-
Abdichtungsverfahren Die Erfindung betrifft ein verfahren zum Abdichten
von Erdboden, insbesondere ein Verfahren zur Verringerung der burchlässigkeit von
Erdboden fier Wasser.
-
Eire Anzahl von Methoden zur Verringerung der Durchlässigkeit des
Erdbodens für Wasser ist bekannt. Hierzu gehören die Einverleibung eines chemischen
Mörtels in den Erdboden oder die Aufbringung eines wasserundurchlässigen Überzugs
auf der Erdbodenoberfläche. Beispiele für die bekannten Verfahren sind die Anwendung
von emulgierteriWachsen gemäß 'USA-Patentschrift 3 094 809, die Reaktion von Stoffen
in situ mit dem Erdboden zur Bildung wasserundurchldssiger
Schranken
gemäß USA-Patentschrift 2 £301 y8¢ und die Anwendung gewisser anorganischer wasserlöslicher
Stoffe 1rrie aer gelierbaren Silikate. Bei den Uberzugsmethoden wurue beispielsweise
ein wasserundurchlässiger Film oder ein was;:erundurchlässiges Baumaterial auf die
abzudichtende Oberf'1@."-ohe gelegt. Jedes der bekannten Verfahren weist jedoch
deri schweren Nachteil auf, als es damit unmöglich oder zumindest sehr unbequem
ist, eine unter Wasser liegende Erdoberfläche abzudichten.
-
.Ein anderes Verfahren zum Abdichten des Erdboden: wird in der USA-Patentschrift
3 016 713 beschrieben. Bei dem dort geoffenbarten Verfahren wird ein in Nasser quellbarer
Ton zusammen mit einem wasserlöslichen Polyelektrolyten verwendet. Eine Aufschlämmung
von Ton und rolyelell:trolyt in Wasser wird auf die Oberfläche des Erdbodens angewandt
und ergibt einen im wesentlichen kontinuierlichen Überzug, der angeblich infolge
der Gegenwart des Polymerisats gegen Rißbildung unter dem Einfluß des Wetters beständig
ist.
-
Abgesehen davon, daß die bekannten Verfahren unbrauchbar oder unbequem
waren, wenn där zu behandelnde Erdboden
mit einer Wassermasse in
Berührung steht, wird bei jedem der oben erwähnten bekannten Erdabdichtungsverfahren
die gesamte Erdoberfläche behandelt, gleichgültig ob sie einen merklichezi .2'asserdurci-tlaß
aufweist oder nicht.
-
Nunmehr wurde ein Verfahren gefunden, welches die Abdici:tune; einer
Erdoberfläche, welche mit einer VJassermasse in Berührung steht, in bequemer Weise
erlaubt. Außerdem macht dieL;es Verfahren einen Unterschied hinsichtlich der Stellen
in Bezug auf die iNotwendigkeit,und daher ist dieses Verfahren besonders wirksam,
wenn es auf Erde anvewendet wird, wo die wasserdurchlässigen Kanäle verhältnismäßig
wenig häufig sind, oder auf Erdoberflächen angewendet wird, welche mit anderen Artei.
von Erdabdichtungsmitteln unbefriedigend oder unvollständig behandelt worden waren.
-
Die Erfindung schafft insbesondere ein Verfahren zur F°ehandlung einer
Ausschachtung oder Aushöhlung, die eine Wassermasse enthält, um das Durchsickern
von nasser in eine darunterliegende Erdschicht zu verringern. Das Verfahren besteht
darin, daß ein stark wasserquellbares Polymerisat in der dassermasse dispergiert
wird. Das Polymerisat ist stark quelibar, wenn es eine Gelkapazität von mindestens
100 in
entmineralisiertem Wasser aufweist. Unter "Gelkapazität"
wird hier die Menge Wasser in Gramm verstanden, die von 1 g Polymerisat absorbiert
wird. Dies wird gemessen, indem eine bekannte Idenge des Polymerisats in einer Wassermenge
dispergiert wird, die größer ist als zur vollständigen Quellung des Polymerisats
erforderlich, das freie Wasser aus der erhaltenen Dispersion abgetrennt und das
Verhältnis von Gel/Polymerisatmasse bestimmt wird.
-
Nach Einführung des Polymerisats in die Wassermasse, die mit der zu
behandelnden Erdoberfläche in Berührung steht oder mit ihr in Berührung gebracht
werden soll, wird eine große Anzahl von diskreten, wassergequollenen Gels in der
Dispersion gebildet. Da die Gels annähernd die Dichte des Wassers aufweisen, erhält
man rasch eine gleichmäßige Dispersion in der gesamten Wassermasse. Wenn das Wasser
durch die benachbarte Erdoberfläche sickert, werden die Gels in den Erdzwischenräumen
eingelagert. Schließlich werden die wasserdurchlässigen Kansäle verstopft.
-
Für die meisten' Anwendungszwecke überschreitet die verwendete Polymerisatmenge
1000 Teile pro Million, bezogen auf das Gewicht des Wassersynicht. Gewöhnlich sind
nur wenige
Teile pro Million, bezogen auf das Gewicht des Polymerisats.,
erforderlich, um eine brauchbare Abdichtung zu erzielen. Obwohl dies nicht notwendig
ist, werden beste Ergebnisse doch erzielt, wenn eine gewisse Bewegung oder ein Rühren
angewendet wird, um eine gleichmäßige Dispersion des Polymerisats zu erzielen. In
sonst statischen Wasserreservoirs kann eine solche Bewegung durch mechanische Rührer
oder hydraulische Druckströme hervorgerufen werden.
-
Um im Rahmen der Erfindung beste Ergebnisse zu erzielen, sollte ein
Teil des verwendeten wasserquellbaren-Polymerisats auf eine Teilchengröße von weniger
als 0,058 mm (250 mesh US-Standardsieb) gemahlen werden. Die geringere Teilchengröße
sichert das Eindringen in kleinere Poren und ein tieferes Eindringen in größere
Poren.
-
Geeignete wasserquellbare Polymerisate lassen sich nach mehreren bekannten
Verfahren her?tellen. Beispielsweise werden monoäthylenisch ungesättigte Monomere,
von denen mindestens der größere Teil wasserlöslich ist, mit einem polyungesättigten
Monomeren nach Massen-, Zösungs- oder Emulaionspolymeriaationsverfahren mischpolymerisiert
unter Bildung
eines schwach vernetzten.Polymerisats. Um eine Gelkapazität
wie von der Erfindung gefordert zu erreichen, sollte die `1,ienge an polyungesättigtem
Vernetzungsmittel etwa 1 Ir;olgo' der Monomerenmenge nicht überschreiten. Beispiele
für eine Anzahl derartiger Polymerisate_ und Verfahren zu ihrer Herstellung sind
in der oben erwähnten USA-Patentschrift 3 016 713 beschrieben.
-
Bevorzugt werden für die Verwendung in der Erfindung wasserquellbare
Acrylpolymerisate. Diese stellen Mischpolymerisate von wasserlöslichen TJIonomeren
der allgemeinen Formel
dar, worin Y eine Äthyl-, oder Methylgruppe oder ein Wasserstoffatom und Z eine
Amidgruppe, eine Alkyl- oder Dialkylsubstituierte Amidgruppe, worin die Alkylgruppen
unabhängig voneinander 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten können, oder eine -0M-Gruppe,
worin M ein Alkalimetall oder eine Ammoniumgruppe daretellt,bedeuten. Beispiele
für derartige Monomere sind Acrylamid, Methacrylamid, Acrylsdure, Natriumacrylat,
Kaliummethacrylat und N-Propylacrylamid.
Eines oder mehrere derartige
Monomere werden mit eirier kleinen Menge eines vernetzenden pölyfunktionellen äthylenisch
ungesättigten Monomeren mischpolymerisiert. Die Menge an verwendetem Vernetzungsmittel
kann zwischen 0,005 bis zu 1 kol;@ der Ilionomerenbeschickung für das Polymerisationssystem
betragen. Vorzugsweise liegt die Menge an chemischem Vernetzungsmittel im .Bereich
von 0,05 bis 0,7 Mol% des zugeführten I@onomeren.
-
Beispiele für derartige polyfunktionelle Monomere sind Methylenbisacrylamid,
N,N-Diallylacrylamid, Diallylamin, Diallylmaleat, Äthylenglykoldimethacrylat, Divinylbenzol,
Divinyläther von Diäthylenglykol, Trivinylbenzol und ähnliche Stoffe mit mehr als
einer polymerisierbaren Doppelbindung.
-
Außer durch chemische Vernetzungsmittel können monoäthylenisch ungesättigte,
wasserlösliche Monomere oder vorgebildete lineare Polymerisate derartiger Monomerer
schwach vernetzt werden unter Bildung wasserquellbarer Polymerisate durch geeignete
Bestrahlung des Monomeren oder des Polymeren in wässriger Lösung.
Zn
einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Erdaushub für die Aufbewahrung
von Wasser behandelt. Der Aushub war vorher mit einem asphaltartigen Material ausgekleidet
gewesen, welches starke Risse gebildet hatte. Der Aushub besaß eine Kapazität von
ungefähr 3200 m3 Wasser.
-
Der Boden des Aushubs war etwa 1260 m2 groß. Zur Ausführung der erfindungsgemäßen
Behandlung wurde das Wasser in dem Teich zum Zirkulieren gebracht, indem ein Hochdruck-Wasserstrom
an einer Seite des Teichs nach unten gerichtet wurde. 6,8 kg eines feinvermahlenen,
in Wasser quellbaren Acrylamidpolymerisats, welches ein Sieb mit einer lichten Maschen-weite
von 0,053 mm (270 mesh US-Standard) passierte, wurde im Teich dispergiert. Nach
etwa 1/2 Stunde wurden 2,36 kg der gleichen Polymerisatmasse mit einem größeren
durchschnittlichen Teilchenformat (passiert ein Sieb von 0,215 mm lichter Maschenweite
= 70 mesh) in den Teich gegeben. Nachdem alles Polymerisat zugesetzt war, wurde
weitere 15 Minuten das Wasser umgewälzt.
-
Das bei der oben beschriebenen Behandlung verwendete
Polymerisat
war ein schwach vernetztes Nisehpolymerisat von Aerylamid und Methylenbisaerylamid,
welches so weit hydrolysiert
worden war, daß etwa
25% der anfänglich vorhandenen Carboxamidgruppen durch Natriumcarboxylatgruppen
ersetzt waren. Das Polymerisat besaß eine Gelkapazität von mehr als 500.
-
Die anfängliche Kontrolle des Durchsickerns von Wasser war schwierig,
da ständig weiteres Wasser aus dem Teich verwendet wurde. Nach einem Monat jedoch
konnte festgestellt werden, daß das Auslecken aus dem Teich um 70`% abgenommen hätte.
Nach fünf Monaten konnte während eines Zeitraums, in dem kein Wasser aus dem Teich
entnommen wurde, kein Aussikkern festgestellt werden. Die Abdichtung wurde daher
als 100% wirksam angesehen. Auch nach zehn Monaten konnte kein Zecken gemessen werden.
-
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wurde ein Waese reservoir
behandelt, welches einen sehlammigen.Boden und sphlammige Seitenwände aufwies. Bei
diesem Vorratsbehälter trat offenbar ein langsames Aussickern des Wassern durch
einen großen Teil der Oberfläche auf statt durch isolierte größere
Risse wie im oben beschriebenen Fall. 23,6 kg des gleichen feingemahlenen, wasserquellbaren
Aerylamidpolymerieats und 23,6 kg des gröber gemahlenen Polymerisate wurden
im
ganzen Reservoir, welches eine Kapazität von etwa 132C: .m' Wasser hatte, dispergiert.
Nach etwa fünf Jochen wurde geschätzt, daß das Auslecken des Wassers aus dem Reservoir
50% abgenommen hatte.
-
Die Erfindung läßt sich auch auf Jasser aiiweiide:" ches sich in einer
unterirdischen Wasserleitung bewegt. eispielsweise wird wasserquellbares Eolymerisat
in eiii Nasser eingebracht, welches in eine überladene oder hydraulisch unter Druck
gesetzte Abwasserleitung fließt, wie dies w:ihreiid starkem Regen auftritt. Zecke
Stellen längs der Abwasserleitung wurden wirksam verringert, nachdem das hineinfließende
Wasser 6 Stunden kontinuierlich mit 3 Teilen pro TJillion, bezogen auf das Gewicht
an wasserquellbarem Polymerisat, behandelt worden war.
-
Eine andere Anwendungsform der Erfindung ist die Behandlung von offenen
Gräben, die als Wasserläufe verwendet werden, beispielsweise von Bewässerungskanälen.
Das Polymerisat wird derartigen Leitungen an Stellen zugesetzt, die stromaufwärt3,
zu der zu behandelnden Fläche liegen. Die bei dieser Behandlung angewendete Polymerisatmenge
kann zwischen 0,1 und 100 Teilen pro tlillion, bezogen auf das Gewicht des
einströmenden
Wassezs liegen. Nach einer Zeitdauer von mindestens etwa 5 Minuten bis zu mehreren
Stunden je nach der Geschwindigkeit und der Menge des Wassers wird das Aussickern
des Wasöers in die darunterliegende Erde wirksam verringert.
-
Im wesentlichen vergleichbare Ergebnisse werden erzielt, wenn
das oben verwendete quellbare Acrylamid durch irgendeines oder mehrere der schwach
vernetzten Formen von Alkali- und Ammoniumpolyacrylaten, Polystyrolsulfonaten und
Poly vinyltoluolsulfonaten ersetzt wird. Außerdem können wasserquellbare nichtionische
Polymerisate wie schwach vernetzter Bolyvinylalkohol, Polyäthylenoxyd, Poly-N-vinylpyrrolidon
und Poly-N-vinyloxazolidinon verwendet werden, vorausgesetzt daß sie eine Gelkapazität
von mindestens 100 sufweiaen.