WO1999001398A1 - Method for sealing components by injecting gel-forming water glass solutions - Google Patents

Method for sealing components by injecting gel-forming water glass solutions Download PDF

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WO1999001398A1
WO1999001398A1 PCT/EP1998/003830 EP9803830W WO9901398A1 WO 1999001398 A1 WO1999001398 A1 WO 1999001398A1 EP 9803830 W EP9803830 W EP 9803830W WO 9901398 A1 WO9901398 A1 WO 9901398A1
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water glass
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Joachim Sass
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Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
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    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/72Repairing or restoring existing buildings or building materials

Definitions

  • the invention relates to a method for sealing components such as cracked masonry or concrete, wherein the cracks are filled with a gel-forming water glass / hardener solution.
  • the invention has for its object to provide an improved method for the repair of cracked components, wherein a gel-forming liquid is pressed into the cracks.
  • Injection solutions are to be used which form hydrogels after an adjustable hardening time in the range of a few minutes. This condition makes it necessary to find suitable combinations of gelling agents and hardening substances.
  • the gels can be present as elastic soft gels or as hard gels with higher solids content.
  • the funds should be able to be used without any health risk and be in the ground behave as environmentally neutral as possible. For example, they should have the lowest possible C SB value and should not contain any aggressive substances, such as, for example, silicic acid.
  • This object is achieved by a method for sealing components, for example cracked masonry or concrete, whereby at least one hole is made in the component that cuts the crack or cracks, and a packer is introduced into the individual holes so that a packer is inserted in front of the packer Cavity remains, which has a connection to the crack or the cracks, and from the packer injected a gel-forming liquid into the cavity in front of the packer and into the crack or the cracks, characterized in that a water glass solution is used as the gel-forming liquid, which in the Packer itself, before feeding into the packer or when leaving the packer, is mixed with esters or with an aqueous hardener solution which contains one or more of the following components: alkali metal aluminate, salts of alkaline earth metal cations, acidic water-soluble salts, glyoxal, organic acids or their compounds that are able to bind hydroxide ions.
  • This gel-forming liquid is also referred to below as an “injection solution”.
  • the packer preferably consists of two tubular sleeves inserted into one another (FIG. 1).
  • the inner tube sleeve (19) has an external thread for a flat nut (17) and an internal thread for receiving a compression nipple (16) a valve, for example a ball valve.
  • this packer has an outer collar (21) on its inner tube as a stop for a piece of hose (20).
  • the outer tube sleeve (18) stands on this piece of hose and is connected to the inner tube (19) at the upper end by a flat nut (17).
  • FIG. 1 shows a conceivable application example of the renovation method according to the invention: concrete or masonry (15) is to be renovated here, which lies or rests on one side against the existing floor (12). The other side borders on air.
  • the crack (14) is blocked on the air side, for example with a quick-setting adhesive mortar (10). This prevents the gel-forming water glass / hardening solution from escaping into the air space.
  • the solution for injection can penetrate into the soil, which increases the sealing effect (13).
  • the solution for injection is pressed until a certain pressure to be specified builds up.
  • the pressure should be adapted to the strength of the component.
  • the end of the injection is indicated by an increase in pressure.
  • the packer has a single compression nipple. Accordingly, the water glass and hardener solution must be pressed together before being pressed into the nipple be mixed.
  • the injection medium is pressed into the partially closed blind hole / crack cavity system via the nipple. Blind hole, crack and in some areas the adjacent soil material are filled.
  • the packer preferably remains in the blind hole after the injection or is cut off with the cut-off wheel. The remaining hole and the rest of the packer are cleaned with mortar.
  • a packer that has two separate supply lines for the water glass and the hardener solution.
  • a packer is shown in Figure 2.
  • the water glass and hardener solutions only mix when they exit the packer into the borehole.
  • Mixing can be improved by a suitably designed mixing nozzle at the outlet of the packer.
  • a disc (22) with two bores is sufficient, from which the two solutions emerge into the boring channel (11) and mix in the process.
  • Sodium and / or potassium water glass solutions can be used as water glass solutions.
  • Sodium water glass solutions are preferred for cost reasons. These also have a more favorable viscosity behavior than potassium water glass solutions.
  • the water glass solutions which can be used for the process according to the invention preferably have a solids content in the range from 2 to 40% by weight, in particular from 5 to 25% by weight. Solids contents in the upper range are particularly preferred if a cavern has already formed behind the crack in the ground by washing out, which is to be filled with the gel resulting from the solution for injection. However, the solids content is limited by the viscosity of the solution and the gel formation that may take place too quickly. Solutions with a lower solids content are preferably used when the solution is to penetrate looser soil behind the crack.
  • Modules at the lower limit of this range and below have the disadvantage that they describe very strongly alkaline water glasses. In the use according to the invention, this can result in a strong alkali entry into the soil and requires the use of larger amounts of hardening substances.
  • Modules in the upper area describe silicon-rich water glasses that are less strongly alkaline and that can be made to gel with less hardener additives. With increasing module, however, the viscosity increases with the same solids content of the solution, so that pumping around these water glass solutions becomes increasingly difficult. Water glass solutions with modules in the range from about 2.7 to 4.2 represent a good compromise between the different requirements and are therefore preferred.
  • a large number of hardener substances which convert an alkali metal silicate solution into a hydrogel are known. Their effect can consist in the fact that hardener components together with silicate ions form sparingly soluble precipitates which convert the water glass solution into a gel. Examples of these are alkali metal aluminate solutions, for example sodium aluminate solutions, which form an aluminosilicate gel when mixed with water glass solution. Alkaline earth metal cations react in a similar way, in which the precipitation of poorly soluble alkaline earth metal silicates causes gel formation cause. On the other hand, the gel formation mechanism can also be based on the fact that the hardening substances bind hydroxide ions of the alkaline water glass solution.
  • Water-soluble salts that still contain acidic hydrogen ions act in this way.
  • acidic water-soluble salts which can be used as hardeners in the sense of the invention are hydrogen phosphates, dihydrogen phosphates, hydrogen sulfates and / or hydrogen carbonates. Hydrogen carbonates from the last group are particularly suitable.
  • organic acids or their compounds which are capable of binding hydroxide ions can also be used as hardening substances which lead to the formation of silica gels from water glass solutions by binding hydroxide ions.
  • Substances of this type come into question if the resulting C SB content of the injection solution is not considered to be problematic for the soil that may be present.
  • examples of such compounds are carboxylic acid esters or carbonic acid esters, from which the free acid, which in turn binds hydroxide ions, is formed by hydrolysis in the alkaline water glass solution.
  • esters of lower alcohols in particular ethyl esters, are preferably used.
  • esters of polyhydric alcohols with short-chain carboxylic acids can be used, for example acetic acid esters of glycol or glycerin.
  • Glycerol triacetate is a preferred example.
  • Glyoxal which due to its low molecular weight leads to a particularly low COD load, can also be considered as the preferred hardening substance. Its effect is based on the fact that after a certain time it is rearranged in the alkaline water glass solution to hydroxyacetic acid, which in turn binds hydroxide ions.
  • Hydroxyacetic acid is a naturally occurring substance whose biodegradation poses no problems. Mi Mixtures of different organic hardening substances, for example a mixture of glycerol triacetate and propylene carbonate, can lead to particularly favorable gel formation times.
  • an alkali metal aluminate solution is used as the hardening solution, its concentration and amount are preferably chosen such that the SiO 2: Al 2 O 3 molar ratio in the mixed water glass / hardening solution is in the range from about 5 to about 100.
  • the concentrations of the water glass and hardener solution and their mixing ratio are preferably adjusted so that the ratio of the solids content of the water glass solution to the active substance content of the hardener solution is in the range from about 100: 2 to 100: 100 and that the total solids content of the mixed water glass and hardener solution is in the range between about 2 and about 50% by weight.
  • Weight ratios of the solids content of the water glass solution to the active substance content of the hardener solution in the range from about 100: 2 to about 100: 50 are preferred for hard gels, and weight ratios of about 100: 10 to about 100: 100 are preferred for soft gels.
  • the active substance content of the hardener solution is understood to mean the solids content.
  • the concentrations of the respective solutions are chosen such that the water glass / hardener solution after mixing has an SiO 2 concentration in the range from about 1 to about 30% by weight. SiO 2 contents of approximately 5 to approximately 10% by weight are preferred for soft gels and approximately 20 to approximately 30% by weight for hard gels. At lower concentrations, gel formation is no longer guaranteed; at higher concentrations, processing becomes increasingly difficult due to the high viscosity and possibly very rapid gel formation. Concentrations at the lower end of the range are advantageously chosen, however, if the cracks are narrow and / or the injection solution is to penetrate less porous soil. Concentrations in the upper range are preferred when the cracks are about 1 to about 5 mm wide. With smaller crack widths, thinner injection solutions are preferred.
  • the viscosity of the mixed water glass / hardener solution at the processing temperature should be in a range such that the solution can penetrate well into the cracks and, if necessary, underneath the soil or cavities. Viscosities in the range from about 1 to about 300 mPa.s (determinable according to Brookfield) are favorable. Viscosities less than 200 mPa-s, for example in the range from 2 to 100 mPa-s, are particularly favorable. The viscosity depends on the concentration and the modulus of the Water glass solution. It is known that high modules and high concentrations cause high viscosities.
  • the control of the supply of the water glass and the hardener solution in the packer is particularly easy to regulate if the concentrations of the two solutions are set such that the same volume parts of the two solutions must be mixed with one another.
  • other volume ratios are also possible.
  • the technically realistic range of volume ratios is between approximately 10: 1 and approximately 1: 1.
  • the water glass and hardener solutions can be mixed first and then fed into the packer via a single hose line. However, it is difficult, on the one hand, to avoid gel formation in the hose line and, on the other hand, to achieve rapid gel formation after injection of the solution into the damaged area.
  • the water glass / hardener solutions to be used according to the invention have the advantage of being largely environmentally neutral even in the unreacted state.
  • the resulting gels are elastic soft or hard gels.
  • Solid gels (hard gels) are particularly resistant to deformation due to drying out and show less shrinkage. They are largely insensitive to changes in building moisture.
  • the systems of water glass and hardener solution according to the invention have the advantage that the time interval until gel formation and thus the processing time can be set in a reproducible manner. After the gel formation time has elapsed, gel formation takes place reliably and quickly. This ensures high processing reliability with a short cycle time. It is not necessary to heat the solutions for injection. The gels cure reliably at the temperatures commonly encountered.
  • the water glass and hardener solutions were quickly mixed together in a beaker and the time until gel formation (solidification of the solution) was determined.
  • Glucopon R 215 CS Cg-C ⁇ o-alkyl-l, 5-glucoside (commercial product from Henkel KGaA) as a 20% solution
  • Triton ⁇ - BG 10 sugar-fatty alcohol acetal (commercial product from Union Carbide) as 17.5% Solution
  • the gel formation experiments were carried out at 23 ° C.
  • the example shows a water glass / hardener system that can be injected in a volume ratio of 8: 1.
  • the water glass and hardener solution of the composition mentioned were mixed rapidly in a volume ratio of 8: 1 (the time until gel formation is 150 seconds). 85 g of the mixed solution were immediately mixed intensively with 300 g of F 32 quartz sand, so that all the air could escape. A solid body was obtained which showed very little shrinkage. The example shows that the formation of a stable solid body can be expected when the solution for injection enters the ground. Reference list

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Abstract

The invention relates to a method for cleaning up components, specially fissured masonry or concrete, wherein at least one hole is made in the masonry or concrete, which cuts the fissure (s) and a packer is introduced into said holes so that a cavity remains in front of the packer, which is connected to the fissure(s), and a gel-forming liquid is injected from the packer into the hollow cavity in front of the packer and into the fissure(s). The inventive method is characterized in that a water glass solution is used as a gel-forming liquid, which is mixed with esters or with an aqueous hardening solution in the packer itself, before being fed into the packer or once it has exited from said packer. Said liquid consists of one or several components: alkali metal aluminate, alkaline earth cation salts, acidic water-soluble salts, glyoxal, organic acids or the compounds thereof, which are capable of bonding hydroxide ions.

Description

, Verfahren zurAbdichtung von Bauteilen durch Injektion von gelbildenden Wasserglaslösungen" "Process for sealing components by injection of gel-forming water glass solutions"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung von Bauteilen wie beispielsweise von rissigem Mauerwerk oder Beton, wobei man die Risse mit einer gelbildenden Wasserglas/Härterlösung ausfüllt.The invention relates to a method for sealing components such as cracked masonry or concrete, wherein the cracks are filled with a gel-forming water glass / hardener solution.
Durch Risse in Mauerwerk oder in Beton können einerseits Wasser und gegebenenfalls Schadstoffe in das Innere von Gebäuden eindringen. Diese Gefahr besteht beispielsweise bei Fundamenten, die gegen Stau- oder Druckwasser abdichten sollen. Ein weiteres Beispiel sind Staumauern, bei denen durch Risse Wasser in das Innere des Bauwerks dringen kann. Andererseits wird oft Mauerwerk oder insbesondere Beton verwendet, um Flüssigkeiten und insbesondere Wasser einzuschließen und das unerwünschte Austreten dieser Flüssigkeiten oder ihr Eindringen in den Boden zu verhindern. Ein Beispiel hierfür sind Wasserbauwerke wie Schleusen oder Schiffahrtskanäle, insbesondere wenn diese oberhalb des Umgebungsniveaus verlaufen. Weitere Beispiele sind die Betontassen, die unter und um Tanks mit umweltgefährdenden Flüssigkeiten angebracht sind, sowie die Betonversiegelung von Abfüllstellen für Lastwagen oder Kesselwagen, durch die bei einem Ausslaufen der umzufüllenden Flüssigkeiten deren Eindringen in das Erdreich verhindert werden soll. Schließlich sind gemauerte oder in Beton ausgeführte begehbare Abwasserkanäle zu nennen, bei denen eine Riß- bildung dazu führen kann, daß schadstoffhaltiges Abwasser in das umgebende Erdreich und schlimmstenfalls in das Grundwasser gelangen kann.Cracks in masonry or concrete can cause water and possibly pollutants to penetrate inside buildings. This danger exists, for example, with foundations that are intended to seal against backwater or pressurized water. Another example are dams, where cracks can allow water to penetrate inside the building. On the other hand, masonry or, in particular, concrete is often used to enclose liquids and in particular water and to prevent these liquids from escaping undesirably or from penetrating into the ground. An example of this are hydraulic structures such as locks or shipping canals, especially if they run above the surrounding level. Other examples are the concrete cups, which are attached under and around tanks with environmentally hazardous liquids, as well as the concrete sealing of filling points for trucks or tank wagons, which should prevent the liquids to be filled from leaking into the soil. Finally, masonry or walkable sewer canals are to be mentioned, in which a crack education can lead to waste water containing pollutants in the surrounding soil and in the worst case in the groundwater.
Verfahren zur Sanierung von Rissen in beispielsweise Mauerwerk oder Beton sind in der Praxis bekannt. Dabei werden in die Risse Bohrungen eingebracht. In diese Bohrungen werden Packer eingesetzt, durch die aushärtende Lösungen verpreßt werden. Derartige Packer und zugehörige Pressen werden beispielsweise beschrieben in dem Firmenprospekt „Bausanierungssysteme: Injektionspressen, Packer und Zubehör" der Firma Desoi GmbH, Gewerbestr. 16, D-36148 Kalbach. Dieser Firmenprospekt macht auch Angabe darüber, wie diese Packer zu setzen sind. Ähnliche Injektionssysteme werden auch in dem Firmenprospekt „Der Technologievorsprung mit MC- Injektionssystemen" der Firma MC-Bauchemie, Postfach 23 03 09, D-45071 Essen beschrieben. Gemäß diesem Firmenprospekt lassen sich als Injektionsflüssigkeiten Lösungen von Polyurethanharzen oder Epoxidharzen sowie Zementsuspensionen einsetzen. Diese Injektionsflüssigkeiten haben den Nachteil längerer und nicht exakt einstellbarer Aushärtezeiten. Bei den organischen Harzen ist die Beständigkeit gegenüber mikrobiologischem Angriff zweifelhaft.Methods for the repair of cracks in, for example, masonry or concrete are known in practice. Holes are drilled in the cracks. Packers are used in these holes, through which hardening solutions are pressed. Such packers and associated presses are described, for example, in the company brochure "Building renovation systems: injection presses, packers and accessories" from Desoi GmbH, Gewerbestr. 16, D-36148 Kalbach. This company brochure also provides information on how these packers are to be placed. Similar injection systems are also described in the company brochure "The technological advantage with MC injection systems" from MC-Bauchemie, PO Box 23 03 09, D-45071 Essen. According to this company brochure, solutions of polyurethane resins or epoxy resins as well as cement suspensions can be used as injection liquids. These injection liquids have the disadvantage of longer and not exactly adjustable curing times. The resistance to microbiological attack is questionable with organic resins.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Sanierung von rissigen Bauteilen zur Verfügung zu stellen, wobei man in die Risse eine gelbildende Flüssigkeit verpreßt. Dabei sollen Injektionslösungen zum Einsatz kommen, die nach einer einstellbaren Härtezeit im Bereich von wenigen Minuten Hydrogele bilden. Diese Bedingung macht es erforderlich, geeignete Kombinationen von Gelbildner und Härtersubstanzen aufzufinden. Die Gele können je nach erwünschtem Einsatzgebiet als elastische Weichgele oder als feststoffreichere Hartgele vorliegen. Die Mittel sollen ohne gesundheitliche Gefährdung eingesetzt werden können und sich im Erdreich möglichst umweltneutral verhalten. Beispielsweise sollen sie einen möglichst geringen C SB- Wert aufweisen und keine aggressiven Stoffe wie beispielsweise Kieselfluorwasserstoffsäure enthalten.The invention has for its object to provide an improved method for the repair of cracked components, wherein a gel-forming liquid is pressed into the cracks. Injection solutions are to be used which form hydrogels after an adjustable hardening time in the range of a few minutes. This condition makes it necessary to find suitable combinations of gelling agents and hardening substances. Depending on the desired field of application, the gels can be present as elastic soft gels or as hard gels with higher solids content. The funds should be able to be used without any health risk and be in the ground behave as environmentally neutral as possible. For example, they should have the lowest possible C SB value and should not contain any aggressive substances, such as, for example, silicic acid.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Abdichtung von Bauteilen, beispielsweise von rissigem Mauerwerk oder Beton, wobei man mindestens eine Bohrung in das Bauteil einbringt, die den oder die Risse schneidet, in die einzelnen Bohrungen einen Packer so einführt, daß vor dem Packer ein Hohlraum verbleibt, der eine Verbindung zu dem Riß oder den Rissen hat, und aus dem Packer eine gelbildende Flüssigkeit in den Hohlraum vor dem Packer und in den Riß oder die Risse injiziert, dadurch gekennzeichnet, daß als gelbildende Flüssigkeit eine Wasserglaslösung eingesetzt wird, die im Packer selbst, vor dem Einspeisen in den Packer oder beim Austreten aus dem Packer mit Estern oder mit einer wäßrigen Härterlösung vermischt wird, die eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthält: Alkalimetall-Aluminat, Salze von Erdalkalimetall-Kationen, saure wasserlösliche Salze, Glyoxal, organische Säuren oder deren Verbindungen, die Hydroxidionen zu binden vermögen. Diese gelbildende Flüssigkeit wird im Folgenden auch als „Injektionslösung" bezeichnet.This object is achieved by a method for sealing components, for example cracked masonry or concrete, whereby at least one hole is made in the component that cuts the crack or cracks, and a packer is introduced into the individual holes so that a packer is inserted in front of the packer Cavity remains, which has a connection to the crack or the cracks, and from the packer injected a gel-forming liquid into the cavity in front of the packer and into the crack or the cracks, characterized in that a water glass solution is used as the gel-forming liquid, which in the Packer itself, before feeding into the packer or when leaving the packer, is mixed with esters or with an aqueous hardener solution which contains one or more of the following components: alkali metal aluminate, salts of alkaline earth metal cations, acidic water-soluble salts, glyoxal, organic acids or their compounds that are able to bind hydroxide ions. This gel-forming liquid is also referred to below as an “injection solution”.
Demnach bringt man in der Nähe der schadhaften Stellen eine Bohrung so ein, daß diese den Riß oder die Risse schneidet. In diese Bohrung, die ausreichend weit sein muß, führt man einen Packer soweit ein, daß noch eine offene Verbindung zwischen Riß und Bohrung verbleibt.Accordingly, a hole is made near the damaged areas so that it cuts the crack or tears. A packer is inserted into this hole, which must be sufficiently wide, so that there is still an open connection between the crack and the hole.
Dabei besteht der Packer vorzugsweise aus zwei ineinandergesteckten Rohrhülsen (Figur 1). Die innere Rohrhülse (19) hat am oberen Ende ein Außengewinde für eine Flachmutter (17) und ein Innengewinde zur Aufnahme eines Verpreßnippels (16) mit einem Ventil, beispielsweise einem Kugelventil. Am unteren Ende hat dieser Packer an seinem Innenrohr einen äußeren Bund (21) als Anschlag für ein Schlauchstück (20). Die äußere Rohrhülse (18) steht auf diesem Schlauchstück auf und wird am oberen Ende durch eine Flachmutter (17) mit dem Innenrohr (19) verbunden. Beim Anziehen dieser Flachmutter verkürzt sich der Weg zwischen dem Bund am Innenrohr und der Unterkante der äußeren Rohrhülse. Dadurch beult sich das Schlauchstück aus und legt sich formschlüssig und abdichtend an die Innenwand des Bohrkanals (11) an.The packer preferably consists of two tubular sleeves inserted into one another (FIG. 1). The inner tube sleeve (19) has an external thread for a flat nut (17) and an internal thread for receiving a compression nipple (16) a valve, for example a ball valve. At the lower end, this packer has an outer collar (21) on its inner tube as a stop for a piece of hose (20). The outer tube sleeve (18) stands on this piece of hose and is connected to the inner tube (19) at the upper end by a flat nut (17). When tightening this flat nut, the distance between the collar on the inner tube and the lower edge of the outer tube sleeve is shortened. As a result, the piece of tubing bulges out and lies against the inner wall of the drilling channel (11) in a form-fitting and sealing manner.
Derartige Packer sind zur Sanierung von rissigem Mauerwerk oder Beton bekannt (vergleiche den eingangs zitierten Firmenprospekt der Firma Desoi GmbH). Die Abbildung zeigt eine schematische Zeichnung eines derartigen Packers, der sich in einer seitlich angesetzten Bohrung (11) (Sackloch) befindet, die einen zu verpreßenden Riß (14) schneidet. Die Figur 1 zeigt dabei ein denkbares Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sanierungsverfahrens: Dabei soll Beton oder Mauerwerk (15) saniert werden, der oder das auf der einen Seite dem anstehenden Boden (12) an- oder aufliegt. Die andere Seite grenzt an Luft. An der Luftseite wird der Riß (14) verdämmt, beispielsweise mit einem schnell abbindenden Haftmörtel (10). Hierdurch wird verhindert, daß die gelbildende Wasserglas/Härtelösung in den Luftraum austritt. Am anderen Rißende kann die Injektionslösung in das anstehende Erdreich eindringen, wodurch die abdichtende Wirkung verstärkt wird (13). Die Injektionslösung wird solange verpreßt, bis sich ein bestimmter vorzugebender Druck aufbaut. Dabei soll der Druck der Festigkeit des Bauteils angepaßt werden. Das Ende der Injektion wird durch einen Druckanstieg angezeigt.Such packers are known for the renovation of cracked masonry or concrete (compare the company brochure from Desoi GmbH quoted at the beginning). The figure shows a schematic drawing of such a packer, which is located in a laterally attached bore (11) (blind hole) which cuts a crack (14) to be compressed. FIG. 1 shows a conceivable application example of the renovation method according to the invention: concrete or masonry (15) is to be renovated here, which lies or rests on one side against the existing floor (12). The other side borders on air. The crack (14) is blocked on the air side, for example with a quick-setting adhesive mortar (10). This prevents the gel-forming water glass / hardening solution from escaping into the air space. At the other end of the crack, the solution for injection can penetrate into the soil, which increases the sealing effect (13). The solution for injection is pressed until a certain pressure to be specified builds up. The pressure should be adapted to the strength of the component. The end of the injection is indicated by an increase in pressure.
In dem gezeigten Beispiel weist der Packer einen einzigen Verpreßnippel auf. Demnach müssen Wasserglas- und Härterlösung vor Einpressen in den Nippel miteinander vermischt werden. Über den Nippel erfolgt die Verpressung des Injektionsmittels in das teilweise geschlossene Hohlraumsystem Sackloch/Riß. Dabei werden Sackloch, Riß und bereichsweise das angrenzende Bodenmaterial verfüllt. Vorzugsweise verbleibt der Packer nach der Injektion im Sackloch bzw. wird mit der Trennschleifscheibe abgeschnitten. Das verbleibende Loch und der Rest des Packers werden mit Mörtel beigeputzt.In the example shown, the packer has a single compression nipple. Accordingly, the water glass and hardener solution must be pressed together before being pressed into the nipple be mixed. The injection medium is pressed into the partially closed blind hole / crack cavity system via the nipple. Blind hole, crack and in some areas the adjacent soil material are filled. The packer preferably remains in the blind hole after the injection or is cut off with the cut-off wheel. The remaining hole and the rest of the packer are cleaned with mortar.
Man kann jedoch auch einen Packer verwenden, der zwei getrennte Zufuhrleitungen für die Wasserglas- und die Härterlösung aufweist. Ein derartiger Packer ist in Figur 2 wiedergegeben. Die Wasserglas- und die Härterlösung vermischen sich in diesem Fall erst beim Austritt aus dem Packer in das Bohrloch. Durch eine geeignet ausgebildete Mischdüse am Austritt des Packers kann das Vermischen verbessert werden. In dieser Ausführungsform ist gewährleistet, daß keine Injektionslösung innerhalb des Packers aushärtet. Im einfachsten Fall genügt eine Scheibe (22) mit zwei Bohrungen, aus denen die beiden Lösungen in den Bohrkanal (11) austreten und sich hierbei vermischen.However, you can also use a packer that has two separate supply lines for the water glass and the hardener solution. Such a packer is shown in Figure 2. In this case, the water glass and hardener solutions only mix when they exit the packer into the borehole. Mixing can be improved by a suitably designed mixing nozzle at the outlet of the packer. In this embodiment it is ensured that no solution for injection hardens within the packer. In the simplest case, a disc (22) with two bores is sufficient, from which the two solutions emerge into the boring channel (11) and mix in the process.
Selbstverständlich ist es bei erforderlichen flächigen Abdichtungen möglich und empfehlenswert, nicht mit einer einzigen Bohrung und mit einem einzigen Packer, sondern mit mehreren zu arbeiten.Of course, it is possible and advisable to work with not just a single hole and a single packer, but several if the surface seals are required.
Als Wasserglaslösungen kann man Natrium- und/oder Kaliumwasserglaslösungen einsetzen. Aus Kostengründen sind Natriumwasserglaslösungen bevorzugt. Diese weisen auch ein günstigeres Viskositätsverhalten auf als Kaliumwasserglaslösungen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbaren Wasserglaslösungen weisen vorzugsweise einen Feststoffanteil im Bereich von 2 bis 40 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 25 Gew.-%, auf. Feststoffgehalte im oberen Bereich sind insbesondere dann bevorzugt, wenn sich hinter dem Riß im Erdreich durch Auswaschen bereits eine Kaverne gebildet hat, die mit dem aus der Injektionslösung entstehenden Gel aufgefüllt werden soll. Der Feststoffanteil ist nach oben jedoch durch die Viskosität der Lösung und die möglicherweise zu rasch erfolgende Gelbildung begrenzt. Lösungen mit geringerem Feststoffanteil werden bevorzugt dann eingesetzt, wenn die Lösung hinter dem Riß in lok- keren Boden eindringen soll. Die Wasserglaslösungen weisen vorzugsweise ein Molverhältnis von Siθ2:M2θ, M = Alkalimetall (= Modul) im Bereich von etwa 2 bis etwa 5 auf. Module an der unteren Grenze dieses Bereichs und darunterliegende haben den Nachteil, daß sie sehr stark alkalische Wassergläser beschreiben. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Verwendung einen starken Alkalieintrag in den Boden zur Folge haben und erfordert die Verwendung größerer Mengen Härtersubstanzen. Module im oberen Bereich beschreiben siliciumreiche Wassergläser, die weniger stark alkalisch sind und die mit geringeren Härterzusätzen zur Gelbildung zu bringen sind. Mit steigendem Modul erhöht sich jedoch bei gleichem Feststoffgehalt der Lösung die Viskosität, so daß das Umpumpen dieser Wasserglaslösungen zunehmend schwieriger wird. Wasserglaslösungen mit Modulen im Bereich von etwa 2,7 bis 4,2 stellen einen guten Kompromiß zwischen den unterschiedlichen Anforderungen dar und sind daher bevorzugt.Sodium and / or potassium water glass solutions can be used as water glass solutions. Sodium water glass solutions are preferred for cost reasons. These also have a more favorable viscosity behavior than potassium water glass solutions. The water glass solutions which can be used for the process according to the invention preferably have a solids content in the range from 2 to 40% by weight, in particular from 5 to 25% by weight. Solids contents in the upper range are particularly preferred if a cavern has already formed behind the crack in the ground by washing out, which is to be filled with the gel resulting from the solution for injection. However, the solids content is limited by the viscosity of the solution and the gel formation that may take place too quickly. Solutions with a lower solids content are preferably used when the solution is to penetrate looser soil behind the crack. The water glass solutions preferably have a molar ratio of SiO 2: M 2 O, M = alkali metal (= modulus) in the range from about 2 to about 5. Modules at the lower limit of this range and below have the disadvantage that they describe very strongly alkaline water glasses. In the use according to the invention, this can result in a strong alkali entry into the soil and requires the use of larger amounts of hardening substances. Modules in the upper area describe silicon-rich water glasses that are less strongly alkaline and that can be made to gel with less hardener additives. With increasing module, however, the viscosity increases with the same solids content of the solution, so that pumping around these water glass solutions becomes increasingly difficult. Water glass solutions with modules in the range from about 2.7 to 4.2 represent a good compromise between the different requirements and are therefore preferred.
Härtersubstanzen, die eine Alkalimetallsilicatlösung in ein Hydrogel überführen, sind in großer Anzahl bekannt. Ihre Wirkung kann einmal darin bestehen, daß Härterbestandteile zusammen mit Silicationen schwer lösliche Niederschläge bilden, die die Wasserglaslösung zu einem Gel umwandeln. Beispiele hierfür sind Alkalimetallalumi- natlösungen, beispielsweise Natriumaluminatlösungen, die beim Vermischen mit Wasserglaslösung ein Alumosilicatgel bilden. Ähnlich reagieren Erdalkalimetall-Kationen, bei denen das Ausfallen von schwerlöslichen Erdalkalimetallsilicaten die Gelbildung hervorrufen. Zum andern kann der Gelbildungsmechanismus jedoch auch darauf beruhen, daß die Härtersubstanzen Hydroxidionen der alkalischen Wasserglaslösung binden. Hierdurch erniedrigt sich der pH- Wert der Silicatlösung, was zum Ausfällen gelbildender Kieselsäure führt. In dieser Weise wirken wasserlösliche Salze, die noch saure Wasserstoffionen enthalten. Beispiele derartiger saurer wasserlöslicher Salze, die im Sinne der Erfindung als Härter einsetzbar sind, sind Hydrogenphosphate, Dihydrogen- phosphate, Hydrogensulfate und/oder Hydrogencarbonate. Aus der letzten Gruppe sind besonders Hydrogencarbonate geeignet.A large number of hardener substances which convert an alkali metal silicate solution into a hydrogel are known. Their effect can consist in the fact that hardener components together with silicate ions form sparingly soluble precipitates which convert the water glass solution into a gel. Examples of these are alkali metal aluminate solutions, for example sodium aluminate solutions, which form an aluminosilicate gel when mixed with water glass solution. Alkaline earth metal cations react in a similar way, in which the precipitation of poorly soluble alkaline earth metal silicates causes gel formation cause. On the other hand, the gel formation mechanism can also be based on the fact that the hardening substances bind hydroxide ions of the alkaline water glass solution. This lowers the pH value of the silicate solution, which leads to the precipitation of gel-forming silica. Water-soluble salts that still contain acidic hydrogen ions act in this way. Examples of such acidic water-soluble salts which can be used as hardeners in the sense of the invention are hydrogen phosphates, dihydrogen phosphates, hydrogen sulfates and / or hydrogen carbonates. Hydrogen carbonates from the last group are particularly suitable.
Als Härtersubstanzen, die durch Binden von Hydroxidionen zur Bildung von Kieselsäuregelen aus Wasserglaslösungen führen, können jedoch auch organische Säuren oder deren Verbindungen, die Hydroxidionen zu binden vermögen, eingesetzt werden. Derartige Substanzen kommen dann in Frage, wenn der hierdurch bedingte C SB- Gehalt der Injektionslösung als nicht problematisch für den gegebenenfalls anstehenden Boden angesehen wird. Beispiele derartiger Verbindungen sind Carbonsäureester oder Kohlensäureester, aus denen durch Hydrolyse in der alkalischen Wasserglaslösung die freie Säure entsteht, die ihrerseits Hydroxidionen bindet. Um die CSB- Belastung zu begrenzen, setzt man vorzugsweise Ester niederer Alkohole, insbesondere Ethylester, ein. Alternativ lassen sich Ester mehrwertiger Alkohole mit kurzkettei- gen Carbonsäuren einsetzen, beispielsweise Essigsäureester von Glykol oder Glycerin. Glycerintriacetat ist ein bevorzugtes Beispiel. Als bevorzugte Härtersubstanz kommt weiterhin Glyoxal in betracht, das aufgrund seines geringen Molekulargewichts zu einer besonders geringen CSB-Belastung führt. Seine Wirkung beruht darauf, daß es sich in der alkalischen Wasserglaslösung nach einer bestimmten Zeit zu Hydroxyessigsäure umlagert, die ihrerseits Hydroxidionen bindet. Hydroxyessigsäure stellt eine natürlich vorkommende Substanz dar, deren biologischer Abbau keine Probleme bereitet. Mi- schungen unterschiedlicher organischer Härtersubstanzen, beispielsweise eine Mischung von Glycerintriacetat und Propylencarbonat, können zu besonders günstigen Gelbildungszeiten führen.However, organic acids or their compounds which are capable of binding hydroxide ions can also be used as hardening substances which lead to the formation of silica gels from water glass solutions by binding hydroxide ions. Substances of this type come into question if the resulting C SB content of the injection solution is not considered to be problematic for the soil that may be present. Examples of such compounds are carboxylic acid esters or carbonic acid esters, from which the free acid, which in turn binds hydroxide ions, is formed by hydrolysis in the alkaline water glass solution. In order to limit the COD load, esters of lower alcohols, in particular ethyl esters, are preferably used. Alternatively, esters of polyhydric alcohols with short-chain carboxylic acids can be used, for example acetic acid esters of glycol or glycerin. Glycerol triacetate is a preferred example. Glyoxal, which due to its low molecular weight leads to a particularly low COD load, can also be considered as the preferred hardening substance. Its effect is based on the fact that after a certain time it is rearranged in the alkaline water glass solution to hydroxyacetic acid, which in turn binds hydroxide ions. Hydroxyacetic acid is a naturally occurring substance whose biodegradation poses no problems. Mi Mixtures of different organic hardening substances, for example a mixture of glycerol triacetate and propylene carbonate, can lead to particularly favorable gel formation times.
Verwendet man als Härterlösung eine Alkalimetall-Aluminatlösung, so wählt man deren Konzentration und Menge vorzugsweise so, daß in der vermischten Wasserglas/Härterlösung das Molverhältnis Siθ2:Al2θ3 im Bereich von etwa 5 bis etwa 100 liegt.If an alkali metal aluminate solution is used as the hardening solution, its concentration and amount are preferably chosen such that the SiO 2: Al 2 O 3 molar ratio in the mixed water glass / hardening solution is in the range from about 5 to about 100.
Die Konzentrationen der Wasserglas- und der Härterlösung sowie deren Mischungsverhältnis stellt man vorzugsweise so ein, daß das Verhältnis des Feststoff gehalts der Wasserglaslösung zum Wirkstoffgehalt der Härterlösung im Bereich von etwa 100:2 bis 100: 100 liegt und daß der gesamte Feststoffanteil der vermischten Wasserglas- und Härterlösung im Bereich zwischen etwa 2 und etwa 50 Gew.-% liegt. Dabei sind für Hartgele Gewichtsverhältnisse des Feststoffgehalts der Wasserglaslösung zum Wirk- stoffgehalt der Härterlösung im Bereich von etwa 100:2 bis etwa 100:50, für Weichgele Gewichtsverhältnisse von etwa 100:10 bis etwa 100:100 bevorzugt. Unter Wirk- stoffgehalt der Härterlösung wird bei Lösungen salzartiger Härter der Feststoffgehalt verstanden. Bei organischen, insbesondere bei Raumtemperatur flüssigen Härtern ist hiermit der Anteil der organischen Komponente gemeint, der bei reinen Estern 100 % beträgt. Durch das Verhältnis des Feststoffgehalts der Wasserglaslösung zum Wirkstoffgehalt der Härterlösung läßt sich die Zeit bis zum Eintritt der Gelbildung einstellen. Je geringer dieses Verhältnis ist, desto rascher tritt die Gelbildung ein. Dabei hängt die Zeit bis zum Eintritt der Gelbildung auch vom Modul der Wasserglaslösung sowie von der chemischen Natur der Härterlösung ab und muß für die jeweilige Kombination experimentell bestimmt werden. Durch Variation dieser Parameter läßt sich die Zeit bis zur Gelbildung an die erwünschte Verarbeitungszeit anpassen. Hierfür kann es beispielsweise günstig sein, eine Kombination unterschiedlicher Härter einzusetzen, die sich in ihrer Reaktionszeit unterscheiden. Ein Beispiel hierfür ist die Kombination des eher langsam reagierenden Glyoxals mit dem eher schnell reagierenden Natriumhy- drogencarbonat. Generell läßt sich die Gelbildung bei Verwendung von Estern als Härter durch Zusatz saurer Salze beschleunigen.The concentrations of the water glass and hardener solution and their mixing ratio are preferably adjusted so that the ratio of the solids content of the water glass solution to the active substance content of the hardener solution is in the range from about 100: 2 to 100: 100 and that the total solids content of the mixed water glass and hardener solution is in the range between about 2 and about 50% by weight. Weight ratios of the solids content of the water glass solution to the active substance content of the hardener solution in the range from about 100: 2 to about 100: 50 are preferred for hard gels, and weight ratios of about 100: 10 to about 100: 100 are preferred for soft gels. In the case of solutions of salt-like hardeners, the active substance content of the hardener solution is understood to mean the solids content. In the case of organic hardeners, in particular those which are liquid at room temperature, this means the proportion of the organic component which is 100% in the case of pure esters. The ratio between the solids content of the water glass solution and the active substance content of the hardener solution allows the time until gel formation to occur. The lower this ratio, the faster the gel formation occurs. The time until gel formation also depends on the module of the water glass solution and the chemical nature of the hardener solution and must be determined experimentally for the respective combination. The time until can be varied by varying these parameters adapt to the desired processing time for gel formation. For this purpose, it can be advantageous, for example, to use a combination of different hardeners which differ in their reaction time. An example of this is the combination of the rather slow-reacting glyoxal with the rather fast-reacting sodium bicarbonate. In general, gel formation can be accelerated by using acidic salts when using esters as hardeners.
Unabhängig von der gewählten Härtersubstanz wählt man die Konzentrationen der jeweiligen Lösungen derart, daß die Wasserglas/Härterlösung nach dem Vermischen eine Siθ2-Konzentration im Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% aufweist. Dabei sind für Weichgele Siθ2-Gehalte von etwa 5 bis etwa 10 Gew.-%, für Hartgele von etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% bevorzugt. Bei geringeren Konzentrationen ist die Gelbildung nicht mehr gewährleistet, bei höheren Konzentrationen wird die Verarbeitung wegen der hohen Viskosität und der gegebenenfalls sehr raschen Gelbildung zunehmend schwieriger. Konzentrationen am unteren Ende des Bereichs wählt man jedoch vorteilhafterweise dann, wenn die Risse eng sind und/oder die'Injektionslösung in wenig poröses Erdreich eindringen soll. Konzentrationen im oberen Bereich sind bevorzugt, wenn die Risse etwa 1 bis etwa 5 mm weit sind. Bei geringeren Rißbreiten sind dünnflüssigere Injektionslösungen bevorzugt.Regardless of the hardener substance chosen, the concentrations of the respective solutions are chosen such that the water glass / hardener solution after mixing has an SiO 2 concentration in the range from about 1 to about 30% by weight. SiO 2 contents of approximately 5 to approximately 10% by weight are preferred for soft gels and approximately 20 to approximately 30% by weight for hard gels. At lower concentrations, gel formation is no longer guaranteed; at higher concentrations, processing becomes increasingly difficult due to the high viscosity and possibly very rapid gel formation. Concentrations at the lower end of the range are advantageously chosen, however, if the cracks are narrow and / or the injection solution is to penetrate less porous soil. Concentrations in the upper range are preferred when the cracks are about 1 to about 5 mm wide. With smaller crack widths, thinner injection solutions are preferred.
Die Viskosität der vermischten Wasserglas/Härterlösung bei der Verarbeitungstemperatur sollte in einem Bereich liegen, daß die Lösung gut in die Risse und gegebenenfalls darunterliegendes Erdreich oder Hohlräume eindringen kann. Günstig sind Viskositäten im Bereich von etwa 1 bis etwa 300 mPa-s (bestimmbar nach Brookfield). Viskositäten kleiner als 200 mPa-s, beispielsweise im Bereich von 2 bis 100 mPa-s, sind besonders günstig. Die Viskosität hängt von der Konzentration und dem Modul der Wasserglaslösung ab. Bekanntermaßen bewirken hohe Module und hohe Konzentrationen hohe Viskositäten.The viscosity of the mixed water glass / hardener solution at the processing temperature should be in a range such that the solution can penetrate well into the cracks and, if necessary, underneath the soil or cavities. Viscosities in the range from about 1 to about 300 mPa.s (determinable according to Brookfield) are favorable. Viscosities less than 200 mPa-s, for example in the range from 2 to 100 mPa-s, are particularly favorable. The viscosity depends on the concentration and the modulus of the Water glass solution. It is known that high modules and high concentrations cause high viscosities.
Die Steuerung der Zuführung der Wasserglas- und der Härterlösung in den Packer ist dann besonders einfach zu regeln, wenn man die Konzentrationen der beiden Lösungen so einstellt, daß jeweils gleiche Volumenteile der beiden Lösungen miteinander vermischt werden müssen. Je nach Packerkonstruktion und Pumpenauslegung sind jedoch auch andere Volumenverhältnisse möglich. Die technisch realistische Spanne der Volumenverhältnisse liegt zwischen etwa 10:1 und etwa 1 : 1. Prinzipiell kann man die Wasserglas- und die Härterlösung zuerst vermischen und dann über eine einzige Schlauchleitung in den Packer einspeisen. Dabei ist es jedoch schwierig, einerseits eine Gelbildung in der Schlauchleitung zu vermeiden und andererseits nach Injektion der Lösung in die Schadstelle eine rasche Gelbildung zu erzielen. Verarbeitungstechnisch ist es daher einfacher, wenn auch apparativ aufwendiger, die Wasserglas- und die Härterlösung durch getrennte Schlauchleitungen in den Packer einzuspeisen und erst im Packer selbst oder vorzugsweise unmittelbar nach Austritt aus dem Packer miteinander zu vermischen. Selbstverständlich setzt dies eine entsprechende Konstruktion des Packers voraus, wie beispielsweise in Abbildung 2 wiedergegeben.The control of the supply of the water glass and the hardener solution in the packer is particularly easy to regulate if the concentrations of the two solutions are set such that the same volume parts of the two solutions must be mixed with one another. Depending on the packer design and pump design, other volume ratios are also possible. The technically realistic range of volume ratios is between approximately 10: 1 and approximately 1: 1. In principle, the water glass and hardener solutions can be mixed first and then fed into the packer via a single hose line. However, it is difficult, on the one hand, to avoid gel formation in the hose line and, on the other hand, to achieve rapid gel formation after injection of the solution into the damaged area. In terms of processing technology, it is therefore easier, albeit more complex in terms of equipment, to feed the water glass and hardener solution through separate hose lines into the packer and to mix them only in the packer itself or preferably immediately after it leaves the packer. Of course, this requires an appropriate construction of the packer, as shown in Figure 2, for example.
Die erfmdungs gemäß einzusetzenden Wasserglas/Härterlösungen haben den Vorteil, bereits im unreagierten Zustand weitgehend umweltneutral zu sein. Die entstehenden Gele stellen elastische Weichgele oder Hartgele dar. Feststoffreiche Gele (Hartgele) sind besonders resistent gegen Verformung durch Austrocknung und zeigen weniger Schrumpf. Sie sind weitgehend unempfindlich gegen Änderungen der Bauwerksfeuchte. Die erfindungsgemäßen Systeme aus Wasserglas und Härterlösung haben den Vorteil, daß sich das Zeitintervall bis zur Gelbildung und damit die Verarbeitungszeit gut reproduzierbar einstellen läßt. Nach Ablauf der Gelbildungszeit erfolgt die Gelbildung zuverlässig und rasch. Hierdurch ist eine hohe Verarbeitungssicherheit bei kurzer Taktzeit gegeben. Es ist nicht erforderlich, die Injektionslösungen zu erwärmen. Die Gele härten bei den üblicherweise angetroffenen Temperaturen zuverlässig aus. The water glass / hardener solutions to be used according to the invention have the advantage of being largely environmentally neutral even in the unreacted state. The resulting gels are elastic soft or hard gels. Solid gels (hard gels) are particularly resistant to deformation due to drying out and show less shrinkage. They are largely insensitive to changes in building moisture. The systems of water glass and hardener solution according to the invention have the advantage that the time interval until gel formation and thus the processing time can be set in a reproducible manner. After the gel formation time has elapsed, gel formation takes place reliably and quickly. This ensures high processing reliability with a short cycle time. It is not necessary to heat the solutions for injection. The gels cure reliably at the temperatures commonly encountered.
B e i s p i e l eB e i s p i e l e
Im Folgenden wird eine Reihe von Wasserglas/Härtersystemen beschrieben, die zu den erfindungsgemäß angestrebten Gelbildungszeiten führen. Alle Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozent.A number of water glass / hardener systems are described below which lead to the gel formation times sought according to the invention. All percentages mean percentages by weight.
Als Wasserglaslösungen können eingesetzt werden (Handelsprodukte der Firma Henkel KGaA, Düsseldorf):The following can be used as water glass solutions (commercial products from Henkel KGaA, Düsseldorf):
Na-Wasserglas HK 30 mit 22,39 % Siθ2 und 5,83 % Na2θ Gewichtsverhältnis Siθ2 zu Na2θ = 3,84 Na- Wasserglas 37/40 mit 27,01 % Siθ2 und 7,99 % Na2O Gewichtsverhältnis Siθ2 zu Na2θ = 3,38 Na-Wasserglas 43/45 mit 31,32 % Siθ2 und 10,10 % Na2θ Gewichtsverhältnis Siθ2 zu Na2θ = 3,10 Na-Wasserglas 48/50 mit 33,36 % Siθ2 und 12,10 % Na2θ Gewichtsverhältnis Siθ2 zu Na2θ = 2,76 K-Wasserglas 40 mit 27,53 % Siθ2 und 13,17 % K2O Gewichtsverhältnis Siθ2 zu K2O = 2,09Na water glass HK 30 with 22.39% Siθ2 and 5.83% Na2θ weight ratio Siθ2 to Na2θ = 3.84 Na water glass 37/40 with 27.01% Siθ2 and 7.99% Na 2 O weight ratio Siθ2 to Na2θ = 3.38 Na water glass 43/45 with 31.32% Siθ2 and 10.10% Na2θ weight ratio Siθ2 to Na2θ = 3.10 Na water glass 48/50 with 33.36% Siθ2 and 12.10% Na2θ weight ratio Siθ2 Na2θ = 2.76 K water glass 40 with 27.53% Siθ2 and 13.17% K2O weight ratio Siθ2 to K2O = 2.09
Die drei letztgenannten Wasserglastypen sind sehr viskos. Sie müssen mit Wasser verdünnt werden, um gut pumpfähige Lösungen zu erhalten. Als Wasser wurde generell vollentsalztes Wasser verwendet. Beispiele für Injektionslösungen:The last three types of water glass are very viscous. They have to be diluted with water in order to obtain well pumpable solutions. Demineralized water was generally used as water. Examples of injection solutions:
Die Wasserglas- und die Härterlösung wurden in einem Becherglas rasch miteinender vermischt und die Zeit bis zur Gelbildung (Festwerden der Lösung) bestimmt.The water glass and hardener solutions were quickly mixed together in a beaker and the time until gel formation (solidification of the solution) was determined.
Injektionslösungen für Weichgele:Injection solutions for soft gels:
Figure imgf000015_0001
Injektionslösungen für Hartgele
Figure imgf000015_0001
Injection solutions for hard gels
Als Hilfsstoffe wurden zusätzlich eingesetzt:The following were also used as auxiliary substances:
GlucoponR 215 CS:Cg-Cιo-Alkyl-l,5-Glucosid (Handelsprodukt der Henkel KGaA) als 20 %-ige Lösung Triton^- BG 10: Zucker-Fettalkohol-Acetal (Handelsprodukt von Union Carbide) als 17,5 %ige Lösung Mit Ausnahme von Beispiel 9 wurden die Gelbildungsversuche bei 23 °C durchgeführt. Glucopon R 215 CS: Cg-Cιo-alkyl-l, 5-glucoside (commercial product from Henkel KGaA) as a 20% solution Triton ^ - BG 10: sugar-fatty alcohol acetal (commercial product from Union Carbide) as 17.5% Solution With the exception of Example 9, the gel formation experiments were carried out at 23 ° C.
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
1) Verdünnung vor dem Einwiegen: 534,0 g K-Wasserglas 40 wurden mit 16,6 g Wasser verdünnt. Man erhält eine Lösung mit 26,73 % Siθ2 und 12,79 % K2O. Hiervon wurden für Beispiel 8 100 g eingesetzt.1) Dilution before weighing: 534.0 g of K water glass 40 were diluted with 16.6 g of water. A solution with 26.73% SiO 2 and 12.79% K2O is obtained. 100 g of this were used for Example 8.
2) Das Beispiel zeigt ein Wasserglas/Härtersystem, das im Volumenverhältnis 8 : 1 injiziert werden kann.2) The example shows a water glass / hardener system that can be injected in a volume ratio of 8: 1.
Beispiel 10Example 10
Wasserglaslösung: 100,0 g Na-Wasserglas 37/40Water glass solution: 100.0 g Na water glass 37/40
0,2 g Triton BG 10 zusammen 74,2 ml0.2 g Triton BG 10 together 74.2 ml
Härterlösung: 7,2 g Glycerintriacetat 3,6 g Propylencarbonat zusammen 9,2 mlHardener solution: 7.2 g glycerol triacetate 3.6 g propylene carbonate together 9.2 ml
Wasserglas- und Härterlösung der genannten Zusammensetzung wurden im Volumenverhältnis 8 : 1 rasch gemischt (die Zeit bis zur Gelbildung beträgt 150 Sekunden). 85 g der gemischten Lösung wurden sofort mit 300 g Quarzsand F 32 intensiv vermischt, so daß die gesamte Luft entweichen konnte. Es wurde ein fester Körper erhalten, der nur einen sehr geringen Schrumpf zeigte. Das Beispiel belegt, daß beim Eintritt der Injektionslösung in das Erdreich die Bildung eines stabilen festen Körpers zu erwarten ist. BezugszeichenlisteThe water glass and hardener solution of the composition mentioned were mixed rapidly in a volume ratio of 8: 1 (the time until gel formation is 150 seconds). 85 g of the mixed solution were immediately mixed intensively with 300 g of F 32 quartz sand, so that all the air could escape. A solid body was obtained which showed very little shrinkage. The example shows that the formation of a stable solid body can be expected when the solution for injection enters the ground. Reference list
10 = Haftmörtel10 = adhesive mortar
11 = Bohrkanal11 = drilling channel
12 = anstehender Boden12 = floor in contact
13 = injizierter Boden13 = injected soil
14 = Riß14 = crack
15 = Beton / Mauerwerk15 = concrete / masonry
16 = Verpreßnippel16 = compression nipple
17 = Flachmutter17 = flat nut
18 = Rohrhülse18 = tube sleeve
19 = Rohrhülse mit Gewinde19 = pipe sleeve with thread
20 = Gummischlauch 21 = Bund20 = rubber hose 21 = collar
22 = Scheibe mit 2 Bohrungen 22 = disc with 2 holes

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Abdichtung von Bauteilen, wobei man mindestens eine Bohrung in das Bauteil einbringt, die den oder die Risse schneidet, in die einzelnen Bohrungen einen Packer so einführt, daß vor dem Packer ein Hohlraum verbleibt, der eine Verbindung zu dem Riß oder den Rissen hat, und aus dem Packer eine gelbildende Flüssigkeit in den Hohlraum vor dem Packer und in den Riß oder die Risse injiziert, dadurch gekennzeichnet, daß als gelbildende Flüssigkeit eine Wasserglaslösung eingesetzt wird, die im Packer selbst, vor dem Einspeisen in den Packer oder beim Austreten aus dem Packer mit Estern oder mit einer wäßrigen Härterlösung vermischt wird, die eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthält: Alkalimetall-Aluminat, Salze von Erdalkalimetall- Kationen, saure wasserlösliche Salze, Glyoxal, organische Säuren oder deren Verbindungen, die Hydroxidionen zu binden vermögen.1. A method for sealing components, wherein at least one hole is made in the component that cuts the crack or cracks, introduces a packer into the individual holes so that a cavity remains in front of the packer that connects to the crack or the Has cracks, and from the packer a gel-forming liquid is injected into the cavity in front of the packer and into the crack or the cracks, characterized in that a water glass solution is used as the gel-forming liquid, which in the packer itself, before feeding into the packer or at Leaving the packer is mixed with esters or with an aqueous hardener solution containing one or more of the following components: alkali metal aluminate, salts of alkaline earth metal cations, acidic water-soluble salts, glyoxal, organic acids or their compounds which are able to bind hydroxide ions .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserglaslösung eine Natrium- und/oder Kaliumwasserglaslösung mit einem Feststoffanteil im Bereich von 2 bis 40 Gew.-% darstellt und einen Modul (= Molverhältnis Siθ2 : M2O, M = Alkalimetall) im Bereich von 2 bis 5 aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that the water glass solution is a sodium and / or potassium water glass solution with a solids content in the range from 2 to 40 wt .-% and a module (= molar ratio SiO 2: M2O, M = alkali metal) in the range from 2 to 5.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sauren wasserlöslichen Salze ausgewählt sind aus Hydrogen- phosphaten, Dihydrogenphosphaten, Hydrogensulfaten und/oder Hydrogencar- bonaten. 3. The method according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that the acidic water-soluble salts are selected from hydrogen phosphates, dihydrogen phosphates, hydrogen sulfates and / or hydrogen carbonates.
4. Verfahren, nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ester ausgewählt sind aus Carbonsäureestern und Kohlensäureestern.4. The method according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that the esters are selected from carboxylic acid esters and carbonic acid esters.
5. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härterlösung Alkalimetall- Aluminat in einer Menge enthält, daß in der vermischten Wasserglas/Härterlösung das Molverhältnis Siθ2 : AI2O3 im Bereich von 5 bis 100 liegt.5. The method according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that the hardener solution contains alkali metal aluminate in an amount that the molar ratio SiO 2: Al 2 O 3 in the mixed water glass / hardener solution is in the range from 5 to 100.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Feststoffgehalts der Wasserglaslösung zum Wirkstoffgehalt der Härterlösung im Bereich von 100 : 2 bis 100 : 100 liegt und daß der Feststoffgehalt der vermischten Wasserglas- und Härterlösung im Bereich zwischen 2 und 50 Gew.-% liegt.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the ratio of the solids content of the water glass solution to the active ingredient content of the hardener solution is in the range from 100: 2 to 100: 100 and that the solids content of the mixed water glass and hardener solution is in the range is between 2 and 50% by weight.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserglas/Härterlösung nach dem Vermischen eine Siθ2- Konzentration im Bereich von 1 bis 30 Gew.-% aufweist.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the water glass / hardener solution after mixing has a SiO 2 concentration in the range of 1 to 30 wt .-%.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wasserglas- und die Härterlösung durch getrennte Zuleitungen in den Packer einspeist und innerhalb des Packers oder beim Austritt aus dem Packer vermischt. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelierzeit der vermischten Wasserglas/Härterlösung im Bereich von 15 Sekunden bis 5 Minuten liegt. 8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the water glass and the hardener solution are fed through separate feed lines into the packer and mixed within the packer or when leaving the packer. A method according to claim 8, characterized in that the gel time of the mixed water glass / hardener solution is in the range of 15 seconds to 5 minutes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7563316B2 (en) 2003-08-01 2009-07-21 Bene-Fit Gmbh Method for producing a colored sand composition, and composition thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10031992A1 (en) 2000-06-30 2002-01-24 Henkel Kgaa Hot melt adhesives for sealing rock or building material
DE102014004087B3 (en) * 2014-03-21 2015-06-18 Minova International Ltd. Self-drilling injection lance and soil stabilization method using same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3600760A1 (en) * 1985-06-29 1987-01-08 Ruhrkohle Ag Refractory compound
DE3538791A1 (en) * 1985-10-31 1987-05-07 Webac Chemie Gmbh Process for hardening of waterglass solutions and hardening system for this purpose
US5017233A (en) * 1985-08-01 1991-05-21 Soltanche Method of rendering soils impervious and products for carrying out the method
US5431728A (en) * 1992-11-12 1995-07-11 Rhone-Poulenc Chimie Inorganic injectable slurries and consolidation of ground formations/construction materials therewith
EP0760353A1 (en) * 1995-08-30 1997-03-05 Rudolf Schanze A water glass based composition for sealing and method of hardening water glass based mass
JPH1017865A (en) * 1996-07-02 1998-01-20 Mitsui Petrochem Ind Ltd Grout for ground and ground improvement method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE962960C (en) * 1953-03-11 1957-05-02 Deutsche Erdoel Ag Process for consolidating and sealing soil formations and masonry
DE3335487C2 (en) * 1983-09-30 1986-10-16 Johann 6054 Dietzenbach Gerstorfer Device for high pressure injection in masonry holes
DE8421167U1 (en) * 1984-07-14 1989-10-26 Polyplan Werkzeuge Hans-Jürgen Borowski GmbH, 2000 Hamburg Device for sealing cracks and the like in components

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3600760A1 (en) * 1985-06-29 1987-01-08 Ruhrkohle Ag Refractory compound
US5017233A (en) * 1985-08-01 1991-05-21 Soltanche Method of rendering soils impervious and products for carrying out the method
DE3538791A1 (en) * 1985-10-31 1987-05-07 Webac Chemie Gmbh Process for hardening of waterglass solutions and hardening system for this purpose
US5431728A (en) * 1992-11-12 1995-07-11 Rhone-Poulenc Chimie Inorganic injectable slurries and consolidation of ground formations/construction materials therewith
EP0760353A1 (en) * 1995-08-30 1997-03-05 Rudolf Schanze A water glass based composition for sealing and method of hardening water glass based mass
JPH1017865A (en) * 1996-07-02 1998-01-20 Mitsui Petrochem Ind Ltd Grout for ground and ground improvement method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 9813, Derwent World Patents Index; Class A26, AN 98-141244, XP002084651 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7563316B2 (en) 2003-08-01 2009-07-21 Bene-Fit Gmbh Method for producing a colored sand composition, and composition thereof

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