folge, daß die
zunächst innerhalb der verfestigten Massen zurückgebliebenen. Chemikalien erwärmt
`werden, wodurch einerseits
ihr Hinausdrücken aus dem bereits verfestigten
Teil der behandelten -Schicht erleichtert, andererseits- aber dann die Gelbildung
außerhalb der bereits vcrfesfgten Masse beschleunigt wird.
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Auch dadurch, daß man die inerten Gase oder Dämpfe vor dem Einpressen
in die zu behandelnde Masse über Salzlösungen oder Säuren bzw. durch diese hindurchleitet,
so daß die Gase oder Dämpfe einen gewissen Salz- oder Säuregehalt annehmen, läßt
sich das durch die Erfindung angestrebte Ergebnis noch verbessern, indem durch diesen
Salz-bzw. Säuregehalt der eingepreßten Gase oder Dämpfe die Ausscheidung des Gels
aus den zunächst unverfestigt gebliebenen, durch die Gase oder Dämpfe weitergedrückten
Chemikalien begünstigt wird.
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Die Feststellung des günstigsten Zeitpunkts für die nachträgliche
Einpressung der inerten Gase oder Dämpfe läßt sich ohne weiteres durch einen Vorversuch
für Jede Art von verwendeten Chemikalien bestimmter Konzentration leicht treffen,
indem man zunächst ermittelt, wann die Verfestigung der Hauptmasse einer bestimmten
Menge Sand durch die eingepreßten Chemikalien erfolgt ist, und dann die Wirkung
der nachgepreßten Luft o. dgl. beobachtet.
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Das Einpressen der gelbindenden Stoffekann auf beliebige bekannte
Weise erfolgen, und auch die Auswahl der hierfür in Frage kommenden Stoffe und dieKonzentration
der angewandten Lösungen derselben kann innerhalb der bekannten zulässigen Grenzen
wechseln. Auch können an Stelle von flüssigen Chemikalien für die Verfestigung der
Massen teilweise gasförmige Stoffe, wie z. B. Kohlensäure, zur Anwendung kommen.
An Stelle solcher chemischen Stoffe, die zur Bildung von Kieselsäuregel führen,
kann man auch bei Ausübung dieses Verfahrens solche anderen Stoffe verwenden, die
gegen Austrocknung beständige Gele, wie Tonerdeger, Titansäuregel u. dgl., zu bilden
vermögen, für deren Bildung beispielsweise aluminium- oder tonerdehaltige Salzlösungen
oder andere gelbildende Chemikalien in die Masse eingeführt - und darin dann durch
darauffolgende Einführung von Basen, basischen Salzen bzw. Säuren in Gelform ausgeschieden
werden. Auch.kann man beide Arten von Gelen in der zu verfestigenden Masse erzeugen,
indem das Kieselsäuregel z. B. mit einem Tonerdegel durchsetzt wird, was erreicht
werden kann, wenn man nach Einpressen der Silicatlösung Salze des Aluminiums oder
der Tonerde in die Masse einpreßt.
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Die Ausführung des Verfahrens kann beispielsweise folgendermaßen vorgenommen
werden: Zunächst- wird die eine unter Druck gesetzte wirksame Lösung, z. B. eine
konzentrierte Lösung von Waserglas, durch perforierte Rohre in die zu verfestigende
Masse eingedrückt, wobei die Imprägnierung der Masse satzweise erfolgen kann, indem
die -Einpreßrohre allmählich immer tiefer in die zu verfestigende Masse eingetrieben
werden. Nachdem die Masse bis zur erforderlichen Tiefe mit dieser ersten Lösung
imprägniert ist, erfolgt unter allmählichem bzw. absatzweisem Zurückziehen der Einpreßrohre
ebenfalls satzweise die Einpressung der zweiten oder der noch weiter folgenden wirksamen
Lösungen, z. B. einer Chlorcalciumlösung von etwa 3o bis q:o° B6. Die Gelbildung
in der Hauptmenge der eingepreßten Chemikalien findet in diesem Falle sehr schnell
statt. Etwa eine halbe Stunde nach dem Einpressen der Chlorcalciumlösung o. dgl.
drückt man dann Preßluft in die Masse ein, die gegebenenfalls auch erhitzt oder
durch Vorbeiführung an bzw. Hindurchleitung durch Salzlösung oder Säuren damit angereichert
sein kann.
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In erster Linie ist das neue Verfahren zur Verfestigung von wasserdurchlässigen
sandigen Massen über oder unter Wasser bestimmt, die natürliche Bodenschicht oder
Aufschüttungen sein können, auch von solchen, die sich innerhalb oder außerhalb
von Holz-, Metall- oder Frostschachtwänden befinden. Auch für den Schachtbau sowie
für die Herstellung von Baugruben ist das Verfahren mit Vorteil anwendhar- und zwar
zur Verfestigung und Abdichtung des den Schacht oder die Baugrube umschließenden
Erdreichs sowie zur Abdichtung ersoffener Schächte. Ferner eignet es sich für den
Bau und die Wiederinstandsetzung von Dämmen und Deichen und zur Verfestigung (Konservierung)
wasserdurchlässiger und verwitterter Bauwerke, wie Schachtauskleidungen usw., und
schließlich zur Verfestigung von Fundamenten, Brückenpfeilern; unter Wasser geschütteten
Schichten, Sperrmauern, Tunnels, Stollen, Pfahlbauten, Gründungen, d. h. überall
dort,wo ein Untergrundversteinert werden soll. Das Verfahren ist nicht nur dort
anwendbar, wo sich diese Bauwerke im Boden befinden, sondern auch in ihren über
dem Boden liegenden Teilen, mögen sie nun aus Sandstein oder ähnlichem porösen natürlichen
oder künstlichen Baustoff oder in Backsteinmauerwerk ausgeführt sein.
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Handelt es sich um die Verfestigung trockener Massen, Baukörper usw.,
so ist es ratsam, sie vor der Anwendung der Verfestigungschemikalien mit Wasser,
das auch gewisse Zusätze in physikalischer Lösung enthalten kann, z. B. Seifenlösung,
zu durchtränken. Eine solche Vorbehandlung empfiehlt
sich zuweilen
auch bei feuchten Massen, um aus diesem Stoffe, welcher die Wirkung der Verfestigungschemikalien
stören könnte, auszuspülen, oder auch, um in den Massen vorhandene schädlich wirkende
Stoffe durch Ausfällung o. dgl. unschädlich zu machen.
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Man kann durch das Verfahren auch eine Abdichtung der behandelten
Massen erzielen, gegebenenfalls durch wiederholte Behandlung nach dem oben beschriebenen
Verfahren.