PL169345B1

PL169345B1 - Sposób jednofazowego wytwarzania uszczelniajacej sciany szczelinowej PL

Info

Publication number: PL169345B1
Application number: PL92293168A
Authority: PL
Inventors: Adalbert Hermann
Original assignee: Dyckerhoff Ag
Priority date: 1991-01-15
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1996-07-31
Also published as: SK278384B6; DE59107623D1; HU219440B; HU914139D0; PL293168A1; DK0495244T3; CZ279490B6; HUT62952A; DE4101015A1; CS9792A3; EP0495244B1; EP0495244A1; ATE136081T1; DE4101015C2

Abstract

1. Sposób jednofazowego wytwarzania uszczelniajacej sciany szczelinowej, przy czym material gruntu ze wybiera sie scianki szczeliny wypelnionej samoutwardzajaca zawiesina masy na sciany uszczelniajace, oraz za pomoca pompy wlewa sie do szczeliny zawiesine wypelniajaca, znamienny tym, ze material gruntu wybiera sie freza ziemna (2) do wykonywania scian szczeli- nowych i material ten w mieszaninie z zawiesina masy na sciany uszczelniajac wytlacza sie pompa (3) z tej szczeliny (1) jako zawiesine wykon- czeniowa, a z, mieszczacej sie w zakresie ponizej wstepnie okreslonej wielkosci ziarna grubego, frakcji mialkiej tej mieszaniny i z nowej, swiezo scietej zawiesiny masy na sciany uszczelniajace sporzadza sie zawiesine do dopelniania, która za pomoca pompy wlewa sie do pelna do szczeliny w ilosci, odpowiadajacej urobkowi materialu gruntu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób jednofazowego wytwarzania uszczelniającej ściany szczelinowej.

W przypadku wytwarzania uszczelniających ścian szczelinowych wbudowuje się w szczelinę w gruncie masy na ścianę uszczelniającą, np. jako elementy pionowe projektu opasania w celu uniknięcia rozprzestrzeniania się ewentualnych zanieczyszczeń glebowych przez wodę gruntową, albo w wykopach budowlanych lub kopalniach odkrywkowych jako ściany w celu zmniejszenia większych spadków poziomu wody gruntowej i wytłaczanych nazbyt dużych ilości wody gruntowej.

Znane jest na drodze postępowania jednofazowego stawianie uszczelniających ścian szczelinowych, polegające na tym, że za pomocą koparki chwytakowej następuje wykopanie szczeliny, w której znajduje się podporowa zawiesina na osnowie bentonit-cement, która podczas wybierania służy jako ciecz podporowa i po zakończeniu wybierania utwardza się i działa jako masa uszczelniająca (Meseck, Ruppert, Simons “Herstellung von Dichtungsschlitzwanden im Einphasenverfahren” Tiefbau (1979), strony 601 -605). W razie dłuższych czasów kopania zaleca się dodawanie do zawiesiny bentonit-cement dodatku opóźniającego wiązanie.

Jako niedogodność należy podkreślić to, że w masie na ścianę uszczelniającą, podczas bagrowania lub wskutek erozji, nagromadzają się cząstki gruntu z urobku, np. nagromadza się pył piaskowy i piasek, toteż zawiesina ta staje się gęstsza i utrudnia dalszą przeróbkę. Poza tym nagromadzenie się piasku prowadzi w następstwie do tego, że zwiększa się przepuszczalność masy na ścianę uszczelniającą. Dlatego zaleca się tu bieżące kontrolowanie zawiesiny i dotrzymywanie granicznych wartości dla przeciwdziałania wzrostowi nagromadzania się pyłu.

Z polskiego opisu patentowego PL-PS nr 65062 znany jest nadto sposób wykonywania ekranów wodoszczelnych z zastosowaniem wrębnika wrębiarki, zmieszania urobionego gruntu z zawiesiną iłowo-wodną i wykorzystaniem sedymentacji urobionych substancji w tworzeniu ekranu wodoszczelnego. Taka mieszanina jednak z powodu sedymentacji prowadziłaby po ewentualnym utwardzeniu do niejednorodnych ścian uszczelniających, wykazujących nieszczelności nie poddające się kontrolowaniu.

Z opisu patentowego DE-PS nr 3633736 znane są suche mieszanki do jednofazowego wytwarzania uszczelniających ścian szczelinowych, składające się zasadniczo ze zdolnego do pęcznienia materiału ilastego, żużla wielkopiecowego i aktywatora dla żużla wielkopiecowego i ewentualnie wykazujące co najwyżej 25 części wagowych napełniaczy obojętnych. W przypadku wytwarzania tych mas na ściany uszczelniające można domieszywać znane dodatki, które wywierają wpływ na właściwość płynięcia podczas procesu mieszania, na konsystencję lub na wiązanie się. Wpływ tiksotropii powinien być mniejszy niż w przypadku tradycyjnych mas.

W przypadku sposobu dwufazowego, w którym podczas wydobywania gruntu jako ciecz podporową stosuje się zawiesinę bentonitu, następnie wypieraną przez samoutwardzającą zawiesinę na osnowie układu bentonit-cement, zyskuje coraz większe uznanie technika frezowa dla wydobywania gruntu. Odspajany i rozdrobniony przez noże krążkowe frezy materiał gruntu miesza się w szczelinie z zawiesiną bentonitu, mieszankę zawierającą materiał gruntu odsysa się i przetłacza pompą do urządzenia przeróbczego. W urządzeniu tym materiał urobku starannie i żmudnie oddziela się od zawiesiny bentonitu za pomocą bardzo kosztownego układu sit

169 345 wibracyjnych w połączeniu z cyklonami. Oczyszczoną zawiesinę bentonitu następnie stosuje się ponownie. Materiał urobku wędruje na składowisko. Eksploatowanie techniki frezowej ze znanymi masami na ściany uszczelniające, odpowiednimi dla prowadzenia sposobu jednofazowego, rozbija się za każdym razem o częściowy ubytek uszczelniających składników (przede wszystkim piasku hutniczego) podczas każdego przejścia przez znane urządzenie przeróbcze, stąd też sposób frezowy dotychczas daje się stosować tylko w postępowaniu dwufazowym.

W przypadku znanego z opisu DE OS 4008207 sposobu wytwarzania uszczelniającej ściany, zbliżonego do postępowania jednofazowego, następuje wydobywanie gruntu najpierw w znany sposób za pomocą frezy ziemnej do wykonywania ścian szczelinowych, podczas gdy szczelinę ziemną podpiera się zawiesiną bentonitu. Następnie środki wiążące i substancje stale dodaje się bezpośrednio do zawiesiny bentonitu w szczelinie i zawiesinę tę w celu przemieszania przetłacza się za pomocą przedniej pompy tej frezy ziemnej.

Celem wynalazku jest opracowanie jednofazowego sposobu wytwarzania uszczelniającej ściany szczelinowej, za pomocą którego to sposobu byłoby można wytwarzać jednorodne uszczelniające ściany szczelinowe o większej szczelności, lepszej trwałości w warunkach erozyjnych i odporności chemicznej, przy czym, zwłaszcza miałyby zostać uzyskane dość małe koszty składowania.

Osiąga się ten cel za pomocą sposobu jednofazowego wytwarzania uszczelniającej ściany szczelinowej, przy czym materiał gruntu wybiera się ze ścianki szczeliny (1), wypełnionej samoutwardzającą zawiesinąmasy na ściany uszczelniające, oraz za pomocąpompy do szczeliny wlewa się zawiesinę wypełniającą, znamienny tym, ze materiał gruntu wybiera się z frezą ziemną (2) do wykonywania ścian szczelinowych i materiał ten w mieszaninie z zawiesiną masy na ściany uszczelniające wytłacza się pompą (3) z tej szczeliny (1) jako zawiesinę wykończeniową, a z, mieszczącej się w zakresie poniżej wstępnie określonej wielkości ziarna grubego, frakcji miałkiej tej mieszaniny i z nowej, świeżo ściętej zawiesiny masy na ściany uszczelniające sporządza się zawiesinę do dopełniania, którą za pomocąpompy wlewa się do pełna do szczeliny w ilości, odpowiadającej urobkowi materiału gruntu. Dalsze korzystne ukształtowanie sposobu według wynalazku omówiono niżej.

Ponieważ zgodnie z wynalazkiem podczas wydobywania gruntu wykorzystuje się nie koparkę chwytakową bądź wrębiarkę, lecz technikę frezową wraz z urządzeniem przeróbczym, toteż po raz pierwszy możliwe staje się powrotne wbudowanie miałkiej frakcji gruntu w ścianę szczelinową. Dzięki- specjalnemu dopasowaniu masy na ściany uszczelniające można zaskakująco duże ilości substancji obojętnych bądź miałkiej frakcji gruntu stosować bez uszczerbku dla żądanych właściwości świeżej zawiesiny, służącej jako zawiesina podporowa, i właściwości utwardzonej masy ściany uszczelniającej. Te masy o wysokim stopniu napełnienia wykazują wyższą trwałość w warunkach erozyjnych i polepszoną odporność chemiczną. Współczynniki przepuszczalności są też polepszone.

Nieoczekiwanie uziarnienie materiału wybieranego gruntu aż do np. 1-2 mm nie stwarza żadnych problemów, toteż można zaniechać używania znanych z techniki frezowej, kosztownych separatorów cyklonowych z urządzenia przeróbczego. Dzięki nieskomplikowanemu urządzeniu sitowemu można oddzielać i składować nieużyteczną i pod względem ilościowym z reguły niewielką frakcję gruboziarnistą wydobytego materiału gruntu.

Sposób według wynalazku przewiduje wypłukanie użytecznej zawiesiny, przyczepionej do frakcji gruboziarnistej i dodawanie tych popłuczyn z zawiesiną jako wody zarobkowej do masy na ściany uszczelniające. Urobek z gruboziarnistym materiałem, opuszczający urządzenie przeróbcze, jest zatem w możliwie najwyższym stopniu pozbawiony masy na ściany uszczelniające i może bez szkody być stosowany w środkach budowlanych lub przechowywany na składowiskach w gruncie. W sposobie według wynalazku można dla mas do dopełniania ścian uszczelniających stosować znane mieszanki suche. Możnaje - wrazie potrzeby - zadawać środkami chelatotwórczymi dla kationów wielowartościowych i/lub dyspergatorami dla przyjmowania miałkie frakcji (co najwyżej 1 mm) wydobywanego gruntu i/lub dodatkowo wprowadzanymi, miałkimi

169 345 innymi substancjami obojętnymi, takimi jak mączka z wapienia, piasek kwarcowy, mączka ze szkła odpadkowego.

Nastawienie ilości środka chelatotwórczego następuje w zależności od zawartości aktywnych kationów wielowartościowych, które np. mogą wywodzić się z aktywatora dla obecnego w suchej mieszance żużla wielkopiecowego i/lub z wody zarobkowej i/lub z urobionego gruntu i/lub z dodatkowo obecnych substancji obojętnych, i to następuje w taki sposób, żeby przetwarzalność. zawiesiny przy wystarczaj ąco wysokiej granicy płynięcia pozostała zapewniona w ciągu co najmniej 8 godzin.

Dodawanie dyspergatorów następuje w taki sposób, żeby celowo wprowadzane, miałkie substancje obojętne lub frakcję miałką (co najwyżej 1 mm) z nie wywiezionej na hałdę ilości gruntu można było aż do 1600 kg/m³ zdyspergować tak, by zagwarantowana była przetwarzalność (np. pompami i przechodzeniem przez urządzenie sitowe) tej zawiesiny o wysokim stopniu napełnienia.

Odpowiednimi środkami chelatotwórczymi są np. polifosforany lub kwasy hydroksykarboksylowe, ich laktony i ich sole litowcowe, zwłaszcza glukonian sodowy.

Odpowiednimi środkami dyspergującymi dla przyjmowania piasków miałkich lub pyłu piaskowego z kwarcu, wapienia lub piaskowca ilastego sąnp. poliakrylany, zwłaszcza rozpuszczailne w wodzie kopolimery o masie cząsteczkowej 1000-6000 albo poliakrylany sodowe o masie cząsteczkowej 10000-20000.

Dodawanie miałkich substancji obojętnych następuje wtedy, gdy urobiony grunt zawiera nie wystarczającą ilość frakcji miałkiej, by ziarna np. o wielkości 0,2-1 mm utrzymać w stanie zawieszenia i by w gruboziarnisty grunt móc wbudować masy o wysokim stopniu napełnienia.

W sposobie według wynalazku szczególnie odpowiednie suche mieszanki dla mas na ściany uszczelniające mają następujący skład: 10-30% wagowych zaktywowanego Ca-bentonitu (“Na-bentonitu”), 72-90% wagowych piasku hutniczego (HOS) zmielonego do wielkości 20006000 cm²/g, 1-5% wagowych aktywatora piasku hutniczego, takiego aktywatora jak cementy, wapna lub siarczany wapniowe, 0-1% wagowych środka chelatotwórczego dla kationów wielowartościowych, 0-5% wagowych dyspergatora dla przyjmowania części miałkich (co najwyżej 1 mm) wybieranego gruntu lub dodatkowo wprowadzonych miałkich substancji obojętnych (takich jak wapień, piasek kwarcowy, szkło odpadkowe) i 0-4% wagowych reaktywnego kwasu krzemowego.

Mieszankę suchą wraz z wodą użytkową z zastosowaniem dopasowanego wprowadzenia energii ścinania przetwarza się w zawiesinę w ilorazie woda/mieszanka na ściany uszczelniające (iloraz: W/DWM) mieszczącym się w zakresie 3,5-1,5. Następuje wymieszanie z udziałem substancji obojętnych, z urobionego gruntu i ewentualnie z dodatku substancji obojętnych, w taki sposób, żeby iloraz woda/substancja stała sięgał aż do 0,25 (iloraz: W/F), przy czym udział substancji stałej stanowi sumę = mieszanka na ściany uszczelniające + udział substancji obojętnych.

Sposób według wynalazku bliżej objaśniono za pomocą schematu ideowego, przedstawionego na rysunku.

W schematycznie w przekroju pokazanej szczelinie 1 funkcjonuje znana freza ziemna 2 do wykonywania ścian szczelinowych, której urządzenie pompowe 3 wypompowuje stałą objętość wybieranej zawiesiny układem przewodów rurowych 4 w kierunku strzałki 5.

Poprzez układ przewodów rurowych 6 za pomocąurządzenia pompowego (nie przedstawionego na rysunku) z wyposażonego w np. nie ścinające mieszadło 8 mieszalnika 7, którego zawartość miesza się prawie do jednorodności, wpompowuje się w kierunku strzałki 9 w szczelinę 1 określoną ilość objętościową zawiesiny dopełniającej.

Jeśli nie prowadzi się frezowania, to ilość pompowanej objętości zawiesiny wybieranej odpowiada ilości pompowanej objętości zawiesiny do dopełniania.

Jeśli prowadzi się frezowanie, to wypompowuje się ilość zawiesiny wybieranej, która odpowiada porcji frezowania, tj. wyfrezowanej ilości gruntu, i wpompowuje się ilość zawiesiny do dopełniania, która odpowiada porcji frezowania + wyfrezowana pusta przestrzeń w gruncie.

169 345

W razie, gdy grunt nie wykazuje frakcji gruboziarnistej powyżej np. 2 mm, potrzebne jest zaledwie wypompowanie ilości nastawionych na żądaną moc pompowania i po dodaniu mieszanki przewidzianej na ściany uszczelniające (DMW) powrotne wpompowanie, co może następować przez kontrolowanie zawiesinowych ciężarów objętościowych 14, 19, 6 tych zawiesin w układach przewodów rurowych.

Poprzez układ transportowy 10 celowo zasila się ścinający mieszalnik 15 znaną sobie, suchą mieszanką dla mas przewidzianych na ściany uszczelniające, którąodciąga się z zasobnika

11. Do tego mieszalnika 15 ponadto wprowadza się wodę użytkową przewodem rurowym 112 w kierunku strzałki 13. Ścinająco wymieszana zawiesina z mieszalnika 15 układem przewodów rurowych 14 w kierunku strzałki 16 udaje się do mieszalnika 7.

Zawiesinę wybieraną pompuje się układem przewodów rurowych 4 na urządzenie sitowe 17. Frakcję gruboziarnistą (np. frakcję powyżej 2 mm) wybieranej zawiesiny oddziela się dzięki urządzeniu sitowemu 17 i usuwa (strzałka 18) z urządzenia przeróbczego bądź z obiegu zawiesiny. Ta frakcja gruboziarnista może ewentualnie znaleźć zastosowanie w innych środkach budowlanych.

Uzyskaną w urządzeniu sitowym 17 frakcję drobnoziarnistą zawiesiny wybieranej pompuje się układem przewodów rurowych 19 w kierunku strzałki 20 do mieszalnika 7; przy tym część jej można przesyłać do składowania (kierunek strzałki 21), jeśli otrzyma się zbyt wiele frakcji drobnoziarnistej, co może zajść np. wtedy, gdy w wyfrezowanym gruncie nie ma frakcji gruboziarnistej lub gdy do masy przewidzianej na ściany uszczelniające ma dodatkowo być wprowadzony inny materiał obojętny.

Korzystne jest, gdy od przewodu rurowego wody 12 odgałęzia się przewód rurowy 22, przez który w kierunku strzałki 23. doprowadza się wodę użytkową do urządzenia sitowego 17, aby można było opłukiwać np. frakcję gruboziarnistą.

Kontrolowanie płynności zawiesiny i zawiesinowych ciężarów objętościowych daje w wyniku informację o każdorazowej ilości dodatku środków chelatotwórczych bądź dyspergatorów bądź dodatkowych substancji obojętnych, które, dozowane oddzielnie, mogą być dodawane (kierunek strzałki 24) np. do mieszalnika 7.

Za pomocą wynalazku udało się zatem oddanie do dyspozycji jednofazowego sposobu, który w szczególności zapewnia nikłe koszty składowania i poza tym wymaga tylko niewielkiej ilości suchych mieszanek dla mas przewidzianych na ściany uszczelniające. Nieoczekiwanym było przy tym, że poważne ilości urobionego materiału gruntu można powrotnie stosować, nie obniżając szczelności uszczelniających ścian szczelinowych.

169 345

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób jednofazowego wytwarzania uszczelniającej ściany szczelinowej, przy czym materiał gruntu ze wybiera się ścianki szczeliny wypełnionej samoutwardzającą zawiesiną masy na ściany uszczelniające, oraz za pomocąpompy wlewa się do szczeliny zawiesinę wypełniającą, znamienny tym, że materiał gruntu wybiera się frezą ziemną (2) do wykonywania ścian szczelinowych i materiał ten w mieszaninie z zawiesiną masy na ściany uszczelniając wytłacza się pompą (3) z tej szczeliny (1) jako zawiesinę wykończeniową, a z, mieszczącej się w zakresie poniżej wstępnie określonej wielkości ziarna grubego, frakcji miałkiej tej mieszaniny i z nowej, świeżo ściętej zawiesiny masy na ściany uszczelniające sporządza się zawiesinę do dopełniania, którą za pomocą pompy wlewa się do pełna do szczeliny w ilości, odpowiadającej urobkowi materiału gruntu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę, wytłoczoną pompą (3) ze szczeliny (l), przesiewa się.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że opłukuje się frakcję gruboziarnistą i materiał wypłukany doprowadza się do frakcji miałkiej lub do zawiesiny do dopełniania.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę do dopełniania, która wykazuje frakcję miałką w ilości 400-1800 kg/m³.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że stosuje się frakcję miałką, której uziamienie mieści się w zakresie poniżej 2 mm, zwłaszcza poniżej 1 mm.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że stosuje się dodatkowe substancje obojętne jako części miałkie do sporządzania zawiesiny do dopełniania.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że w przypadku sporządzania zawiesiny do dopełniania stosuje się, dla zagwarantowania wystarczającej przetwarzalności, środki chelatotwórcze w ilości zależnej od zawartości aktywnych kationów wielowartościowych, obecnych w zawiesinie do dopełniania.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że jako środki chelatotwórcze stosuje się polifosforany lub kwasy hydroksykarboksylowe, ich laktony i ich sole litowcowe, zwłaszcza glukonian sodowy.
9. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że w przypadku sporządzania zawiesiny do dopełniania stosuje się, dla zagwarantowania wystarczającej przetwarzalności, dyspergatory w ilości zależnej od zawartości obojętnych części miałkich.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że w przypadku wprowadzania piasku miałkiego lub pyłu piaskowego z kwarcu, wapienia lub piaskowca ilastego jako materiału obojętnego bądź jako substancji obojętnych stosuje się poliakrylany, zwłaszcza rozpuszczalne w wodzie kopolimery o masie cząsteczkowej 1000-6000 albo poliakrylany sodowe o masie cząsteczkowej 10000-20000.
11. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że w sporządzaniu zawiesiny do dopełniania stosuje się suche mieszanki o następującym składzie: 10-30% wagowych zaktywowanego Ca-bentonitu (“Na-bentonitu”), 72-90% wagowych piasku hutniczego (HOS) zmielonego do wielkości 2000-6000 cm²/g, 1-5% wagowych aktywatora piasku hutniczego, takiego aktywatora jak cementy, wapna lub siarczany wapniowe, 0-1% wagowych środka chelatotwórczego dla kationów wielowartościowych, 0-5% wagowych dyspergatora dla przyjmowania części miałkich (poniżej 1 mm) wybieranego gruntu lub dodatkowo wprowadzonych miałkich substancji obojętnych (takich jak wapień, piasek kwarcowy, szkło odpadkowe) i 0-4% wagowych reaktywnego kwasu krzemowego.

169 345
12. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że stosuje się zawiesiny do dopełniania o ilorazie woda/mieszanka na ściany uszczelniające, mieszczącym się w zakresie 3,5-1,5.
13. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że stosuje się zawiesiny do dopełniania, wykazujące iloraz woda/substancja stała sięgający do 0,25.
14. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę do dopełniania, która w 1 m³ zawiera 400-1600 kg frakcji miałkiej o uziarnieniu poniżej 2 mm, pochodzącej z urobionego materiału gruntu.

* * *