DK166379B - Taetningsmasse, der er modstandsdygtig mod skadelige stoffer - Google Patents

Description

DK 166379 B

i

Opfindelsen vedrører afbindende masser af kvældningsdyg-tige lerraineraler, hydrauliske bindemidler, fyldstoffer og vand. Disse masser anvendes til fremstilling af tætningsvægge og lignende jordtætninger, som indføres i 5 jordbunden med henblik på at dæmme op for udbredelsen af skadelige stoffer, der er trængt ind i det pågældende område.

Skadelige stoffer, som er kommet ned i jordbunden på grund af et eller andet ukontrolleret fænomen, skal forhindres 10 i at udbrede sig yderligere og forurene grundvandet. Sådanne skadelige stoffer kan f.eks. være carbonhydrider, chlorerede carbonhydrider, phenoler, cyan- og svovlforbindelser fra gasrensningsmasser såvel som nedsivninger fra utætte lossepladser eller affaldsdepoter.

15 Der kendes allerede foranstaltninger til at forhindre, at disse skadelige stoffer, der er kommet ned i jordbunden, breder sig til større områder. Således er det allerede kendt at anvende de fra grundbygningsteknikken kendte, lodrette tætningsvægge til at omslutte jordområder, der 20 er forurenet med skadelige stoffer. Som byggematerialer for disse tætningsvægge, der sædvanligvis udføres som spalte- eller skalvægge, tjener blandinger af kvældnings-dygtige lermineraler, hydrauliske bindemidler, vand og eventuelt også fyldstoffer. Efter forarbejdningen af mas-25 ser, der indeholder disse materialer, fremkommer der vægge med en højere elasticitet end beton, så at de ikke er tilbøjelige til at revne, selv ved stærkere rystelser.

—8 —1

Disse vægges k-værdi ligger ved 10 ms" . Dette giver ganske vist en tilstrækkelig lav gennemtrængelighed til at 30 holde en bygningsudgravning tilstrækkelig tør, men med disse værdier er det ikke muligt at forhindre, at koncentrationen af skadelige stoffer uden for det område, der er omsluttet af sådanne vægge, overskrider den maksimalt tilladelige koncentration. En ulempe ved tætningsvægge af 35 disse stoffer består endvidere i den kendsgerning, at tæt- 2

DK 166379 B

*<» ningsvirkningen af lermaterialer, som disse masser indeholder, forringes kraftigt af vandopløste kemikalier og organiske væsker. Som følge af disse kemikaliers angreb kan gennemtrængeligheden herved stige med op til tre deci-5 male størrelsesordener (jf. Anderson, Brown, Grenn, Proc. 8th. Am.Res.Symp. USEPA 1982, s. 179-190).

Der forelå derfor vedblivende den opgave at immobilisere skadelige stoffer, der befinder sig i jordbunden, og at udvikle et tætningsvægmateriale til fremstilling af vægge 10 til amslutning af et med et skadeligt stof forurenet område (en såkaldt "makro-indkapsling"), hvilket tætningsvægmateriale efter afbindingen i så stor udstrækning og så længe som muligt forhindrer de skadelige stoffer i at trænge ud fra det omsluttede område og trænge ud i grund-15 vandet.

Til løsning af denne opgave er der nu blevet udviklet en afbindende tætningsmasse, der er modstandsdygtig mod skadelige stoffer, for tætningsvægge og andre jordtætninger af kvældningsdygtige lermineraler, hydrauliske bindemidler, 20 fyldstoffer og vand, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved et yderligere indhold af trialkoxysilaner med formlen R-Si(0R')-j/ hvori R er en aliphatisk gruppe med fra 2-6 C-atomer og R' ens eller forskellige alkylgrupper med fra 1-4 C-atomer, eller disses hydrolyseprodukter i mængder på 25 0,05 til 5 vægtprocent, beregnet på massens faststofindhold, og alkalimetalaluminater i sådanne mængder, at deres indhold af A^O^ svarer til mellem 0,01 og 1,5 vægtprocent af massens faststofindhold.

Det er ganske vist fra USA-patentskrift nr. 3.772.065 30 kendt, at behandling af murværk med silaner formindsker murværkets vandgennemtrængelighed. Dér drejer det sig imidlertid om afbundet murværk, der behandles med silanen, medens det i det foreliggende tilfælder drejer sig om en flydedygtig masse, der indeholder kvældningsdygtige lermineraler, ved hvilken tilsætningen af silanen alene gi- 3

DK 166379 B

ver en utilstrækkelig modstandsdygtighed mod vand. Først kombinationen silan/aluminat giver en uforudsigelig vandafvisende virkning under bevaring af massens flydedygtig-hed.

5 Disse silaner tilsættes massen fri for opløsningsmidler eller opløst i vand. Den vandige opløsning fremstilles på kendt måde i det svagt sure område. I så fald foreligger alkylsilanen i hovedsagen i form af silanoler. I formlen for alkylsilanerne R-SKOR'J^ står R' da også for hydrogen.

10 Blandt alkylsilanernes hydrolyseprodukter skal altså forstås disse silanoler såvel som oligomere af disse forbindelser, som ligeledes endnu er vand op løselige og har maksimalt 8 Si-atomer, fortrinsvis op til 5 Si-atomer pr. molekyle.

15 Alkylgruppen i alkylsilanerne er fortrinsvis usubstitueret. Foretrukne alkylgrupper er propyl- og isobutylgrupper.

Alkalimetalaluminatet tilsættes massen hensigstmæssigt i form af en vandig opløsning. Indholdet af alkalialuminat beregnes ligeledes på faststofmængden; det beregnes som A^O^ 20 og ligger mellem 0,01 og 1,5 vægtprocent, beregnet på massens faststofindhold.

Blandt kvældningsdygtige lermineraler skal i hovedsagen forstås silicater med laggitterstruktur, hvori lagene kan skilles fra hinanden ved indtrængen af vand. Som eksempler 25 på disse mineraler bør nævnes kaolinit, attapulgit, bento-niterne og montmorillonit. Andelen af disse kvældningsstof-fer i masserne ifølge opfindelsen ligger mellem 1 og 8 vægtprocent, beregnet på den samlede masse.

Blandt hydrauliske bindemidler skal der ifølge opfindelsen 30 forstås uorganiske bindemidler, der afbinder ved hydrati-sering som f.eks. hydrauliske mørtler eller cementer. Deres andel i massen ifølge opfindelsen ligger mellem 8 og 20 vægtprocent, beregnet på den samlede masse.

4

DK 166379 B

Indholdet af fyldstoffer kan være op til 70 vægtprocent beregnet på faststofandelen i massen. Som eksempler på anvendelige fyldstoffer kan nævnes stenmel, f.eks. af kalksten, dolomit eller kvartsmineraler.

5 Masserne kan endvidere indeholde i sig selv kendte tilsætningsmaterialer, der har indflydelse på flydeegenskaberne under blandeprocessen og på massens konsistens og afbinding.

Som eksempler på tilsætningsmaterialer kan nævnes phospha-ter, alkalisilicater og sukker.

10 Fremstilling af masserne ifølge opfindelsen sker under anvendelse af de til fremstilling af tætningsvægmasser sædvanlige blandeapparater. Additiverne ifølge opfindelsen tilsættes under blandeprocessen, men de kan også allerede blandes på forhånd med en del af de faste stoffer. Herved 15 indstilles vandindholdet således, at der fremkommer en sejtflydende og smidig masse. Fra disse masser er det muligt at fremstille tætningsvægge, der udviser en højere tætningsvirkning og en større modstandsdygtighed imod skadelige stoffer end masser uden tilsætningerne ifølge opfin-20 delsen. På grund af disse egenskaber er masserne ifølge opfindelsen især velegnet til omslutning af områder med skadelige stoffer i vandgennemtrængelige jordarter. En sådan om-slutning kan også uden problemer forbindes med en tætningssål, der ligeledes er modstandsdygtig mod skadelige stof-25 fer.

Masserne ifølge opfindelsen er endvidere egnet til en dækning eller beklædning af nyligt anlagte depoter for affald, der indeholder skadelige stoffer, enten alene eller i forbindelse med yderligere i sig selv kendte tætningsmateria-30 ler, som f.eks. formstoffolier.

Eksempel 1 På grundlag af ensartede grundrecepter fremstilles en sædvanlig tætningsvægmasse (A) og en ifølge opfindelsen modificeret masse (B) son følger:

DK 166379 B

5 A) 24 g natriumbentonit omrøres med 400 ml vand i 15 minutter, og under kraftig omrøring tilsættes portionsvis efter hinanden 460 g kalkstenmel og 100 g højovnscement Η0Ζ 35 L.

B) 2,3 g vandig natriumaluminatopløsning med et A^O-j-ind-5 hold på 25 vægtprocent opløses i 183 ml vand. I denne opløsning suspenderes 460 g kalkstenmel, og til denne suspension sættes en opløsning af 3 g propyltrimethoxysilan i 27 ml vand (fremstillet ved pH = 3,3) . Den fremkomne suspension blandes med en i et adskilt arbejdsforløb frem-10 stillet suspension af 24 g bentonit i 190 ml vand, og i den således fremkomne blanding iblandes 100 g højovncement.

De to massers egenskaber undersøges ved hjælp af det i fig. 1 skematisk viste prøverør 1, der er forsynet med en ml-inddeling. Prøverøret fyldes ved sin nedre, udvidede ende 2 indtil det nederste mærke (4 ml) med den pågældende 15 masse. Efter afbindingen anbringes rørene svarende til fig. 1 med sine nedre, udvidede ender i en blanding 3 af sand og vand, der er anbragt i et bæger 4, idet enderne 2 rager 10 mm ned i blandingen 3. Derpå fyldes rørene op til det øverste mærke (0 ml) med vand henholdsvis en mættet, 20 vandig opløsning af trichlorethylen på ca. 0,1%. Sænkningen af væskestanden, der aflæses med regelmæssige intervaller, hvorefter der igen påfyldes væske, viser den gennemløbende væskemængde Q, der er proportional med gennem-trængeligheden.

25 Fig. 2 viser grafisk de opnåede resultater. I denne figur viser kurverne A og B resultaterne med de masser, scm ikke er sammensat ifølge opfindelsen, idet kurven A viser værdierne for vandbehandlingen, og kurven B viser værdierne for behandlingen med trichlorethylenopløsningen. Kurven C viser 30 resultaterne for den ifølge opfindelsen sammensatte masse ved belastning med vand, og kurven D resultaterne ved belastning med trichlorethylenopløsningen. Ifølge resultaterne giver massen ifølge opfindelsen en væsentligt bedre tætningsvirkning imod vand og vandig trichlorethylenopløs-35 ning end den ikke-modificerede masse. Gennemløbsmængderne er reduceret til ca. 2-7%.

6

DK 166379 B

Under varigheden af forsøgsperioden, der er forlænget til 28 dage for massen ifølge opfindelsen, forbliver gennem-trængeligheden praktisk taget konstant.

Eksempel 2 5 Analogt med eksempel 1 B) fremstilles med den samme grundrecept, men under anvendelse af 3 g isobutyltrimethoxy-silan i stedet for propyltrimethoxysilan en ifølge opfindelsen modificeret masse. Den ikke-modificerede sammenligningsmasse fremstilles afvigende fra eksempel 1 A) med 10 henblik på tilnærmelse til fremstillingen af den modificerede masse ved blanding af suspensionen af 24 g natrium-bentonit i 190 ml vand med suspensionen af 460 g kalkstenmel i 210 ml vand og påfølgende cementtilsætning. (En ændring af egenskaberne i forhold til den ifølge eksempel 1 15 A) fremstillede masse kan ikke konstateres).

Resultat af gennemtrængelighedsprøvningen, der udføres som i eksempel 1:

Efter en afbindingstid på 3 dage forbliver gennemstrømning smængderne under prøveperioden på 7 dage praktisk taget 20 konstant. Ved belastning med vand henholdsvis trichlor-ethylen(TCE)-opløsning måles i løbet af 7 dage følgende totalgennemstrømningsmængder:

Masse_ Belastning med ' ml på 7 dage ifølge opfindelsen vand 21,2 25 ikke modificeret vand 230,6 ifølge opfindelsen TCE-opløsning 20,7 ikke modificeret TCE-opløsning 263,2

Eksempel 3

Under anvendelse af et laboratorieblandeapparat med cir-30 kulationspumpe fremstilles masser ifølge opfindelsen efter følgende recepter:

DK 166379 B

7

Bestanddel_ Recept I Recept II

vand 2500 ml 2000 ml bentonit 120 g ler-mel - 120 g 5 Kalkstenmel 2300 g 2300 g propyltrimethoxysilan 15 g 15 g natriumaluminat, 25% A^O^ Hg 11 g portlandcement PZ 35 F 520 g 520 g

Bestanddelene indføres i blanderen i den ovenfor angivne 10 rækkefølge og blandes hver gang i ca. 5 minutter, bentonit og ler-mel dog 10 minutter. Propyltrimethoxysilan tilsættes som 10% vandigt hydrolysat (jf. eksempel 1), og natriumaluminat tilsættes i en fortynding på 1:10.

De fornødne vandmængder er indeholdt i de angivne samlede 15 mængder.

De samme blandinger fremstilles i mindre målestok (1:5) under anvendelse af et laboratorierøreværk. Disse massers ringere homogenitet kan erkendes på ler-melmassens vandudskillelse, som ikke optræder ved den masse, der er blan-20 det ved hjælp af cirkulationspumpen.

Ved gennemtrængelighedsprøvningen (som i eksempel 1) måles efter en prøveperiode på 19 dage følgende samlede gennemstrømning smængder (vand):

Blandeapparat Recept ml på 19 dage 25 cirkulationspumpe I 18,8 cirkulationspumpe II 13,9 røreværk I 30,7 røreværk II 54,3

Ifølge disse resultater kan der ved anvendelse af de på 3° byggepladser sædvanlige pumpeblandeaggregater forventes mere homogene masser med endnu lavere gennemtrængeligheder 8

DK 166379 B

end ved anvendelse af laboratorierøreværker som i eksemplerne 1 og 2.

Claims (1)

1. DK 166379B PATENTKRAV. Tætningsmasse, der er modstandsdygtig mod skadelige stoffer, for tætningsvægge og andre jordtætninger af kvsld-ningsdygtige lermineraler, hydrauliske bindemidler, fyld-5 stoffer og vand, kendetegnet ved et yderligere indhold af trialkoxysilaner med formlen R-Si(OR')3/ hvori R er en aliphatisk gruppe med fra 2-6 C-atomer og R' ens eller forskellige alkylgrupper med fra 1-4 c-atomer, eller disses hydrolyseprodukter i mængder på 0,05 til 5 vægtpro-10 cent, beregnet på massens faststofindhold, og alkalimetal-aluminater i sådanne mængder, at deres indhold af A^O^ svarer til mellem 0,01 og 1,5 vægtprocent af massens faststofindhold.