DE716110C - Verfahren zum Schutz von Betongruendungen gegen zerstoerende Einfluesse des Bodens oder des Grundwassers - Google Patents

Description

• Verfahren zum Schutz von Betongründungen gegen zerstörende Einflüsse des Bodens oder des Grundwassers Betonbauten, insbesondere Tiefgründungen und Betonpfahlgründungen, «werden durch betonschädliche Bestandteile des Grundwassers zerstört, wenn nicht besondere Schutzmaßnahmen getroffen sind: Derartige Betonzerstörungen werden meistens durch das Vorhandensein von aggressiver Kohlensäure oder von Moor- und Huminsäuren oder von schwefelsauren Salzen im Grundwasser des Bodens verursacht.
• Bekannt ist @es, den Beton gegen den Einfluß zerstörender Grundwässer durch Asphaltisolierungen zu schützen; letztere sind aber für sich allein nur bei Flachgründungen auszuführen. Von den Tiefgründungen können z. B. Betonrammpfähle vor dein Rammen zwar auch mit Asphalt angestrichen werden, aber diese Schutzschicht wird dann bei dem Rammen meist wieder mehr oder weniger zerstört.
• Betonbohrpfähle, gleichgültig welcher Art, sind aber praktisch überhaupt nicht mit Asphalt zu behandeln, weil. sie am Ort selbst abgeteuft werden, kamen sie in zerstörendem Grundwasser zu stehen, so beließ man das eiserne Bohrrohr zum Schutze. des Betons im Boden; infolge der glatten -iußenwand des Eisenmaterials vermindert sich dabei auch noch die Tragkraft der Pfähle.
• Auch ,auf chemischem Wege ist man v orgegangen. Man hat um die in der Erde stehende Oberfläche des Bauwerks herum durch chemische Mittel eine gegen die zerstörenden Stoffe unempfindliche Schutzschicht geschaffen, d. h. man sucht den Zutritt der zerstörenden Stoffe zu den dafür empfindlichen Bauteilen zu verhindern.
• Man -hat des weiteren -chemische Maßnahmen im Baukörper selbst vorgenommen, um den ,angreifbaren Bestandteil des Betons (Cal-Giumhydroxyd oder Calciumcarbo,nat) ineinen für Wasser unangreifbaren Körper umzusetzen bzw. hat man vorgeschlagen, die bereits angegriffenen und zu Gips umgesetzten Kalkbesta@ndteilü des Betons in unangreifbare Bestandteile zu verwandeln. Immerab r sind das Maßnahmen im Baukörper selbst.
• :11s mechanische Untergrundbehandlung ist .es bekannt, Zementmilch in sandige Böden einzubringen, um sie zu verdichten, d. bi. tragfähiger und weniger wasserdurchlässig ztt machen.
• Zum Schutz von Behältern, in denen dem Erdboden entnommenes und für Trinkzwecke bestimmtes Wasser aufbewahrt wird, hat man Neutralisation dieses Wassers empfohlen. tun die betonschädlichen Eigenschaften des Wassers zu beseitigen.
• Die an sich bekannte Neutralisation der betonzerstörenden Bestandteile wird nun nach der Erfindung unter Tage angewendet. Die Neutralisierung der betonzerstörenden Stoffe in den Bodenschichten oder im Grundwasser erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß die die Schädlichkeit aufhebenden Chemi-Imlien in fester, breiiger oder flüssiger Form in das den Gründungskörper umgebende Erdreich eingebracht und dort durch künstliche Wasserzufuhr oder vom Gru-ndwass.er gelöst im Boden verteilt werden.
• Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz zu :allem, was bisher vorgeschlagen worden tvar, die Vernichtung der schädlichen Stoffe selbst, nicht aber ihre Fernhaltung von den angreifbaren Bauteilen gelehrt, ebenso wenig deren Immunisierung durch Porenfüllung oder deren Schutz durch Um-,vandlung der gefährdeten Stoffe des Bauteils in ungefäh@rdete Stoffe. Da die Neutralisiertung lerfindungsgem:äß erfolgt, ehe das Wasser übcrha.upt an das Bauwerk herankommt.- so werden unerwünschte Eingriffe in das Bauwerk selbst vermieden. die oft recht schwierig, teuer und in ihrem Erfolg nicht recht prüfbar sind. Das Verfahren nach der Erfindung ist in jedem Falle einfach und verhältnismäßig billig durchzuführen.
• Wie man jeweils diese Chemikalien am zweckmäßigsten in den Boden einbringt, richtet sich nach der Bodenart und nach der Tiefenl:age der betonschädlichen Bodenschichten unter der Erdoberfläche. Sind nur .die auerobersten Bodenschichten betonschädlich oder reicht die Gründungssohle nur bis in diese obersten Schichten hinein, so kann die Neutralisation des betonschädlichen Grtuidwass;ers z. B. durch Ausfüllung von Gräben mit diesen Chemikalien erfolgen,, wobei die Grabensohle bis auf die Tiefe der das schädliche Grundwasser- führenden Schichten oder bei höher liegenden Fundamenten bis unter deren Unterkante reichend angelegt werden muß. In der Draufsicht werden diese Gräben .entweder innerhalb der vom Bauwerk bedeckten Fläche oder außen um das gatizc Bauwerk herum angelegt oder t or dem Bauwerk, d. h. entgegen der Richtung des ankommenden Grund,vasserstromes, oder auch als Vereinigung dieser Möglichkeiten.
• Ist Grundwasser in tiefer liegenden Bodenschichte;n, d. h. z. B. im Zusammenhang mit einer Betonpfahlgründung zu neutralisieren, so kann man die neutralisierenden Stoffe in diese tiefer liegenden Schichten entweder einpressen, falls die Chemikalien flüssig sind. oder aber, indem man Bohrungen, die durch die schädlichen Bodenschichten hindurc'hgeteuft werden, mit festen, breiigen oder flüssigen Chemikalien ausfüllt. In diesem Falle wird also der Boden mit -einer Reihe vor wasserlöslichen N:eutralisationspatronen bespickt. die dann vom Wasser gelöst und im Boden verteilt werden. Die Chemikalien können auch in Mischung mit unlöslichen Füllstoffen, wie z. B. mit Kies, gestreckt werden, um die spätere Bildung von Hohlräum-en im Boden zu vermindern. Je nach der Durchlässigkeit des Bodens werden diese Neutralisationspatronen enger oder weiter auseinandergesetzt.
• Auf diesem Wege können dem Boden ganz erhebliche Mengen. solcher Chemikalien in einfachster Weise einverleibt werden, so daß eine reichliche Sicherheit zur Abstumpfung der betonschädlichen Wässer auch bei bewe">;tem Grundwasser geschttien werden kann. Auch die Neu.tralisationspatronen können sowohl innerhalb der vom Bauwerk bedeckten Grundfläche als auch außen tun das Bauwerk herum oder vor dem 15auwerk. d. h. im ankommenden Grundwasserstrom. angeordnet werden. Ebenso kann mit diesem Verfahren die Einverleibung der Chemikalien in, jeder beliebigen Tiefe sowie in jeder beliebigen Schichtstärke vor genomm^n werden.
• Hat man die abgeteuften Bohrrohre mit breiigen oder flüssigen Chemikalien beschickt. so kann die Einführung und die Verteilung dieser Chemikalien in den die Bohrlöcher tungebend:en Boden schon dadurch eingeleitet werden, daß man die Rohre oben schließt und sie dann in bekannter Weise mittels Preßluft oder Druckwassers zieht.
• Zweckmäßig führt man die Bodenbehandlung gemäß der Erfindung durch, bevor man die eigentliche Betongriindung beginnt. Sie kann aber auch nachträglich bei schon stehenden, aber durch schädliche Grundwasser gefährdeten Bauwerken ausgeführt werden, ohne daß irgendwelche Eingriffe in das Bauwerk selbst nötig werden. Sie ka:tin auch in Böden, deren Grundwasser schon einmal neutralisiert oder unschädlich gemacht wurde, in späteren Jahren nach Be. darf wiederholt «-erden. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel gebracht: Das. betonschädliche Grundwasser stehe z. B. in 4 bis 7 m Tiefe unter Gelände ;a11 und enthalte verhältnismäßig viel, als z. B. 5o mg aggressive Kohlensäure je Liter. Der Untergrund bestehe im wesentlichen aus feinem Sandboden.
• Nach dem Verfahren der Erfindung bringt man mittels Bohrungen beispielsweise gelöschten Kalk Ca (0H2) in die Bodenschicht von 4 bis 7 m Tiefe unter Gelände sowie zur Sicherheit ein Stück darunter und darüber ein, damit dort nach allmählicher Lösung die Umsetzung nach der Gleichung Ca (OH)2@-C02=CaC03-irH20 erfolgt. Diese Umsetzung findet, statt, weil Kalkwasser stark alkalisch wirkt, obwohl sich der gelöschte Kalk nur ,in 8oo Teilen Wasser löst.
• Mengenmäßig zeigt die der obigen Reaktionsgleichung- entsprechende stöchionietrische Gleichung, daß zur Unschädlichmachung von 50 mg C02 85 mg Ca(OH)2 je Liter Wasser nötig sind.
• Rechnet man mit einem Wirkungsdurchmesser einer Neütralisationspatrone von z. B. 5 m und mit einem Wassergehalt des Boddens vom 25%, so ist je steigenden Meter Bohrpatrone zur @einmaligen UnschädlichmachurIg des Kohlensäuregehaltes eine :Menge von 0,416 kg Ca (O H)2 nötig. Eine Bohrung von 3 o cm 0 hat je laufenden Meter ein Fassungsvermögen von 7 0 1. Bei völliger Ausfüllung dieses Hoblraumes mit gelöschtem Kalk sind dies etwa ioo kg, bei Ausfüllung mit gebranntem Kalk (Ca0) noch entsprechend mehr. Selbst in diesem umgünstigen Fall ist also leicht eine ioo 25ofaehe Sicherheit zu erzielen, wenn o,041 6-in der anstehenden Bodenart allmähliche gleichmäßige Verteilung .des Kalkes auf einen Wirkungsdurchmesser von 5 m eintritt. Daher ist auch mit diesen Maßnahmen strömendem, zerstörendem Grundwasser leicht zu begegnen, da eine solche Bewegung nur sehr langsam .erfolgt und da sie außerdem durch Spundwassereinfassung des Bauwerks unter ihm oft praktisch ausgeschaltet werden kann.
• je mach der Wasserdurchlässigkeit und der Korngröße des anstehenden Bodens wird man also in vorliegendem Beispiel in Abständen von 3 bis 5 m Bohrungen von etwa 2o bis 3o cm Durchmesser bis auf 8 m Tiefe abteufen. und die Bohrlöscher dann etwa 5 m hoch mit einer Mischung von gelöschtem Kalk und grobem Kies stufenweise füllen unter gleichzeitigem Ziehen des Bohrrohres, wobei durch Preßluft- oder Druckwassereinwirkung die Verteilung des Chemikä.ls im Boden schon -eingeleitet werden kann.
• Die Abb. i der Zeichnung stellt die grimds.ätzliche Anordnung der N.autralisationspatronen in der Draufsicht dar. Die schraffierte Fläche ,a ist die Grundfläche des Bauwerkes; b sind die unter der Bauwerksfläche selbst befindlichen Neutralisationspatronen; c sind die au2en um das .Bauwerk herum befindlichen Neutralisationspatronen und d die vor das Bauwerk entgegen der Richtung (siehe Pfeile P) des ankommenden Grundwasserstromes als Sperre gesetzten Neutralisationspatronen.
• Sollte -sich innerhalb i bis 2 Jahren nasch dieser Bodenbehandlung durch Analyse des Grundwassers herausstellen, daß das Grundwasser innerhalb der Bauwerkfläche immer ,noch zu sauer ist, so kann nachträglich die Stellung der äußeren Neutralisationspatronen weiter verdichtet werden; denn wichtig ist es nur, den Zutritt neuen betonschädlichen Grundwassers auszuschließen.
• Bestehen die betonschädlichen Bestandteile des Grundwassers z. B. aus Moor- oder Huminsäuren, so ist die Bodenbehandlung wie vorgeschildert vorzunehmen.
• In ,ähnlicher Weise könnte man einen S, 03-Gehalt z. B. durch Verwendung von Bariumchlorid als Neutralisationschemikal in Form von wasserunlöslichem und daher auch betonunschädlichem Bariumsulfat ausfällen. Nur wenn der Boden schon vorher gipshaltig oder magnesiumhaltig ist, empfiehlt sich eine solche Behandlung -mit Bariumchlorid weniger, weil dabei das ebenfalls betonschädliche Calciumchlorid bzw. Magnesiumchlorid entsteht. Andererseits kann ein Calciumchloridgehalt des Bodens z. B. durch Zuführung von löslichen Silicaten, wie Alkaliwasserglas, bekämpft werden, wobei sich dann z. B. Kochsalz und Kieselsäure bilden.
• Im übrigen bedeutet bei sulfathaltigen Wässer die Einleitung von gelöschtem Kalk in den Boden, also die künstliche Bildung von Gips im Boden, dann keine Gefahr für dem Beton, sofern man gleichzeitig dafür sorgt, daß das Löstmgswasser des Calciumsulfates nicht in den über Grundwasser liegenden Bauteilen verdunsten kann. Das erzielt man durch allseitige Isolierung der über Grundwasser liegenden Pfahlköpfe und sonstigen Betonteile bis unter den niedrigsten Grundwasserstand gemäß dem Schnitt Abb. 2. In diesem ,bedeutet A den Betonpfahl, B einen ;aufbetonlerten Pfahlkopf. C die eigentliche Fundamentsohle des aufgehenden Bauwerkes und D die anzubringende Isolierung, z. B. Asphaltisolierung. Das wirtschaftlich und technisch nach obigem vorteilhafte Verfahren nach der Erfindung für Betontiefgrundungen in schädlichem Grundwasser, insbesondere bei Vorliegen aggressiver Kohlensäure, stellt gerade in der heutigen Zeit der Eisenknappheit eine recht einfache, billige, aber doch wirkungsvolle B:ercicherttag der im Betonschutz zur Verfügung stehenden Baumaßnahme dar. Sie ist wesentlich billiger als die Belassung von Eisenrohren im Boden. Außerdem kann der erforderliche Materialaufwand und die Ausführungsart dem jeweiligen Grad der Aggressivität und der Bodenart in einfachster Weise angepaßt werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schutz von Betongründungen, insbesondere Tiefgründungen und Betonpfahlgrü:ndungen, gegen zerstörende Einflüsse des Bodens und -des Grundwassers durch chemische Neutralisation der betonzerstörenden Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation der betonzerstörenden Stoffe in den Bodenschichten oder im GruUdwasser in der Weise erfolgt, daß die die Schädlichkeit aufhebenden Chemikalien in fester, breiiger oder flüssiger Form in das die Gründungskörper umgebende Erdneich eingebracht und dort durch künstliche Wasserzufuhr oder vom Grundwasser gelöst im Boden verteilt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Untergrund Gräben angelegt und mit den Chemikalien ausgefüllt werden..
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrungen bis durch die- betonschädlichen Bodenschichten hindurch abgeteuft und diese Bohrlöcher mit den Chemikalien" ausgefüllt werden. .l.
4. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalien in flüssiger Form in bekannter Weise :entweder mittels Injektionsrohre oder beim Ziehen der Bohrrohre in den Boden durch Preßluft oder Druckwasser eingeleitet und verteilt werden. 5. 'Verfahren nach jedem der Ar.-spräche i bis .1, dadurch gekennzeichnet. daß die mit den Chemikalien auszufüllenden Hohlräume im Boden innerhalb der Bauwerksgrundfläche selbst hergestellt werden.
5. 5. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß die Einführungsstellen der Chemikalien außen um das Bauwerk lieg uin angeordnet werden. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gegen den ankommenden Grundii-asserstrom vor dem Bauwerk eine durch die neutralisierenden Chemikalien gebildete Sperre für die schädlichen Bestandteile angelegt wird. S. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalien in Mischung mit wasserunlöslichen Füllstoffen in den Boden hineingebracht werden.