SE447265B - Metod att stabilisera lerjord med ett hogt vatteninnehall - Google Patents

Description

I0 15 20 25 30 35 447 265 hlandning och formning av kalkon med leran för att bilda en serie palar, som sträcker sig ned i leran. Dessa palar till- handahåller sidostahilisering ät leruvlagríngen.

Både kalk- och kaliumkloridmetodcrna har nâgra nackdelar.

KCl kommer att stabilisera den ostörda kringliggande leran men inte den störda leran. Dessutom ger CaO en ohomogen sta- bilisering. Fickor av kalk orsakar sköra cylindrar med liten skjuvhållfasthet åt sidan. Dessutom är CaO inte användbart på leror med högt vatteninnehåll. Under det att hydroxialuminium såsom Al(OH)2,5 Cl0,5 inte har använts som ett lerstabilise- rande medel i grundingenjörskonsten förut, har den använts så- som ett cementeringsmedel vid framställning av önskade ler- mikrostrukturer för laboratoriestudier. Hydroxialuminiumlös- ning innehållande KCI har även använts i brunnar för att be- handla formationer som innehåller vattenkänslig lera och för att tillhandahålla sandstabilisering. Relativt utspädda lös- ningar och spolvätskor användes vanligen inom området. Dessa metoder beskrives i amerikanska patentskriften 3 603 599, pub- licerad 7 september 1971 och amerikanska patentskríften 3 827 495, publicerad 6 augusti 1974, båda av Marion G. Reed som överlâtit dem till Chevron Research Company.

Ovan anförda besläktade ansökningar åstadkommer stabili- sering av lerjord genom att blanda en verksam mängd hydroxi- aluminium och i några fall ytterligare kemikalier, såsom kaliumkloríd, med leran. Medan kaliumkloríd är lämplig omfat- tar andra användbara kemikalier i stället för kaliumkloríd kaliumnitrat, kaliumsulfat, ammoniumklorid, ammoniumnitrat och ammoniumsulfat. Blandningen göres lämpligen på sätt så att den stabilíserade leran bildar en serie pålar, som sträcker sig in i leravlagringen vid placeringar med mellanrum för att till- handahålla stabilitet åt hela den lerinnehållande avlagringen. önskad storlek, belägenhet och antalet pålar bestämmas. En verksam mängd av hydroxi-aluminium blandas med leran på stället i varje belägenhet i avlagringen för att reagera med leran och där bilda önskade pålar.

Det har visat sig att tillsatsen av andra material kan förbättra ovan beskrivna metod. H f 3 447 265 Kort beskrivning av lämplig utföringsform av föreliggande uppfinning Föreliggande uppfinning tillhandahäller en metod att stabi- lisera lerjord med ett högt vattenínnehàll genom att blanda en verksam mängd torr hydroxi-aluminium med lerjorden, karakterise- rad därav, att man tillsätter en verksam mängd cellulosapolymer, som utväljvs fran hydroximetylcellulosa, hydroxietylcellulosa och karboximetylcellulosa, till hydroxi-aluminium för att deakti- vera vatten och därvid hjälpa till att förhindra sådant vatten från att fluidisera lerjorden, varvid mängden av hydroxi-alumi- nium blandad med leran är åtminstone 5 viktprocent och mängden av cellulosapolymer är åtminstone 1 viktprocent av porvattnet, som innehålles i leran.

Avsikter med föreliggande uppfinning Det är en speciell avsikt med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod för att stabilisera kvícklera som inne- haller jordavlagring med ett högt vatteninnehåll genom att med kvickleran blanda en torr blandning, som lämpligen innehåller hydroxi-aluminium och en verksam mängd cellulosapolymer för att reagera med leran. Ytterligare avsikter och fördelar med före- liggande uppfinning kommer att vara uppenbara vid läsning av följande detaljerade beskrivning med hänvisning till bifogade ritningar.

Kort beskrivning av ritningarna Pig. 1 är en text som belyser och i detalj redogör för olika leror som användes vid demonstrationer av föreliggande uppfinning; och fig. 2-5 är grafiska framställningar som VíSflT kurvor för demonstrationer, som utförts i enlighet med föreliggande upp- finning. Ritningarna är införlivade häri och gjorda till en del av föreliggande beskrivning.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning är riktad på att stabilisera ler- jord genom att blanda med åtminstone delar av sådan jord, en effektiv mängd av torr blandning av kemikalier,som omfattar hydroxi-aluminium och en cellulosapolymer. Cellulosapolymeren kan önskvärt utväljas från hydroximetylcellulosa och hydroxi- etylcellulosa. Karboximetylcellulosa är en lämplig polymer an- vändbar i enlighet med föreliggande uppfinning för blandning med hydroxi-aluminium.

I en lämplig form bildas en mängd pål-liknande avlagringar 14"! 10 ZS 30 40 447 265 in situ i lerjordavlagringen genom att blunda med våt lera en torr blandning innehållande minst 5 viktprocent hydroxi- aluminium och 1 viktprocent karboximetylccllulosa av porvatt- net, som innehåller lerjorden. Bästa resultat synes erhållas när den torra blandningen kemikalier innehåller mellan 5 vikt- procent till 70 viktprocent torr hydroxi-aluminium och mellan 1 och 20 viktprocent karboximetylcellulosa av porvattnet, som innehälles i leran. För olika leror kan den optimala koncent- rationen av hydroxi-aluminium och polymer naturligtvis variera.

Optimal koncentration för en given lera kan bestämmas genom enkla laboratorieförsök, som beskrives häri.

Hydroxi-aluminium, användbar i enlighet med föreliggande uppfinning,har ett hydroxyl- till aluminiumförhållande av minst 2,0. Vid lågt tryck tenderar hydroxyl- till aluminiumförhâllan- den på mindre än 2,2 att vara så sura att karbonater som inne- hålles i lerfinden övergår till koldioxid, som orsakar bubblor som ej är önskvärda i föreliggande uppfinning. Därför är det i karbonathaltíga jordar lämpligt att använda hydroxi-aluminium med ett hydroxyl- till aluminiumförhällande av 2,5.

Sålunda har hydroxi-aluminium, som är användbar i före- liggande uppfüuüng, den allmänna formeln Al(OH)n X3_n, vari n har ett värde av åtminstone 2,0 och lämpligen 2,5 till 2,7 och X är en anjon som utväljes från klorid, bromid, jodid, nitrat, sulfat och acetat. Exempelvislmr torr hydroxí-aluminiumklorid med formeln A1(OH)2,5 Cl0,5 använts framgångsrikt i laboratorie- demonstrationer av föreliggande uppfinning. Hydroxi-aluminium är en kommersiellt tillgänglig kemikalíe och kan erhållas exempelvis från Reheis Chemical Company of Berkeley Heights, New Jersey eller Hoechst Aktiengesellschaft, Frankfurt am Main, Väst-Tyskland.

"Torr" hydroxi-aluminium hänför sig till torr kemikalie med inte något extra vatten tillsatt. Torr hydroxi-aluminium har naturligtvis en väsentlig mängd kemiskt bundet vatten. En Reheis-produkt innehåller exempelvis cirka 20-1/Z viktprocent kemiskt bundet vatten.

Pig. 1 är en dext, som visar fem kvickleror, som användes vid demonstrationer som utförts i enlighet med föreliggande uppfinning. Alla utom St. Leon är kvickleror som hittats i Skandinavien. St. Leon är en kanadensisk kvícklera. Vatten- innehållet i viktprocent torr jord och saltinnehället hos in 10 20 ZS 30 40 447 265 lcrorna, när det är känt, visas i texten. Även visade är det oorganiska kolet och kornstorleksfördelningcn uttryckt i vikt- proccnt sand, slam och lera.

Fig. Z visar resultatet av demonstrationer av verkan av hydroxi-aluminium på lerorna. Speciellt visar fig. Z sambandet mellan odränerad skjuvhållfasthet (kPa) hos lerorna och koncent- v rationen av hydroxi-aluminium i viktprocent av porvattnet i leran blandad med leran. Emmerstad-, Torrekulla- och Ellíngsrud- lerorna visade relativt god hållfasthet vid relativt höga kon- centrationer av hydroxi-aluminium. Emellertid visade, även vid höga koncentrationer av hydroxi-aluminium,St. Leon-och Hönefoss-lerorna inte en ökning i skjuvhållfasthet. Föreliggande uppfinning sörjer för förbättrad skjuvhållfasthet hos lerorna.

Pig. 3-5 visar resultaten av demonstrationer som utförts med lerorna och hydroxi-aluminium kombinerat med en cellulosa- polymer. Speciellt visar fig. 3-S resultaten uttryckt i skjuv- hållfasthet hos de olika lerorna, när de blandas med hydroxi- aluminium och tre olika mängder av en karboximctylccllulosa, som säljes under märket "TYLOSE". Denna karboximetylcellulosa kan erhållas från Hoechst Aktiengesellschaft i Frankfurt, Tyskland.

Tíllsatsen av polymeren till hydroxi-aluminium, som är uppenbart vid en granskning av fig. 3-5, är verksam i att för- bättra skjuvhållfastheterna hos lerorna som behandlas med bland- ningen. Förbättringen är av speciell betydelse vid fallet av Hönefoss- och St. Leon-lerorna, som inte påverkades av hydroxi- aluminium ensamt. 1 enlighet med föreliggande uppfinning blandas prov av leran, som skall stabiliseras, med olika blandningar och mängder av hydroxi-aluminium och polymer för att utvälja den optimala blandningen för den speciella leran. Efter det att effektiv blandning och mängd av kemikalier säkerställts blandas de med kvickleran som skall stabiliseras.

Från ovanstående beskrivning är det uppenbart, att före- liggande uppfinning tillhandahåller en metod att stabilisera kvicklera genom att blanda torr hydroxi~alumínium och cellulosa- polymer med leran. Fastän.endast specifika utföringsformer av föreliggande uppfinning har beskrivits i detalj, är uppfin- ningen inte bcgränsad därtill utan avser att omfatta alla ut- föringsformcr som faller inom ramen för bifogade krav.

Claims (3)

447 265 Batentkrav

1. Metod att stabilisera lerjord med ett högt vatteninnu- hall genom att blunda cn verksam mängd torr hydroxi-aluminium med lcrjordcn, k ä n n c t e c k n a d därav, att man till- sätter en verksam mängd cellulosapolymer, som utväljes från hydroximetylcellulosa, hydroxíctylcellulosa och karboximetyl- cellu1osa,till hydroxi-aluminium för att deaktivera vatten och därvid hjälpa till att förhindra sådant vatten från att fluidísera lerjorden, varvid mängden av hydroxi-aluminium blandad med leran är åtminstone 5 viktprocent och mängden av cellulosapolymer är åtminstone 1 viktprocent av porvattnet, som innehålles i leran.

2. Metod enligt krav 1, att mängden av hydroxi~aluminium blandad med leran är mellan cirka 5 viktprocent och 70 viktprocent och mängden av karboxí- metylcellulosa är mellan cirka 1 víktprocent och 20 viktprocent k ä n n e t e c k n a d därav, av porvattnet, som innehålles i leran.

3. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att mängden av hydroxi-aluminium blandad med leran är mellan cirka 10 víktprocent och 40 viktprocent och mängden av karboxi- metylcellulosa är mellan cirka 5 viktprocent och 16 viktprocent.