WO2005121277A1 - Method for treatment of a conglomerate and method and device for production of an additive for the same - Google Patents

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WO2005121277A1
WO2005121277A1 PCT/EP2005/006148 EP2005006148W WO2005121277A1 WO 2005121277 A1 WO2005121277 A1 WO 2005121277A1 EP 2005006148 W EP2005006148 W EP 2005006148W WO 2005121277 A1 WO2005121277 A1 WO 2005121277A1
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soil
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Christoph Muther
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Christoph Muther
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    • Y02W30/30Landfill technologies aiming to mitigate methane emissions

Definitions

  • the invention relates to a method for treating a mixture, in particular a soil, and a method and a device for producing an additive therefor.
  • the invention also relates to a number of uses of the method and the device.
  • the consolidation or stabilization of mixtures such as soils, dusts, ashes, sludges or the like. represent a problem.
  • the conventional products for consolidation often consist of hydraulically acting binders based on cement or lime as well as other reactive substances or chemicals. In most cases, these hardeners or stabilizers are only of limited effectiveness due to their poor resistance. These products are unable to sustainably stabilize or solidify a mixture - for example a grown soil, which can be very heterogeneous in its structure.
  • Soils change in their chemical and physical structure, so that the conventional stabilizers and stabilizers - especially under the influence of external factors - cannot produce the desired results.
  • Water that just penetrates into the stabilized layers destroys the structure and is mainly the cause, among other things. of road damage.
  • the penetrating water leads to subsidence in and below the stabilized layer, which leads to cracking and breakouts.
  • the inventor has set itself the goal of treating the batch, e.g. of a soil to counteract this erosion and to increase stability on the one hand and water resistance on the other.
  • the particles present in the soil or in the batch are not replaced by non-soil material, as is the case with conventional stabilization.
  • the binding forces present in the batch or soil are activated by adding at least one surface-active, hydrophobic additive.
  • This binding of the individual substrate particles to one another is brought about by breaking open a film of adhesive water surrounding the particles; each of the particles or particles is surrounded by a water film acting as a separating liquid give, which subsequently does not allow cohesion of the individual particles, so that the particles are unable to build adhesion bridges. If this adhesive water film is now torn off by the docking of the hydrophobic additive on the particles, the particle surfaces become active in binding and thus experience an affinity in the mutual ' binding ' . If the mixture is subjected to pressure under water in a saturated state - i.e.
  • the reagents necessary for the preparation of the additive are preferably a mixture of highly surface-active substances, such as alkyl-substituted amines with alkyl residues of chain length from 016 to 018, which is matched and optimized to the batch to be treated - for example soils and quaternary
  • an additive is used according to the invention which is fed in liquid form to the substrate or batch to be bound - for example a soil.
  • the active ingredients are supplied to the soil in the finest disperse form by spraying water as the carrier medium. This is preferably done with a sprayer, which may be built on a truck.
  • the docking of the active, strongly polar amine group also lies on the mineral particle surfaces; the amine group creates a strong adhesive effect on the particle surface.
  • the hydrophobic chains of the additive advantageously influence the interactions between water and the mineral particles in the desired manner.
  • the mixture is subjected to an intensive mixing process, and the additive-containing mixture is agglomerated largely irreversibly under vibration and / or compression.
  • a water-repellent or watertight additive-containing mixture is produced during processing; the additive protects the batch against washing out and toxic ingredients are immobilized.
  • the additive is produced in a preferably heatable mixer with the addition of a medium, in particular water.
  • Additive is assigned to a reactor with an agitator both a line for water and a line for liquid substances; there is also a feed line for solids from a silo.
  • a vessel for a dispersion with additive is advantageously arranged downstream of the reactor.
  • the invention also distinguishes itself in an inventive manner from measures such as those described in the AGK "Applied Geology Düsseldorf” series by VL Giurgea in the • Article "Hydrogeological and geotechnical requirements for the installation of sites for the storage of radioactive residues taking into account the CONSOLID system ", published by: Prof. Dr. Dr. Kurt Czurda and Prof. Dr. Heinz Hötzl.
  • the basic mode of operation of the CONSOLID system is attributed to the knowledge, that the CONSOLID has a surface-active effect in the pore and micro-pore area of the soils, dissolves the adhesive water film, which primarily leads to irreversible agglomeration of the fine and very fine particles of the treated soil and by activating the soil's own binding forces (increasing the cohesion and the internal friction angle) ) A high level of compactibility of the soil is achieved.It can also be seen from the article mentioned that the CONSOLID is primarily used in the following areas: road construction, railway construction, sealing, dam and dyke construction, landfill construction and special areas.
  • the CONSOLID system developed for the storage of radioactive residues has significant disadvantages, particularly in the latter areas of application, due to its composition and its technical application.
  • the system absolutely contains binders, especially hydraulic binders in the form of setting substances such as hydraulic lime or cement.
  • the CONSOLID system consists of two separate active ingredient components, which are separately introduced into the soil in a complex preparation and application process in two steps.
  • the first active ingredient of the CONSOLID system must be brought into solution with a mixture of isopropyl alcohol and subsequently this first component is introduced into the soil as a solution separately from the second active ingredient of the CONSOLID system.
  • the second active ingredient of the CONSOLID system is mixed in a complex mixing and milling process in a ball mill with a hydraulic binder, especially with cement, to form a dry powder, which is then mixed into the Process of the first component with the resulting mixture is introduced by a second separate mixing process.
  • a total of four mixing processes must therefore be carried out - namely one for the first active ingredient component or the second active ingredient component and then one for the separate admixture of the first and second active ingredient components into a soil mixture.
  • the transport medium for the first active ingredient component - namely isopropyl alcohol - proves to be dangerous and volatile in the context of this application, possibly even highly explosive.
  • the fact that the CONSOLID system requires the first active ingredient component to be dissolved with the isopropyl alcohol implies that this not only involves complex security measures, but also that the volatile transport medium also proves to be extremely unreliable.
  • a solution of the first active ingredient component in the transport medium is subject to great variability due to the volatility.
  • the dry powder containing the second active ingredient requires fine dust transport media such as cements, which are subject to drift and have proven to be strongly alkaline.
  • the drifting of the fine dust can lead to considerable lung strain on the processing personnel and the alkaline effect, when the dry powder is introduced into the soil, ⁇ pollutes the soil water in an environmentally unacceptable manner.
  • the transport media used for the active substances in the CONSOLID system are unacceptably environmentally incompatible and, moreover, the use of binders for the second active substance component, as explained above, has proven to be fundamentally disadvantageous.
  • the invention provides in a very particularly preferred development that the mixture contains at least one surface-active, hydrophobic additive is added in water-dispersed form, whereby the binding forces present in the mixture are activated.
  • the additive in one component, ie according to a further development, exactly one surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form is added to the mixture, whereby existing binding forces in the batch are already activated by the one-component additive.
  • the additive is advantageously provided in a so-called master batch as a dispersion in water.
  • the additive can be made available particularly easily and without great effort in the form of a dispersion liquid with water as the transport medium, for example in that the proportions of the dispersion liquid as described above are in the form of highly surface-active and hydrophobic substances are combined and mixed with the addition of water.
  • Providing liquid with water as the transport medium has the advantage that, in contrast to the powdery applications customary in the prior art for CONSOLID systems, no environmental problems, eg. B. regarding the above-mentioned blowing of powdery parts or volatility and dangerousness of isopropyl alcohol. Furthermore, the acidic effect of isopropyl alcohol and the. alkaline effect of hydraulic binders avoided by using water as a transport medium.
  • the additive is provided in liquid form in the form of a water dispersion, it is ensured that the additive can be mixed well into the batch without ambient conditions having a lasting influence on the mixability.
  • the inventor has recognized that not only the hydrophobic effect of the additive is retained when it is made available in the form of an aqueous liquid ,, but in addition to the powdery ' or water-free administration according to the state of the art with an aqueous-liquid administration it is guaranteed that the additive has a particularly high
  • the additive in the present invention is usually to be used in proportionally small amounts, so that good miscibility is also an essential prerequisite for the positive effect for this reason - which is achieved according to the present invention with the aqueous liquid administration.
  • the additive in the present invention is usually to be used in proportionally small amounts, so that good miscibility is also an essential prerequisite for the positive effect for this reason - which is achieved according to the present invention with the aqueous liquid administration.
  • this also has the advantage that the additive only has to be made available in small quantities, and thus a transport effort is also comparatively low.
  • application as a single additive is particularly advantageous. All of this leads to much lower costs than in conventional applications according to the prior art.
  • a preferred development of the method provides for the following steps: Analysis of the. Batch, in particular the grain size distribution of the batch, preferably by sampling; - Providing additional material, in particular in the form of clay, sand and / or gravel material, depending on the original grain size distribution determined in the batch, in order to achieve an advantageous grain size distribution;
  • the batch to be treated has particularly advantageous requirements not only with regard to the addition of the additive, but also with regard to the agglomeration effect. This is explained in detail with reference to the drawing.
  • additional material is advantageously used
  • Fig. 4 a process family tree for activation with the addition of additives
  • FIG. 6 shows a schematic overview in the form of a tree diagram with various preferred uses of a method or a device for the fixation and / or stabilization of batches with the addition of a stabilizing additive in the form of a surface-active hydrophobic additive to the batch;
  • Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of a road made using the stabilizing additive
  • Fig. 8 a flow chart for the use of a stabilizing additive for building a road
  • FIG. 9 an exemplary embodiment of the use described in FIG. 8;
  • Fig. 11 Compatibility curves of different soils as a function of water content
  • FIG. 12 shows a schematic cross-sectional view of a railway line produced using the stabilizing additive
  • FIG. 13 a schematic flow diagram for the use of a stabilizing additive for consolidating and / or stabilizing a soil in railway road construction
  • 15 a schematic view of a channel section, the bottom material of which is solidified and / or stabilized at the bottom of the channel and on the sides and tapering surfaces of the channel using the stabilizing additive, and an analogous example for a dam;
  • 16 shows a schematic view of a landfill section, the floor material for floor walls and covering of the landfill has been solidified and / or stabilized using the stabilizing additive;
  • the binding forces present in the soil are activated with the addition of surface-active additives.
  • an adhesive water film 12 surrounding those mineral particles 10 is broken up; each of the particles 10 is surrounded by such a water film 12, which acts as a separating liquid and which does not permit cohesion of the individual particles according to FIG. 1.
  • this adhesive water film 12 is torn off in FIG. 2 and the particle surfaces become bond-active, which leads to an affinity and therefore to a mutual bond. If the mixture is subjected to a pressure under water in a saturated state - that is, in the so-called proctor optimum - an irreversible agglomeration indicated in FIG. 3 takes place. The soil's binding forces on the reactive surfaces begin to act and the particles 10 interlock. Otherwise, the pressure that must be applied for stabilization during the application should not fall below 1 N / mm 2 , since otherwise agglomeration is not guaranteed.
  • the additive mentioned is used, which according to FIG. 4 is incorporated in liquid form into the substrate or mixture to be bound.
  • the active ingredients are supplied to the soil in the finest dispersed form by spraying water as the carrier medium (stage 1 in FIG. 4).
  • step 2 the floor is then subjected to an intensive mixing process.
  • Asphalt milling machines, disc harrows or similar devices or machines that are used in conventional road construction or agriculture are suitable for this 1 . It is of crucial importance that the additives are distributed as homogeneously as possible in order to ensure that as many soil particles 10 as possible are exposed to the substances supplied. This is known as "mixed in place”.
  • step 4 The batch, which is now mixed with the additives, is compacted (step 4) or vibrated in step 3 after application and distribution - by means of a greder or paver - by means of a roller. Wheel and vibratory rollers as well as plate vibrators or rammers can be used for this.
  • Feeding according to number 1, mixing (number 2) and distribution (number 3) can also be carried out in one operation using suitable machines.
  • the pressure or vibration applied largely determines the strength of the stabilized soil or mixture.
  • the mixture to be treated is added in a mixer or in a mixer while adding the additives similar device mixed (step 5).
  • This mixture can then be subjected to a compacting process (step 6), for example in a press or in the case of vibro-compression.
  • the spreading and subsequent compaction by means of a grading and a roller can also take place after the mixture has been mixed beforehand in the mixer.
  • the stabilized batch can be fully loaded to about half of the optimum in a relatively short time after drying.
  • a setting time such as with cement or lime, which usually requires several days to weeks to wait, is not necessary.
  • the system 20 required for producing the additive is shown in FIG. 5. It essentially consists of a - preferably heatable - reactor 22 with agitator 24, in which the substances are dispersed in water A flowing through a feed line 26.
  • the best results with regard to dispersion are achieved at a process temperature of between 15 ° C and 45 ° C and a residence time of 4 to 18 minutes.
  • the product can be run continuously as well as discontinuously - i.e. batch or batch.
  • the dosage of the liquid substances B is carried via a downstream in a line 26 a built-in metering pump 28 from a barrel or a tank 30, the metering of the solids C over a silo 32, in a rotor 34 metering screw located 36 or by other feed species from the solid container.
  • the substance which is processed in the reactor to form the additive consists essentially of alkyl-substituting amines with alkyl radicals as additive group B and quaternary ammonium salts as additive group C.
  • compositions of the substances are listed in the table below, the water content not being taken into account, since this is primarily based on the optimum of the proctor.
  • the contents therefore only represent the proportion of active ingredient which results from the sum of the two additive groups.
  • the additive can be applied as described above, but can also be introduced into the batch by injecting the batch containing additive with subsequent vibration or compression.
  • Another possible application is the addition of the additive in the manufacture of aerated concrete or precast concrete or reinforced concrete, which is also applied in formwork, which creates the presence of the additives in a water-tight structure. It has been shown that, in addition to the structural engineering applications in stabilization and consolidation listed above, contaminated batches can also be immobilized - such as dusts, soil, etc. contaminated by heavy metals. In this case, the additives seal the batch. The penetration of water into the treated batch, which can lead to washing out of the pollutants, is prevented.
  • a filler such as firebrick structures is usually bound with hydraulic binders such as calcium aluminate, refractory cement, etc. - but also with organic binders.
  • hydraulic binders such as calcium aluminate, refractory cement, etc. - but also with organic binders.
  • the matrix structure of this binder is susceptible to pressure and impact loads at high temperatures.
  • the direct interlocking of the refractory materials which is achieved by using the additives, can significantly reduce this weak point in refractory applications.
  • the fire resistance and strength no longer depend on the thermal resistance of the binder, but on the fire components, which generally have better resistance and strength.
  • the method described above for treating a mixture of particles, in particular a soil with the addition of at least one stabilizing additive - additive or active ingredient - in the form of a surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form, i.e. in aqueous liquid form, to which the mixture can be used in various applications by activating the binding forces in the mixture.
  • at least one stabilizing additive - additive or active ingredient - in the form of a surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form, i.e. in aqueous liquid form to which the mixture can be used in various applications by activating the binding forces in the mixture.
  • the additive is added in aqueous-liquid form and in particular the addition of binding substances such as lime or cement is prevented.
  • Preferred embodiments of such a use 40 are described below in particular.
  • uses based on the railway line construction are described with reference to FIGS. 12, 13 and 14.
  • Using hydraulic engineering, such as the construction of dikes, pools, reservoirs or the like. this will be described with reference to FIG. 15.
  • Further particularly preferred embodiments relate to waste management, as is described with reference to the landfill construction for waste or other waste with reference to FIG. 16.
  • a particularly preferred embodiment relating to metal production and smelting 70 and the immobilization of dangerous substances 60 are described with reference to FIG. 17.
  • the method described above can also be used in the field of building construction, for example by producing building structures in the form of or pressed bodies, such as bricks or stones, can be used.
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a road 41 which has been produced using the above-described stabilizing additive in the form of at least one surface-active, hydrophobic additive by adding it in water-dispersed form to the mixture of the soil, so that it is in the mixture of the soil existing binding forces are activated.
  • the additive is provided as a single component masterbatch "in-place mixed" available.
  • the road 41 is formed on a usually suitable substrate 43 essentially in two layers, namely with a stabilized substrate layer 45 and a stabilized cover layer 47 attached thereon.
  • the stabilized base layer has a thickness of 0.4 m and the stabilized top layer has a thickness of 0.15 m.
  • no excavation has to be carried out and the amount of additional material is reduced considerably, since the locally present soil is solidified and stabilized with the stabilizing additive and forms the road in this form.
  • the road construction shown here is extremely resistant to cracking, cavitation and capillary action due to water penetration due to the hydrophobic effect of the additive.
  • the work involved in producing and maintaining the road shown in FIG. 7 is, of course, many times lower than in conventional road construction.
  • the load capacity is 7 by a factor of 3 to 5 higher than in the case that an untreated floor material would be used.
  • 8 schematically shows the basic sequence of road construction using the stabilizing additive.
  • a soil mixture to be stabilized for example in one
  • a soil should not be within this - quite extensive - balanced composition, it is possible to add a corresponding amount of clay or gravel or sand in a second mixing step 51 together with the stabilizing additive. Mix the mixture and water into the soil mixture.
  • the stabilizing additive is made available as a one-component additive in a masterbatch, which avoids a variety of problems associated with multi-component systems.
  • a third step 53 the water content of the
  • a step 53 is basically superfluous, since the water content can already be optimized in the form of a dispersion of the hydrophobic additive in water. This is done simply by varying the Amount of water in the dispersion. Nevertheless, a step 53 can prove to be useful in individual cases - but this is without great effort, since water is used anyway as a transport medium for the additive.
  • a fourth step 55 the base of the underground base 45 shown in FIG. 7 is compressed and / or compacted.
  • the second, third and fourth steps reference numerals 51, 53, 55 7 the road surface 47 shown in FIG. 7 is produced (reference number 57).
  • the stabilized road 41 shown in FIG. 7 (reference number 59) is obtained in the sixth step.
  • the soil condition of the road area 61 is examined using geological surveys 63 and taking soil samples 65. As a result, it is recorded whether there is a balanced grain size distribution in the soil mixture or whether additional portions of clay, gravel or sand should be added.
  • the road area 61 could be defined and any additional material that might be required could be applied to corresponding points 67 and then, as represented by reference numeral 69, evenly distributed.
  • the soil-stabilizing aqueous-liquid additive "mixed-in-place" can be kept in a tanker truck, for example, as a one-component masterbatch and then fed to a tiller in a form dispersed in water (reference numeral 73).
  • a tanker truck for example, as a one-component masterbatch
  • a tiller in a form dispersed in water
  • FIG. 10 is particularly suitable for picking up soil material and for this via suitable feeders 75 depending on the desired working depth (FIG. 10, left) P age or right side) of the ground mixture 77 the stabilizing additive in an aqueous liquid form, ie in dispersed form in water to mix.
  • additional water components can be added to the soil mixture to achieve the optimum of the proctor, or the water content can be reduced if necessary by drying the soil or by adding dry soil material. If the water content is too high, instead of drying, a dry soil material such as e.g. B. sand can be added to the batch, the resulting batch then having a lower water content. It is generally the best possible water content in a variable range around the proctor optimum, the water content not necessarily corresponding to the water-saturated state. Examples of different compactibilities of different soils with different water contents can be seen in FIG. 11.
  • the curve (a) corresponds to a gravel-sand mixture, the curve (b) to a well-grained sand, the curve (c) to a uniform sand bottom, the curve (e) to a heavy clay.
  • the proctor optimum is arranged at the extreme point of the curves.
  • An acceptable range is, for example, a water content of +/- 5% around the optimum of the proctor.
  • the floor can be compacted in a further step 79, for example by a vibrating roller, and then leveled in step 81.
  • the soil can be compacted again as required, for example by means of a suitable roller, and then leveled and passivated again, for example using a normal roller without vibration.
  • Other compressors such as wheel, vibro and sheep's foot rollers or plate vibrators or trench rammers can also be used for this purpose.
  • the pressure thus applied preferably above 1 N / mm 2 , leads to permanent agglomeration or cohesion of the soil particles, which, as described above, is caused by a permanent hooking of the particles after breaking the adhesive water film is achieved by the additive.
  • the surface of the particles is at least partially accessible to other particles for interlocking.
  • a comparatively water-resistant press mixture is then created under pressure, which also has hydrophobic properties.
  • the surface of the stabilized substrate formed in this way can be sealed by the cover layer. The result is a road construction explained in FIG. 7 with stabilized underground base 45 and the top layer 47.
  • a “mixed-in-plant” procedure could also be used.
  • a suitable heatable reactor or container can be selected.
  • the railway line 87 shown in FIG. 12 has a stabilized underground base 89 which is ⁇ similar to the underground base 45 shown in FIG. 7 for a road.
  • the ballast layer 91 which is usual for railroad tracks, and which supports the running surface formed by rails 93 and sleepers 95 for one train.
  • the advantages associated with such a railway line can be similar to. in road construction, summarize. With regard to the manufacture, there is a particularly simple and fast road or railroad path construction, a considerably reduced amount of material to be replaced and, moreover, there are no special requirements for special machines.
  • FIG. 13 A basic procedure for the construction of the route is given in FIG. 13, which is similar to the procedure shown in FIG. 8, for which reason the same reference numerals as in FIG. 8 are used.
  • a ballast layer 91 is applied in a fifth step 58 to the application of a ballast layer 91 and the application of the sleepers 95 and the rails 93.
  • a ballast layer 91 is applied in a fifth step 58 to the application of a ballast layer 91 and the application of the sleepers 95 and the rails 93.
  • des- devis-f-1-ambaenak-t ⁇ ven, - hydrophobic additive as an aqueous dispersion the stabilized and solidified railway line 87, as shown in Fig. 12.
  • Fig. 14 the load capacity of different soils in the area of road and railroad construction is shown in a comparison with two examples.
  • an untreated floor 97 is compared to a floor 99 that has been treated with the stabilizing additive.
  • Both soils were subjected to an indentation test in a standard procedure and assessed according to the usual California Bearing Rate (CBR), in which case the assessment was made only after both soils were stored in water for four days - this assessment is referred to as CBR2.
  • CBR California Bearing Rate
  • a stabilized and solidified soil pan 109 can be formed on a suitable substrate 107 using the surface-active hydrophobic additive, which, with the addition of the additive, is dispersed in water to form the soil mixture and subsequent compacting or consolidation of the required for the tub 109 floor mix.
  • the trough 109 is able to seal the channel more reliably than the previous designs, even under the load of the channel water 111.
  • a corresponding construction for a dam section 113 is shown in view B of FIG.
  • the actual dam 115 is secured in its area bordering the water by a boundary layer 117 stabilized with the surface-active and hydrophobic additive and a rock layer 119 against the water 121.
  • the dam 115 On its side facing away from the water 121, the dam 115 is additionally secured against slipping away by a further stabilized bottom layer 123.
  • the boundary layer 117 facing the water is part of a stabilized floor pan 125 formed in the vicinity of the bank.
  • the stabilized layers 117, 123, 125 can be realized on practically any surface 127.
  • the batch intended for stabilization can also be easily viewed for the purpose of optimization. lent its grain by adding clay, sand or gravel.
  • FIG. 16 shows a section of a waste disposal site 129 which is formed on a base material 131 suitable for such purposes.
  • a floor pan 133 is formed on the base 131 and covered by a cover and sealing layer 135.
  • the floor pan 131 and the top and sealing layer 135 are likewise formed in the form of a stabilized floor layer using the stabilizing additive (additive) described above, the stabilizing additive being added to the floor batch in the form of a surface-active hydrophobic additive in water-dispersed form becomes.
  • the stabilizing additive additive
  • a thickness of the stabilized layer 131 in the region of 60 cm is usually sufficient to form a floor pan.
  • one or more layers 139 are preferably formed by immobilized waste material. Depending on the type of waste, these can be enclosed by one or more sealing layers 141.
  • View B shows an additional detail 143 of the top and sealing layer. Similar to the floor area, the cover and sealing layer is initially formed by one or more layers of immobilized waste material 139, which is additionally delimited by a special sealing layer.
  • a 40 cm thick stabilized layer 145 and a substantially smaller second stabilized layer 147, in which a drainage 149 is laid, are usually sufficient.
  • the top and sealing layer 135 of Landfill 129 has a humus layer 151 on its surface that can be planted with greenery.
  • the immobilizing effect of the stabilizing additive in the form of the surface-active, hydrophobic additive has also been proven for the uses of the surface-active hydrophobic additive in water-dispersed form in road construction, railway construction, hydraulic engineering or landfill construction. It has been shown that especially in dusts, ashes, slurries or the like, in particular in mixtures containing mineral materials or metal dusts, dangerous or toxic substances present by adding the surface-active hydrophobic additive to that of dusts, ashes, slurries or .dgl. immobilized formed mixture of the material. For this purpose, the dust, ash or sludge material contaminated with dangerous or toxic substances is treated in a manner similar to that explained with reference to FIGS. 8 and 13, which is why the same reference numerals as in FIGS. 8 and 13, which is why the same reference numerals as in FIGS. 8 and 13, which is why the same reference numerals as in FIGS. 8 and 13, which is why the same reference numerals as in FIGS. 8 and 13, which is why the same
  • the immobilized material provided with reference number 153 can be left in place as required or, as indicated in step 155, can be brought into a landfill in a suitable form, for example into a landfill 129 shown in FIG. 16 can advantageously be used in the context of the immobilization layer provided with reference number 139.
  • a further advantageous use of the method can also be specified with reference to FIG. 17 in relation to mixtures containing metal.
  • This can affect batches in which metals are only to be immobilized as impurities, for example as described above.
  • the metal - Pb will have to be assessed differently than e.g. B. Sn - can with higher metal contents in the batch, for. B. more than 10%, reuse is also sought.
  • a particularly advantageous embodiment has been the use of the method explained above in the context of the treatment of mixtures containing metal dust such as soils, dusts, ashes, slurries or the like. proved. This affects a wide variety of metal dusts, but it can also affect others concern inorganic and organic substances. Thus, the measures mentioned are particularly advantageous for residues of aluminum extraction referred to as red mud.
  • Metal dusts containing copper or lead in mixtures are also particularly known, the metals generally being present as oxide or other mineral compounds, for example also as Si compounds or C compounds and as inorganic or organic compounds such as hydrocarbons.
  • mixtures containing such metal dusts can be compacted using the method explained above by adding the surface-active hydrophobic additive in water-dispersed form to the mixture containing metal or metal compounds and thereby immobilizing it. Subsequent processing of the compacted metal-containing mixture into briquettes or other shaped articles which are suitable for removal can thus be accomplished at the site of the overburden. In this way, the shaped bodies could be fed directly to the metal recovery and could make a valuable contribution in the context of a metal melt or smelting 159. So 'would not only be an efficient exploitation of raw materials guarantees but it would be performed mainly huge amounts of existing tailings gradually eliminate and good use.
  • both a line (26) for water (A) and a line (26 a ) for liquid substances (B) are assigned to a container with an agitator (24).
  • a container (38) for a dispersion with additive (D) is also arranged downstream of the container (22).

Abstract

The invention relates to a method for the treatment of a conglomerate made from particles, in particular, a foundation, whereby, through addition of at least one surface-active, hydrophobic additive in liquid form and with the application of hydraulic binding substances to the conglomerate, the inherent binding forces therein are activated. Furthermore, a contact film of water, surrounding the particle, is broken and a pressure of, preferably, > 1 N/mm2 applied to the conglomerate under water in the saturated state. Strongly surface-active substances which stabilise the conglomerate with addition of water as medium, are added and mixed in. A device, for the production and application of an additive, is provided with a container with stirrer (24), a line (26) for water (A) and a line (26e) for liquid substances (B). A vessel (38) for a dispersion with additive (D) is arranged after the container (22). A series of preferred applications is disclosed.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Verfahren zur Behandlung eines Gemenges sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Additivs dafürProcess for treating a batch and process and device for producing an additive therefor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Gemenges, insbesondere eines Bodens sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Additivs dafür. Die Erfindung betrifft auch eine Reihe von Verwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung.The invention relates to a method for treating a mixture, in particular a soil, and a method and a device for producing an additive therefor. The invention also relates to a number of uses of the method and the device.
Die Verfestigung bzw. die Stabilisierung von Gemengen wie Böden, Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl. stellen ein Prob- lern dar. Die herkömmlichen Produkte zur Verfestigung bestehen vielfach aus hydraulisch wirkenden Bindemitteln auf Basis eines Zementes oder Kalks sowie anderen reaktiven Substanzen bzw. Chemikalien. In den meisten Fällen sind diese Verfestiger oder Stabilisatoren aufgrund der schlechten Beständigkeit nur bedingt wirksam. Diese Produkte sind nicht in der Lage, ein Gemenge -- beispielsweise einen gewachsenen Boden, der in seiner Struktur sehr heterogen sein kann -- nachhaltig zu stabili- sieren oder zu verfestigen.The consolidation or stabilization of mixtures such as soils, dusts, ashes, sludges or the like. represent a problem. The conventional products for consolidation often consist of hydraulically acting binders based on cement or lime as well as other reactive substances or chemicals. In most cases, these hardeners or stabilizers are only of limited effectiveness due to their poor resistance. These products are unable to sustainably stabilize or solidify a mixture - for example a grown soil, which can be very heterogeneous in its structure.
Böden verändern sich in der chemischen wie auch physikalischen Struktur, so dass die konventionellen Stabilisatoren und Verfestiger -- besonders unter Einfluss äußerer Fakto- ren -- nicht die gewünschten Resultate erbringen können.Soils change in their chemical and physical structure, so that the conventional stabilizers and stabilizers - especially under the influence of external factors - cannot produce the desired results.
Hierbei stellen statische und dynamische Einwirkungen -- etwa durch das Befahren einer stabilisierenden Fläche durch Fahrzeuge -- eine besondere Herausforderung dar. Hinsicht- lieh solcher Beanspruchungen versagen die herkömmlichen Verfahren oft nach kurzer Zeit. Vielfach ist eine ungenügende Tragfähigkeit -- hervorgerufen durch den Eintrag bodenfremder Stoffe, die in Schichten nach einer Auskofferung eingebracht werden -- das kritische Element.Static and dynamic effects - for example, when driving through a stabilizing surface by vehicles - pose a particular challenge. With regard to such stresses, the conventional methods often fail after a short time. In many cases there is insufficient load-bearing capacity - caused by the entry non-soil materials that are placed in layers after being excavated - the critical element.
Der größte Nachteil der herkömmlichen Substanzen zur Stabi- lisierung ist jedoch, dass diese eine geringe Beständigkeit gegen Wasserangriff besitzen und dadurch der Erosion im hohen Maße ausgesetzt sind.However, the main disadvantage of conventional substances for stabilization is that they have little resistance to water attack and are therefore highly exposed to erosion.
Gerade eindringendes Wasser in die stabilisierten Schichten bewirkt eine Zerstörung der Struktur und ist hauptsächlich Verursacher u.a. von Straßenschäden. Das eindringende Wasser führt zu Senkungen in und unterhalb der stabilisierten Schicht, wodurch es zu Rissbildung und Ausbrüchen kommt.Water that just penetrates into the stabilized layers destroys the structure and is mainly the cause, among other things. of road damage. The penetrating water leads to subsidence in and below the stabilized layer, which leads to cracking and breakouts.
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, durch die Behandlung des Gemenges, z.B. eines Bodens, dieser Erosion entgegenzuwirken und die Stabilität einerseits sowie der Wasserbeständigkeit zum anderen zu erhöhen. Dabei werden die im Boden oder im Gemenge vorhande- nen Partikel nicht durch bodenfremdes Material ersetzt, wie dies bei der konventionellen Stabilisierung erfolgt .In view of these circumstances, the inventor has set itself the goal of treating the batch, e.g. of a soil to counteract this erosion and to increase stability on the one hand and water resistance on the other. The particles present in the soil or in the batch are not replaced by non-soil material, as is the case with conventional stabilization.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun- gen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale . Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar sein.The teaching of the independent claim leads to the solution of this task; the subclaims indicate favorable further training. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawing and / or the claims fall within the scope of the invention. For the specified design ranges, values within the stated limits should also be disclosed as limit values and can be used as desired.
Erfindungsgemäß werden durch Beigabe von zumindest einem oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additiv die im Gemenge oder Boden vorhandenen Bindungskräfte aktiviert. Diese Bindung der einzelnen Substratteilchen untereinander wird durch das Aufbrechen eines die Partikel umgebenden Haftwasserfilms bewirkt; jedes der Partikel oder Teilchen ist von einem als Trennflüssigkeit wirkenden Wasserfilm um- geben, der in der Folge eine Kohäsion der einzelnen Partikel nicht zulässt, so dass die Partikel nicht in der Lage sind, Haftungsbrücken aufzubauen. Wird nun dieser Haftwasserfilm durch das Andocken des hydrophoben Additivs an den Partikeln abgerissen, werden die Partikeloberflächen bindungsaktiv und erfahren dadurch eine Affinität in der gegenseitigen' Bindung. Setzt man das Gemenge unter Wasser in gesättigtem Zustand -- also im sog. Proktoroptimum -- einem Druck aus, entsteht eine irreversible Agglomeration. Die bodeneigenen Bindungskräfte an den reaktiven Oberflächen beginnen zu wirken, und die Partikel verhaken sich ineinander. Bei den zur Herstellung des Additivs notwendigen Reagenzien handelt es sich erfindungsgemäß vorzugsweise um ein auf die zu behandelnden Gemenge -- beispielsweise Böden -- abgestimmte und optimierte Mischung von stark oberflächenaktiven Substanzen, wie etwa alkyl-substituierte Amine mit- Alkylresten der Kettenlänge von 016 bis 018 und quarternä-According to the invention, the binding forces present in the batch or soil are activated by adding at least one surface-active, hydrophobic additive. This binding of the individual substrate particles to one another is brought about by breaking open a film of adhesive water surrounding the particles; each of the particles or particles is surrounded by a water film acting as a separating liquid give, which subsequently does not allow cohesion of the individual particles, so that the particles are unable to build adhesion bridges. If this adhesive water film is now torn off by the docking of the hydrophobic additive on the particles, the particle surfaces become active in binding and thus experience an affinity in the mutual ' binding ' . If the mixture is subjected to pressure under water in a saturated state - i.e. in the so-called proctor optimum - an irreversible agglomeration occurs. The soil's binding forces on the reactive surfaces begin to work and the particles interlock. According to the invention, the reagents necessary for the preparation of the additive are preferably a mixture of highly surface-active substances, such as alkyl-substituted amines with alkyl residues of chain length from 016 to 018, which is matched and optimized to the batch to be treated - for example soils and quaternary
• ren Ammoniumsalzen. Die aktive, stark polare Alkylgruppe "dockt" an der Oberfläche des typischen mineralischen Par- tikels des Bodens an, und die hydrophoben Ketten beeinflussen in positiver ' Weise die kritische Interaktion zwischen Wasser und den mineralischen Partikeln, welche zu einer irreversiblen Agglomeration führt. Der bei der Applikation zur Stabilisierung aufzubringende Druck sollte keinesfalls 1 N/mm2 unterschreiten, da ansonsten eine Agglomeration nicht gewährleistet zu werden vermag. Der aufgebrachte Pressdruck ist -- neben der möglichst homogenen Mischung des Gemenges -- im Proktoroptimum entscheidend.• Ren ammonium salts. The active, strongly polar alkyl group "docked" on the surface of typical mineral Par tikels of the soil, and the hydrophobic chains in the positive influence ', the critical interaction between water and the mineral particles, which leads to an irreversible agglomeration. The pressure to be applied during the application for stabilization should never fall below 1 N / mm 2 , since otherwise agglomeration cannot be guaranteed. In addition to the most homogeneous possible mixture of the batch, the applied pressure is crucial in the optimum of the proctor.
Um diese boden- oder substrateigenen Bindekräfte zu aktivieren, wird erfindungsgemäß ein Additiv eingesetzt, welches dem zu bindenden Substrat oder Gemenge -- etwa einem Boden -- in flüssiger Form zugeleitet wird. Die Wirkstoffe werden dabei in feinster disperser Form durch Versprühen von Wasser als Trägermedium dem Boden zugeführt. Dies erfolgt vorzugsweise mit einem Sprayer, der gegebenenfalls auf einem Lastkraftwagen aufgebaut ist.In order to activate these soil or substrate-specific binding forces, an additive is used according to the invention which is fed in liquid form to the substrate or batch to be bound - for example a soil. The active ingredients are supplied to the soil in the finest disperse form by spraying water as the carrier medium. This is preferably done with a sprayer, which may be built on a truck.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch das Andocken der akti- ven, stark polaren Amingruppe an den mineralischen Partikeloberflächen; die Amingruppe erzeugt eine starke Haftwirkung an der Partikeloberfläche. Vorteilhafterweise beeinflussen die hydrophoben Ketten des Additivs die Interreak- tionen zwischen Wasser und den mineralischen Partikeln in der gewünschten Weise.Within the scope of the invention, the docking of the active, strongly polar amine group also lies on the mineral particle surfaces; the amine group creates a strong adhesive effect on the particle surface. The hydrophobic chains of the additive advantageously influence the interactions between water and the mineral particles in the desired manner.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung wird das Gemenge einem intensiven Mischprozess unterzogen, und das additivhaltige Gemenge wird unter Vibration und/oder Verdichtung weitgehend irreversibel agglomeriert.According to further features of the invention, the mixture is subjected to an intensive mixing process, and the additive-containing mixture is agglomerated largely irreversibly under vibration and / or compression.
Vorteilhafterweise entsteht bei der Verarbeitung ein wasserabweisendes bzw. wasserdichtes additivhaltiges Gemenge; durch das Additiv wird das Gemenge gegen Auswaschung ge- schützt, und toxische Inhaltsstoffe werden immobilisiert.Advantageously, a water-repellent or watertight additive-containing mixture is produced during processing; the additive protects the batch against washing out and toxic ingredients are immobilized.
Erfindungsgemäß wird das Additiv in einem vorzugsweise beheizbaren Mischer unter Beigabe eines Mediums -- insbesondere von Wasser -- hergestellt.According to the invention, the additive is produced in a preferably heatable mixer with the addition of a medium, in particular water.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines Stabilisators od.dgl. Additiv ist einem Reaktor mit Rührwerk sowohl eine Leitung für Wasser als auch eine Leitung für liquide Substanzen zugeordnet; ebenfalls ist eine Zu- leitung für Feststoffe aus einem Silo vorhanden. Vorteilhafterweise wird dem Reaktor ein Gefäß für eine Dispersion mit Additiv nachgeordnet.In the device according to the invention for producing a stabilizer or the like. Additive is assigned to a reactor with an agitator both a line for water and a line for liquid substances; there is also a feed line for solids from a silo. A vessel for a dispersion with additive is advantageously arranged downstream of the reactor.
Die Erfindung grenzt sich in erfinderischer Weise auch von Maßnahmen ab, wie sie in der Schriftenreihe AGK "Angewandte Geologie Karlsruhe" von V. L. Giurgea in dem • Artikel "Hydrogeologische und geotechnische Voraussetzungen für die Anlage von Standorten zur Lagerung radioaktiver Reststoffe unter Berücksichtigung des CONSOLID-Systems" , Herausgeber: Prof. Dr. Dr. Kurt Czurda und Prof. Dr. Heinz Hötzl, vorgeschlagen worden sind. Unter dem Handelsnamen "OONSOLID" wird dort die grundsätzliche Wirkungsweise des CONSOLID- Systems auf die Erkenntnis zurückgeführt, dass das CONSOLID im Poren- und Mikroporenbereich der Böden, grenzflächenaktiv wirkt, den Haftwasserfilm löst, wobei es dadurch vorrangig zu einer irreversiblen Agglomeration der Fein- und Feinstteilchen des behandelten Bodens kommt und über die Aktivierung der bodeneigenen Bindekräfte (Erhöhung der Kohäsion und des inneren Reibungswinkels) eine hohe Verdichtbarkeit des Bodens bewirkt wird. Dem genannten Artikel ist auch zu entnehmen, dass das CONSOLID vorrangig in folgenden Bereichen eingesetzt wird: Straßenbau, Bahnbau, Abdichtungen, Damm- und Deichbau, Deponiebau sowie Spezial- bereiche.The invention also distinguishes itself in an inventive manner from measures such as those described in the AGK "Applied Geology Karlsruhe" series by VL Giurgea in the • Article "Hydrogeological and geotechnical requirements for the installation of sites for the storage of radioactive residues taking into account the CONSOLID system ", published by: Prof. Dr. Dr. Kurt Czurda and Prof. Dr. Heinz Hötzl. Under the trade name" OONSOLID "the basic mode of operation of the CONSOLID system is attributed to the knowledge, that the CONSOLID has a surface-active effect in the pore and micro-pore area of the soils, dissolves the adhesive water film, which primarily leads to irreversible agglomeration of the fine and very fine particles of the treated soil and by activating the soil's own binding forces (increasing the cohesion and the internal friction angle) ) A high level of compactibility of the soil is achieved.It can also be seen from the article mentioned that the CONSOLID is primarily used in the following areas: road construction, railway construction, sealing, dam and dyke construction, landfill construction and special areas.
Das für die Lagerung radioaktiver Reststoffe entwickelte CONSOLID-System hat jedoch, insbesondere in den letztge- nannten Anwendungsbereichen, aufgrund seiner Zusammensetzung und seiner technischen Anwendung wesentliche Nachteile. Zum einen enthält das System zwingend Bindemittel, insbesondere hydraulische Bindemittel in Form von Abbindersubstanzen wie z.B.- hydraulischen Kalk oder Zement. Zum anderen besteht das CONSOLID-System aus zwei separaten Wirkstoffkomponenten, die separat in einem aufwändigen Vor- bereitungs- und Applikationsprozess in zwei Schritten in den Boden eingebracht werden.However, the CONSOLID system developed for the storage of radioactive residues has significant disadvantages, particularly in the latter areas of application, due to its composition and its technical application. On the one hand, the system absolutely contains binders, especially hydraulic binders in the form of setting substances such as hydraulic lime or cement. On the other hand, the CONSOLID system consists of two separate active ingredient components, which are separately introduced into the soil in a complex preparation and application process in two steps.
Die erste Wirkstoffkomponente des CONSOLID-Systems muss unter Mischung mit Isopropylalkohol in Lösung gebracht werden und nachfolgend wird diese erste Komponente separat von der zweiten Wirkstoffkomponente des CONSOLID-Systems als Lösung in den Boden eingebracht. Die zweite Wirkstoff- komponente des CONSOLID-Systems wird in einem aufwändigen Misch-Mahlvorgang in einer Kugelmühle mit einem hydraulischen Bindemittel, insbesondere mit Zement zu einem Trockenpulver vermischt, welches dann in das aus dem Misch- Vorgang der ersten Komponente mit dem Boden entstehende Gemenge durch einen zweiten separaten Mischvorgang eingebracht wird. Insgesamt müssen also vier Mischvorgänge vorgenommen werden - nämlich jeweils einer für die erste Wirk- stoffkomponente bzw. die zweite Wirkstoffkomponente und dann jeweils einer zur separaten Beimischung der ersten und zweiten Wirkstoffkomponente zu einem Bodengemenge. Die Art der Vorbereitung und Applikation für das CONSOLID-System ist somit höchst aufwändig und für Anwendungen in breiten Bereichen praktisch nicht ausführbar. Hinzu kommt., dass sich das Transportmedium für die erste Wirkstoffkomponente - nämlich Isopropylalkohol - im Rahmen dieser Anwendung als gefährlich und flüchtig erweist, gegebenenfalls sogar hoch explosiv. Dadurch, dass das CONSOLID-System erfordert, die erste Wirkstoffkomponente mit dem Isopropylalkohol in Lösung zu bringen, impliziert, dies nicht nur aufwändige Sicherheitsmaßnahmen, sondern darüber hinaus erweist sich das flüchtige Transportmedium auch als höchst unzuverlässig. Je nach Umgebungsbedingungen ist nämlich aufgrund der Flüchtigkeit eine Lösung der ersten Wirkstoffkomponente in dem Transportmedium einer starken Variabilität unterworfen. Das die zweite Wirkstoffkomponente enthaltende Trockenpulver erfordert feinstäubige Transportmedien wie z.B. Zemente, welche der Verwehung unterliegen und sich als stark alkalisch erweisen. Bei der Applikation kann die Verwehung der Feinstäube zu einer erheblichen Lungenbelastung des Bearbeitungspersonals führen und die alkalische Wirkung belastet bei Einbringung des Trockenpulvers in den Boden in nicht umweltverträglicher Weise das Bodenwasser. Im Ergeb- nis sind die beim CONSOLID-System für die Wirkstoffe verwendeten Transportmedien in nicht akzeptabler Weise umweltunverträglich und zudem hat sich die Verwendung von Bindemitteln für die zweite Wirkstoffkomponente, wie oben erläutert, als grundsätzlich unvorteilhaft erwiesen.The first active ingredient of the CONSOLID system must be brought into solution with a mixture of isopropyl alcohol and subsequently this first component is introduced into the soil as a solution separately from the second active ingredient of the CONSOLID system. The second active ingredient of the CONSOLID system is mixed in a complex mixing and milling process in a ball mill with a hydraulic binder, especially with cement, to form a dry powder, which is then mixed into the Process of the first component with the resulting mixture is introduced by a second separate mixing process. A total of four mixing processes must therefore be carried out - namely one for the first active ingredient component or the second active ingredient component and then one for the separate admixture of the first and second active ingredient components into a soil mixture. The type of preparation and application for the CONSOLID system is therefore extremely complex and practically impossible for applications in broad areas. In addition, the transport medium for the first active ingredient component - namely isopropyl alcohol - proves to be dangerous and volatile in the context of this application, possibly even highly explosive. The fact that the CONSOLID system requires the first active ingredient component to be dissolved with the isopropyl alcohol implies that this not only involves complex security measures, but also that the volatile transport medium also proves to be extremely unreliable. Depending on the ambient conditions, a solution of the first active ingredient component in the transport medium is subject to great variability due to the volatility. The dry powder containing the second active ingredient requires fine dust transport media such as cements, which are subject to drift and have proven to be strongly alkaline. In the application, the drifting of the fine dust can lead to considerable lung strain on the processing personnel and the alkaline effect, when the dry powder is introduced into the soil, pollutes the soil water in an environmentally unacceptable manner. As a result, the transport media used for the active substances in the CONSOLID system are unacceptably environmentally incompatible and, moreover, the use of binders for the second active substance component, as explained above, has proven to be fundamentally disadvantageous.
In Abgrenzung dazu sieht die Erfindung in einer ganz besonders bevorzugten Weiterbildung vor, dass dem Gemenge zumindest ein oberflächenaktives, hydrophob wirkendes Additiv in in Wasser dispergierter Form beigegeben wird, wobei die in dem Gemenge vorhandenen Bindungskräfte aktiviert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, das Additiv, im Unterschied zum CONSOLID-System, einkomponentig zur Ver- fügung zu stellen, d.h. es erfolgt, gemäß einer Weiterbildung die Beigabe genau eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs in Wasser dispergierter Form in das Gemenge, wobei in dem Gemenge vorhandene Bindungskräfte bereits durch das einkomponentige Additiv aktiviert werden. Dazu wird das Additiv vorteilhaft in einem sog. Masterbatch als Dispersion in Wasser bereitgestellt. Dies hat den Vorteil, -dass ein aufwändiger und von den Umgebungsbedingungen abhängiger Lδsungsvorgang wie beim CONSOLID-System für das Additiv gemäß der Erfindung entfällt und im übrigen die Ap- plikation eines einkomponentigen Additivs wesentlicht vereinfacht ist im Vergleich zu mehrschrittigen Mischvorgängen für mehrkomponentige separat einzubringende Additive. Im Unterschied zum CONSOLID-System ist somit eine Wasserdispersion gegeben und nicht eine Lösung des Additivs, was Vorteile bei Herstellung und Anwendung hat und insbesondere die oben genannten Nachteile der Transportmedien des CONSOLID-Systems vermeidet. Insbesondere ist eine Beigabe von bindenden Substanzen, insbesondere hydraulisch bindenden Substanzen, wie hydraulischem Kalk oder Zement, unter- bunden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass nur die Beigabe des zumindest einen oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in wässrig-flüssiger Form zu dem Gemenge erfolgt. Die Ausbildung des Verfahrens betreffend die vorzugsweise einkomponentige Zusammensetzung des Addi- tivs als auch dessen Anwendung betreffend die Einbringung mittels Wasser in das Bodengemenge hat weitere wesentliche Vorteile .In contrast to this, the invention provides in a very particularly preferred development that the mixture contains at least one surface-active, hydrophobic additive is added in water-dispersed form, whereby the binding forces present in the mixture are activated. In contrast to the CONSOLID system, it has proven to be particularly advantageous to provide the additive in one component, ie according to a further development, exactly one surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form is added to the mixture, whereby existing binding forces in the batch are already activated by the one-component additive. For this purpose, the additive is advantageously provided in a so-called master batch as a dispersion in water. This has the advantage that an elaborate solution process which is dependent on the environmental conditions, as in the CONSOLID system for the additive according to the invention, is dispensed with and, moreover, the application of a one-component additive is considerably simplified compared to multi-step mixing processes for multi-component additives to be introduced separately , In contrast to the CONSOLID system, there is therefore water dispersion and not a solution to the additive, which has advantages in manufacture and use and in particular avoids the above-mentioned disadvantages of the transport media of the CONSOLID system. In particular, the addition of binding substances, in particular hydraulically binding substances, such as hydraulic lime or cement, is prevented. In particular, it can be provided that only the at least one surface-active hydrophobic additive is added to the batch in aqueous-liquid form. The development of the process relating to the preferably one-component composition of the additive and its use relating to the introduction into the soil mixture by means of water has further significant advantages.
Zum einen kann das Additiv besonders leicht und ohne großen Aufwand in Form einer Dispersionsflüssigkeit mit Wasser als Transportmedium zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise dadurch, dass die wie oben beschriebenen Anteile der Dispersionsflüssigkeit in Form von stark oberflächenaktiven und hydrophob wirkenden Substanzen zusammengeführt und unter Beigabe von Wasser gemischt werden . Das flüssige zur Verfügungstellen mit Wasser als Transportmedium hat zunächst den Vorteil , dass bei der Anwendung im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bei CONSOLID- Systemen üblichen pulverförmigen Anwendungen keine Umweltprobleme , z . B . hinsichtlich der oben erwähnten Verwehung von pulverigen Anteilen oder Flüchtigkeit und Gefährlichkeit von Isopropylalkohol , auftreten . Weiters ist auch die saure Wirkung von Isopropylalkohol und die. alkalische Wirkung von hydraulischen Bindemitteln durch die Verwendung von Wasser als Transportmedium vermieden . Vor allem ist aber bei einer flüssigen Bereitstellung des Additivs in Form einer Wasserdispersion eine gute Untermischbarkeit des Additivs in das Gemenge gewährleistet , ohne dass Umgebungsbedingungen einen nachhaltigen Einfluss auf die Untermischbarkeit hätten . In Abwendung von der bisherigen Annahme, dass zur Erreichung einer hydrophoben Wirkung eine flüssige Darreichung des Additivs auf Basis von Wasser nachteilig wäre , hat die Erfin- düng nämlich erkannt , dass nicht nur die hydrophobe Wirkung des Additivs beim wässrig-f lüssigen zur Verfügungstellen erhalten bleibt ,, sondern darüber hinaus ist im Unterschied zur pulverförmigen' oder wasserfreien Darreichung gemäß dem Stand der Technik bei einer wässrigen- flüssigen Darreichung gewährleistet , dass das Additiv mit einer besonders hohenOn the one hand, the additive can be made available particularly easily and without great effort in the form of a dispersion liquid with water as the transport medium, for example in that the proportions of the dispersion liquid as described above are in the form of highly surface-active and hydrophobic substances are combined and mixed with the addition of water. Providing liquid with water as the transport medium has the advantage that, in contrast to the powdery applications customary in the prior art for CONSOLID systems, no environmental problems, eg. B. regarding the above-mentioned blowing of powdery parts or volatility and dangerousness of isopropyl alcohol. Furthermore, the acidic effect of isopropyl alcohol and the. alkaline effect of hydraulic binders avoided by using water as a transport medium. Above all, however, if the additive is provided in liquid form in the form of a water dispersion, it is ensured that the additive can be mixed well into the batch without ambient conditions having a lasting influence on the mixability. Averting the previous assumption that a liquid administration of the additive based on water would be disadvantageous in order to achieve a hydrophobic effect, the inventor has recognized that not only the hydrophobic effect of the additive is retained when it is made available in the form of an aqueous liquid ,, but in addition to the powdery ' or water-free administration according to the state of the art with an aqueous-liquid administration it is guaranteed that the additive has a particularly high
Effizienz an die Partikeloberfläche der Partikel des Gemenges gelangt . Die wässrig-f lüssige Darreichung des oberflächenaktiven und hydrophob wirkenden Additivs gewährleistet also erst , dass ein Haftwasserfilm der Partikel auf- gebrochen werden kann . Dies ist auf die gute Kontaktwirkung des flüssigen Additivs mit Wasser zu den Partikeln in Folge der gut untermischbaren flüssigen Darreichung gewährleistet .Efficiency reaches the particle surface of the particles in the batch. The aqueous-liquid presentation of the surface-active and hydrophobic additive only ensures that an adhesive water film of the particles can be broken up. This is ensured due to the good contact effect of the liquid additive with water to the particles as a result of the easily mixable liquid administration.
Durch die Beigabe des Additivs als Dispersion wird ebenso die notwendige Wassermenge zur Erzeugung eines optimalen Wassergehalts (Proktoroptimum) in dem Boden des hydraulischen Gemenges eingebracht . Dies wird im Detail in Bezug auf die Zeichnung erläutert. Dadurch kann ein zur Wasserregulierung notwendiger Schritt wie im Stand der Technik vermieden werden. Im Gegensatz dazu ist bei bisherigen Vorgehensweisen mit einer pulverförmigen Darreichung ein aufwändiger Mischvorgang notwendig, der zudem hinsichtlich der Erreichbarkeit der Partikel durch das Pulver wenig erfolgreich ist . Zusammenfassend hat sich also entgegen der Meinung, eine wäss- rig-flüssige Darreichung des Additivs sei unvorteilhaft aufgrund der Erfindung erwiesen, dass vielmehr die wässrig- flüssige Darreichung mit wesentlichen Vorteilen versehen ist .By adding the additive as a dispersion, the amount of water required to produce an optimal water content (optimum proctor) is also introduced into the bottom of the hydraulic mixture. This is related in detail explained on the drawing. As a result, a step necessary for water regulation as in the prior art can be avoided. In contrast to this, in the case of previous procedures with powdery administration, a complex mixing process is necessary, which is also not very successful with regard to the accessibility of the particles by the powder. In summary, contrary to the opinion that an aqueous-liquid administration of the additive is disadvantageous due to the invention, it has been shown that the aqueous-liquid administration is provided with significant advantages.
Darüber hinaus ist das Additiv bei der vorliegenden Erfindung üblicherweise in anteilsmäßig geringen Mengen anzuwenden, so dass auch aus diesem Grund eine gute Mischbarkeit wesentliche Vorraussetzung für die positive Wirkung ist - was gemäß der vorliegenden Erfindung mit der wässrig-flüs- sigen Darreichung erreicht wird. Wie oben erläutert, wird nämlich das Aufbrechen des Haftwasserfilms auf einem Partikel durch das bloße Vorhandensein des Additivs in geringen Mengen erreicht. Daneben hat dies auch den Vorteil, dass das Additiv lediglich in geringen Mengen zur Verfügung ge- stellt werden muss und damit auch ein Transportaufwand vergleichbar gering ist. Zudem ist die Applikation als ein einziges Additiv besonders vorteilhaft. All dies führt zu weitaus geringeren Kosten als bei üblichen Anwendungen gemäß dem Stand der Technik.In addition, the additive in the present invention is usually to be used in proportionally small amounts, so that good miscibility is also an essential prerequisite for the positive effect for this reason - which is achieved according to the present invention with the aqueous liquid administration. As explained above, namely the breaking up of the adhesive water film on a particle is achieved by the mere presence of the additive in small amounts. In addition, this also has the advantage that the additive only has to be made available in small quantities, and thus a transport effort is also comparatively low. In addition, application as a single additive is particularly advantageous. All of this leads to much lower costs than in conventional applications according to the prior art.
Um bereits vor einer Anwendung des Additivs die Bodenverhältnisse und insbesondere vorhandenen Korngrößenverteilungen feststellen zu können, sieht eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens die folgenden Schritte vor: Analyse des . Gemenges, insbesondere der Korngrößenverteilung des Gemenges, vorzugsweise durch Probenentnahme; - zur Verfügungstellen von zusätzlichem Material, insbesondere in Form von Lehm, Sand und/oder Kies- material in Abhängigkeit der am Gemenge festgestellten, ursprünglichen Korngrößenverteilung, zur Erreichung einer vorteilhaften Korngrößenvertei- lung;In order to be able to determine the soil conditions and, in particular, existing grain size distributions even before the additive is used, a preferred development of the method provides for the following steps: Analysis of the. Batch, in particular the grain size distribution of the batch, preferably by sampling; - Providing additional material, in particular in the form of clay, sand and / or gravel material, depending on the original grain size distribution determined in the batch, in order to achieve an advantageous grain size distribution;
Zumischen des zusätzlichen Materials zum Gemenge.Add the additional material to the batch.
Auf diese Weise wird nämlich erreicht, dass das zu behan- delnde Gemenge besonders vorteilhafte VorrausSetzungen nicht nur hinsichtlich der Zusetzung des Additivs hat, sondern auch hinsichtlich der Agglomerationswirkung vorteilhaft ist. Im Einzelnen ist dies im Bezug auf die Zeichnung erläutert. Zum Erreichen einer vorteilhaften Korn- größenverteilung wird vorteilhaft zusätzliches Material zumIn this way it is achieved that the batch to be treated has particularly advantageous requirements not only with regard to the addition of the additive, but also with regard to the agglomeration effect. This is explained in detail with reference to the drawing. To achieve an advantageous grain size distribution, additional material is advantageously used
Gemenge zugemischt .Batch added.
Zum Erreichen des oben erläuterten Proktoroptimums kann vorteilhaft vorgesehen sein, Wasser auszutreiben oder zuzu- setzen. Alternativ oder zusätzlich kann dem Gemenge weitere Trockenbodensubstanz, wie z.B. Sand, zugefügt werden, um einen zu hohen Wassergehalt auszugleichen.To achieve the above-mentioned optimum of the proctor, it can advantageously be provided to drive out or add water. Alternatively or additionally, further dry soil substance, e.g. Sand can be added to compensate for too high a water content.
Weitere Verfahrensschritte sind vorteilhaft Kompaktieren des Gemenges und/oder Trocknen des Gemenges.Further process steps are advantageously compacting the batch and / or drying the batch.
Die Erfindung führt auch auf eine Reihe von Verwendungen des oben beschriebenen Verfahrens und der oben beschriebenen Vorrichtung, die den Verwendungsansprüchen zu entnehmen sind und im Detail anhand der Zeichnung beispielhaft beschrieben sind. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, diese zeigt in:The invention also leads to a number of uses of the method and the device described above, which can be found in the claims for use and are described in detail by way of example with reference to the drawing. Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing, which shows in:
Fig. 1 bis Fig. 3: unterschiedliche Zuordnungen von Substratteilchen zueinander; Fig. 4: einen VerfahrensStammbaum zur Aktivierung unter Zugabe von Additiven;1 to 3: different assignments of substrate particles to one another; Fig. 4: a process family tree for activation with the addition of additives;
Fig. 5: eine Anlage zur Herstellung von Additiven;5: a plant for the production of additives;
Fig. 6: eine schematische Übersicht in Form eines Baumdiagramms mit verschiedenen bevorzugten Verwendungen eines Verfahrens oder einer Vorrichtung zur Verfes- tigung und/oder Stabilisierung von Gemengen unter Beigabe eines stabilisierenden Zusatzes in Form eines oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs zu dem Gemenge;6 shows a schematic overview in the form of a tree diagram with various preferred uses of a method or a device for the fixation and / or stabilization of batches with the addition of a stabilizing additive in the form of a surface-active hydrophobic additive to the batch;
Fig. 7: eine schematische Querschnittsansicht einer unter Verwendung des stabilisierenden Zusatzes hergestellten Straße; Fig. 8: ein Ablaufdiagramm zur Verwendung eines stabilisierenden Zusatzes zum Bau einer Straße;Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of a road made using the stabilizing additive; Fig. 8: a flow chart for the use of a stabilizing additive for building a road;
Fig. 9: eine beispielhafte Ausführung der in Fig. 8 beschriebenen Verwendung;FIG. 9: an exemplary embodiment of the use described in FIG. 8;
Fig. 10: eine besonders bevorzugte Möglichkeit zur Mischung eines stabilisierenden Zu- satzes zu einem Boden beim Bau einer Straße, wie z.B. in Fig. 9;10: a particularly preferred possibility for mixing a stabilizing additive set to a floor when building a road, such as in Fig. 9;
Fig. 11: Kompaktibilitätskurven von unterschied- liehen Böden in Abhängigkeit vom Wassergehalt ;Fig. 11: Compatibility curves of different soils as a function of water content;
Fig. 12: eine schematische Querschnittsansicht einer unter Verwendung des stabilisie- renden Zusatzes hergestellten Eisenbahntrasse;12 shows a schematic cross-sectional view of a railway line produced using the stabilizing additive;
Fig. 13: ein schematisches Ablaufdiagramm zur Verwendung eines stabilisierenden Zu- satzes zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Bodens im Eisenbahn- straßenbau;13: a schematic flow diagram for the use of a stabilizing additive for consolidating and / or stabilizing a soil in railway road construction;
Fig. 14: eine Gegenüberstellung von Belastbar- keitskapazitäten nach einem CBR2-Wert für einen unbehandelten Boden und einen mit dem stabilisierenden Zusatz behandelten Boden, wobei die Böden gleichermaßen vier Tage in Wasser gelagert wurden und die Festigkeitswerte ermittelt wurden im Falle einer gemäß Fig. 7 bis Fig. 10 hergestellten Straße oder einer gemäß Fig. 12 und Fig. 13 hergestellten Eisenbahntrasse;14: a comparison of resilience capacities according to a CBR2 value for an untreated floor and a floor treated with the stabilizing additive, the floors likewise being stored in water for four days and the strength values being determined in the case of one according to FIG. 7 to 10 produced road or a railway line produced according to FIGS. 12 and 13;
Fig. 15: eine schematische Ansicht eines Kanalabschnitts, dessen Bodenmaterial am Boden des Kanals und an den Seiten und auslaufenden Flächen des Kanals unter Verwendung des stabilisierenden Zusatzes verfestigt und/oder stabilisiert sind sowie ein analoges Beispiel für einen Damm; Fig. 16: eine schematische Ansicht eines Deponieabschnittes, dessen Bodenmaterial für Bodenwände und Abdeckung der Deponie unter Verwendung des stabilisierenden Zusatzes verfestigt und/oder stabilisiert worden ist;15: a schematic view of a channel section, the bottom material of which is solidified and / or stabilized at the bottom of the channel and on the sides and tapering surfaces of the channel using the stabilizing additive, and an analogous example for a dam; 16 shows a schematic view of a landfill section, the floor material for floor walls and covering of the landfill has been solidified and / or stabilized using the stabilizing additive;
Fig. 17: ein Flussdiagramm zur Verwendung eines stabilisierenden Zusatzes zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Gemenges zur Immobilisierung von Schadstoffen.17: a flowchart for the use of a stabilizing additive for solidifying and / or stabilizing a mixture for immobilizing pollutants.
Zur Bindung einzelner in Fig. 1 bis 3 skizzierter Substratteilchen oder Partikel 10 werden unter Beigabe von oberflächenaktiv wirkenden Additiven die im Boden vorhandenen Bindungskräfte aktiviert. Dazu wird ein jene mineralischen Partikel 10 umgebender Haftwasserfilm 12 aufgebrochen; je- des der Teilchen 10 ist von einem solchen -- als Trennflüssigkeit wirkenden -- Wasserfilm 12 umgeben, der eine Kohä- sion der einzelnen Teilchen gemäß Fig. 1 nicht zulässt.For binding individual substrate particles or particles 10 outlined in FIGS. 1 to 3, the binding forces present in the soil are activated with the addition of surface-active additives. For this purpose, an adhesive water film 12 surrounding those mineral particles 10 is broken up; each of the particles 10 is surrounded by such a water film 12, which acts as a separating liquid and which does not permit cohesion of the individual particles according to FIG. 1.
Durch das Andocken des erwähnten hydrophoben Additivs wird in Fig. 2 dieser Haftwasserfilm 12 abgerissen und die Partikeloberflächen werden bindungsaktiv, was zu einer Affinität und deshalb zu einer gegenseitigen Bindung führt. Setzt man das Gemenge unter Wasser in gesättigtem Zustand -- also im sog. Proktoroptimum -- einem Druck aus, erfolgt eine in Fig. 3 angedeutete irreversible Agglomeration. Die bodeneigenen Bindungskräfte an den reaktiven Oberflächen beginnen zu wirken, und die Partikel 10 verhaken sich ineinander. Im übrigen soll der Druck, der bei der Applikation zur Stabilisierung aufgebracht werden muss, 1 N/mm2 nicht unterschreiten, da ansonsten eine Agglomeration nicht gewährleistet ist .By docking the aforementioned hydrophobic additive, this adhesive water film 12 is torn off in FIG. 2 and the particle surfaces become bond-active, which leads to an affinity and therefore to a mutual bond. If the mixture is subjected to a pressure under water in a saturated state - that is, in the so-called proctor optimum - an irreversible agglomeration indicated in FIG. 3 takes place. The soil's binding forces on the reactive surfaces begin to act and the particles 10 interlock. Otherwise, the pressure that must be applied for stabilization during the application should not fall below 1 N / mm 2 , since otherwise agglomeration is not guaranteed.
Um diese boden- oder substrateigenen Bindekräfte zu aktivieren, wird das erwähnte Additiv eingesetzt, welches gemäß Fig. 4 in das zu bindende Substrat oder Gemenge in flüssiger Form eingearbeitet wird. Die Wirkstoffe werden dabei in feinster disperser Form durch Versprühen von Wasser als Trägermedium dem Boden zugeführt (Stufe 1 in Fig. 4) .In order to activate these soil or substrate-specific binding forces, the additive mentioned is used, which according to FIG. 4 is incorporated in liquid form into the substrate or mixture to be bound. The active ingredients are supplied to the soil in the finest dispersed form by spraying water as the carrier medium (stage 1 in FIG. 4).
In Schritt 2 wird der Boden anschließend einem intensiven Mischprozess unterzogen. Dafür1 eignen sich Asphaltfräsen, Scheibeneggen oder ähnliche Geräte oder Maschinen, die im konventionellen Straßenbau oder der Landwirtschaft Verwendung finden. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, dass eine möglichst homogene Verteilung der Additive erfolgt, um sicherzustellen, dass möglichst viele Bodenparti- kel 10 den zugeführten Substanzen ausgesetzt werden. Dieses Vorgehen wird als "Mixed in place" bezeichnet.In step 2, the floor is then subjected to an intensive mixing process. Asphalt milling machines, disc harrows or similar devices or machines that are used in conventional road construction or agriculture are suitable for this 1 . It is of crucial importance that the additives are distributed as homogeneously as possible in order to ensure that as many soil particles 10 as possible are exposed to the substances supplied. This is known as "mixed in place".
Das nun mit den Additiven durchsetzte Gemenge wird im Schritt 3 nach der Ausbringung und Verteilung -- mittels ines Gräders oder Fertigers -- durch eine Walze verdichtet (Schritt 4) oder einvibriert. Hierzu können sowohl Rad-, Vibro-Walzen als auch Plattenvibratoren oder Grabenstampfer eingesetzt werden.The batch, which is now mixed with the additives, is compacted (step 4) or vibrated in step 3 after application and distribution - by means of a greder or paver - by means of a roller. Wheel and vibratory rollers as well as plate vibrators or rammers can be used for this.
Das Zuführen nach Ziffer 1, das Mischen (Ziffer 2) und das Verteilen (Ziffer 3) können mit geeigneten Maschinen auch in einem Arbeitsgang bewerkstelligt werden. Der dabei aufgebrachte Druck bzw. die Vibration bestimmt weitgehend die Festigkeit des stabilisierten Bodens oder Gemenges.Feeding according to number 1, mixing (number 2) and distribution (number 3) can also be carried out in one operation using suitable machines. The pressure or vibration applied largely determines the strength of the stabilized soil or mixture.
Bei einer in Fig. 4 rechts dargestellten anderen Möglichkeit -- "Mixed in plant" -- wird unter Beigabe der Additive das zu behandelnde Gemenge in einem Mischer oder in einem ähnlichen Gerät gemischt (Schritt 5) . Anschließend kann dieses Gemenge einem Kompaktierungsprozess (Schritt 6) , beispielsweise in einer Presse oder bei einer Vibroverdich- tung, unterzogen werden. Das Ausbringen und die nachträg- liehe Verdichtung durch einen Gräder und eine Walze kann auch nach vorgängiger Mischung des Gemenges im Mischer erfolgen.In another possibility shown on the right in FIG. 4 - "mixed in plant" - the mixture to be treated is added in a mixer or in a mixer while adding the additives similar device mixed (step 5). This mixture can then be subjected to a compacting process (step 6), for example in a press or in the case of vibro-compression. The spreading and subsequent compaction by means of a grading and a roller can also take place after the mixture has been mixed beforehand in the mixer.
Das stabilisierte Gemenge kann in relativ kurzer Zeit nach dem Trocknen auf etwa die Hälfte des Proktoroptimums voll belastet werden. Eine Abbindezeit wie etwa bei Zement oder Kalk, bei dem in der Regel mehrere Tage bis Wochen abgewartet werden müssen, ist nicht erforderlich.The stabilized batch can be fully loaded to about half of the optimum in a relatively short time after drying. A setting time, such as with cement or lime, which usually requires several days to weeks to wait, is not necessary.
Die zum Herstellen des Additivs erforderliche Anlage 20 ist in Fig. 5 dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem -- bevorzugt beheizbaren -- Reaktor 22 mit Rührwerk 24, in dem die Substanzen in durch eine Zuleitung 26 fließendem Wasser A dispers verteilt werden. Bei einer Pro- zesstemperatur von zwischen 15°C und 45°C sowie einer Verweilzeit von 4 bis 18 Minuten werden die besten Resultate bezüglich der- Dispergierung erreicht. Das Produkt kann sowohl kontinuierlich im Durchlaufverfahren als auch diskontinuierlich -- d.h. schub- oder batchweise -- hergestellt werden.The system 20 required for producing the additive is shown in FIG. 5. It essentially consists of a - preferably heatable - reactor 22 with agitator 24, in which the substances are dispersed in water A flowing through a feed line 26. The best results with regard to dispersion are achieved at a process temperature of between 15 ° C and 45 ° C and a residence time of 4 to 18 minutes. The product can be run continuously as well as discontinuously - i.e. batch or batch.
Die Dosierung der liquiden Substanzen B erfolgt über eine in eine Leitung 26a integrierte Dosierpumpe 28 aus einem Fass oder einem Tank 30, die Dosierung der Feststoffe C über eine einem Silo 32 nachgeschaltete, in einem Rotor 34 befindliche Dosierschnecke 36 oder durch andere Zuführungsarten aus dem Feststoffgebinde.The dosage of the liquid substances B is carried via a downstream in a line 26 a built-in metering pump 28 from a barrel or a tank 30, the metering of the solids C over a silo 32, in a rotor 34 metering screw located 36 or by other feed species from the solid container.
Nach dem Herstellen der das Additiv enthaltenden Dispersion D wird das Produkt in Gefäße 38 verbracht. Dann wird das fertige, für die Anwendung vorbereitete Produkt an den Bestimmungsort transportiert, wo es unter den oben genannten Bedingungen verarbeitet werden kann. Die Substanz, welche im Reaktor zu dem Additiv verarbeitet wird, besteht im Wesentlichen aus einerseits alkylsubsti- tuierenden Aminen mit Alkylresten als Additivgruppe B und andererseits quarternären Ammoniumsalzen als Additivgruppe C.After the preparation of the dispersion D containing the additive, the product is placed in vessels 38. The finished, ready-to-use product is then transported to its destination, where it can be processed under the conditions mentioned above. The substance which is processed in the reactor to form the additive consists essentially of alkyl-substituting amines with alkyl radicals as additive group B and quaternary ammonium salts as additive group C.
Die typischen Zusammensetzungen der Substanzen sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt, wobei der Wasseranteil nicht berücksichtigt ist, da dieser sich primär am Proktoroptimum orientiert. Die Gehalte repräsentieren daher nur den Wirkstoffanteil, welcher sich aus der Summe der beiden Additivgruppen ergibt.The typical compositions of the substances are listed in the table below, the water content not being taken into account, since this is primarily based on the optimum of the proctor. The contents therefore only represent the proportion of active ingredient which results from the sum of the two additive groups.
TABELLE 1TABLE 1
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Die Anwendung dieser Additive ist selbstverständlich nicht nur auf die oben erwähnten klassischen Anwendungen be- schränkt. So kann dieses Produkt auch als Abdichtung von Dämmen, Kanälen und anderen wasserführenden Strukturen eingesetzt werden.The use of these additives is of course not limited to the classic applications mentioned above. This product can also be used to seal dams, canals and other water-bearing structures.
Dabei kann das Additiv -- wie oben beschrieben -- appli- ziert, aber auch durch eine Injektion des additivhaltigen Gemenges mit anschließender Vibration oder Verdichtung in das Gemenge eingebracht werden.The additive can be applied as described above, but can also be introduced into the batch by injecting the batch containing additive with subsequent vibration or compression.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Beigabe des Ad- ditivs bei der Herstellung von Porenbeton oder Betonfertigteilen bzw. Stahlbeton, welcher auch in Schalungen appli- ziert wird, wodurch die Präsenz der Additive eine gegen Wasser dichte Struktur entsteht. Es hat sich gezeigt, dass neben den oben aufgeführten bautechnischen Anwendungen in der Stabilisierung und Verfestigung auch eine Immobilisierung von kontaminierten Gemengen -- wie zum Beispiel von durch Schwermetallen belastete Stäube, Böden usw. -- erfolgen kann. In diesem Falle bewirken die Additive eine Versiegelung des Gemenges. Das Eindringen von Wasser in das behandelte Gemenge, welches zu Auswaschungen der Schadstoffe führen kann, wird unterbunden.Another possible application is the addition of the additive in the manufacture of aerated concrete or precast concrete or reinforced concrete, which is also applied in formwork, which creates the presence of the additives in a water-tight structure. It has been shown that, in addition to the structural engineering applications in stabilization and consolidation listed above, contaminated batches can also be immobilized - such as dusts, soil, etc. contaminated by heavy metals. In this case, the additives seal the batch. The penetration of water into the treated batch, which can lead to washing out of the pollutants, is prevented.
Eine weitere Applikation ist die Anwendung im Bereich der Feuerfestmaterialien. Bei denen wird ein Füllstoff wie etwa Schamottstrukturen, meist mit hydraulischen Bindemitteln wie Kalziumaluminat, Feuerfestzement usw. -- aber auch durch organische Bindemittel -- gebunden. Der Matrixaufbau durch dieses Bindemittel ist anfällig auf Druck- und Schlagbelastung unter hohen Temperaturen. Durch das direkte Verhaken der Feuerfestmaterialien, welches durch die Anwendung der Additive erreicht wird, kann dieser Schwachpunkt bei den Feuerfestanwendungen signifikant reduziert werden.Another application is the application in the field of refractory materials. In these, a filler such as firebrick structures is usually bound with hydraulic binders such as calcium aluminate, refractory cement, etc. - but also with organic binders. The matrix structure of this binder is susceptible to pressure and impact loads at high temperatures. The direct interlocking of the refractory materials, which is achieved by using the additives, can significantly reduce this weak point in refractory applications.
Die Feuerbeständigkeit und Festigkeit hängt nun nicht mehr von der thermischen Beständigkeit des Binders ab , sondern von den Feuer f es tkomponenten, welche in der Regel eine bessere Beständigkeit und Festigkeit aufweisen .The fire resistance and strength no longer depend on the thermal resistance of the binder, but on the fire components, which generally have better resistance and strength.
Die für diese unterschiedlichen Applikationen angewendetenMengen der Additive sind nachfolgend au geführt. TABELLE 2The amounts of additives used for these different applications are listed below. TABLE 2
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*Bezifferung der Schritte in Tab. 1 Die der Tabelle 2 entnehmbaren Anwendungen zeigen die für die unterschiedlichen Applikationen notwendigen Konzentrationen der beiden Additivgruppen aus der Tabelle 1 auf. Dabei ist der notwendige Wassergehalt nicht berücksichtigt. Der Wasseranteil orientiert sich im Proktoroptimum.* Numbering of the steps in Tab. 1 The applications shown in Table 2 show the concentrations of the two additive groups from Table 1 necessary for the different applications. The necessary water content is not taken into account. The water content is based on the optimum of the proctor.
Wie in Fig. 6 gezeigt, kann das oben beschriebene Verfahren zur Behandlung eines Gemenges aus Partikeln, insbesondere eines Bodens, unter Beigabe zumindest eines stabilisierenden Zusatzes - Additivs oder Wirkstoffs - in Form eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form, d.h. in wässrig flüssiger Form, zu dem Gemenge unter Aktivierung der im Gemenge vorhandenen Bindungskräfte in verschiedensten Anwendungen verwendet werden. Dabei wird bevorzugter Weise genau ein und zweckmäßigerweise nur das Additiv in wässrig-flüssiger Form beigegeben und insbesondere die Beigabe von bindenden Substanzen wie Kalk oder Zement unterbunden.As shown in Fig. 6, the method described above for treating a mixture of particles, in particular a soil, with the addition of at least one stabilizing additive - additive or active ingredient - in the form of a surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form, i.e. in aqueous liquid form, to which the mixture can be used in various applications by activating the binding forces in the mixture. In this case, exactly one and expediently only the additive is added in aqueous-liquid form and in particular the addition of binding substances such as lime or cement is prevented.
Im Folgenden werden insbesondere bevorzugte Ausführungsformen einer solchen Verwendung 40 beschrieben. Dazu gehören insbesondere Verwendungen 50 im Bereich der Bautechnik. Diese werden anhand des Straßenbaus im Bezug auf die Fig. 7 bis 10 und 14 beschrieben. Ebenso werden Verwendungen anhand des Eisenbahntrassenbaus im Bezug auf die Fig. 12, 13 und 14 beschrieben. Anhand des Wasserbaus, wie z.B. dem Bau von Deichen, Becken, Reservoiren oder dgl . , wird dies im Bezug auf die Fig. 15 beschrieben. Weitere besonders be- vorzugte Ausführungsformen betreffen das Abfallmanagement wie dies anhand des Deponiebaus für Müll oder sonstigen Abfall in Bezug auf die Fig. 16 beschrieben ist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform betreffend die Metallherstellung und -Verhüttung 70 sowie die Immobilisierung von gefährlichen Substanzen 60 werden anhand der Fig. 17 beschrieben. Darüber hinaus kann das oben beschriebene Verfahren ebenso im Bereich der Baukonstruktion, beispielsweise durch Herstellung von Baukörpern in Form von Form- oder Presskδrpern, wie z.B. Ziegel oder Steine, verwendet werden.Preferred embodiments of such a use 40 are described below in particular. This includes, in particular, uses 50 in the field of construction technology. These are described on the basis of road construction with reference to FIGS. 7 to 10 and 14. Likewise, uses based on the railway line construction are described with reference to FIGS. 12, 13 and 14. Using hydraulic engineering, such as the construction of dikes, pools, reservoirs or the like. , this will be described with reference to FIG. 15. Further particularly preferred embodiments relate to waste management, as is described with reference to the landfill construction for waste or other waste with reference to FIG. 16. A particularly preferred embodiment relating to metal production and smelting 70 and the immobilization of dangerous substances 60 are described with reference to FIG. 17. In addition, the method described above can also be used in the field of building construction, for example by producing building structures in the form of or pressed bodies, such as bricks or stones, can be used.
Fig. 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Straße 41, die unter Verwendung des oben beschriebenen stabilisierenden Zusatzes in Form zumindest eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs durch Beigabe in in Wasser dispergierter Form zum Gemenge des Bodens hergestellt worden ist, so dass die im Gemenge des Bodens vor- handenen Bindungskräfte aktiviert werden. Dabeibist der Einsatz von hydraulisch bindenden Substanzen vermieden und das Additiv wird einkomponentig als Masterbatch "in-place- mixed" zur Verfügung gestellt.FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a road 41 which has been produced using the above-described stabilizing additive in the form of at least one surface-active, hydrophobic additive by adding it in water-dispersed form to the mixture of the soil, so that it is in the mixture of the soil existing binding forces are activated. In this case b the use of hydraulically binding substances is avoided, and the additive is provided as a single component masterbatch "in-place mixed" available.
Die Straße 41 ist auf einem üblicherweise geeigneten Untergrund 43 im Wesentlichen in zweischichtiger Form, nämlich mit einer stabilisierten Untergrundschicht 45 und einer darauf angebrachten stabilisierten Deckschicht 47 gebildet. Die stabilisierte Untergrundschicht weist hier eine Dicke von 0,4 m auf und die stabilisierte Deckschicht eine Dicke von 0,15 m. Im Unterschied zu dem bisher üblichen Vorgehen beim Straßenbau muss bei der in Fig. 7 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform keine Auskofferung vorgenommen werden und die Menge an Zusatzmaterial ist ganz erheblich verringert, da der lokal vorhandene Boden mit dem stabilisierenden Zusatz versehen verfestigt und stabilisiert wird und in dieser Form die Straße bildet. Damit ist im Unterschied zum üblichen Straßenbau auch keine Lagerung von ausgekoffertem Material und Abraum notwendig. Darüber hinaus erweist sich, wie oben ausgeführt, im Unterschied zu üblichen Beton- oder Asphaltdecken der hier dargestellte Straßenaufbau als äußerst resistent gegen Aufbrechen, Hohlraumbildung und Kapillarwirkung durch eindringendes Wasser aufgrund der hydrophoben Wirkung des Additivs. Außerdem ist der Arbeitsaufwand zur Herstellung und Pflege der in Fig. 7 dargestellten Straße natürlich um ein Vielfaches geringer als beim üblichen Straßenbau. Wie noch in Bezug auf Fig. 14 erläutert werden wird, ist die Belastbarkeitskapazität einer in Fig. 7 dargestellten Straße um ein Faktor von 3 bis 5 höher als für den Fall, dass ein unbehandeltes Bodenmaterial verwendet würde. In Fig. 8 ist schematisch der grundsätzliche Ablauf eines Straßenbaus unter Verwendung des stabilisierenden Zusatzes (Additiv) dargestellt. In einem ersten Schritt 49 wird ein zu stabilisierendes Bodengemenge, beispielsweise in einemThe road 41 is formed on a usually suitable substrate 43 essentially in two layers, namely with a stabilized substrate layer 45 and a stabilized cover layer 47 attached thereon. The stabilized base layer has a thickness of 0.4 m and the stabilized top layer has a thickness of 0.15 m. In contrast to the previously usual procedure for road construction, in the particularly preferred embodiment shown in FIG. 7, no excavation has to be carried out and the amount of additional material is reduced considerably, since the locally present soil is solidified and stabilized with the stabilizing additive and forms the road in this form. In contrast to conventional road construction, there is no need to store material and overburden. In addition, as stated above, in contrast to conventional concrete or asphalt pavements, the road construction shown here is extremely resistant to cracking, cavitation and capillary action due to water penetration due to the hydrophobic effect of the additive. In addition, the work involved in producing and maintaining the road shown in FIG. 7 is, of course, many times lower than in conventional road construction. As will be explained with reference to FIG. 14, the load capacity is 7 by a factor of 3 to 5 higher than in the case that an untreated floor material would be used. 8 schematically shows the basic sequence of road construction using the stabilizing additive. In a first step 49, a soil mixture to be stabilized, for example in one
Labor, auf seine grundsätzliche Eignung für den Bau einer Straße untersucht. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine gewisse ausgewogen balancierte Korngrößenverteilung des Bodenmaterials vorhanden sein sollte, um einen besonders guten Stabilisierungs- und Verfestigungseffekt zu erreichen. Insbesondere sollte eine ausreichende Menge von feinen lehm- oder mineralartigen Materialien vorhanden sein. Darüber hinaus sollte auch eine ausreichende Menge an Kies und Sand vorhanden sein, um eine ausreichende Belastbarkeitskapazität zur Verfügung zu stellen.Laboratory, examined for its basic suitability for the construction of a road. It has been shown that there should be a certain balanced grain size distribution of the soil material in order to achieve a particularly good stabilization and consolidation effect. In particular, there should be a sufficient amount of fine clay or mineral-like materials. In addition, there should also be a sufficient amount of gravel and sand to provide sufficient resilience.
Für den Fall, dass sich ein Boden als nicht innerhalb dieser - durchaus weitgezogenen - ausgewogenen Zusammensetzung befinden sollte, ist es möglich, je nach Bedarf eine entsprechende Menge an Lehm bzw. Kies bzw. Sand in einem zweiten Mischschritt 51 zusammen mit dem stabilisierenden Zu- satz und Wasser dem Bodengemenge zuzumischen. Der stabilisierende Zusatz wird dabei als einkomponentiges Additiv in einem Masterbatch zur Verfügung gestellt, wodurch vielfältige Probleme, die mit mehrkomponentigen Systemen verbunden sind, vermieden sind. In einem dritten Schritt 53 kann nachfolgend - muss aber nicht - der Wassergehalt derIn the event that a soil should not be within this - quite extensive - balanced composition, it is possible to add a corresponding amount of clay or gravel or sand in a second mixing step 51 together with the stabilizing additive. Mix the mixture and water into the soil mixture. The stabilizing additive is made available as a one-component additive in a masterbatch, which avoids a variety of problems associated with multi-component systems. In a third step 53, the water content of the
Mischung zur Erreichung des oben und in Bezug auf Fig. 11 beschriebenen Proktoroptimums durch Zugabe oder durch Abziehen von Wasser oder Zumischen von Trockenbodenmaterial optimiert werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist ein Schritt 53 nämlich im Grunde überflüssig, da der Wassergehalt bereits im Rahmen der Beigabe des hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form optimiert werden kann. Dies erfolgt einfach durch Variieren der Wassermenge in der Dispersion. Dennoch kann sich ein Schritt 53 im Einzelfall als sinnvoll erweisen - ist aber ohne großen Aufwand, da sowieso mit Wasser als Transportmedium für das Additiv gearbeitet wird. In einem vierten Schritt 55 erfolgt eine Komprimierung und/oder Ko paktie- rung des Bodens der in Fig. 7 dargestellten Untergrundbasis 45. In einem weiteren fünften Schritt 57 kann gegebenenfalls unter Wiederholung des zweiten, dritten und vierten Schrittes (Bezugszeichen 51, 53, 55) die in Fig. 7 darge- stellte Straßenoberfläche 47 hergestellt werden (Bezugszeichen 57) .Mixture to achieve the proctor optimum described above and in relation to FIG. 11 can be optimized by adding or removing water or adding dry soil material. According to the preferred embodiment, a step 53 is basically superfluous, since the water content can already be optimized in the form of a dispersion of the hydrophobic additive in water. This is done simply by varying the Amount of water in the dispersion. Nevertheless, a step 53 can prove to be useful in individual cases - but this is without great effort, since water is used anyway as a transport medium for the additive. In a fourth step 55, the base of the underground base 45 shown in FIG. 7 is compressed and / or compacted. In a further fifth step 57, the second, third and fourth steps (reference numerals 51, 53, 55 7 the road surface 47 shown in FIG. 7 is produced (reference number 57).
Im Ergebnis erhält man in einer je nach Umgebung zu variierenden Abschlussbehandlung im sechsten Schritt die in Fig. 7 dargestellte stabilisierte Straße 41 (Bezugszeichen 59) .As a result, in a final treatment to be varied depending on the environment, the stabilized road 41 shown in FIG. 7 (reference number 59) is obtained in the sixth step.
In Fig. 9 ist das oben erläuterte Verfahren genauer dargestellt. Zunächst wird in einem ersten Schritt die Bodenbeschaffenheit des Straßenbereiches 61 anhand von geologi- sehen Untersuchungen 63 und der Entnahme von Bodenproben 65 untersucht. Als Ergebnis wird festgehalten, ob eine ausgewogene Korngrößenverteilung des Bodengemenges vorliegt oder ob möglicherweise zusätzliche Anteile von Lehm, Kies oder Sand zugesetzt werden sollten. Für diesen Fall könnte der Straßenbereich 61 definiert werden und etwaig zusätzlich notwendiges Material an entsprechende Stellen 67 aufgebracht werden und anschließend, wie mit Bezugszeichen 69 dargestellt, gleichmäßig verteilt werden.The method explained above is shown in more detail in FIG. 9. First, in a first step, the soil condition of the road area 61 is examined using geological surveys 63 and taking soil samples 65. As a result, it is recorded whether there is a balanced grain size distribution in the soil mixture or whether additional portions of clay, gravel or sand should be added. In this case, the road area 61 could be defined and any additional material that might be required could be applied to corresponding points 67 and then, as represented by reference numeral 69, evenly distributed.
In einem weiteren Schritt 71 kann der bodenstabilisierende wässrig-flüssige Zusatz "mixed-in-place" beispielsweise in einem Tankwagen als einkomponentiger Masterbatch vorgehalten werden und anschließend in in Wasser dispergierter Form einer Bodenfräse zugeführt werden (Bezugszeichen 73) . Die Bodenfräse ist - in Bezug auf Bezugszeichen 73 - wie in Fig. 10 näher erläutert, in besonderer Weise dazu geeignet, Bodenmaterial aufzunehmen und diesem über geeignete Zuführungen 75 je nach gewünschter Arbeitstiefe (Fig. 10, linke Seite bzw. rechte Seite) dem Bodengemenge 77 den stabilisierenden Zusatz in wässrig-flüssiger Form, d.h. in in Wasser dispergierter Form, beizumischen. Je nach Bedarf können bereits hier zur Erreichung des Proktoroptimums zu- sätzliche Wasseranteile dem Bodengemenge zugesetzt werden oder der Wasseranteil kann bei Bedarf durch Trocknen des Bodens oder durch Zusatz von Bodentrockenmaterial verringert werden. Bei einem zu hohen Wassergehalt kann zur Erreichung des Proktoroptimums anstatt Trocknen auch ein trockenes Bodenmaterial wie z. B. Sand dem Gemenge zugesetzt werden, wobei das entstehende Gemenge dann einen niedrigeren Wassergehalt hat. Es handelt sich generell um einen möglichst optimalen Wassergehalt in einem variablen Bereich um das Proktoroptimum, wobei der Wassergehalt nicht notwendigerweise dem wassergesättigten Zustand entspricht. Beispiele verschiedener Kompaktabilitäten von unterschiedlichen Böden bei unterschiedlichen Wassergehalten sind Fig. 11 zu entnehmen. Dabei entspricht die Kurve (a) einem Kies- Sand-Gemisch, die Kurve (b) einem gutgekörnten Sand, die Kurve (c) einem einheitlichen Sandboden, die Kurve (e) einem schweren Lehm. Das Proktoroptimum ist jeweils am Extrempunkt der Kurven angeordnet . Ein akzeptaler Bereich liegt beispielsweise bei einem Wassergehalt von +/-5 % um das Proktoroptimum.In a further step 71, the soil-stabilizing aqueous-liquid additive "mixed-in-place" can be kept in a tanker truck, for example, as a one-component masterbatch and then fed to a tiller in a form dispersed in water (reference numeral 73). 10, as explained in more detail in FIG. 10, is particularly suitable for picking up soil material and for this via suitable feeders 75 depending on the desired working depth (FIG. 10, left) P age or right side) of the ground mixture 77 the stabilizing additive in an aqueous liquid form, ie in dispersed form in water to mix. Depending on requirements, additional water components can be added to the soil mixture to achieve the optimum of the proctor, or the water content can be reduced if necessary by drying the soil or by adding dry soil material. If the water content is too high, instead of drying, a dry soil material such as e.g. B. sand can be added to the batch, the resulting batch then having a lower water content. It is generally the best possible water content in a variable range around the proctor optimum, the water content not necessarily corresponding to the water-saturated state. Examples of different compactibilities of different soils with different water contents can be seen in FIG. 11. The curve (a) corresponds to a gravel-sand mixture, the curve (b) to a well-grained sand, the curve (c) to a uniform sand bottom, the curve (e) to a heavy clay. The proctor optimum is arranged at the extreme point of the curves. An acceptable range is, for example, a water content of +/- 5% around the optimum of the proctor.
Weiter betreffend Fig. 9 kann in einem weiteren Schritt 79 der Boden beispielsweise durch eine Vibrationswalze kompaktiert und anschließend im Schritt 81 nivelliert werden. In nochmaligen Verdichtungsschritten 83, 85 kann der Boden je nach Bedarf nochmals kompaktiert werden, beispielsweise durch eine geeignete Walze, und danach nochmals nivelliert und passiviert werden, beispielsweise unter Einsatz einer normalen Walze ohne Vibration. Hierzu können auch andere Verdichter wie Rad-, Vibro- und Schafsfußwalzen oder Plat- tenvibratoren oder Grabenstampfer eingesetzt werden. Der so eingebrachte, vorzugsweise über 1 N/mm2 liegende Druck führt zu einer dauerhaften Agglomeration oder Kohäsion der Bodenpartikel, die, wie oben beschrieben, durch eine dauer- hafte Verhakung der Partikel nach Aufbrechen des Haftwasserfilms durch das Additiv erreicht wird. Dadurch wird die Oberfläche der Partikel mindestens teilweise für andere Partikel für eine Verhakung zugänglich. Unter Druck ent- steht dann ein vergleichsweise wasserbeständiges Pressgemenge, das zudem hydrophobe Eigenschaften aufweist. Anschließend kann, wie im Bezug auf Fig. 8 erläutert (Bezugs- zeichen 57) , die so ausgebildete Oberfläche des stabilisierten Untergrundes durch die Deckschicht versie- gelt werden. Im Ergebnis erhält man einen in Fig. 7 erläuterten Straßenaufbau mit stabilisierter Untergrundbasis 45 und der Deckschicht 47.9, the floor can be compacted in a further step 79, for example by a vibrating roller, and then leveled in step 81. In further compaction steps 83, 85, the soil can be compacted again as required, for example by means of a suitable roller, and then leveled and passivated again, for example using a normal roller without vibration. Other compressors such as wheel, vibro and sheep's foot rollers or plate vibrators or trench rammers can also be used for this purpose. The pressure thus applied, preferably above 1 N / mm 2 , leads to permanent agglomeration or cohesion of the soil particles, which, as described above, is caused by a permanent hooking of the particles after breaking the adhesive water film is achieved by the additive. As a result, the surface of the particles is at least partially accessible to other particles for interlocking. A comparatively water-resistant press mixture is then created under pressure, which also has hydrophobic properties. Subsequently, as explained with reference to FIG. 8 (reference symbol 57), the surface of the stabilized substrate formed in this way can be sealed by the cover layer. The result is a road construction explained in FIG. 7 with stabilized underground base 45 and the top layer 47.
Ohne dies im Einzelnen zu erläutern, könnte neben der be- schriebenen "mixed-in-place" -Vorgehensweise auch eine "mixed-in-plant" -Vorgehensweise unter Verwendung . eines geeigneten beheizbaren Reaktors oder Behälters gewählt werden.Without explaining this in detail, in addition to the described “mixed-in-place” procedure, a “mixed-in-plant” procedure could also be used. a suitable heatable reactor or container can be selected.
In geeigneter Abwandlung der im Bezug auf die in Fig. 9 undIn a suitable modification of the in relation to that in Fig. 9 and
10 beschriebenen Vorgehensweise lässt sich auch eine in Fig. 12 dargestellte Eisenbahntrasse herstellen, wobei die gleichen Vorteile, wie im Zusammenhang mit dem Straßenbau erläutert, zum Tragen kommen. Die in Fig. 12 dargestellte Eisenbahntrasse 87 weist eine stabilisierte Untergrundbasis 89 auf, die ähnlich der in Fig. 7 dargestellten Untergrundbasis 45 für eine Straße ist. Darüber ist die für Eisen- bahntrassen übliche Schotterschicht 91 angebracht, welche die aus Schienen 93 und Schwellen 95 gebildete Lauffläche für einen Zug trägt. Die mit einer solchen Eisenbahntrasse verbundenen Vorteile lassen sich, ähnlich wie. beim Straßenbau, zusammenfassen. Hinsichtlich der Herstellung kommt es zu einer besonders einfachen und schnellen Straßen- bzw. Eisenbahntrassen-Konstruktion, einer erheblich verringerten Menge an zu ersetzendem Material und darüber hinaus bestehen keine besonderen Erfordernisse für Spezialmaschinen. Hinsichtlich der Beständigkeit der Straße bzw. der Eisenbahntrasse zeigt sich eine überlegene Langlebigkeit, nicht zuletzt aufgrund der Tatsache, dass ein Eindringen von Wasser in Hohlräume oder Kapillare oder ähnliches verringert wird. Auf diese Weise ist sowohl bei einer Straße als auch bei einer Eisenbahntrasse eine Frostanfälligkeit prak- tisch nicht mehr vorhanden, jedenfalls erheblich gemindert. Diese Vorteile führen letztendlich sowohl beim Trassenbau als auch bei der Pflege und Erhaltung der Trasse zu wesentlich verringerten Kosten. Für die Herstellung der Trasse ist ein grundsätzliches Vorgehen in Fig. 13 angegeben, welches dem in Fig. 8 dargestellten Vorgehen ähnlich ist, weshalb die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 verwendet sind.According to the procedure described in FIG. 10, a railway route shown in FIG. 12 can also be produced, the same advantages as explained in connection with road construction having an effect. The railway line 87 shown in FIG. 12 has a stabilized underground base 89 which is similar to the underground base 45 shown in FIG. 7 for a road. Above this is the ballast layer 91, which is usual for railroad tracks, and which supports the running surface formed by rails 93 and sleepers 95 for one train. The advantages associated with such a railway line can be similar to. in road construction, summarize. With regard to the manufacture, there is a particularly simple and fast road or railroad path construction, a considerably reduced amount of material to be replaced and, moreover, there are no special requirements for special machines. Regarding the durability of the road or the railway line, a superior longevity is not shown lastly due to the fact that water penetration into cavities or capillaries or the like is reduced. In this way, there is practically no longer any susceptibility to frost on a road or a railway line, at least considerably reduced. In the end, these advantages lead to significantly reduced costs both in train path construction and in the care and maintenance of the train path. A basic procedure for the construction of the route is given in FIG. 13, which is similar to the procedure shown in FIG. 8, for which reason the same reference numerals as in FIG. 8 are used.
Anstatt der Anbringung einer Deckschicht erfolgt beim Eisenbahntrassenbau in einem fünften Schritt 58 das Aufbringen einer Schotterschicht 91 sowie das Aufbringen der Schwellen 95 und der Schienen 93. Im Ergebnis erhält man im sechsten Schritt 56 eine unter Verwendung des stabilisierenden--Zusatzes- in -Form -des- ober-f-1-ächenak-tϊven,- hydrophob wirkenden Additivs als wässrige Dispersion die stabilisierte und verfestigte Eisenbahntrasse 87, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist.Instead of applying a cover layer in railway line construction, in a fifth step 58 there is the application of a ballast layer 91 and the application of the sleepers 95 and the rails 93. des- ober-f-1-ächenak-tϊven, - hydrophobic additive as an aqueous dispersion the stabilized and solidified railway line 87, as shown in Fig. 12.
In Fig. 14 ist an zwei beispielhaften Versuchen im Ver- gleich die Belastungskapazität von unterschiedlichen Böden im Bereich des Straßen- und Eisenbahntrassenbaus dargestellt. Zum Vergleich ist ein unbehandelter Boden 97 im Vergleich zu einem Boden 99 gestellt, der mit dem stabilisierenden Zusatz behandelt wurde. Beide Böden wurden in einem Standardverfahren einem Eindrückversuch unterworfen und nach der üblichen California Bearing Rate (CBR) beurteilt, wobei im vorliegenden Fall die Beurteilung erst erfolgte, nachdem beide Böden vier Tage in Wasser gelagert wurden - diese Beurteilung wird als CBR2 bezeichnet. In Fig. 14 ist offensichtlich zu erkennen, dass nicht nur die absolute Belastbarkeitskapazität eines mit dem stabilisierenden Zusatz behandelten Bodens um einen Faktor drei bis fünf oberhalb einer Belastungskapazität eines unbehandelten Bodens liegt, sondern darüber hinaus, zeigt sich auch, dass die Belastbarkeitskapazität selbst unter Einfluss von stark wässriger Umgebung, d.h. im vorliegenden Fall bei vier Tagen Wasserlagerung (CBR2) , erheblich verbessert ist. Es hat sich darüber hinaus auch gezeigt, dass die Belastbarkeit mit zunehmender Druckbeanspruchung einer in Fig. 7 dargestellten Straße 41- oder einer in Fig. 12 dargestellten Eisenbahntrasse 87 zunimmt .In Fig. 14, the load capacity of different soils in the area of road and railroad construction is shown in a comparison with two examples. For comparison, an untreated floor 97 is compared to a floor 99 that has been treated with the stabilizing additive. Both soils were subjected to an indentation test in a standard procedure and assessed according to the usual California Bearing Rate (CBR), in which case the assessment was made only after both soils were stored in water for four days - this assessment is referred to as CBR2. 14 clearly shows that not only the absolute load capacity of a floor treated with the stabilizing additive is above a load capacity by a factor of three to five of an untreated floor, but also shows that the resilience capacity is considerably improved even under the influence of a strongly aqueous environment, ie in the present case with four days of water storage (CBR2). It has also been shown that the load capacity increases with increasing pressure load on a road 41 or a railway line 87 shown in FIG. 12.
In Fig. 15 ist in Ansicht A beispielhaft der Abschnitt eines Kanals 105 gezeigt. Unter entsprechend angepasster Verwendung der oben beschriebenen Vorgehensweise lässt sich auf einem geeigneten Untergrund 107 eine unter Verwendung des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs eine stabilisierte und verfestigte Bodenwanne 109 ausbilden, welche unter Beigabe des Additivs in in Wasser dispergierter Form zum Bodengemenge und anschließender Kompaktierung bzw. Verfestigung des für die Wanne 109 erforderlichen Bodengemenges entsteht. Die Wanne 109 ist in der Lage, den Kanal, auch unter der Last des Kanalwassers 111, verlässlicher als die bisherigen Konstruktionen abzudichten.15, the section of a channel 105 is shown as an example in view A. Appropriately adapted using the procedure described above, a stabilized and solidified soil pan 109 can be formed on a suitable substrate 107 using the surface-active hydrophobic additive, which, with the addition of the additive, is dispersed in water to form the soil mixture and subsequent compacting or consolidation of the required for the tub 109 floor mix. The trough 109 is able to seal the channel more reliably than the previous designs, even under the load of the channel water 111.
In Ansicht B von Fig. 15 ist eine entsprechende Konstruk- tion für einen Dammabschnitt 113 gezeigt. Der eigentliche Damm 115 ist in seinem an das Wasser grenzenden Bereich durch eine mit dem oberflächenaktiven und hydrophob wirkenden Additivs stabilisierte Grenzschicht 117 und eine Steinbrockenschicht 119 gegen das Wasser 121 gesichert. In sei- ner dem Wasser 121 abgewandten Seite ist der Damm 115 zusätzlich durch eine weitere stabilisierte Bodenschicht 123 gegen Wegrutschen gesichert. Die dem Wasser zugewandte Grenzschicht 117 ist dabei Teil einer im ufernahen Bereich ausgebildeten stabilisierten Bodenwanne 125. Die stabili- sierten Schichten 117, 123, 125 lassen sich auf praktisch jedem Untergrund 127 realisieren. Wie bereits oben ausgeführt, lässt sich zum Zwecke der Optimierung problemlos auch das zur Stabilisierung vorgesehene Gemenge hinsieht- lieh seiner Körnung durch Zusatz von Lehm, Sand oder Kies verbessern.A corresponding construction for a dam section 113 is shown in view B of FIG. The actual dam 115 is secured in its area bordering the water by a boundary layer 117 stabilized with the surface-active and hydrophobic additive and a rock layer 119 against the water 121. On its side facing away from the water 121, the dam 115 is additionally secured against slipping away by a further stabilized bottom layer 123. The boundary layer 117 facing the water is part of a stabilized floor pan 125 formed in the vicinity of the bank. The stabilized layers 117, 123, 125 can be realized on practically any surface 127. As already explained above, the batch intended for stabilization can also be easily viewed for the purpose of optimization. lent its grain by adding clay, sand or gravel.
Fig. 16 zeigt einen Abschnitt einer Abfallentsorgungsdepo- nie 129, welche auf einem für solche Zwecke geeigneten Untergrundmaterial 131 gebildet ist. Zur Aufnahme von Abfallmaterial ist eine Bodenwanne 133 auf dem Untergrund 131 gebildet und durch eine Deck- und Versiegelungsschicht 135 abgedeckt. Die Bodenwanne 131 und die Deck- und Versiege- lungsschicht 135 sind gleichermaßen in Form einer stabilisierten Bodenschicht unter Verwendung des oben beschriebenen stabilisierenden Zusatzes (Additivs) gebildet, wobei dem Bodengemenge der stabilisierende Zusatz in Form eines oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form beigegeben wird. Dazu kann, je nach Bedarf, eines der oben näher erläuterten Verfahren angewendet werden. In Ansicht A ist ein Detail der Bodenwanne 137 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass zur Ausbildung einer Bodenwanne üblicherweise eine Dicke der stabili- sierten Schicht 131 im Bereich von 60 cm ausreicht. Darüber sind vorzugsweise eine oder mehrere Schichten 139 durch immobilisiertes Abfallmaterial gebildet. Diese können je nach Abfallart durch eine oder mehrere Versiegelungsschichten 141 umschlossen sein.16 shows a section of a waste disposal site 129 which is formed on a base material 131 suitable for such purposes. To accommodate waste material, a floor pan 133 is formed on the base 131 and covered by a cover and sealing layer 135. The floor pan 131 and the top and sealing layer 135 are likewise formed in the form of a stabilized floor layer using the stabilizing additive (additive) described above, the stabilizing additive being added to the floor batch in the form of a surface-active hydrophobic additive in water-dispersed form becomes. Depending on requirements, one of the methods explained in more detail above can be used for this. View A shows a detail of floor pan 137. It can be seen from this that a thickness of the stabilized layer 131 in the region of 60 cm is usually sufficient to form a floor pan. Above that, one or more layers 139 are preferably formed by immobilized waste material. Depending on the type of waste, these can be enclosed by one or more sealing layers 141.
In Ansicht B ist ein zusätzliches Detail 143 der Deck- und Versiegelungsschicht gezeigt. Ähnlich wie im Bodenbereich ist die Deck- und Versiegelungsschicht zunächst durch eine oder mehrere Schichten von immobilisiertem Abfallmaterial 139 gebildet, die zusätzlich von einer speziellen Versiegelungsschicht begrenzt ist.View B shows an additional detail 143 of the top and sealing layer. Similar to the floor area, the cover and sealing layer is initially formed by one or more layers of immobilized waste material 139, which is additionally delimited by a special sealing layer.
Zur Ausbildung der Deck- und Versiegelungsschicht reicht, wie aus Ansicht B ersichtlich ist, üblicherweise eine 40 cm dicke stabilisierte Schicht 145 und eine wesentlich geringere zweite stabilisierte Schicht 147, in der eine Drainage 149 verlegt ist. Die Deck- und Versiegelungsschicht 135 der Deponie 129 ist an ihrer Oberfläche mit einer Humusschicht 151 versehen, die begrünt werden kann.To form the cover and sealing layer, as can be seen from view B, a 40 cm thick stabilized layer 145 and a substantially smaller second stabilized layer 147, in which a drainage 149 is laid, are usually sufficient. The top and sealing layer 135 of Landfill 129 has a humus layer 151 on its surface that can be planted with greenery.
Unter anderem auch für die oben erläuterten Verwendungen des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form beim Straßenbau, beim Eisenbah - trassenbau, beim Wasserbau oder beim Deponiebau hat sich auch die immobilisierende Wirkung des stabilisierenden Zusatzes in Form des oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs erwiesen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich vor allem in Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl., insbesondere in mineralischen Materialien oder Metallstäuben enthaltenden Gemengen vorhandene gefährliche oder toxische Substanzen durch Beigabe des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs zu dem aus Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl. gebildeten Gemenge des Materials immobilisieren lassen. Dazu erfolgt eine ähnlich wie in Bezug auf Fig. 8 und Fig. 13 erläuterte Behandlung des mit gefährlichen oder toxischen Substanzen kontaminierten Staub- , Aschen- oder Schlammmaterials, weshalb die gleichen Bezugszeichen wie inAmong other things, the immobilizing effect of the stabilizing additive in the form of the surface-active, hydrophobic additive has also been proven for the uses of the surface-active hydrophobic additive in water-dispersed form in road construction, railway construction, hydraulic engineering or landfill construction. It has been shown that especially in dusts, ashes, slurries or the like, in particular in mixtures containing mineral materials or metal dusts, dangerous or toxic substances present by adding the surface-active hydrophobic additive to that of dusts, ashes, slurries or .dgl. immobilized formed mixture of the material. For this purpose, the dust, ash or sludge material contaminated with dangerous or toxic substances is treated in a manner similar to that explained with reference to FIGS. 8 and 13, which is why the same reference numerals as in FIG
Fig. 8 und Fig. 13 verwendet worden sind. Das mit Bezugs- zeichen 153 versehene immobilisierte Material kann je nach Bedarf an Ort und Stelle belassen werden oder wie im Schritt 155 angedeutet, in geeigneter Form in eine Deponie verbracht werden, beispielsweise in eine in Fig. 16 dargestellte Deponie 129. Dort könnte es besonders vorteilhaft im Rahmen der mit Bezugszeichen 139 versehenen Immobilisierungsschicht verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht,- wie in Schritt 157 gezeigt, darin, das immobili- sierte Material 153 als Baumaterial beispielsweise im Straßenbau (Fig. 7) , Eisenbahntrassenbau (Fig. 12) oder Wasserbau (Fig. 15) zu verwenden.8 and 13 have been used. The immobilized material provided with reference number 153 can be left in place as required or, as indicated in step 155, can be brought into a landfill in a suitable form, for example into a landfill 129 shown in FIG. 16 can advantageously be used in the context of the immobilization layer provided with reference number 139. Another possibility, as shown in step 157, is to use the immobilized material 153 as building material, for example in road construction (FIG. 7), railway line construction (FIG. 12) or hydraulic engineering (FIG. 15).
Die Immobilisierungsfähigkeit des auf diese Weise herge- ' stellten Materials lässt sich anhand der folgenden Tabelle ablesen.
Figure imgf000030_0001
The Immobilisierungsfähigkeit of manufactured in this way, 'provided material can be seen from the following table.
Figure imgf000030_0001
Zur Realisierung der Messwerte wurden unterschiedliche Proben von Abfallmaterial als auch von kontaminierten Böden in der in Fig. 17 beschriebenen Weise behandelt und Eluattests unterzogen, wie sie beispielsweise in DIN 38484 definiert sind. Die Proben wurden 24 Stunden mit destilliertem Wasser gespült und das Eluat wurde hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung analysiert. Dazu wurden insbesondere die Anteile an Schwermetallen in der Probe im Vergleich zum Eluat analysiert. Unter Hinweis auf die in der Tabelle aufgeführten Zahlen zeigt sich, dass sämtliche Konzentrationen weit unterhalb der Trinkwassergrenzen, wie sie beispielsweise in Deutschland gelten, liegen.In order to realize the measured values, different samples of waste material as well as of contaminated soils were treated in the manner described in FIG. 17 and subjected to eluate tests as defined, for example, in DIN 38484. The samples were rinsed with distilled water for 24 hours and the eluate was analyzed for its chemical composition. In particular, the proportions of heavy metals in the sample were analyzed in comparison to the eluate. With reference to the numbers listed in the table, it can be seen that all concentrations are far below the drinking water limits, as apply, for example, in Germany.
Eine weitere Vorteilhafte Verwendung des Verfahrens lässt sich ebenfalls anhand von Fig. 17 in Bezug auf metallhaltige Gemenge angeben. Dies kann Gemenge betreffen, bei denen Metalle lediglich als Verunreinigungen, beispiels- weise immobilisiert werden sollen, wie dies oben beschrieben wurde. Je nach Wert des Metalls - Pb wird anders zu bewerten sein als z. B. Sn - kann bei höheren Metallanteilen im Gemenge, z. B. mehr als 10 %, auch eine Wiederverwendung angestrebt' werden.A further advantageous use of the method can also be specified with reference to FIG. 17 in relation to mixtures containing metal. This can affect batches in which metals are only to be immobilized as impurities, for example as described above. Depending on the value of the metal - Pb will have to be assessed differently than e.g. B. Sn - can with higher metal contents in the batch, for. B. more than 10%, reuse is also sought.
Als besonders vorteilhafte Ausführungsform hat sich die Verwendung des oben erläuterten Verfahrens im Rahmen der Behandlung von Metallstaub enthaltenden Gemengen wie Böden, Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl. erwiesen. Dies betrifft Metallstäube unterschiedlichster Art, kann aber auch andere anorganische und organische Substanzen betreffen. So sind die erwähnten Maßnahmen insbesondere für als Rotschlamm bezeichnete Rückstände der Aluminium-Gewinnung vorteilhaf . Besonders bekannt sind auch Kupfer oder Blei enthaltende Metallstäube in Gemengen, wobei die Metalle in der Regel als Oxid oder andere mineralische Verbindungen vorliegen, beispielsweise auch ,als Si-Verbindungen oder C-Verbindungen sowie als anorganische oder organische Verbindungen wie Kohlenwasserstoffe. Wie bei dem in Bezug auf die Fig. 17 erläuterten Verfahren lassen sich solche Metallstäube enthaltende Gemische unter Verwendung des oben erläuterten Verfahrens durch die Beigabe des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form zu dem Metall oder Metallverbindungen enthaltenden Gemenge kompaktieren und dadurch immobilisieren.. Eine anschließende Verarbeitung des kompaktierten Metalls enthaltenden Gemenges zu Briketts oder anderen Formkörpern, die für den Abtransport geeignet sind, lässt sich somit am Ort des Abraums bewerkstelligen. Auf diese Weise könnten die Formkörper direkt der Metallrückgewinnung zugeführt werden und im Rahmen einer Metallschmelze oder Verhüttung 159 einen wertvollen Beitrag leisten. Damit wäre nicht nur eine effiziente Rohstoffausbeute ' gewährleistet , sondern es würden sich vor allem riesige Mengen an vorhandenem Abraum nach und nach beseitigen und einer sinnvollen Nutzung zuführen lassen.A particularly advantageous embodiment has been the use of the method explained above in the context of the treatment of mixtures containing metal dust such as soils, dusts, ashes, slurries or the like. proved. This affects a wide variety of metal dusts, but it can also affect others concern inorganic and organic substances. Thus, the measures mentioned are particularly advantageous for residues of aluminum extraction referred to as red mud. Metal dusts containing copper or lead in mixtures are also particularly known, the metals generally being present as oxide or other mineral compounds, for example also as Si compounds or C compounds and as inorganic or organic compounds such as hydrocarbons. As with the method explained with reference to FIG. 17, mixtures containing such metal dusts can be compacted using the method explained above by adding the surface-active hydrophobic additive in water-dispersed form to the mixture containing metal or metal compounds and thereby immobilizing it. Subsequent processing of the compacted metal-containing mixture into briquettes or other shaped articles which are suitable for removal can thus be accomplished at the site of the overburden. In this way, the shaped bodies could be fed directly to the metal recovery and could make a valuable contribution in the context of a metal melt or smelting 159. So 'would not only be an efficient exploitation of raw materials guarantees but it would be performed mainly huge amounts of existing tailings gradually eliminate and good use.
Zusammenfassend wird bei einem Verfahren zur Behandlung eines Gemenges aus Partikeln -- insbesondere eines Bodens - - durch Beigabe zumindest eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form - und unter Vermeidung von hydraulisch bindenden Substanzen - zu dem Gemenge die in ihm vorhandenen Bindungskräfte aktiviert. Zudem wird ein das Partikel umgebender Haftwasser- film aufgebrochen sowie das Gemenge unter Wasser in einem Zustand nahe dem Proktoroptimum einem Druck -- von bevorzugt >_ 1 N/mm2 -- ausgesetzt. Es werden stark oberflächenaktive Substanzen, welche unter Einsatz von Wasser als Me- dium das Gemenge stabilisieren, zusammengeführt und in einem Masterbatch gemischt . Bei einer dafür vorgesehenen Vorrichtung zum Herstellen und Einsatz eines einkomponenti- gen Additivs ist einem Behälter mit Rührwerk (24) sowohl eine Leitung (26) für Wasser (A) als auch eine Leitung (26a) für liquide Substanzen (B) zugeordnet. Auch ist dem Behälter (22) ein Gefäß (38) für eine Dispersion mit Additiv (D) nachgeordnet. Es werden eine Reihe von bevorzugter Verwendungen angegeben. In summary, in a method for treating a mixture of particles - in particular a soil - the addition of at least one surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form - and avoiding hydraulically binding substances - activates the binding forces present in the mixture , In addition, an adhesive water film surrounding the particle is broken up and the mixture is exposed to a pressure under water in a state close to the optimum of the proctor - preferably> 1 N / mm 2 . There are strongly surface-active substances that are used as water stabilize the batch, combine and mix in a masterbatch. In a device for producing and using a one-component additive provided for this purpose, both a line (26) for water (A) and a line (26 a ) for liquid substances (B) are assigned to a container with an agitator (24). A container (38) for a dispersion with additive (D) is also arranged downstream of the container (22). A number of preferred uses are indicated.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Behandlung eines Gemenges aus Partikeln, insbesondere eines Bodens, dadurch gekennzeichnet, dass durch Beigabe zumindest eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs zu dem Gemenge die in ihm vorhandenen Bindungskräfte aktiviert werden, und unter Einsatz von Wasser das Gemenge stabilisieren.1. A method for treating a mixture of particles, in particular a soil, characterized in that the binding forces present in it are activated by adding at least one surface-active, hydrophobic additive to the mixture, and stabilize the mixture using water.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Partikel umgebender Haftwasserfilm aufgebrochen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that an adhesive water film surrounding the particle is broken up.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge unter Wasser in gesättigtem Zustand einem Druck ausgesetzt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the mixture is exposed to water under pressure in a saturated state.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , gekennzeichnet durch einen Druck von .> 1 N/mm .4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized by a pressure of.> 1 N / mm.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass stark oberflächenaktive Substanzen, welche unter Einsatz von Wasser als Medium das Gemenge stabilisieren, zusammengeführt und gemischt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that strongly surface-active substances which stabilize the mixture using water as a medium are combined and mixed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Aktivieren der gemenge- bzw. bodeneigenen Bindungskräfte durch den Einsätz des Additivs.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized by activating the batch or soil inherent binding forces through the use of the additive.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Additive aus Alkyl-substituierten Amine . 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized by additives from alkyl-substituted amines.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , gekennzeichnet durch Additive aus quarternären Ammoniumsalzen.8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized by additives from quaternary ammonium salts.
9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die alkyl-substituierenden Amine mit den quarternären Ammoniumsalzen unter Beigabe eines flüssigen Mediums gemischt werden.9. The method according to claim 7 and 8, characterized in that the alkyl-substituting amines are mixed with the quaternary ammonium salts with the addition of a liquid medium.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, gekennzeichnet durch ein Additiv aus alkyl-substituierenden Aminen mit Alkylresten der Kettenlänge von C12 bis C20 und quarternären Ammoniumsalzen.10. The method according to claim 7 or 9, characterized by an additive of alkyl-substituting amines with alkyl radicals of chain length from C12 to C20 and quaternary ammonium salts.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Medium Wasser ist .11. The method according to claim 9, characterized in that the liquid medium is water.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch das Andocken der aktiven, stark polaren Amingruppe an den mineralischen Partikeloberflächen, wobei die Alkylgruppe eine hydrophobe Wirkung erzeugt .12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized by the docking of the active, strongly polar amine group on the mineral particle surfaces, the alkyl group producing a hydrophobic effect.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Ketten des Additivs die Interreaktionen zwischen Wasser und den mineralischen Partikeln positiv beeinflussen.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the hydrophobic chains of the additive have a positive influence on the interactions between water and the mineral particles.
14. Verfahren' nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv im Proktoroptimum dem Gemenge beigegeben wird.14. A process' according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the additive Proktoroptimum is added to the mixture.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge einem intensiven Mischprozess unterzogen wird. 15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the mixture is subjected to an intensive mixing process.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das additivhaltige Gemenge unter Vibration ünd/oder Verdichtung weitgehend irreversibel agglomeriert wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the additive-containing mixture is agglomerated largely irreversibly under vibration and / or compression.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ein wasserabweisendes bzw. wasserdichtes additivhaltiges Gemenge nach der Verarbeitung.17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized by a water-repellent or waterproof additive-containing mixture after processing.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Additiv das Gemenge gegen Auswaschung geschützt wird und toxische Inhalts- Stoffe immobilisiert werden.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the mixture is protected against washing out by the additive and immobilized toxic substances.
19. Verfahren zum Herstellen eines Additivs nach einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in einem Mischer unter Beigabe eines Mediums hergestellt wird.19. A method for producing an additive according to one of the preceding claims, characterized in that the additive is produced in a mixer with the addition of a medium.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer beheizt wird.20. The method according to claim 19, characterized in that the mixer is heated.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium Wasser ist.21. The method according to claim 20, characterized in that the medium is water.
22. Vorrichtung zum Herstellen und Einsatz eines Additivs, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass einem Reaktor mit Rührwerk (24) sowohl eine Leitung (26) für Wasser (A) als auch eine Leitung (26a) für liquide Substanzen (B) zugeordnet ist.22. Device for producing and using an additive, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 21, characterized in that a reactor with an agitator (24) has both a line (26) for water (A) and a line ( 26 a ) for liquid substances (B).
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Zuleitung (34) für Feststoffe (C) aus einem Silo (32) .23. The device according to claim 22, characterized by a feed line (34) for solids (C) from a silo (32).
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktor (22) ein Gefäß (38) für eine Dispersion mit Additiv (D) nachgeordnet ist. 24. The device according to claim 22 or 23, characterized in that the reactor (22) is followed by a vessel (38) for a dispersion with additive (D).
25. Verwendung des Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Bodens im Straßenbau, insbesondere für einen Straßenun- terbau und/oder eine obere Trag- und Deckschicht .25. Use of the method according to one of the method claims, for consolidating and / or stabilizing a soil in road construction, in particular for a road substructure and / or an upper base and top layer.
26. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Bodens im Straßenbau.26. Use of the device according to one of claims 22 to 24, for consolidating and / or stabilizing a soil in road construction.
27. Verwendung nach Anspruch 25 oder 26, bei der die Beigabe des zumindest eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs zu dem Gemenge in einer Bodenfräse erfolgt.27. Use according to claim 25 or 26, in which the addition of the at least one surface-active, hydrophobic additive to the mixture takes place in a tiller.
28. Verwendung des Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Bodens im Eisenbahntrassenbau, insbesondere für einen stabilisierten Unterbau.28. Use of the method according to one of the method claims, for consolidating and / or stabilizing a soil in railway line construction, in particular for a stabilized substructure.
29. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Bodens im Eisenbahntrassenbau, insbesondere für einen stabilisierten Unterbau.29. Use of the device according to one of claims 22 to 24, for consolidating and / or stabilizing a soil in railway line construction, in particular for a stabilized substructure.
30. Verwendung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Beigabe des zumindest eines oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs zu dem Gemenge in einer Bodenfräse erfolgt .30. Use according to claim 28 or 29, characterized in that the addition of the at least one surface-active hydrophobic additive to the mixture takes place in a rotary tiller.
31. Verwendung des Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Bodens im Wasserbau, insbesondere im Kanalbau oder Dammbau. 31. Use of the method according to one of the method claims, for the consolidation and / or stabilization of a soil in hydraulic engineering, in particular in sewer construction or dam construction.
32. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Bodens im Wasserbau, insbesondere zum Kanalbau oder Dammbau .32. Use of the device according to one of claims 22 to 24, for the consolidation and / or stabilization of a soil in hydraulic engineering, in particular for sewer construction or dam construction.
33. Verwendung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Beigabe zumindest eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs zu dem Gemenge in einer Bodenfräse erfolgt.33. Use according to claim 31 or 32, characterized in that the addition of at least one surface-active, hydrophobic additive to the mixture takes place in a rotary tiller.
34. Verwendung des Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Gemenges, insbesondere von Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl., insbesondere von organischem oder anorganischem Material, vorzugsweise von mineralischem Material oder Metallstäuben, zur Immobilisierung von Wert- oder Schadstoffen.34. Use of the method according to one of the process claims, for solidifying and / or stabilizing a mixture, in particular of dusts, ashes, sludges or the like, in particular of organic or inorganic material, preferably of mineral material or metal dusts, for immobilizing valuable or pollutants.
35. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, zur Verfestigung und/oder Stabilisierung eines Gemenges, insbesondere von Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl., insbesondere von mineralischem Material oder Metallstäuben, zur Immobilisierung von Wert- oder Schadstoffen.35. Use of the device according to one of claims 22 to 24, for solidifying and / or stabilizing a mixture, in particular of dust, ash, sludge or the like., In particular of mineral material or metal dust, for immobilizing valuable or pollutants.
36. Verwendung nach Anspruch 34 oder 35, bei dem das immobilisierte Gemenge als Abfallmaterial entsorgt wird.36. Use according to claim 34 or 35, in which the immobilized mixture is disposed of as waste material.
37. Verwendung nach Anspruch 34 oder 35, bei dem das immobilisierte Gemenge als Füllmaterial wieder verwendet wird.37. Use according to claim 34 or 35, in which the immobilized mixture is reused as filler material.
38. Verwendung nach Anspruch 34 oder 35, bei dem ein immobilisiertes metallhaltiges Gemenge in der Metallgewinnung wieder verwendet wird. - 3 b -38. Use according to claim 34 or 35, in which an immobilized metal-containing mixture is used again in the metal production. - 3 b -
39. Verwendung nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Metalle, insbesondere Aluminium, Kupfer, Blei oder Eisen, enthaltende Schlämme, insbesondere einen Rotschlämm.39. Use according to claim 38, characterized by sludges containing one or more metals, in particular aluminum, copper, lead or iron, in particular a red sludge.
40. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, aufweisend den Schritt: Beigabe zumindest eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser disper- gierter Form zu dem Gemenge, wobei die in dem Gemenge vorhandenen Bindungskräfte aktiviert werden.40. Method according to one of the preceding method claims, comprising the step: adding at least one surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form to the batch, the binding forces present in the batch being activated.
41. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensan- sprüche, aufweisend den Schritt: Beigabe genau eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form zu dem Gemenge, wobei die in dem Gemenge vorhandenen Bindungskräfte aktiviert werden.41. Process according to one of the preceding process claims, comprising the step: adding exactly one surface-active, hydrophobic additive in water-dispersed form to the mixture, the binding forces present in the mixture being activated.
42. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend den Schritt: Unterbinden der Beigabe von bindenden Substanzen, insbesondere hydraulisch bindenden Substanzen.42. The method according to any one of the preceding claims, comprising the step of: preventing the addition of binding substances, in particular hydraulically binding substances.
43. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Beigabe des zumindest einen oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form zu dem Gemenge erfolgt.43. The method according to claim 41, characterized in that only the at least one surface-active hydrophobic additive is added to the mixture in a form dispersed in water.
44. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, weiter aufweisend die Schritte: Analyse des Gemenges, insbesondere der Korngrößenverteilung des Gemenges, vorzugsweise durch Probenentnahme, zur Verfügung stellen von zusätzlichem Material, insbesondere in Form von Lehm, Sand und/oder Kiesmaterial in Abhängigkeit der am Gemenge fest- gestellten, ursprünglichen Korngrößenverteilung, zur Erreichung einer vorteilhaften Korngrößenverteilung; Zumischen des zusätzlichen Materials zum Gemenge.44. Method according to one of the preceding method claims, further comprising the steps: analysis of the batch, in particular the grain size distribution of the batch, preferably by taking a sample, making available additional material, in particular in the form of clay, sand and / or gravel material depending on the Batch fixed provided original grain size distribution to achieve an advantageous grain size distribution; Add the additional material to the batch.
45. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, aufweisend den Schritt: Austreiben oder Zusetzen von Wasser zum Gemenge in Orientierung am Proktoroptimum.45. Method according to one of the preceding method claims, comprising the step: expulsion or addition of water to the mixture in orientation at the optimum of the proctor.
46. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, aufweisend den Schritt: Kompaktieren des Gemenges.46. Method according to one of the preceding method claims, comprising the step: compacting the batch.
47. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, aufweisend den Schritt: Trocknen des Gemenges . 47. The method as claimed in one of the preceding method claims, comprising the step: drying the batch.
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