NO161616B - Istykkerbrytbar forankringskapsel samt en selvherdende substans. - Google Patents

Abstract

En istykkerbrytbar forankringskapsel har separate kamre som henholdsvis en hoved- og en katalysatorkomponent av en selvherdende sementholdig substans.Den ene komponent inneholder fortrinnsvis en pasta. av en høyaluminatsement, og et tilsetningsmiddel som vil danne et vannuløselig belegg på sementpartiklene,. f.eks. et oksyd- eller hydroksydbelegg, og et kompleksdannende middel for kompleksdannelse med even-tuelle ioner fra sementen som frigjøres, f.eks.etylenamintetraeddiksyre. Den andre komponent inneholder en pasta av en katalysator for sementen, f.eks.et litiumsalt, og et materiale som vil reagere med det vannuloselige belegg, f.eks. en base, og fri-gjøre sementpartikler og bevirke at selvherding finner sted. Kapselen har lang holdbarhet.

Description

Fremgangsmåte for jord-injisering.

Foreliggende oppfinnelse angår kjemisk injiseringsbehandling av jord, sand og andre partikkelformede faste stoffer. Mer spesielt angår oppfinnelsen en "in situ" dannelse av systemer med forbedret styrke og stabilitet i jord,

sand og andre stoffer av lignende natur. Nevnte system består av det tilstede-værende partikkelformede faste stoff og en gel-dannende sammensetning. Ved foreliggende fremgangsmåte oppnås en fordeling av en gel-dannende injiseringssammensetning i en masse av et fast, partikkelformet materiale hvor nevnte sammensetning består vesentlig av et alkalisk polyfenolisk derivat av vege-tativ natur, formaldehyd og en metallkatalysator som kan være et løselig salt av krom, jern eller aluminium.

Sement og vannblandinger har i mange år vært brukt for å stabilisere

og styrke jord og sand, og derved øke deres belastningsevne og deres tetthet

overfor vann. Denne fremgangsmåte som kalles sement-injisering, har imidlertid en rekke praktiske ulemper på grunn av den relativt langsomme herd-ningshastighet, vanskeligheter ved injisering i jord, og følsomhet overfor om-givelsene under injiseringen og herdingen. Som et resultat av dette har bygg» industrien i de senere år vært på jakt etter et mer fleksibelt ikke-sement, kjemisk-injiseringssystem som kunne supplere, eventuelt erstatte forannevnte sement-injisering. Flere ikke-sement, kjemiske-injiseringssystemer har vært foreslått, som f. eks. komplekse og relativt dyre-gel-systemer basert på vannløselige akryl-amidpolymere, samt bruken av forskjellige typer fenol-formaldehydharpikser. Hittil har imidlertid ingen av disse foreslåtte systemer oppnådd særlig kommersiell anvendelse, på grunn av de strenge egenskaper som kreves av et slikt system. Blant disse egenskaper kan følgende nevnes: (a) Materialet som utgjør injiseringssystemet bør være relativt billig og lett tilgjengelig, ettersom de fleste injiseringer krever store mengder injisering smateriale. (b) Injiseringsmaterialet bør være lett løselig i vann ved den omgivende temperatur, og det bør dannes ikke-korroderende løsninger med relativt lav viskositet for dermed å lette injiseringen i jord og/eller sand. (c) Injiseringssystemet bør forene partiklene i jorden eller sanden til

en stabil, fast, vannresistent struktur med betydelig styrke.

(d) Dannelsestiden for den forannevnte faste struktur etter injisering av injeksjonsløsningen bør være relativt kort og fullt regulerbar innen et relativt stort tidsrom, for dermed å gjøre det mulig å plassere den injiserte struktur i jorden eller sanden. I

(e) Den injiserte struktur samt injeksjonsløsningen bør begge, både

før og etter injeksjonen og herdning være relativt inert og ikke-giftig for å unngå skader på arbeidsmannskapene samt forurensning av de omkringliggende omgivelser.

Fra U.S. patent nr. 2 527 581 er det kjent en metode for gjentetning av vannkanaler i oljeholdige jordlag, hvorved det injiseres en harpiksholdig tet-ningsforbindelse i vannkanalområdet og denne tetningeforbindeise er en blanding av én flytende fenol-aldehydhårpiks, en flytende resorcinol-aldehydharpiks og et reaktivt aldehyd. Når denne blanding innfares i vannkanalene geleres den og danner en uoppløselig herdet harpiks. Foruten å være forskjellig fra det materialet som benyttes i foreliggende fremgangsmåte er denne harpiks melget kostbarere enn den her benyttede sammensetning.

I U.S. patent nr. 3 177 163 beskrives én jofdkondisjonerings- og jord-oppbyggende sammensetning som i alt vesentlig omfatter en blanding av barkpartikler, urea og vandig formaldehyd. Urea-formaldéhydbestanddelene blander et harpiksholdig belegg på barkpartiklene som forlenger barkens levetid når de er inkorporert i jorden. Formålet med disse harpiksbelagte barkpartikler er imidlertid ikke å stabilisere jorden.

Videre er det fra britisk patent nr. 918 641 kjent en metode for stabi-lisering av jord, hvorved det i jorden injiseres en blanding av en fenolisk forbindelse og et aldehyd som er i stand til å danne en fenol-aldehydharpiks. Denne blanding adskiller seg fra den sammensetning som benyttes ved foreliggende fremgangsmåte og gir på langt nær så god jordstabilitering som nevnte sammensetning forårsaker.

Man har nå oppdaget og utviklet en ny kjemisk-injiseringssammensetning som oppfyller alle de forannevnte krav. Ved foreliggende fremgangsmåte benyttes en kjemisk-injiseringssammensetning, som er relativt billig, har en regulerbar herdningstid som kan varieres fra et sekund eller to til flere timer etter injisering, er relativt ikke-giftig og ikke -kor roderende under alle trinn under utviklingen, og sammensetningen gir en injisert struktur som er ekstremt sterkt, stabil, vannresistent og som kan plasseres meget nøyaktig.

Man har nå oppdaget at en tre-komponent, kjemisk-injiserings sammensetning som består av en blanding av vandige løsninger av et formaldehyd-reaktivt, vannløselig, alkalisk polyfenolisk barkderivat eller et garvestoff av catechin-typen eller av den kondenserte type, formaldehyd og et løselig salt av krom, jern eller aluminium, vil danne en gel ved vanlig temperatur, når blandingen injiseres eller blandes med porøs jord, sand eller et annet partikkelformet fast stoff, slik at det dannes en stabil, vannresistent struktur med stor styrke. Videre har man funnet at ved å regulere den relative mengde av det løselige krom-, jern- eller aluminiums salt, som er tilstede i nevnte blanding, så kan gel-tiden (dvs. dannelsestiden for den faste fase i den injiserte struktur) reguleres meget nøyaktig. Geldannelsen kan finne sted innen et så vidt tidsrom som fra et eller to sekunder til flere timer etter injisering, alt etter hvor lang tid det tar å plassere injiseringsløsningen. Det er relativt overraskende å finne at en injisert struktur, som er dannet på forannevnte måte av relativt inert partikkelformet materiale og en gel som inneholder opptil 75% vann, skulle bli meget vannresistent og i stand til å stanse betydelige vannlekkasjer, foruten å ha en styrke som nærmer seg det man finner i herdet sement.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for jord-injisering, kjennetegnet ved at det i den jord som skal stabiliseres eller styrkes injiseres en vandig, geldannende, alkalisk sammensetning som i alt vesentlig består av en blanding av (a) et polyfenolisk materiale som kan være et katekin garvestoff eller et alkalisk ekstrakt av bartrebark dispergert i tilstrekkelig vann til å danne en 15-40 vektprosent oppløsning, hvor det polyfenoliske materiale har en reaktivitet overfor formaldehyd på minst 5%, er vesentlig oppløselig i alkaliske vandige oppløsninger ved romtemperatur og kan geldannes hurtig, (b) 1-10% formaldehyd basert på vekten av det tørre polyfenoliske materialet, og (c) et salt som i sammensetningen gir et metallion som kan være krom, jern eller aluminium eller blandinger derav, for å katalysere den geldannende reaksjon, hvor mengden av metallionet i sammensetningen er i området 0. 1-5% basert på tørrvekten av det faste polyfenoliske materialet, og ved at sammensetningen blandes intimt før den injiseres i jorden, idet metallionet proporsjoneres for oppnåelse av en effektiv geleringshastighet.

Rene fenoler kan antagelig brukes i foreliggende oppfinnelse, men de er relativt dyre, og dette setter dem ut av betraktning i denne forbindelse. Det polyfenoliske materialet som benyttes er som nevnt alkaliske ekstrakter av bark fra visse bartrær, eller det nøytrale og alkaliske catechin eller kondensert- garve stoff ekstrakt fra quebracho, mangrove, mimosa og akasil. I hvert tilfelle må det polyfenoliske materiale for å kunne brukes, være løse-lig i alkaliske, vandige løsninger ved vanlige temperaturer, ha en reaktivitet ovenfor formaldehyd på minst 5%, slik dette vil bli definert i det følgende, og det må være i stand til å danne en gel nokså raskt.

Egnet polyfenolisk materiale oppnås ved ekstraksjon av bark fra Western hemlock, Douglas furu, hvirfuru, Sitkagran og Sydlige typer gulfuru (Pinus echinata, taeda, caribaea, elliotti og rigida var. serotina) med vandige løsninger av natrium, ammonium og kaliumhydroksyd. Egnede ekstraksjons-temperaturer varierer fra romtemperatur til ca. 185°C og ekstraksjonstiden fra ca. 15 - 240 minutter avhengig av alkalikonsentrasjonen og de andre anvendte betingelser. Spesielt brukbart polyfenolisk materiale kan fremstilles fra bark ved den fremgangsmåte, som er angitt i U.S. patent nr. 2.782.241, U.S. patent nr. 2.819.295, U.S. patent nr. 2.823.223. Når det polyfenoliske materiale er et vegetabilsk garvestoff istedenfor et barkekstrakt, så kan bare catechin eller kondenserte garvestoffer, som de man får ved ekstraksjon fra quebracho, mangrove, mimosa og akasil brukes. Gallo eller hydrolyserbare garvestoffer som de man ekstraherer fra kastanje, myrobalan og Divi-Divi, kan ikke brukes, ettersom de ikke gir en tiif reds stillende gel-dannelse ved injiseringsbetingelsene. Garvestoffets brukbarhet, er akkurat som ved bark-ekstraktene, basert på en kombinasjon av reaktivitet overfor formaldehyd, rask gel-dannelsen og løselighet i alkaliske løsninger. Gel-dannelseshastig-heten er en iboende egenskap ved det polyfenoliske materialet og er avhengig av dets kjemiske sammensetning, mens formaldehydreaktiviteten kan bestemmes ved følgende prøve:

En nøyaktig oppveid barkprøve (ca. 20 g) og ca. 300 ml vann blandes

i et 500 ml beger. Løsningens pH reguleres til 9,5 ved dråpevis tilsetning

av en 5-10% løsning av natriumhydroksyd eller saltsyre, alt etter behov. Løs-ningen helles deretter over i en 500 ml målekolbe og 25 ml 37% formaldehyd tilsettes. Deretter tilsettes vann til 500 ml.

Det fremstilles en blindprøve ved å tilsette 25 ml 37% formaldehyd

til en 500 ml målekolbe og så fortynne volumet med vann. 5 ml av denne løs-ningen tilsettes 50 ml vann og 10 ml av en 10% natriumsulfittløsning. Denne løsning titreres til pH 9,5 med 0, IN saltsyre. Reaksjonen er følgende:

Fra denne titrering beregnes den opprinnelige formaldehydkonsentrasjon.

Etter 4 timer tar man ut en 5 ml prøve av den opprinnelige løsning, fortynner denne med 50 ml vann og regulerer til pH 7 med 0, IN saltsyre. Løs-ningen tilsettes 10 ml av en 10% natriumsulfittløsning og titreres med 0, IN saltsyre til pH 9,5. Fra den oppnådde verdi beregnes mengden formaldehyd som er igjen etter 4 timer.

Den formaldehydmengde som har kondensert med barken, bestemmes ved å trekke formaldehydmengden som er funnet i 4 timers prøven fra det som finnes i blindprøven. Dette uttrykkes som g formaldehyd pr. 100 g tørt, aske-fritt barkmateriale.

Ovennevnte fremgangsmåte for bestemmelse av formaldehyd ble beskrevet av Lemme, Chem. Ztg. 27, 896 (1903).

Den følgende tabell angir formaldehydreaktiviteten på en del alkaliske barkekstrakter:

Ved praktisering av foreliggende oppfinnelse dispergeres et egnet polyfenolisk materiale i tilstrekkelig vann til at det dannes en 15-40 vekt% løsning, og pH reguleres til mellom 7 og 12 (fortrinnsvis mellom 9 og 11) ved tilsetning av natriumhydroksyd eller en annen alkalisk forbindelse. Den alkalimeng-de som går med til dette vil variere meget sterkt alt etter hvilket polyfenolisk materiale man anvender. Alkaliske barkekstrakter fremstilles f. eks., normalt slik at de inneholder ca. 20% natriumhydroksyd, og det er følgelig sjelden nødvendig å tilsette ytterligere natriumhydroksyd for å få pH innenfor det forønskede området. Garvestoffekstrakter er på den annen side svært ofte sure, og det kan ofte være nødvendig å tilsette så mye som 20 - 25% av deres vekt med natriumhydroksyd, før de oppløses fullstendig og får den forønskede pH. Løsningstemperaturen bør være romtemperatur (fortrinnsvis me Hom ca. 15 og 30°C), men dette er ikke særlig kritisk. Med små jus,-teringer kan temperaturer utenfor dette området brukes.

For å få den forannevnte alkaliske polyfenoliske løsning til å danne en gel i en gitt jord- eller sandtype på et forønsket sted og innen et forønsket tidsrom, tilsetter man ved injiseringen fra 1-10 vekt% formaldehyd (basert på vekten av det polyfenoliske materialet) og en nøyaktig regulert mengde av et metallion som kan være krom, jern eller aluminium. De to sistnevnte bestanddeler kan tilsettes hver for seg som vannlige løsninger, eller metall- r ionet (i form av et løselig salt) kan løses i formaldehydløsningen like før injiseringen, og de to bestanddeler kan tilsettes samtidig. I hvert tilfelle er det nødvendig med rask og skikkelig blanding av tre-komponentblandingen for å unngå stedvis overmetting av metallionet i løsningen, noe som vil gjøre at det felles ut alkaliuløselige hydroksyder.

Ved injiseringen er det meget viktig med en nøyaktig regulering av tiden mellom blandingen av injise.ringsløsningen, dens injisering samt gel-tiden, for å sikre skikkelig plassering av injiseringsblandingen. Denne tids-regulering utføres primært ved å regulere den tilsatte mengde av det kata-lyttiske metallion. Jo større metallionmengde som tilsettes, jo raskere er reaksjonen. Man har funnet at geltiden kan varieres a^t etter behov, fra et par sekunder til flere timer ved å variere den tilsatte metallionmengde fra ca. 0,1 til 5%, basert på tørrvekten av det polyfenoliske materialet, i inji-seringsløsningen. (I de fleste tilfeller.vil mengde variere fra ca. 0,5 til 2%). Foruten at geldannelseshastigheten øker, har man også funnet at tidlig styrke på dén injiserte struktur øker proporsjonalt med den tilsatte mengde metallion, men at den endelige styrke-ikke påvirkes. Man må imidlertid unngå for store mengder katalysator, . både fordi dette gir alt for kort geltid, men og-så har en nedsettende effekt på den endelige styrke.

Formaldehyd, den trédje nødvendige komponent i blandingen, bør vsejre tilstede i en tilstrekkelig mengde til i gjøre det polyfenoliske materialet i løs-ningen uløselig.. Det bør også tilsettes et lite overskudd for å være på den sikre siden. Dette vil kreve fra ca. 1 - 10 vekt% formaldehyd (basert på vekten av det polyfenoliske materialet) med et foretrukket område fra ca. 2 - 5%. For store overskudd bør unngås ettersom dette blir dyrt, foruten at de dannede geler blir Unødvendige fortynnet, og det frie formaldehyd vil ofte skape et alvorlig luktproblem.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

Dette eksempel viser hvordan geltiden og tidlig gelstyrke og følgelig injisert struktur styrke kan regulerbart aksellereres ved tilsetning av økende mengder av kromioner til nylig fremstilte, alkaliske polyfenol-formaldehyd reaks jonsblandinger.

To typiske alkaliske barkekstrakter av polyfenolisk materiale med

en formaldehydreaktivitet i overkant av 5, ble fremstilt fra oppdelt Western hemlock bark på følgende måter.

Prøve A

En autoklav som var utstyrt med en mekanisk rører, ble tilsatt oppdelt bark, vannfri ammoniakk og vann, i et forhold som tilsvarte 100 deler tørrbark, 10 deler vannfri ammoniakk og 560 deler vann. Autoklaven ble lukket og raskt oppvarmet under omrøring til 150°C, og holdt på denne tempera-turen i 30 minutter. Den ble deretter åpnet, og innholdet ble helt utover et nett på 200 mesh, og det faste residum ble presset. En analyse viste at pro-duktløsningen inneholdt 26,4 deler av oppløste faste stoffer. En løsning som inneholdt 5,28 deler natriumhydroksyd (20% av vekten på de oppløste faste stoffer i barkekstraktet) ble tilsatt, hvoretter blandingen ble vakuumkonsen-trert til 25% faste stoffer og deretter støvfortørket til et fint, mørkfarget, frittflytende pulver med et utbytte på 31,7 deler, basert på vekten av den anvendte bark.

Prøve B

En autoklav som var utstyrt med en mekanisk rører, ble tilsatt oppdelt bark, natriumhydroksyd og vann, i et forhold som tilsvarte 100 deler tørr bark, 9 deler natriumhydroksyd og 421 deler vann. Blandingen ble raskt opp<y>armet til 100°C under omrøring og ble holdt på denne temperatur i 30 min. , hvoretter løsningen ble helt ut over et nett på 40 x 60 mesh og det faste residum ble presset. Ekstraktløsningen ble renset, konsentrert til ca. 30% faste stoffer ved fordampning og ble deretter støvfortørket. Man oppnådde et mørkfarget, vannløselig pulver av alkalisk polyfenolisk materiale i et utbytte på 37%>, basert på vekten av den opprinnelige bark.

Prøve C

Dette var en kommersiell prøve av et ordinært quebracho treekstrakt.

Prøve D

Dette var en kommersiell prøve av et garvestoff fra mangrovebark.

Fra hver av de foregående polyfenoliske prøver A-D, ble det fremstilt vandige løsninger med et totalinnhold av faste stoffer på 25% og en pH på 10 (regulert med NaOH hvor dette var nødvendig). 10 vekt% formaldehyd og varierende mengder saltløsninger av krom, jern og aluminium, som angitt i tabellene 1 og 2, og blandingene ble rørt kraftig i 10 sek. Den anvendte formaldehyd var en kommersiell 37% løsning. Kromsaltløsningen var en 20% løsning av Na^CrO^ • ZH^ O, jernsaltløsningen var en 20% løsning av FeSO^ • 7^0, og aluminiumsaltløsningen var en 49% løsning av A12(S04)3 • 18HzO.

Hver prøve ble fremstilt i en beholder med et tett lokk og blandingen ble prøvet ved angitte intervaller for gel-tid og gelstyrke. Geltiden ble vil-kårlig tatt som den medgåtte tid fra tilsetningen av metallionet og formaldehydet til den stivnede løsning ikke lenger ville henge ved en glass-stav, som ble dyppet ned i løsningen (dvs. den hadde da en viskositet som var større enn 10. 000 pois). Et kommersielt tilgjengelig automatisk instrument av stempeltypen for måling av geltiden, ble også brukt, spesielt ved bestemmelse av lengere geltider. Gelstyrken ble målt ved å bruke et Proctor-type penetrometer av den type som er angitt i ASTM prøve C-403-61T for prøv-ing av herdingen av betongblandinger. De bestemte geltider er angitt i tabell I og de bestemte gelstyrker i tabell 2.

Eksempel 2

Løsninger barkekstraktet "B" fra eksempel 1 ble fremstilt med en pH på 10, en temperatur på 25°C, og en konsentrasjon av barkekstrakt på mellom 20 og 40 vekt%. Det ble fremstilt en gel av disse løsninger ved å behandle dem med 10 vekt% formaldehyd og varierende mengder kromion, ved å bruke fremgangsmåten fra eksempel 1. Geltidene og styrkeegenskap-ene er angitt i tabellene 3 og 4, og viser effekten av polyfenolløsningens konsentrasjon.

Det er minst tre faktorer som må taes i betraktning når man velger

en optimum konsentrasjon av polyfenolisk materiale for bruk i et injiseringssystem. Ved injisering i grovt materiale som grus, eller i lommer i fast fjell og hvor strømmende vann er involvert, så er det fordelaktig å anvende høyere viskositeter, f. eks. fra 2,5 til 32 poise. Slike høyviskøse injeksjons-blandinger, kan imidlertid ikke pumpes inn i finere materiale som f. eks. leire, uten å bruke ekstremt høye trykk, og viskositeter av denne størrelses-orden kan derfor ikke brukes i disse tilfeller. Viskositeten må følgelig reguleres alt etter hvilket materiale som skal injiseres. Videre vil injiserings-omkostningene stige med økende konsentrasjon av polyfenolisk materiale i injiseringsløsningen. Til sine tider kan dette være en kritisk faktor, spesielt i forbindelse med store arbeider. For det tredje har man et problem i forbindelse med skikkelig plassering av injiseringsvæsken i materialet før det skjer en geldannelse, spesielt når man anvender høyere konsentrasjoner. Som vist i tabell 3, f. eks. så synker geltiden meget raskt til under 1 minutt når man bruker en 40% konsentrasjon. Med så korte geltider er det ofte vanskelig å unngå pumpeproblemer.

En stor fordel med økende konsentrasjon av polyfenolisk materiale i injiseringsløsningen, er at dette resulterer i en sterk forøket styrke. Dette er selvfølgelig hva man kunne vente, ettersom det er mere kjemikalier og mindre vann i den stivnede gel.

Eksempel 3

Som nevnt ovenfor, anvendes foreliggende fremgangsmåte alltid i alkalisk miljø med optimum pH omkring ca. 10, og det følgende eksempel illustrerer effekten av å variere pH.

De forskjellige polyfenoliske materialer varierer med hensyn til løse-lighetsegenskaper og alkalikrav for optimal reaksjon med formaldehyd. Alkaliske barkekstrakter (som oppnådd i eksempel" 1) er vanligvis ganske følsom-me overfor pH, og har en optimal reaktivitet ved ca. pH 10. Visse garvestoffer er mer tolerante overfor pH forandringer i området fra 9 - H, men de kan kreve betydelige mengder alkali for å oppnå løsninger med skikkelig konsentrasjon. En 40% løsning av vanlig quebracho ekstrakt krever f. eks. 10 deler natriumhydroksyd pr. 100"deler ekstrakt for å bli fullstendig oppløst ved romtemperatur, mens en 25% løsning bare krever ca. 2,5 deler. Nå er imidlertid endog 25% løsningen optimalt reaktiv når 5-10 deler natriumhydroksyd er tilstede.

En 25%i alkalisk løsning av quebracho ekstrakt ble fremstilt ved å bruke 2, 5, 5, 10 og 20 deler natriumhydroksyd pr. 100 deler quebracho på tørrbasis. Prøver av disse løsninger ble så behandlet med formaldehyd og varierende mengder kromioner ifølge fremgangsmåten fra eksempel 1. Geltider og 48 timers gelstyrke ble bestemt, og resultatene er angitt i tabell 5.

Lignende 25% løsninger av barkekstrakt prøve A fra eksempel 1 ble fremstilt, og prøvene s pH ble justert til 9, 5 , 10, 0 og 10, 5 med NaOH. Det ble fremstilt injiseringsløsninger ved å bruke 5 vekt% formaldehyd (på basis av det polyfenoliske materialet) og tre-verdige jernioner som angitt i tabell 6. Geltider og gelstyrker ble bestemt for disse prøver, og resultatene er angitt i tabell 6.

Eksempel 4

Formaldehyd er en av de tre hovedkomponenter i oppfinnelsens injiseringssystem. Det følgende eksempel illustrerer dets effekt på geltid, gelstyrke og den dannede gels vannresistens.

En 25% løsning av quebracho ekstrakt (prøve C, eksempel 1) med en pH på 10, ble fremstilt. Dens viskositet var 0,9 poise ved 25°C. Prøve av denne løsning ble behandlet med 1,66 % kromion og varierende mengder formaldehyd tilsvarende fra 1-10 vekt% formaldehyd (basert på polyfenoliske materialet), slik det er angitt i de følgende tabeller. Etter blanding i 10 sekunder som tidligere, ble reaksjonsblandingen enten brukt til bestemmelse av geltiden, eller den ble injisert i fin sand for å oppnå mettede, injiserte sandprøvestykker.

Fremgangsmåten som ble brukt ved trykkinjiseringen var følgende.

I bunnen på en standard plastikbeholder ble det boret flere små hull, hvoretter hullene på innersiden ble dekket med fint filtrerpapir. En standard grad av fin pussesand, som var siktet for å oppnå en fraksjon på mellom 30 og 50 mesh, ble deretter tilsatt plastbeholderen i en mengde som var ca. 3 ganger større enn den mengde injiseringsløsning som skulle tilsettes. Plastbeholderen ble så plassert i en tett rørbeholder i en trykk-filtrerings-celle. Injiseringsløsningen ble så helt over sanden og cellen ble lukket u-middelbart, hvoretter det ble påsatt et lufttrykk på 10,8 kg/cm . En ventil i bunnen av cellen ble åpnet, for at luften i sanden skulle unnslippe, hvoretter den ble lukket for å oppnå tilstrekkelig trykk til å fullmette sanden før injiseringsløsningen stivnet. Stykker som var fremstilt på denne måte, ble deretter prøvet for belastningsstyrke ved å bruke den tidligere beskrevne penetrometerprøve (ASTM C-403-61T). De oppnådde resultater er angitt i tabell 7.

Man hadde videre en vannmotstandsprøve for på den måten å bestemme gelstrukturens motstand overfor svelling, oppløsning og andre mangler i nærvær av et overskudd av vann ved 25°C. I denne prøve, ble gelstykker som var eldet i 48 timer i lukkede beholdere, forsiktig fjernet, veiet og deretter nedsenket i minst 10 ganger sitt eget volum med vann i 5 dager. Deretter ble vekttap eller vektøkning bestemt og likeså gelstyrken ved å bruke den samme penetrometerprøve. Den prosentandel av 48 timers styrken som var i behold etter nedsenkningen i vann, ble ansett å være det beste mål for vannmot-standen. Resultatet er angitt i tabell 7.

Eksempel 5

Dette eksempel illustrerer videre anvendeligheten av injiseringsmaterialet.

Barkekstrakt B fra eksempel 1 ble brukt som en 25% løsning ved pH 10 som den polyfenoliske komponent i injiseringsløsningen. Løsningens viskositet var 0, 1 poise ved 25°C. Den annen komponent ble fremstilt ved å blande 7 deler 37% formaldehydløsning med 6 deler av en 20% løsning Na^Cr^O^^H^O for nver 100 deler polyfenol-løsning som skulle behandles. Katalysator-formaldehydblandingen ble funnet å være stabil ved romtemperatur i flere timer, og det var ingen inflytelse på resultatene, hvis blandingen ble lagret i 2 dager.

Fem grader sand, varierende fra fin sand til fin grus, ble brukt for å bestemme hvor langt ovennevnte injiseringsløsning ville trenge inn, når den ble katalysert til å stivne i fra to til tre minutter. Den fine sanden inneholdt 50% materiale med partikkelstørreise fra 50 til 100 mesh, 30% fra 150 til 250 mesh og 11% mindre enn 250 mesh. Pussesanden inneholdt ho-vedsakelig 50 - 100 mesh fraksjonen og 10% materiale av grovere grad. Partikkelstørrelsen på det andre materialet er angitt i tabell 8. Nevnte prøver ble press-injisert som beskrevet i eksempel 4, og resultatene er angitt i tabell 8.

En annen prøve av barkekstrakt B fra eksempel 1 ble fremstilt som en 20% løsning ved en pH på 10, og ble deretter behandlet med 2,5 deler formaldehyd og 2, 1 deler kromion pr. 100 deler alkalisk barkekstrakt. Viskositeten på denne løsning var 0,4 poise, og geltiden 6 minutter ved 25°C. Fin sand ble injisert med denne løsning som beskrevet ovenfor. En prøve av denne injiserte gel, som ble underkastet den forannevnte prøve med 5 dagers nedsenkning i vann, ble bare svakt påvirket ved denne behandling, og prøven hadde øket ca. 6% i vekt ved absorbsjon av vann, men hadde enda i behold 87% av 24 timers styrken, slik det er angitt i tabell 9.

Eksempel 6

En av fordelene ved det foreliggende injiseringssystem, er at det injiserte materialet fortsetter å øke sin styrke i meget lang tid. Dette er vist ved det følgende eksempel. For de fleste praktiske formål bør det injiserte materialet ha en styrke som tilsvarer minst 1,08 kg/cm 2for den ublandede gelkomponent.

En 25% løsning av barkekstraktet prøve B fra eksempel 1, ble brukt ved reaksjonsbetingelsene fra eksempel 2, og de oppnådde resultater er angitt i tabell 10.

Eksempel 7

En tunnel med en diameter på 1, 8 meter ble drevet gjennom et lag

av vannfylt grov sand og grus i Brunswick County, New Jersey, i en dybde av 4,8 meter. Sand og gruslaget ble injisert med en sammensetning ifølge foreliggende oppfinnelse. Grunnvannsnivået var ca. 60 cm under overflaten, og en utgraving i dette lag var ikke mulig uten injisering, og på grunn av lagets tilstand kunne ikke sement-injisering brukes. Den anvendte injiserings-blanding besto av et alkalisk derivat av Hemlock bark, fremstilt ved fremgangsmåte B i eksempel 1 (Kfr. U.S. patent nr. 2.782.Z41), formaldehyd og natrium dikromat dihydrat katalysator. Det anvendte utstyr ved fremstil-lingen og injeksjonen av injiseringsblandingen var av den vanlige standard type som brukes ved sement-injisering.

Injiseringsblandingen ble fremstilt som to løsninger, en bestående

av det polyfenoliske materialet løst i vann, og den andre som en vandig løs-ning av katalysator-formaldehydet som ble blandet sammen i det rette forhold like før selve injiseringen. Denne ble utført gjennom en vanlig injiser-ingsstang i hull som lå ca. 0,9 meter fra hverandre over hele det området som skulle utgraves i de forønskede dybder, og det hele var basert på en 30 sekunders geltid for injiseringsmaterialet.

Komponentene i injiseringsblandingen ble fremstilt på følgende måte: (a) Barkekstraktet (det polyfenoliske derivat) ble løst i kaldt vann med

Claims (3)

1. en hastighet på 45, 3 kg tørt pulver pr. 194 liter vann slik at det ble dannet en alkalisk løsning med et innhold av faste stoffer på 21,5%. (b) Katalysator-formaldehydløsningen ble fremstilt ved å løse natrium dikrornat dihydrat i kaldt vann med en hastighet på 7, 7 kg pr. 45,4 liter vann og tilsette en 37% formaldehydløsning med en hastighet på 4,5 - 6, 75 liter.

   De foran nevnte løsninger ble blandet i injiseringsutstyret ved selve injiseringen med en hastighet på 454 liter polyfenolisk løsning til 45,4 liter katalysator-formaldehydløsning, og man oppnådde en geltid på ca. 30 sek. i det gitte lag. Et mottrykk ble utviklet meget raskt, noe som angir en effektiv fortrengning av vann fra nevnte lag. Ca. 30 minutter etter injiseringen, var det injiserte lag blitt tilstrekkelig stabilisert, til at utgravning uten overbygging og uten vannlekkasjer kunne utføres, noe som således tillater en rask, kontinuerlig alternering av injeksjon og utgravning. Gelstyrken i ublandet gel var ca. 8,6 kg/cm innen 48 timer, og injisert styrke for det injiserte lag oversteg 50 kg/cm (den øvre grense for feltpenetrometeret) i hvert tilfelle. Til sammenligning kan nevnes at sementinjisering ikke kunne brukes i dette lag. Herdetiden for injiserte sementblandinger var opptil flere dager, og selv da var det nødvendig med overbygging, og vannlekkasjer var et problem.

   I de foran nevnte tabeller hvor det er angitt prosentsatser for metal-ler, så må dette forstås slik, at tallene representerer metallinnholdet i saltene, og metallionene er effektive på grunn av disosiasjonen av saltene og metallenes ioniske tilstand.

   De gel-dannende sammensetninger som benyttes i foreliggende oppfinnelse kan brukes til å danne stabile systemer med forskjellige faste og flytende avfallsmaterialer, som f. eks. produkter fra kjernereaksjoner, fil-trerings stoffer og lignende materialer. 1. Fremgangsmåte for jord-injisering, karakterisert ved at det i den jord som skal stabiliseres eller styrkes injiseres en vandig, geldannende, alkalisk sammensetning som i alt vesentlig består av en blanding av (a) et polyfenolisk materiale som kan være et katekin garvestoff eller et alkalisk ekstrakt av bartrebark dispergert i tilstrekkelig vann til å danne en 15-40 vektprosent oppløsning, hvor det polyfenoliske materialet har en reaktivitet overfor formaldehyd på minst 5%, er vesentlig oppløselig i alkal

   iske vandige oppløsninger ved romtemperatur og kan geldannes hurtig, (b) 1 - 10 % formaldehyd basert på vekten av det tørre polyfenoliske materialet, og (c) et salt som i sammensetningen gir et metallion som kan være krom, jern eller aluminium eller blandinger derav, for å katalysere den geldannende reaksjon, hvor mengden av metallionet i sammensetningen er i området 0,1 - 5 % basert på tørrvekten av det faste polyfenoliske materialet, og ved at sammensetningen blandes intimt før den injiseres i jorden, idet metallionet proporsjoneres for oppnåelse av en effektiv geleringshastighet.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det polyfenoliske materialet er et garvestoff fra quebracho, mangrove, mimosa eller akasil.
3. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det polyfenoliske materialet er et alkalisk ekstrakt fra et av bartrærne, western hemlock, sitkagran, hvitfuru, Douglasfuru og sydlig furu.