WO2013075757A1

WO2013075757A1 - Verfahren zur zeitlich gesteuerten bodenverfestigung

Info

Publication number: WO2013075757A1
Application number: PCT/EP2011/071036
Authority: WO
Inventors: Robert Fink
Original assignee: Geochemie Sanierungssysteme Gmbh
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-05-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfestigung von Erdreich bereit, das die folgenden Schritte umfasst : (i) Inkontaktbringen des zu verfestigenden Erdreichs mit einer ersten, wässrigen alkalischen Komponente (A), die Wasserglas enthält, und (ii) Inkontaktbringen des mit der Komponente (A) kontaktierten Erdreichs mit einer zweiten wässrigen Komponente (B), die einen oder mehrere Triester der Citronensäure mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen oder des Glycerins mit niederen aliphatischen Monocarbonsauren enthält.

Description

Verfahren zur zeitlich gesteuerten Bodenverfestigung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Verfestigung von Erdreich, um dadurch das Erdreich gegenüber Belastungen, wie sie bei dem Betreten oder Befahren mittels Fahrzeugen auftreten, zu stabilisieren. Durch die

Verfestigung kann ebenfalls eine Stabilisierung oder

Abdichtung gegenüber Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, erreicht werden.

Hintergrund der Erfindung

Die Verfestigung von Erdreich ist eine Technik, die

herkömmlich angewendet wird, um Oberflächen gegenüber

Belastungen zu stabilisieren und um alternativ oder ergänzend das Erdreich als Abdichtung gegen das Durchdringen von

Flüssigkeiten einsetzen zu können. Neben der bloßen

mechanischen Verdichtung ist es bekannt, die teilchenförmigen Bodenbestandteile, insbesondere Sand, durch Einsatz

chemischer Zusammensetzungen zu verkleben oder zu verbinden.

Ein solches Verfahren der letztgenannten Gruppe wird in EP 0 345 364 (Sanipor International AG, Chur, CH}

beschrieben, wonach in einer ersten Stufe eine alkalische Wasserglaslösung zusammen mit natürlichen oder synthetischen Oligomeren oder Polymeren auf oder in den zu behandelnden Boden auf- bzw. eingebracht wird. In einer zweiten Stufe wird ein Kieselsäuresol in einer organischen Flüssigkeit, die aus Diethylenglycoldiacetat, Glycerindiacetat, Ethylencarbonat, Ethylurethan und Formamid ausgewählt ist, auf oder in den so vorbehandelten Boden auf- bzw. eingebracht. Bei der Reaktion der beiden Flüssigkeiten werden sowohl aus der alkalischen Wasserglaslösung als auch aus dem Kieselsäuresol verfestigte Silicatgele gebildet. Dieses Verfahren soll die Festigkeit und Waseerundurchlässigkeit von Böden und Baukörpern durch die Bildung des Silicatgels verbessern. Insbesondere werden Kanäle und Rohrleitungen, aber auch Lagertanks, Tunnel und natürliche und künstliche Hohlräume als Anwendungsgebiete beschrieben.

WO 96/00818 (Polinvent KFT u.a.) beschreibt ein

Flutungsverfahren zum Wasserdichtmachen von in den Boden eingebetteten Objekten, insbesondere Kanälen und

Rohrleitungen, in dem als erste Lösung eine wässrige Lösung von wasserlöslichen Salzen mehrwertiger Metalle, bspw.

Calcium-, Magnesium, Eisen- oder Aluminiumsalze, und als zweite Lösung ein wässriges Kieselsäuresol verwendet werden. Zur Erhöhung der Viskosität der wässrigen Metallsalzlösung werden dabei nichtionische lineare Polymere eingesetzt, bspw. Polyacrylamide.

WO 00/29504 (Cognis Deutschland GmbH) betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung und Verfestigung von Erdreich, in dem eine wässrige Polyvinylacetat-Dispersion in Kombination mit einer wässrigen Alkalimetallsilicatlösung mit dem Erdreich in

Kontakt gebracht wird. Die Polyvinylacetat-Dispersion enthält Triester des Glycerins, Citronensäuretriester und/oder epoxidierte Triglyceride ungesättigter Fettsäuren, und das Erdreich wird zeitgleich oder zeitverzögert mit der wässrigen Alkalimetallsilicatlösung in Kontakt gebracht. Dadurch soll in den Erdoberflächenschichten eine zumindest temporäre

Verfestigung ausgebildet werden, ohne die

Wasserdurchlässigkeit der Schichten in unzumutbarer Weise zu beeinträchtigen. Weiterhin beabsichtigen die Autoren eine schnelle Verfestigung der Erdoberflächenschichten in deutlich unter 3 Stunden.

Allen genannten Verfahren ist gemein, dass sie zusätzlich zu den anorganischen oder niedermolekularen Bestandteilen

(Kieselsäuresol, Wasserglaslösung, mehrwertige Metallsalze und/oder Esterverbindungen) Polymere oder Oligomere einsetzen. Dadurch erhöhen sich die Materialkosten für die Anwendung der Verfahren. In gleicher Weise erhöht sich die Komplexität der Verfahren und damit deren Einsatzkosten, weil die zu verwendenden Lösungen und Zusammensetzungen aus einer größeren Anzahl an Bestandteilen zusammengesetzt werden müssen, die wiederum aufeinander abgestimmt werden müssen. Darüber hinaus gelangen durch die Verwendung von Polymeren Stoffe in die Unweit, die im Zweifelsfall nur schwer oder langsam abbaubar sind, so dass das mit den Verfahren

behandelte Erdreich nur mit größerem Aufwand regeneriert werden kann, wenn die Verfestigung nicht mehr erwünscht oder benötigt wird. Schließlich zielen die Verfahren, insbesondere diejenigen zur Abdichtung von Rohrleitungen und Kanälen, auf eine vergleichsweise schnelle Reaktion der Komponenten ab, so dass nur das in der näheren Umgebung der abzudichtenden

Rohrleitungen und Kanäle liegende Erdreich verfestigt wird und somit der Materialverbrauch minimiert werden kann.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfestigung von Erdreich unter Verwendung einer möglichst geringen Anzahl und möglichst kostengünstiger und umweltverträglicher Stoffe

bereitzustellen, das einerseits die Bearbeitung des

behandelten Erdreich vor dem Abschließen der Verfestigung, insbesondere das Planieren oder Glätten, und andererseits die mechanische Belastung, z.B. durch Befahren mit Kraft- oder Luftfahrzeugen, nach dem Abschließen der Verfestigung

gestattet. Vorzugsweise ist das mit dem Verfahren behandelte Erdreich undurchlässig gegenüber wässrigen Flüssigkeiten, speziell Wasser und Abwasser.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur

Verfestigung von Erdreich bereit, das die folgenden Schritte umfasst : (i) Inkontaktbringen des zu verfestigenden Erdreichs mit einer ersten, wässrigen alkalischen Komponente (A) , die Wasserglas enthalt, und

(ii) Inkontaktbringen des mit der Komponente (A)

kontaktierten Erdreichs mit einer zweiten wässrigen Komponente (B) , die einen oder mehrere Triester der Citronensäure mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen oder des Glycerins mit niederen aliphatischen Monocarbonsäuren enthalt.

Das Erdreich, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren

verfestigt wird, kann ein Sandwall, ein Hang, ein

Gebäudefundament, ein Pfahlfundament (z.B. für einen

Fahnenmast oder einen Zaunpfahl), ein Auffangbecken (z.B. für Wasser, Abwasser oder andere belastete oder unbeabsichtigt freigesetzte Flüssigkeiten oder Fluide wie Sand) , ein

Landeplatz (z.B. für Flugzeuge oder Hubschrauber), ein

Gleisbett oder ein Parkplatz sein. Das erfindungsgemäß verfestigte Erdreich kann auch ein auf dem Land oder im Heer (unter Wasser) gelegenes Ölbohrloch, einen Brunnen oder eine Wasser- oder Abwasserleitung (Rohrleitung) umgeben und auf diese Weise gegen Leckage schützen bzw. eine zuvor vorhandene Leckage unterbinden. Das erfindungsgemäß verfestigte Erdreich kann provisorisch oder vorübergehend verwendet werden, bspw. für den Fall, dass es ein Auffangbecken, einen Lande- oder Parkplatz oder ein Gleisbett bildet oder ein Ölbohrloch abdichtet. Erdreich kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch mit einem auf Dauer angelegten Zweck verfestigt werden, bspw. bei der Verfestigung von Sandwällen, Hängen und

Gebäudefundamenten, bei Verwendung als Pfahlfundament oder bei Abdichtung von Rohrleitungen und Auffangbecken.

Bei dem erfindungsgemäß zu verfestigenden Erdreich handelt es sich vorzugsweise um Sand, Kies oder andere, gegenüber den Komponenten (A) und (B) inerte Materialien, z.B.

zerkleinerten Bauschutt oder Glas. Humushaltigee Erdreich kann z.B. selbst mit der einen oder anderen Komponente reagieren und dadurch die gewünschte Reaktion der Komponenten (A) und (B) untereinander nachteilig beeinflussen. Zudem kann die Struktur von humushaltigern Erdreich einer geeigneten Verteilung und damit dem Inkontaktbringen der Komponenten entgegenstehen.

Die Komponente (A) ist eine wässrige, alkalische Komponente und enthalt als einen wesentlichen Bestandteil Wasserglas. Wasserglas ist der Oberbegriff für amorphe, wasserlösliche Natrium- und Kaliumsilicate der allgemeinen Formel

(mit M = Na oder K und n üblicherweise im Bereich von 1 bis 4) . Vorzugsweise werden in der vorliegenden Erfindung

Natriumsilicate verwendet, insbesondere solche mit einem HolVerhältnis SiO₂:Na₂O im Bereich von 2 bis 4, besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5, speziell 3,0 bis 3,5. Die Auswahl des Wasserglastype als Bestandteil der Komponente (A) wird insbesondere die Viskositätseigenschaften berücksichtigen, d.h. die Auswahl wird in der Regel auch in Abhängigkeit von der Viskoeität der Komponente (A) erfolgen.

In einer Ausführungsform enthält die Komponente (A)

Wasserglas in einem Anteil von 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 40 Gew.-%, insbesondere 30 bis 40 Gew.-%.

Der pH-Wert der Komponente (A) ist derart eingestellt, dass eine stabile wässrige Lösung erhalten wird, und liegt üblicherweise im Bereich von 10 bis 13, speziell 11 bis 12. Falls der pH-Wert nicht bereits vom Zulieferer des

Wasserglases in geeigneter Weise eingestellt wurde, kann beispielsweise wässrige Natronlauge zur pH-Einstellung verwendet werden.

Die Komponente (B) ist eine wässrige Zusammensetzung, die als wesentlichen Bestandteil einen oder mehrere Triester der Citronensäure oder des Glycerins enthält. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass die Verwendung solcher Triester eine zeitlich verzögerte Reaktion bei Inkontaktbringen der Komponenten (A) und (B) zur Folge hat, die eine längere Bearbeitung bzw. Verarbeitung des so behandelten Erdreichs erlaubt, z.B. um das Erdreich zu glätten oder planieren.

Diese längere Bearbeitungszeit beeinträchtigt hingegen nicht die mechanischen Eigenschaften des verfestigten Erdreichs, speziell im Hinblick auf Festigkeits- und

Abdichtungseigenschaften.

Die Triester der Citronensäure werden mit niederen

aliphatischen monofunktionellen Alkoholen gebildet,

insbesondere C1-C6-Alkoholen, bspw. Methanol, Ethanol, n- Propanol, i-Propanol, t-Propanol, n-Butanol, i-Sutanol, t- Butanol, n-Pentanol, i-Pentanol, n-Hexanol und i-Hexanol. Bevorzugt sind die Triester der Citronensäure mit Ethanol. Die Triester des Glycerins werden mit niederen aliphatischen Monocarbonsäuren gebildet, insbesondere gesättigten C1-C7- Fettsäuren, bspw. Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure und Caprylsäure . Bevorzugt sind die Triester des Glycerins mit Essigsäure, auch bekannt unter dem Namen Triacetin.

Die Triester der Citronensäure und/oder des Glycerins sind in der Komponente (B) in einem Gesamtanteil von üblicherweise 1 bis 45 Gew.-% enthalten, vorzugsweise 15 bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 bis 35 Gew.-%. In der Regel wird der Triester als wesentlicher Bestandteil der Komponente (B) vom Lieferanten in Form eines Konzentrats erhalten, dass vor seiner Verwendung durch Zugabe von Wasser auf die gewünschte Konzentration eingestellt wird.

Neben den Triestern kann die Komponente (B) weiterhin eine oder mehrere Diester- oder Honoester-Verbindungen enthalten, bspw. Diester der Oxalsäure oder Bernsteinsäure mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen, Monoester der Essigsäure oder Milchsäure mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen und Diester von Glycerin oder Diethylenglycol mit niederen aliphatischen Monocarbonsäuren, wobei die Alkohole und Monocarbonsäuren und ihre bevorzugten Ausführungsformen wie oben in der Beschreibung der Triester definiert sind. Exemplarisch kann hier Glycerindiacetat als Ausführungsform der Diester-Verbindung aufgeführt werden. Durch den Anteil der Diester- und Monoester-Verbindungen kann die Reaktionszeit der Komponente (B) mit der Komponente (A) eingestellt werden. Je höher der Anteil der Diester- und Monoester-Verbindungen ist, desto schneller werden die

Komponenten miteinander reagieren und desto kürzer wird die Verarbeitungszeit sein, d.h. die Zeit, in der das behandelte Erdreich noch bearbeitet werden kann, bevor es sich

verfestigt.

Die Komponente (B) kann weiterhin ein Ansäuerungsmittel enthalten, bspw. Essigsäure oder Zitronensäure. Das

Ansäuerungsmittel wird üblicherweise verwendet, um den pH- Wert der Komponente (B) auf einen schwach sauren Bereich einzustellen, vorzugsweise von 4 bis 6, insbesondere von 4,5 bis 5,5. Durch den pH-Wert der Komponente (B) kann die

Reaktionszeit mit den Bestandteilen der Komponente (A) beeinflusst werden: je niedriger der pH, desto schneller die Reaktion. Andererseits kann ein zu niedriger pH zu einer verminderten Verfestigung führen.

Als weiteren optionalen Bestandteil kann die Komponente (B) Kieselsäuresol enthalten. Hierbei handelt es sich um

herkömmlich bekannte Dispersionen von Kieselsäurepartikeln mit einer Teilchengröße im Bereich von üblicherweise 3 bis 200 nm, vorzugsweise 10 bis 50 nm. Einsetzbar sind auch oberflächenbehandelte Kieselsäureeole, z.B. solche, die mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen, Alkylenoxidoligomeren oder -polymeren oder Aluminium- oder Eisenionen vorbehandelt wurden, wobei die genannten Stoffe über Hydroxygruppen auf der Oberfläche der Kieselsäurepartikel gebunden werden.

Kieselsäuresol kann üblicherweise in einer Menge im Bereich von 1 bis 206ew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% in der Komponente (B) enthalten sein. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert nicht den Einsatz von Polymeren oder Oligomeren, insbesondere als Bestandteil der Komponente (B) , wie er im stand der Technik beschrieben wird. Daher wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer Ausführungsform mit einer Komponente (B) durchgeführt, die kein Polyvinylacetat enthält, oder vorzugsweise kein

organisches Polymer oder Oligomer. Auf diese Weise kann das Verfahren - in der Regel ohne substantielle Abstriche an der Leistungsfähigkeit - in einer wirtschaftlich gunstigeren und umweltverträglicheren Weise durchgeführt werden. Aus analogen Erwägungen heraus wird das erfindungsgemäße Verfahren üblicherweise auch ohne Einsatz von Flusssäure,

Fluorkieselsäure oder gasförmigen Fluoriden

{Fluorwasserstoff, Si1iciumtetrafluorld,

Wasserstoffsilicofluorid) durchgeführt, die in älteren

Verfahren des Standes der Technik zur Gelierung bzw.

Vernetzung von Wasserglaslösungen eingesetzt werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die Komponenten {A) und (B) vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von 3:1 bis 1:1 verwendet. Ein besonders bevorzugtes

Gewichtsverhältnis ist der Bereich von 2.5:1 bis 1.5:1.

Die Komponente (A) wird vorzugsweise in einer Aufwandmenge von 5 bis 20 kg/m² Erdreich eingesetzt, besonders bevorzugt von 10 bis 15 kg/m², bezogen auf eine Eintragstiefe von 40 cm. Die Komponente (B) wird vorzugsweise in einer

Aufwandmenge von 1 bis 5 kg/m² eingesetzt, besonders

bevorzugt von 2 bis 3 kg/m², bezogen auf eine Eintragstiefe von 40 cm. Bei größeren oder kleineren Eintragstiefen werden die Aufwandmengen proportional angepasst. Die jeweiligen Aufwandmengen werden abhängig vom Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellt, z.B. in

Abhängigkeit von der erwarteten Belastung des zu

verfestigenden Erdreichs, sowie von den Eigenschaften des Erdreiche selbst, wie z.B. Korngröße, Porosität, Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Aufnahmefähigkeit. In der Regel werden die Komponenten (A) und (B) in Mengen eingesetzt, die ein Eindringen bzw. ein Tränken des zu verfestigen Erdreichs bis auf eine Tiefe von mindestens 40 cm erlauben.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das zu

verfestigende Erdreich vor der eigentlichen Anwendung des Verfahrens mit einer wässrigen Lösung, insbesondere Wasser oder verdünnter Lauge, bspw. verdünnter Natronlauge, benetzt oder gespült, insbesondere dann, wenn das Erdreich salzhaltig ist. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn Erdreich oder Sand zu verfestigen ist, das (der) zuvor aus dem Meer gewonnen wurde.

In einer besonderen Ausführungsform werden die Komponenten (A) und (B) nicht nur auf das zu verfestigende Erdreich gegossen oder gesprüht, sondern aktiv mechanisch

eingearbeitet, z.B. mit einer Fräse, einer Egge, einem Pflug oder einem ähnlichen Erdbearbeitungsgerät. Üblicherweise wird dabei zunächst die Komponente {A) in der erforderlichen Menge und auf die gewünschte Tiefe in das Erdreich eingearbeitet, und anschließend wird die Komponente (B) in der

erforderlichen Menge aufgegossen oder aufgesprüht,

vorzugsweise aber ebenfalls mechanisch eingearbeitet, so dass die Komponenten miteinander in Kontakt kommen und unter

Verfestigung des Erdreichs reagieren. Alternativ wird

zunächst die Komponente (A) in der erforderlichen Menge auf das zu verfestigende Erdreich gegossen oder gesprüht, und anschließend, üblicherweise nach Abwarten eines für das

Eindringen der Komponente (A) in das Erdreich auf die

gewünschte Tiefe, wird die Komponente (B) mechanisch und in der gewünschten Menge in das mit der Komponente (A) getränkte Erdreich eingearbeitet, wobei die Komponenten miteinander in Kontakt kommen und unter Verfestigung des Erdreichs

reagieren. Schließlich ist es aufgrund der zeitlichen

Steuerung der Reaktion zwischen den Komponenten (A) und (B) auch möglich, aber in der Regel weniger bevorzugt, die Komponenten vorab miteinander zu vermischen und zeitnah, d.h. vor einem substantiellen Abschluss der Reaktion, in das zu verfestigende Erdreich einzuarbeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Erdreich innerhalb von 60 Minuten nach Aufbringen der Komponente (B) planiert oder geglättet, beispielsweise mittels einer Walze. Diese Ausführungsform wird speziell durch das erfindungsgemäße Verfahren

ermöglicht, da die Verwendung eines Triesters als Bestandteil der Komponente (B) eine längere Verarbeitung zulässt, bevor sich das Erdreich wie gewünscht verfestigt. Dieses Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt es beispielsweise, bei Anwendung des Verfahrens in Form nebeneinander liegender Bahnen (in der Art, wie sie bei der Bearbeitung einer

landwirtschaftlichen Fläche mit einem Zuggerät entstehen) die nahtlose Verbindung der Bahnen zu gewährleisten, da eine Bearbeitung und somit fugenlose Zusammenfügung der Bahnen von behandelter Erdoberfläche ohne Bruchstelle noch vor der abgeschlossenen Verfestigung der kombinierten Komponenten (A) und {B) möglich ist.

Das erfindungsgemaße Verfahren kann für zahlreiche technische Gebiete und zur Lösung zahlreicher Aufgabenstellungen

eingesetzt werden. Beispielsweise können mit dem Verfahren Sandwälle und Hänge verfestigt und somit ein Abrutschen von Erdreich in Schräglagen verhindert werden, z.B. an

Straßenböschungen. Wenn das Verfahren unter Erstellung eines „Musters* durchgeführt wird, d.h. der zu behandelnde Sandwall oder Hang nur partiell verfestigt wird, hat das Verfahren den Vorteil, dass in den nicht verfestigten Bereichen Pflanzen gepflanzt und wachsen können und dem Erdreich nach einer gewissen Zeit durch das dann ausgebildete Wurzelwerk eine natürliche Verfestigung hinzufügen können.

Weitere Anwendungsgebiete sind die Erstellung von

Hausfundamenten oder Fundamenten für Pfähle oder andere

Vorrichtungen, wie Zaunpfähle, Fahnenmasten oder

Solaranlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass als „Substrat* das vorhandene Erdreich verwendet werden kann. Dieses wird nacheinander oder gleichzeitig mit den Komponenten (Ά) und (B) in Kontakt gebracht, anschließend wird der Pfahl oder Mast in die noch weiche Masse aus

Erdreich und Komponenten (A) und (B) gesteckt und bis zum Abschluss der Verfestigung fixiert. Der Anwender benötigt in diesem Fall nur die zwei flüssigen Komponenten (A) und (B) und muss nicht - wie im Fall eines Betonfundaments - zusätzliche feste und flüssige Komponenten außerhalb des Fundamentstandorts anmischen. Darüber hinaus haben die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Fundamente gegenüber herkömmlichen Betonfundamten den Vorteil, dass sie nach Ende ihrer Nutzung einfacher und umweltgerechter abgebaut und ggf. recycliert werden können.

Als weitere Anwendungsgebiete erlaubt das erfindungsgemaße Verfahren die Verfestigung von Erdreich zur Bildung von Auffangbecken, Flugzeug- oder Hubschrauberlandeplätzen, Gleisbetten oder Parkplätzen. In dieser Hinsicht ist das Verfahren besonders für solche Flächen geeignet, die einerseits schnell und ohne großen Aufwand verfestigt werden müssen, andererseits nur zur Nutzung für einen begrenzten Zeitraum bestimmt sind. Insofern mögen betonierte

Auffangbecken, Landeplätze etc. eine längere Lebensdauer haben, ihre Herstellung kann aber bei weitem nicht mit dem geringen materiellen und zeitlichen Aufwand des

erfindungsgemäßen Verfahrens konkurrieren.

Schließlich kann das erfindungsgemaße Verfahren auch in solchen Fällen eingesetzt werden, in denen nicht

notwendigerweise eine Fläche aus verfestigtem Erdreich erforderlich ist oder erhalten werden soll. Hier sind exemplarisch Ölbohrlöcher (auf dem Land oder im Meer) , Brunnen sowie Wasser- oder Abwasserleitungen zu nennen, bei denen durch das das Verfahren das umgebende Erdreich

verfestigt werden kann. Die Komponenten (A) und (B) können dabei erfindungsgemäß beispielsweise durch aufeinanderfolgende Injektion in das umgebende Erdreich eingearbeitet werden. Alternativ können die Komponenten in herkömmlich bekannter Weise durch Löcher oder Fehlstellen im Leitungskörper, bspw. in einer Wasser- oder Abwasserleitung, in das umgebende Erdreich eindringen und dieses verfestigen und somit den Leitungskörper abdichten (sog.

Zweikomponentenflutverfahren; s.a. Beispiel in EP 0 345 364) . Speziell wird hierbei der abzudichtende Abschnitt des

Leitungskörpers abgeriegelt (bspw. mittele Schiebern oder Ballons) und für einen ausreichenden Zeitraum mit der

Komponente (A) befüllt, die aufgrund des hydrostatischen Drucks durch Undichtigkeiten in das umgebende Erdreich eindringt. Die im Leitungskörper verbliebene Komponente (A) wird abgepumpt und kann ggf. wiederverwendet werden. Der Leitungskörper wird - optional nach Spülung mit Wasser - mit der Komponente (B) befüllt, die ebenfalls aufgrund des hydrostatischen Drucks durch die Undichtigkeiten in das umgebende und mit der Komponente (A) getränkte Erdreich eindringt. Dort reagieren die Komponenten (A) und (B) , verfestigen das Erdreich und dichten somit den Leitungskörper ab. Die im Leitungskörper verbliebene Komponente (B) wird ebenfalls abgepumpt und kann ggf. wiederverwendet werden. Im Ergebnis kann durch das Zweikomponentenflutverfahren unter Verwendung der Komponenten (A) und (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens der Leitungskörper, bspw. ein Kanalabschnitt, grabungslos abgedichtet und saniert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber den bekannten Verfahren zur Verfestigung von Erdreich dadurch aus, dass es eine bessere Steuerung und Kontrolle des

zeitlichen Ablaufs der Verfestigung erlaubt und keine

Verwendung von organischen Polymeren oder Oligomeren

erfordert, was sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch vorteilhaft ist. Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 (Vergleich - nicht erfindungegemäβ)

Als Komponente (A) wird eine handelsübliche wässrige alkalische Wasserglaslösung (ca. 36 Gew.-% Natriumsilikat; SiO₂:Na₂O = 3,4; pH = 11,3) verwendet.

Komponente (B) ist eine wässrige Lösung aus

Milchsäureethylester (ca. 20 Gew.-%) und Kieselsol (ca. 10 Gew.-%), eingestellt mit Essigsäure auf pH 4,5.

Bei Vermischen der Komponenten (A) und (B) im

Gewichtsverhältnis 1:1 in einem Becherglas reagieren diese innerhalb von Sekunden und verfestigen sich.

Beispiel 2 (erfindungsgem&fi)

Beispiel 2 wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Glycerintriacetat anstelle von

Milchsäureethylester.

Nach Vermischen der Komponenten (A) und (B) bleibt die Reaktionsmasse für mehr als 30 Minuten verarbeitbar. Nach zwei Stunden ist die Masse hart und nimmt nach einem Tag einen trockenen und festen Zustand an und ist mechanisch belastbar. Die Komponenten erlauben mithin die gewünschte Verfestigung von Erdreich in einer Weise, die sowohl eine Bearbeitung vor der Verfestigung als auch die anschließende mechanische Belastung des Erdreichs nach der Verfestigung gestattet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verfestigung von Erdreich, umfassend die folgenden Schritte:

(i) Inkontaktbringen des zu verfestigenden Erdreichs mit einer ersten, wässrigen alkalischen Komponente (A) , die Wasserglas enthalt, und

(ii) Inkontaktbringen des mit der Komponente (A)

kontaktierten Erdreichs mit einer zweiten wässrigen Komponente (B) , die einen oder mehrere Triester der Citronensäure mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen oder des Glycerins mit niederen aliphatischen Monocarbonsäuren enthält.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Komponente (A) Wasserglas in Form von Natrium- und/oder Kaliumsilicat in einem Anteil von 25 bis 40 Gew.-% enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Komponente (B) Triester der Citronensäure und/oder des Glycerins in einem Gesamtanteil von 1 bis 45 Gew. -% enthält.

4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

3, worin die Komponente (B) weiterhin eine oder mehrere Esterverbindungen enthält, die ausgewählt sind aus Diestern von Oxalsäure oder Bernsteinsäure mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen, Monoestern von Essigsäure oder Milchsäure mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen und Diestern von Glycerin oder Diethylenglycol mit niederen aliphatischen Monocarbonsäuren.

5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

4, worin die Komponente (B) weiterhin ein Ansäuerungsmittel enthält, insbesondere Essigsäure oder Zitronensäure.

6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, worin die Komponente (B) weiterhin Kieselsäuresol enthält.

7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

6, worin die Komponente (B) kein organisches Polymer enthält, insbesondere kein Polyvinylacetat.

8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche l bis

7, worin die Komponenten (A) und (B) in einem

Gewichtsverhältnis im Bereich von 3 : 1 bis 1: 1 verwendet werden.

9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

8, worin die Komponente (A) in einer Aufwandmenge von 5 bis 20 kg/m² Erdreich eingesetzt wird, bezogen auf eine

Eintragstiefe von 40 cm.

10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

9, worin die Komponente (B) in einer Aufwandmenge von 1 bis 5 kg/m² Erdreich eingesetzt wird, bezogen auf eine

Eintragstiefe von 40 cm.

11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

10, worin die Komponenten (A) und (B) mechanisch in das

Erdreich eingearbeitet werden, vorzugsweise auf eine Tiefe von mindestens 40 cm.

12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

11, worin das Erdreich innerhalb von 60 Minuten nach

Aufbringen der Komponente (B) planiert wird.

13. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

12, worin das verfestigte Erdreich ein Sandwall, Hang,

Gebäudefundament, Pfahlfundament, Auffangbecken, Flugzeugoder Hubschrauberlandeplatz, Gleisbett oder Parkplatz ist.

14. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, worin das verfestigte Erdreich ein auf dem Land oder im Meer gelegenes Ölbohrloch, einen Brunnen oder eine Wasseroder Abwasserleitung umgibt.