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Verfahren zum Füllen und Dichten poröser, durchlässiger Bodenschichten,
wie Kies-, Sand- u. dgl. Schichten Zum Dichten von Hohlräumen in Bodenschichten
ist es bereits bekannt, heißflüssigen Asphalt mittels Druck einzupressen. -Diese.
Arbeitsweise hat den Nachteil, daß sie nur dann Anwendung finden kann, wenn verhältnismäßig
große Hohlräume im Erdreich oder im Fels vorhanden sind;, sie eignet sich aber nicht
zur Durchdringung sandiger und kiesiger Böden, da hier der heißflüssige` Asphalt
durch die starke Verteilung in den Poren eine zu starke Abkühlung erfährt, -um kleinere-
Hohlräume noch ausfüllen zu können.
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Ferner ist es auch bekannt, Zeiüentmilch,-Beton oder auch Asphaltdispersionen
und -emulsionen in den zu dichtenden Boden einzudrücken. Diese Verfahren beruhen
darauf, daß die bei diesen Mitteln in Wasser feinst verteilten Stoffe, so z. B.
- Zement oder Asphalt, nach dem Eintragen in die zu dichtenden Stellen dort zum
Abbinden bzw. zur Koagulation kommen sollen. Bei diesen Arbeitsweisen besteht aber
die Gefahr, daß: die Schwebeteilchen, ehe eine Abbindung oder Koagulation stattfindet,
von- dem: im Boden enthaltenen Wasser fortgetragen werden, so daß die gewünschte
Dichtung nicht erreicht wird. Ferner besteht hierbei -der Nachteil; daß die Dispersionen
oder Emulsionen auf chemische Eigenschaften -des Bodens reagieren, so daß die Emulsionen
bzw. Dispersionen schon unmittelbar neben oder in einer zu großen Entfernung- von
der Einpreßstelle brechen, ohne die beabsichtigte Dichtung zu erreichen. Außerdem
ist eine völlige-
Dichtung des Bodens hiermit schwer zu bewirken,
weil das Wasser der Dispersion. oder Emulsion aus dem Boden ausgeschieden werden
muß.
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Zum Befestigen wasserführender Erdschichten ist es auch bekannt, in
die Erdschichten einen in Wasser wenig oder gar nicht löslichen, dagegen in organiscben
Lösungsmitteln gelösten Körper einzubringen, der sich in den wasserführenden Schichten
des Erdreiches von selbst wieder aus der Lösung ausscheidet. Hierbei ist es nachteilig,
daß das Lösungsmittel aus der Lösung verschwinden muß, weil dadurch leicht Hohlräume
zurückbleiben.
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Während bei diesen bekannten Dichtungsmitteln die Abdichtung im wesentlichen
dadurch erreicht wird, daß die Mittel in flüssiger Form in die zu dichtenden Stellen
eingetragen und nach Eintragung durch eine Zustandsänderung; d; h. durch eine ganz
erhebliche Abkühlung, durch Abbinden oder Koagulation die Abdichtung bewirken sollen,
ist nun überraschenderweise gefunden worden, daß sich eine ausgezeichnete Abdichtung
auch durch Anwendung von breiartigen Stoffen erreichen läßt; die nach der Eintragung
keine dieser Zustandsänderungen erfahren. Gemäß der Erfindung gelingt es,. wasserdurchlässige
Bodenschichten, insbesondere Sand-, Kies-, Geröllschichten sowie auch porösen Beton
u. dgl., dadurch in vollkominener Weise zu dichten, daß ein kaltflüssiges bituminöses
Öl in die zu dichtenden Stellen durch eigenen Druck oder mit Überdruck eingeführt
wird. Als kaltflüssiges bituminöses 01 können gemäß der Erfindung beispielsweise
durch Lösungsmittel verflüssigte Asphalte, sogenannte Verschnittasphalte, das. sind
Mischungen von Erdöl- oder Naturasphalten mit Lösungsmitteln der Teeröl-oder Mineralöldestillation,
ferner durch Lösungsmittel verflüssigtes Stein- oder `Braunkohlenteerpech sowie
ferner Teere und asphaltische geblasene Schweröle, verwendet werden:. Gegebenenfalls
können dem kaltflüssigen bituminösen Ö1 noch mineralische Stoffe zugesetzt werden,
insbesondere wenn es sich darum handelt, größere Hohlräume zu füllen: Es @empfiehlt
sich; dem kaltflüssigen bituininösen Öl, insbesondere wenn es sich um ein Verschnittbitumen'
handelt, Mittel hinzuzusetzen, durch die die Oberflächenspannung herabgesetzt und
die Benetzungsfähigkeit erhöht wird. Derartige Mittel sind z. B. Fette, Wachse,
Fettsäuren, Harze, Oxydationsprodukte von Paraffin, Fetten und Ölen, Wachsen, Harzen,
Sulfonate von Fetten und Ölen, höhere Amine, z: B. aromatische Basen der Anilin-,
Chiuolin- oder Pyridinreihe, Naphihensäure u. dgl. Vorzugsweise wird zur Er-` höhung
der Benetzungsfähigkeit Montanwachs verwendet. Diese Zusätze erfolgen etwa in Mengen
bis zu 5 und mehr Prozent. ;¢;J@urch diese Zusätze wird erreicht, däß das ''.-13itumen
gleichmäßig und fest an dem Gestein haftet, so daß es das Wasser verdrängt und auch
durch nachdrängendes Wasser nicht vom Gestein gelöst wird.
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Wird Verschnittbitumen als Dichtungsmittel verwendet, so richtet sich
er Zusatz an Lösungsmitteln zum Asphalt je nach dem Porengehalt der zu dichtenden
Bodenschicht und je nach den herrschenden Temperaturen im allgemeinen wird der Lösungsmittelgehalt
zwischen 5 bis 30 0%o schwanken.
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Durch Versuche ist festgestellt worden, daß sich kaltflüs-siges Bitumen
beim Einführen mittels Druck in eine poröse Bodenschicht rings um die Einpreßstelle
gleichmäßig verteilt und das Grundwasßer,. das entweder steht oder sich in Bewegung
befindet, völlig vom Stein verdrängt. Die Gesteinskörnchen, z. B. Sandkörnchen,
der Bodenschicht . werden dabei vollkommen vom Bitumen umhüllt und die Zwischenräume
von diesem ganz ausgefüllt. Die Durchlässigkeit der Bodenschicht wird hierbei, wie
Versuche ergeben haben, auf weniger als I % der ursprünglichen Größe verringert.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin,
daß -das Dichtungsmittel im Gegensatz zu den bekannten Arbeitsweisen, bei denen
wäßrige Dispersionen verwendet werden, vollständig unempfindlich ist und daß auch
die feinsten Poren durch das Dichtungsmittel durchdrungen werden, während gleichzeitig
auch verhältnismäßig große Hohlräume weitgehend gedichtet werden. Selbst wenn sich
Kanäle oder Poren bilden sollten, wird der Wasserdurchtritt bei einer erfindungsgemäßen
Verdichtung verschwindend gering sein, da die Dichtung zum großen Teil von der Affinität
des Bitumens, zum Gestein abhängt.
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Als besonders zweckmäßig hat sich für die Herstellung der Dichtung
gemäß der Erfindung geblasenes asphaltisches Schweröl erwiesen, da es gegenüber
anderen kaltflüssigen bituminösen Stoffen, z: B. dem Verschnittbitümen, den Vorteil
hat, daß: es durch die Lagerung stockt und erhärtet und deshalb unter Umständen
eine noch bessere Dichtung erzielen läßt. Dieser Stockungsproze3 ist.: aber unabhängig
von irgendwelchen äußeren chemischen Einflüssen und hat nichts mit dein Abbindeprozeß
von. Zement oder dein Erhärtungsprozeß von Heißbitumen durch Abkühlen zu. tun..
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Die. Wirkung des geblasenen asphaltischen Schweröls oder auch der
verschnittenen
Bitumina kann, erhöht werden. durch Einverleibung
von. Erdalkali- oder MetalXseifen, z. B. Aluminium-, Kalk-, Zink-, Kupfer-, Wolfram-,
Blei@Seifen. u. dgl.
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Der Zusatz von Erdalkali- oder Metallseifen zu bituminösen. Stoffen-
ist an siche bekannt. Bei den -bekannten Arbeitsweisen dienen aber diese Zusätze
im wesentlichen als Emulgatoren, während .sie im vorliegenden Fall als Mittel zur
Erhöhung der verdichtenden Wirkung benutzt werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den besonderen Vorteil, däß
sich hiermit wasserdichte Räume in einer durchlässigen Schicht erzielen lassen,
da die Abdichtung hierbei nicht von einem Vorgang des Brechens, des Abbindens oder
des Abkiihlens des Dichtungsmittels, wie bei den bekannten Arbeitsweisen, abhängig
ist. Man kann z. B. gemäß einer besonderen' Ausführungsform der Erfindung eine bestimmte
Menge Verschnittbitumen in eine poröse Sandschicht mittels eines Rohres einpressen,
so daß zunächst die das Rohr umgebende` Schicht gedichtet ist. Hält man nun mit
Hilfe von Wasser den Druck aufrecht, ohne Verschrrittbitumen weiter zuzugeben, so
wird der einmal im Erdreich gebildete Bitumenkuchen von der Einpreßstelle weggetrieben
und hohlzylinderartig ausgeweitet.
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Zum Verfestigen von wasserdurchlässigen Schichten ist die Nachpressung
eines Gases nach Einführung einer zur Bildung eines Gels geeigneten Lösung. bekannt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird durch das Einpressen von
Wasser nicht eine Verfestigung erzielt, sondern es wird eine Erweiterung des im
Boden eingepreßten Kuchens erreicht, so daß um das Einpreßrohr ein Hohlraum entsteht,
der mit dem Wasser ausgefüllt ist. Dieses Wasser kann sodann abgesaugt oder abgepumpt
werden, so daß ein gegen Wassereintritt durch die zylinderartig erweiterte Bitumenschicht
gesicherter Hohlkörper im Boden entsteht. Dieser- Hohlkörper kann von oben her nun
freigelegt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung ist z. B. zum Betonieren
von Brunnen oder Pfählen benutzbar. Beispiele: i. In eine sandige Bodenschicht mit
einem Hohlraumgehalt von etwa 30 °/o wird eine Asphaltlösung, bestehend aus Erdölbitumen
und ao % Kero (Petroleum) sowie o,5 oh Montanwachs mit Hilfe ' einer Rohrleitung
unter Druck von 2 Atm. eingebracht. Um das Rohr bildet sich ein Asphaltkuchen, der
sich ziemlich gleichmäßig nach allen Seiten ausbreitet und durch entsprechende Einführung
des Rohres auch. ih dies gewünschte Tiefe vordringt Setzt man nun im Abstand vors.
einigen Metern weitere Rohie° ein,, so: kann man auf diese Weise- eine durchlässige
Bodenschicht mit einer vollkommen dichten - Ader durchsetzen. .und-damit einen Durchfluß-
des Wassers unterbinden.
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2. Man preßt in einen Grobkies asphaltisches geblasenes Schweröl.
Das Schweröl ist bei normaler sommerlicher Temperatur von etwa 25° so dünnflüssig
wie ein Verschnittbitumen mit einem Gehalt von 2o °/o Lösungsmitteln und läßt sich
genau wie dieses einpressen. Das Schweröl verteilt sich im Kies genau wie im Beispiel
i angegeben. Das Schweröl hat die Eigenschaft, durch Lagerung zu erhärten, und es
tritt also nicht nur eine Porendichtung infolge Umhüllung des Gesteins ein, sondern
die Hohlräume werden auch durch die Erstarrung des Materials geschlossen.
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3. Man preßt in eine Rohrleitung; die in eine durchlässige wasserdurchsetzte
Kies-oder Sandschicht eingebracht ist, eine Asphaltlösung, wie im Beispiel i angegeben.
Es entsteht ein zylinderförmige- Bitumenkörper um das Rohr. Man hört dann mit der
Zugabe von Asphalt auf und preßt durch die Rohrleitung Wasser. Hierdurch wird -der
entstandene.- zylinderartige Körper ausgeweitet, und es entsteht ein Hohlzylinder.
Der Kern dieses Hohlzylinders kann nun ausgebohrt werden, ohne daß Wasser in das
Bohrloch eindringt.