EP4695213A1 - Tonhaltige zusammensetzung, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

Tonhaltige zusammensetzung, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung

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EP4695213A1
EP4695213A1 EP24705145.1A EP24705145A EP4695213A1 EP 4695213 A1 EP4695213 A1 EP 4695213A1 EP 24705145 A EP24705145 A EP 24705145A EP 4695213 A1 EP4695213 A1 EP 4695213A1
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EP
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clay
mineral
activated
content
bentonite
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EP24705145.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Diedel
Jennifer RUDLOFF-GRUND
Ingmar LEPIORS
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Stephan Schmidt KG
Original Assignee
Stephan Schmidt KG
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Publication date
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/001—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing unburned clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials

Definitions

  • Clay is a naturally occurring, predominantly inorganic material that consists mainly of clay minerals.
  • Bentonite is a natural clay rock (clay) that also consists of various clay minerals. The most important component is smectite, a clay mineral that structurally belongs to the phyllosilicates.
  • the group of smectites includes, for example, the minerals montmorillonite, beidellite, hectorite, nontronite and saponite. Bentonite can also contain minerals such as magnetite, rectorite, calcite, illite, feldspar and anatase.
  • clays and bentonites with a smectite content can form moisture-resistant gels with water-soluble and/or water-swellable polymers in the presence of water.
  • activated or Na-activated smectites are used, which are produced by reacting smectites or smectite-containing clays with an activating agent, such as a sodium carbonate solution or sodium carbonate powder.
  • the starting material used for this is Ca-bentonites, which are converted into Na-activated bentonites with increased swelling capacity when exposed to water through this activation.
  • EP 0 335 653 A and WO 99/1 1732 describe increasing the storage stability of gels by omitting one of their components (activating agent or water).
  • a gel suitable for sealing purposes is obtained by vigorously stirring or kneading a clay mineral of the smectite type and at least 0.6% by weight of a water-soluble polymer in the presence of at least 30% by weight of water in order to effect a reaction between the clay mineral and the polymer.
  • the resulting aqueous suspension is then reacted with at least 0.5% by weight of activating agent (e.g. Na carbonate) with vigorous stirring or kneading in the presence of water.
  • activating agent e.g. Na carbonate
  • the final reaction to form the desired gel is carried out at the site of use, where the gel ultimately formed is brought into contact with the mineral additives (e.g. soil, sand), creating the final mineral sealing system.
  • the disadvantage of this procedure is the production of the gel, which is mechanically demanding and therefore energy-intensive.
  • DE 601 02 290 T2 describes so-called water-tolerant, dry premixes for gel formation.
  • These premixes contain a special polymer and also a limited amount of water, which is sufficient to make this premix easy to compact, while at the same time eliminating the risk of premature gel formation during storage.
  • the subsequent necessary compaction of the gel can be carried out on site by various methods, such as compaction rollers, vibrating plates or by the weight or compaction of an upper layer or structure.
  • the object of the present invention was therefore to further improve the sealing systems known in the prior art with regard to their economic efficiency and performance.
  • These minerals preferably contain more than 55% by weight, in particular more than 70% by weight and particularly preferably more than 80% by weight of clay minerals of the smectite type (also referred to here as "smectite"). Pure smectite is also suitable for the purposes of the present invention without activation. This also applies to mixtures of the aforementioned substance types.
  • Smectite content 50-80 wt.%, preferably 60-70 wt.%,
  • the low Na 2 O content of the Ca bentonites according to the invention or bentonites in general is an important distinguishing feature compared to the activated Na bentonites or the natural Na bentonites, which have Na 2 O contents of > 2 wt.%, usually greater than 3 wt.%.
  • the present invention encompasses all compositions, mixtures, etc. mentioned in the prior art for the purposes described or according to the invention, wherein according to the invention the clay-containing component is present in a non-activated form.
  • common clays (with little or no smectite content) can also be reacted or modified with the appropriate polymers to produce a corresponding gel formation.
  • such clays are not preferred according to the invention because, due to the lack of or too low smectite content, they have no or too low pollutant and water adsorption capacities, as are required for sealing purposes or in the field of wastewater treatment.
  • Gel formation can occur with a wide range of polymers.
  • examples include polyacrylamides, hydrolyzed polyacrylamides and acrylic acid/acrylamide copolymers. Preference is given to straight-chain (co)polymers of the acrylamide type, either a single (co)polymer or mixtures of two or more such (co)polymers.
  • sealing system e.g. gel + sand
  • anionic polymers and amphoteric polymers are preferably used according to the invention, of which the anionic polymers are particularly preferred.
  • polymer mixtures can also be used.
  • compositions according to the invention for the purposes of the invention also referred to as mixtures or blends, three procedures are preferred:
  • compositions according to the invention show preferred compositions of compositions according to the invention (qualitative and quantitative), and further physical parameters of such compositions.
  • Example 3 (preferred particle sizes) Ca-bentonite 0-10 mm, preferably 0-1 mm, particularly preferably 0-100 pm Sand 0-2 mm Gravel sand 0-8 mm processed mineral building materials and sieve residues from the processing of the stone industry: analogous to sand and gravel sand
  • Example 4 (further examples of non-activated clays according to the invention) kaolinitic-illitic clays (e.g. blue clays) with smectite content and/or smectite/illite interlayer minerals ⁇ 50%; cation exchange specification 10-35 meq/100g, preferably 20-30 meq/100g
  • Example 5 (Examples of other aggregates other than sand) processed mineral building materials and screening residues from the processing of the stone industry: analogous to sand and gravel sand
  • the clay-containing compositions according to the invention can contain each component in the form of a substance or as mixtures of different types/representatives of such a component.
  • the use of the singular includes the plural and vice versa. This also applies mutatis mutandis to the patent claims.
  • XRF or RFA X-ray fluorescence analysis
  • XRF or RFA X-ray fluorescence analysis
  • various elements are given in the form of their oxides (in % by weight), such as SiO2, Fe2O3, CaO, K2O, P2O5, and other elements as such in mg/kg of clay
  • b) mineral composition in % by weight; e.g. proportion of smectite, illite, kaolinite, quartz): X-ray diffraction with Rietveld analysis (RBA/XRD).
  • CEC cation exchange capacity

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Abstract

Die Erfindung betrifft tonhaltige Zusammensetzungen zur Abdichtung von Deponieböden, Haldenaufstandsflächen und dergleichen, welche neben nicht-aktivierten Tonen oder nicht-aktivierten Bentoniten, Wasser, Polymere (Polyacrylamide) und mineralische Zuschlagsstoffe (wie z. B. Sand) umfassen.

Description

Bezeichnung: Tonhaltige Zusammensetzung, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine tonhaltige, insbesondere Bentonithaltige, Zusammensetzung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als mineralisches Abdichtungssystem für z. B. Oberflächen- und Basisabdichtungen von Deponien, Haldenaufstandsflächen oder auch als Wasserbarriere bei Tiefbau- oder Teichanlagen.
Ton ist ein natürlich vorkommendes, vorwiegend anorganisches Material, das hauptsächlich aus Tonmineralen besteht. Bentonit ist ein natürliches Tongestein (Ton), das ebenfalls aus verschiedenen Tonmineralen besteht. Wichtigster Bestandteil ist Smektit, ein Tonmineral, das strukturell zu den Schichtsilikaten zählt. Zu der Gruppe der Smektite gehören beispielsweise die Minerale Montmorillonit, Beidellit, Hectorit, Nontronit und Saponit. Weiterhin können Bentonite Minerale wie Magnetit, Rectorit, Calcit, lllit, Feldspat und Anatas aufweisen.
Es ist im Stand der Technik bekannt, dass Tone und Bentonite mit einem Smektitanteil in Gegenwart von Wasser mit wasserlöslichen und/oder wasserquellbaren Polymeren feuchtigkeitsbeständige Gele bilden können. Dazu werden so genannte aktivierte oder Na-aktivierte Smektite eingesetzt, die durch Umsetzung von Smektiten oder smektithaltigen Tonen mit einem Aktivierungsmittel, wie z. B. einer Natriumcarbonatlösung oder Natriumcarbonatpulver, erzeugt werden. Als Ausgangsmaterial dienen hierzu Ca-Bentonite, die durch diese Aktivierung in Na-aktivierte Bentonite mit erhöhter Quellfähigkeit bei Wasserzutritt überführt werden.
Die beschriebenen feuchtigkeitsbeständigen Gele werden mit Wasser und mineralischen Zuschlagsstoffen, bevorzugt Sand, versetzt bzw. gemischt und bilden so ein mineralisches Abdichtungssystem, welches bevorzugt für die eingangs genannten Einsatzzwecke verwendet wird. Ein bekanntes mineralisches Abdichtungssystem, welches im Handel erhältlich ist, stellt die Produktgruppe Trisoplast® dar, welche aus einer Na-aktivierten Bentonitpolymerkomponente, Wasser und Sand besteht. Zur Herstellung eines Bodendichtungsmittels (z. B. Abdichtung von Deponieböden) kann das feuchtigkeitsbeständige Gel (Bestandteile: Smektit, Aktivierungsmittel, Polymer und Wasser) vor dem weiteren Anfeuchten auch mit vor Ort anfallenden Böden gemischt werden, z. B. durch Einfräsen des Gels in den Boden.
Im Stand der Technik werden in zahlreichen Dokumenten Verbesserungen und Weiterentwicklungen solcher Abdichtungssysteme beschrieben, die sich sowohl auf die Produkteigenschaften, deren Herstellung als auch auf deren Verwendung beziehen.
In der EP 0 335 653 A und der WO 99/1 1732 wird die Erhöhung der Lagerbeständigkeit der Gele durch Weglassen eines ihrer Bestandteile (Aktivierungsmittel oder Wasser) beschrieben.
Aus der EP 0 682 684 A ist bekannt, dass aktivierte Smektite mit einem Natrium- und/oder Lithium-Ionengehalt von wenigstens 3,0 % verbesserte Eigenschaften wie eine erhöhte Quellfähigkeit aufweisen. Allerdings sind die trockenen Gemenge gemäß dieser Offenlegung nur schwer zu verdichten, was, verstärkt bei der Austrocknung der Dichtschicht, zu Rissen und Spalten und damit zu Undichtigkeiten in den verdichteten Bodenschichten führen kann.
Gemäß der EP 0 335 653 A erhält man ein für Dichtungszwecke geeignetes Gel, indem man ein Tonmineral des Smektittyps und wenigstens 0,6 Gew.-% eines wasserlöslichen Polymers in Gegenwart von wenigstens 30 Gew.-% Wasser stark rührt oder knetet, um eine Umsetzung zwischen Tonm ineral und Polymer zu bewirken. Die erhaltene wässrige Suspension wird anschließend mit wenigstens 0,5 Gew.-% Aktivierungsmittel (z. B. Na- Carbonat) unter starkem Rühren oder Kneten in Gegenwart von Wasser umgesetzt. Die letzte Umsetzung zu dem gewünschten Gel wird an dem Einsatzort durchgeführt, an dem das letztlich entstandene Gel m it den mineralischen Zusatzstoffen (z. B. Boden, Sand) in Kontakt gebracht wird, wodurch das endgültige mineralische Abdichtungssystem entsteht. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist die Herstellung des Gels, welche mechanisch anspruchsvoll und damit auch energieaufwändig ist.
Weiterhin sind im Stand der Technik Verfahren beschrieben, bei denen zunächst eine trockene Vormischung zur Gelbildung aus den gelbildenden Bestandteilen mit Ausnahme von Wasser hergestellt wird und die trockene Vormischung erst am Einsatzort mit Wasser und den mineralischen Zuschlagsstoffen in Kontakt gebracht wird (EP 0 244 981 A, GB 1 439 734 und EP 0 682 684 A). Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist die Tatsache, dass ein zusammenhängendes, gegenüber Wasser dichtes Gel ohne Spalten und Risse nur aus einer gut verdichteten, trockenen Vormischung gebildet werden kann. Trockene Pulver oder Körnchen sind allerdings nur schwer zu verdichten. Daher ist bei der wichtigsten Verwendung dieser Gele als Bodenverdichtungsmittel bevorzugt, diese vor dem weiteren Anfeuchten mit Wasser mit der Bodenerde zu mischen (z. B. durch Eingraben in die Erde), als sie lediglich auf die abzudichtende Bodenoberfläche in trockenem Zustand oder als Aufschlämmung mit Wasser zu verteilen. Dieser Mischvorgang ist aufwendig und reduziert die Wirtschaftlichkeit des beschriebenen Verfahrens.
Schließlich werden in der DE 601 02 290 T2 sogenannte wassertolerante, trockene Vormischungen zur Gelbildung beschrieben. Diese Vormischungen enthalten ein spezielles Polymer und auch eine beschränkte Menge an Wasser, die ausreicht, um diese Vormischung gut verdichtbar zu machen, wobei gleichzeitig das Risiko einer vorzeitigen Gelbildung bei der Lagerung ausgeschlossen werden kann. Die spätere notwendige Verdichtung des Gels (mit und ohne mineralische Zuschlagsstoffe) kann am Einsatzort durch verschiedene Verfahren, wie z. B. durch Verdichtungswalzen, Vibrationsplatten oder auch durch das Gewicht oder die Verdichtung einer oberen Schicht oder eines oberen Aufbaus erfolgen.
Bei all den genannten Zwecken, einschließlich der Verwendung des Gels zur Abwasserbehandlung durch lonenaustausch oder Einlagerung von schädlichen Substanzen (wie z. B. Schwermetallionen) in den tonhaltigen Bestandteil des Gels werden stets Na- und/oder Li-aktivierte Tonminerale des Smektittyps wie z. B. Montmorillonit, Beidellit, Hectorit, Nontronit, Saponit, Allevardit und weitere Vertreter oder deren Mischungen eingesetzt. Weiterhin geeignet sind für die genannten Zwecke, wie auch im Stand der Technik beschrieben, Gesteine, welche diese Tonminerale enthalten, wie z. B. Bentonit, welcher aus verschiedenen Tonmineralen mit dem Hauptbestandteil Montmorillonit (60 bis 80 %) besteht.
Nachteilig an dem genannten Vorgehen sind insbesondere die damit verbundenen Kosten für das Aktivierungsmaterial (meist Soda) und die Kosten für die Durchführung des Aktivierungsprozesses (Mischen des Tonminerals/tonhaltigen Gesteins mit dem Aktivierungsmittel) und der damit verbundene Zeitverlust durch einen zusätzlich erforderlichen Arbeitsschritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die im Stand der Technik bekannten Abdichtungssysteme im Hinblick auf ihre Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit weiter zu verbessern.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass auf die im Stand der Technik beschriebene und für absolut notwendig erachtete Aktivierung der tonhaltigen Ausgangsminerale unter bestimmten Voraussetzungen vollständig verzichtet werden kann. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher tonhaltige Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß im Hinblick auf ihre chemischphysikalische Konsistenz oder Erscheinungsform auch als Gemisch oder Gemenge verschiedener Bestandteile beschrieben werden können, welche in Gegenwart einer ausreichenden Menge an Wasser feuchtigkeitsbeständige, insbesondere wasserbeständige, Gele bilden können und zusammen mit weiteren Zuschlagsstoffen, bevorzugt mineralischen Zuschlagsstoffen wie z. B. Sand, mineralische Abdichtungssysteme darstellen.
Als besonders geeignetes tonhaltiges Material als Bestandteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, Gemenge oder Gemisch haben sich Ca-Bentonite (Calciumbentonite) aus Lagerstätten im Westerwald in Deutschland erwiesen. Grundsätzlich geeignet sind alle tonhaltigen Minerale, welche einen erhöhten Gehalt an Tonmineralen des Smektittyps (wie z. B. weiter oben beschrieben) aufweisen. Ca-Bentonit ist im Vergleich zu Na-Bentonit stabil gegenüber salinaren Wässern und quillt nicht bei der Herstellung der Mischung auf der Baustelle.
Bevorzugt enthalten diese Minerale mehr als 55 Gew.-%, insbesondere mehr als 70 Gew.-% und besonders bevorzugt mehr als 80 Gew.-% Tonminerale des Smektittyps (hier auch als „Smektit“ bezeichnet). Auch reiner Smektit ist ohne Aktivierung für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet. Dies gilt auch für Mischungen der zuvor genannten Substanztypen.
Die bevorzugten Ca-Bentonite aus den Lagenstätten im Westerwald sind insbesondere durch die folgenden Merkmale bzw. Parameter gekennzeichnet:
Smektitgehalt: 50-80 Gew.-%, vorzugsweise 60-70 Gew.-%,
Kationenaustauschkapazität 60-90 meq/100g,
MgO-Gehalt > 2 Gew.-%, vorzugsweise > 3 Gew.-%, K2O-Gehalt < 2 Gew.-%, vorzugsweise < 1 Gew.-%, Na2O-Gehalt < 1 Gew.-%, vorzugsweise < 0,5 Gew.-%.
Der niedrige Na2O-Gehalt der erfindungsgemäßen Ca-Bentonite bzw. Bentonite allgemein ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal gegenüber den aktivierten Na-Bentoniten oder den natürlichen Na-Bentoniten, die Na2O-Gehalte von > 2 Gew.-%, meist von größer 3 Gew.-% aufweisen.
Zusammenfassend kann man somit festhalten, dass die vorliegende Erfindung alle im Stand der Technik genannten Zusammensetzungen, Gemenge etc. für die beschriebenen oder erfindungsgemäßen Zwecke umfasst, wobei erfindungsgemäß die tonhaltige Komponente in einer nicht aktivierten Form vorliegt.
Im Grunde können auch gemeine Tone (mit geringem oder ohne Smektitgehalt) mit den passenden Polymeren umgesetzt oder vergütet werden, um eine entsprechende Gelbildung zu erzeugen. Solche Tone sind allerdings erfindungsgemäß nicht bevorzugt, da sie aufgrund des fehlenden oder zu geringen Smektitgehalts keine oder zu geringe Schadstoff- und Wasseradsorptionskapazitäten aufweisen, wie diese für Dichtungszwecke oder auf dem Gebiet der Abwasserbehandlung vorausgesetzt werden.
Die Gelbildung kann mit einer großen Bandbreite von Polymeren erfolgen. Als Beispiele seien hier Polyacrylamide, hydrolysierte Polyacrylamide und Acrylsäure/Acrylamid - Copolymere genannt. Bevorzugt sind gradkettige (Co-) Polymere vom Acrylamid-Typ, entweder ein einziges (Co-) Polymer oder auch Mischungen aus zwei oder mehr von solchen (Co-) Polymeren.
Grundsätzlich sind alle in den vorangehend genannten Dokumenten des Standes der Technik aufgeführten und für die Gelbildung geeigneten Polymere auch erfindungsgemäß einsetzbar. Dies gilt auch für die Anteile dieser Polymere am gebildeten Gel bzw. am mineralischen
Abdichtungssystem (z. B. Gel + Sand)
Generell werden erfindungsgemäß anionische Polymere und amphotere Polymere bevorzugt eingesetzt, von denen wiederum die anionischen Polymere besonders bevorzugt sind. Grundsätzlich können auch Polymermischungen eingesetzt werden.
Im Hinblick auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (für die Zwecke der Erfindung auch als Gemische oder Gemenge bezeichnet) werden drei Vorgehensweisen bevorzugt:
(i) getrennte Lieferung von Polymer und Ca-Bentonit an die Baustelle, wo eine Umsetzung der Komponenten durch intensives Mischen (z. B. Rühren oder Kneten der Ausgangskomponenten) mit Wasser zu einem Gel und - falls erforderlich - mit weiteren Zuschlagsstoffen, wie z. B. Sand oder lokal anstehenden Böden, zu einem mineralischen Abdichtungssystem erfolgt, oder
(ii) Herstellung einer Bentonit-ZPolymermischung durch intensives Mischen mit oder ohne Zuschlagsstoffe (bevorzugt Sand), die an der Baustelle unter Wasserzusatz in das gewünschte Produkt überführt wird, oder
(iii) Herstellung einer Bentonit-ZPolymermischung durch intensives Mischen und Einfräsen in lokal anstehende Böden.
Um die Durchführung der Verfahrensvariante (ii) sicherzustellen, ist das Vorhandensein einer festen, trockenen Vormischung, die aus Gründen einer einfachen Herstellung und einer guten Verdichtbarkeit auch eine beschränkte Menge Wasser umfassen sollte, eine Voraussetzung. Dies kann durch den Einsatz von geeigneten wasserlöslichen undZoder wasserquellbaren Polymeren geschehen. Die Herstellung solcher lagerfähigen Vormischungen, welche hierfür geeignete Polymere enthalten, ist in der DE 601 02 290 T2 beschrieben. Die dort angeführten Vormischungen bzw. deren Zusammensetzungen, einschließlich der physikalischen Parameter wie Teilchengrößen und auch die Gewichtsanteile der einzelnen Komponenten, sind auch für die vorliegende Erfindung anwendbar. Der Unterschied dieser Vormischungen zur vorliegenden Erfindung besteht im Ersatz der aktivierten Smektite und Bentonite durch die nicht-aktivierten Tonminerale und tonhaltigen Minerale oder Gesteine.
Die nachfolgenden Beispiele zeigen bevorzugte Zusammensetzungen erfindungsgemäßer Zusammensetzungen (qualitativ und quantitativ), und weitere physikalische Parameter solcher Zusammensetzungen.
Beispiel 1
Ca-Bentonit: 17-23 Gew.-% Sand/Kiessand: 77-83 Gew. % Polymer: 0, 1 bis 0,7 Gew.-% Wasserzugabe: 12-17 Gew.-%
Beispiel 2
Ca-Bentonit > 10 bis 15 Gew.-% Kies: 50-56 Gew.-% Sand/Kiessand: 32-38 Gew.% Polymer: 0, 1 bis 0,7 Gew.-% Wasserzugabe: 12-17 Gew.-%
Beispiel 3 (bevorzugte Partikelgrößen) Ca-Bentonit 0-10 mm, bevorzugt 0-1 mm, besonders bevorzugt 0-100 pm Sand 0-2 mm Kiessand 0-8 mm aufbereitete, mineralische Baustoffe und Siebrückstände aus der Aufbereitung der Gesteinsindustrie: analog Sand und Kiessand Beispiel 4 (weitere Beispiele für erfindungsgemäße Tone nicht-aktiviert) kaolinitisch-illitische Tone (z. B. Blautone) mit Smektitanteilen und/oder Smektit/Illit-Wechsellagerungsmineralen < 50 %; Kationenaustauschspezifikation 10-35 meq/100g, bevorzugt 20-30 meq/100g
Beispiel 5 (Beispiele für weitere Zuschlagsstoffe außer Sand) aufbereitete, mineralische Baustoffe und Siebrückstände aus der Aufbereitung der Gesteinsindustrie: analog Sand und Kiessand
Die erfindungsgemäßen tonhaltigen Zusammensetzungen können jede Komponente in Form einer Substanz oder als Mischungen verschiedener Typen/Vertreter einer solchen Komponente enthalten. Insofern schließt die Verwendung der Einzahl die Mehrzahl ein und umgekehrt. Dies gilt sinngemäß auch für die Patentansprüche.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind insbesondere die nachfolgend aufgeführten Analysemethoden in Bezug auf geeignete Tone einsetzbar: a) chemische Analyse/chemischer Stoffbestand: Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF oder RFA), wobei verschiedene Elemente in Form ihrer Oxide (in Gew.-%), wie z. B. SiO2, Fe2O3, CaO, K2O, P2O5, und weitere Elemente als solche in mg/kg Ton angegeben werden, b) Mineralbestand (in Gew.-%; z. B. Anteil Smektit, lllit, Kaolinit, Quarz): Röntgendiffraktometrie mit Rietveldanalyse (RBA/XRD). c) Kationenaustauschkapazität (KAK; z. B. nach der Cu-Trien Methode in den Veröffentlichungen der BGR (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe)).

Claims

Patentansprüche
1 . Verwendung von nicht-aktivierten smektithaltigen Tonen oder Bentoniten oder von nicht aktivierten Smektiten als Ersatz für aktivierte Tonminerale oder aktivierte Smektite in Zusammensetzungen, welche in Kombination mit Polymeren und Wasser feuchtigkeitsbeständige Gele bilden und durch Zusatz von mineralischen Zuschlagsstoffen mineralische Abdichtungssysteme bilden.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bentonit oder Bentonitgemisch um Ca-Bentonit oder Ca- Bentonite handelt.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ca-Bentonit mit folgenden Parametern verwendet wird Smektitgehalt: 50-80 Gew.-%, vorzugsweise 60-70 Gew.-%, Kationenaustauschkapazität 60-90 meq/100g,
MgO-Gehalt > 2 Gew.-%, vorzugsweise > 3 Gew.-%, K2O-Gehalt < 2 Gew.-%, vorzugsweise < 1 Gew.-%, Na2O-Gehalt < 1 Gew.-%, vorzugsweise < 0,5 Gew.-%.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymer oder Polymere Polyacrylamide, hydrolysierte Polyacrylamide und/oder Acrylsäure/Acrylamid-
Copolymere verwendet werden.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Zusammensetzungen zur Oberflächen- oder Basisabdichtung von Deponien, Haldenaufstandsflächen, Teich- und Dammbauwerken.
6. Tonhaltige Zusammensetzung (Gemenge oder Gemisch) für die Erzeugung eines feuchtigkeitsbeständigen Gels oder eines mineralischen Abdichtungssystems, welches Tone oder Bentonite, Polymere, Wasser und gegebenenfalls mineralische Zuschlagsstoffe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Tonen oder Bentoniten um ein nicht-aktiviertes smektithaltiges Tonm ineral oder um einen nicht-aktivierten Smektit oder um einen nicht-aktivierten Ca- Bentonit oder entsprechende Mischungen handelt.
7. Tonhaltige Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ca-Bentonit folgende Parameter aufweist Smektitgehalt: 50-80 Gew.-%, vorzugsweise 60-70 Gew.-%, Kationenaustauschkapazität 60-90 meq/100g,
MgO-Gehalt > 2 Gew.-%, vorzugsweise > 3 Gew.-%, K2O-Gehalt < 2 Gew.-%, vorzugsweise < 1 Gew.-%, Na2O-Gehalt < 1 Gew.-%, vorzugsweise < 0,5 Gew.-%.
8. Tonhaltige Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein Polyacrylamid, hydrolysiertes Polyacrylamid und/oder ein Acrylsäure/Acrylamid-Copolymer ist.
9. Feuchtigkeitsbeständiges Gel umfassend oder bestehend aus einer tonhaltigen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, welches keine m ineralischen Zuschlagsstoffe umfasst.
10. Mineralisches Abdichtungssystem umfassend oder bestehend aus einer tonhaltigen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, welche mineralische Zuschlagsstoffe umfasst.
1 1 . Verwendung eines feuchtigkeitsbeständigen Gels oder eines mineralischen Abdichtungssystems nach Anspruch 9 oder 10 zur wasserdichten Isolation von Oberflächen- und Basisabdichtungen von Deponien, Dammbauten, Wasserbauwerken, Becken, Feuchtbereichen oder anderen Objekten, die schädlichen Einflüssen von Wasser oder wässrigen Lösungen oder Chemikalien ausgesetzt sind.
12. Verfahren zur Herstellung eines feuchtigkeitsbeständigen Gels oder eines mineralischen Abdichtungssystems nach Anspruch 9 oder 10 durch homogenes Mischen oder Kneten der Ausgangskomponenten oder durch Einfräsen der Ausgangskomponenten in den zu dichtenden
Boden.
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