DE3806956A1 - METHOD FOR FILLING CAVES - Google Patents

METHOD FOR FILLING CAVES

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Abstract

Hazardous, e.g. radioactive nuclear waste material is encapsulated in reinforced concrete containers using as a sealant a concrete mixture comprising fly ash and/or ground clay, aggregate, a binder, e.g. lime or cement, and an air- or gas-entraining agent.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfüllen von Hohl­ räumen, vorzugsweise von Behältern aus Stahlbeton mit in diesen eingekapselten Atomreaktoren oder gefährlichen Abfallstoffen, wie radioktivem Abfall, mit einem betonähnlichen Dichtmittel.The invention relates to a method for filling hollow clear, preferably from reinforced concrete containers with them encapsulated nuclear reactors or hazardous waste, like radioactive waste, with a concrete-like sealant.

In der älteren aber nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 38 02 910.3 ist das Absenken eines Kernkraftwerks unter das Erdplanum beschrieben worden, bei dem das Kernkraftwerk in einem Behälter aus Stahlbeton eingekapselt ist, der aus einer zylin­ drischen Außenwandung mit einer halbkugeligen Kuppel und einer kreisscheibenförmigen Sohlplatte besteht. Die in dem Behälter verbleibenden Hohlräume werden zweckmäßigerweise mit einem Dicht­ mittel ausgefüllt, wie es beispielsweise in der DE-PS 58 54 330 beschrieben worden ist. Wird als Dichtmittel ein üblicher Beton verwendet, dehnt sich dieser aufgrund der Hydra­ tationswärme aus. Wird der Beton zum Einkapseln von Atom­ reaktoren oder radioaktiven Abfallstoffen verwendet, entsteht aus dem Zerfall der radioaktiven Stoffe zusätzliche Wärme, die sich in dem Behälter staut und zu einer zusätzlichen Ausdehnung des als Dichtmittel eingeführten Betons führt. Ein üblicher, sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnender Füllbeton übt aber auf die Wandungen von Hohlräumen oder Behältern einen so großen Druck aus, daß die Wandungen bersten oder sich Risse in den Wandungen bilden können. Derartige Risse in den Wandungen von Hohlräumen können jedoch insbesondere dann nicht in Kauf genommen werden, wenn in diesen gefährliche Stoffe wie beispiels­ weise radioaktiver Abfall gespeichert werden.In the older but not prepublished patent application P 38 02 910.3 is the lowering of a nuclear power plant below that Earth plan has been described, in which the nuclear power plant in one Container made of reinforced concrete is encapsulated, which consists of a zylin outer wall with a hemispherical dome and a circular disk-shaped sole plate. The one in the container remaining cavities are expediently sealed medium filled in, as for example in the DE-PS 58 54 330 has been described. Used as a sealant If conventional concrete is used, it expands due to the hydra station heat. The concrete becomes the encapsulation of atom reactors or radioactive waste is used additional heat from the decay of the radioactive materials accumulates in the container and causes additional expansion of the concrete introduced as a sealant. A common one filling concrete that expands under the influence of heat but so on the walls of cavities or containers  great pressure that the walls burst or cracks in can form the walls. Such cracks in the walls of cavities in particular, however, cannot be bought be taken if in these dangerous substances such as radioactive waste is stored.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein betonähnliches Dicht­ mittel zur Verwendung bei einem Verfahren der eingangs ange­ gebenen Art vorzuschlagen, das aufgrund von Wärmeeinwirkung auf die Wandungen der Hohlräume keinen Druck von der Größe ausübt, der zu einem Bersten der Wandungen oder zu Rissebildungen führen könnte.The object of the invention is therefore a concrete-like seal means for use in a process of the beginning to propose the type that is due to heat the walls of the cavities do not exert pressure of the size, which can cause the walls to rupture or form cracks could.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß als Dichtmittel eine Erdbetonmischung, bestehend aus Betonmehl und/oder Flug­ asche und Zuschlagstoffen sowie einer so geringen Menge an Binde­ mitteln, die den plastischen Charakter des Erdbetons erhält, unter Zusatz eines Luft- oder Gasporen bildenden Mittels verwendet wird.According to the invention, this object is achieved in a method of initially specified type solved in that as a sealant an earth concrete mix consisting of concrete flour and / or flight ash and aggregates and such a small amount of bandage means that maintain the plastic character of the earth concrete, with the addition of an agent that forms air or gas pores is used.

Erdbetonmischungen aus Zement, Zuschlag und Tonmehl mit sehr niedrigem E-Modul und hoher Verformbarkeit werden zu Dicht­ zwecken seit vielen Jahren verwendet. Derartige Mischungen nehmen mit abnehmendem Zementgehalt im Verhältnis zum Tonmehl immer mehr den Charakter eines bindigen Bodens an. Als Binde­ mittel kann auch Flugasche verwendet werden. Flugasche bindet bei Zugabe von Kalziumoxyd bzw. Kalziumhydrat ab. Da sich der Verfestigungsprozeß über einen langen Zeitraum hinzieht, ändern sich die Festigkeitseigenschaften eines Bodenzementgemisches mit Flugasche über einen langen Zeitraum, was für das erfindungs­ gemäße Verfahren störend wäre.Earth concrete mixes from cement, aggregate and clay powder with very low modulus of elasticity and high ductility become tight used for many years. Such mixtures take with decreasing cement content in relation to the clay flour more and more the character of a cohesive soil. As a bandage Medium fly ash can also be used. Fly ash binds with the addition of calcium oxide or calcium hydrate. Since the Long-term solidification process change the strength properties of a floor cement mixture Fly ash over a long period of time, what the invention procedures would be disruptive.

Nach einem Merkmal der Erfindung wird der Erdbetonmischung eine inerte Flugasche, also eine Flugasche ohne hydraulische Eigen­ schaften, zugesetzt. Das Kalziumoxyd wird im Verhältnis zur Flug­ asche nur in einer gerinderen Menge zugesetzt. Beispielsweise wird eine geringe Menge von Hochofenzement mit einem hohen Schlackenanteil zugegeben, so daß nur ein Teil der Flugasche mit dem Kalkhydrat reagieren kann. Ist der Kalkanteil aufgebraucht, wird die Reaktion gestoppt. Die Festigkeit der Mischung bleibt niedrig, während der hohe Flugaschenanteil die Dichtigkeit des Gemisches erhöht. Ein weiterer Vorteil der Mischung ist, daß nur eine geringe Hydratationswärme entsteht.According to a feature of the invention, the concrete mix is a  inert fly ash, i.e. a fly ash without hydraulic properties shafts, added. The calcium oxide is in proportion to the flight ash only added in a smaller amount. For example is a small amount of blast furnace cement with a high Slag portion added, so that only part of the fly ash with the hydrated lime can react. When the lime portion has been used up, the reaction is stopped. The strength of the mixture remains low, while the high proportion of fly ash ensures the tightness of the Mixture increased. Another advantage of the mix is that only a low heat of hydration arises.

Eine weitere Verbesserung der Verformbarkeit bei gleichzeitig gleichbleibender hoher Druck- und Biegezugfestigkeit und Dichtig­ keit des Erdbetons wird erreicht, wenn der Mischung durch soge­ nannte Luftporenbildner Mikroluftporen in einer Menge von 3-10 Volumenprozent durch intensives Mischen zugeführt werden. Diese zellartigen künstlichen Mikroluftporen werden auch bei relativ hohen Drücken nicht zerstört. Sie vermindern auch bei voll­ ständiger Wassersättigung des Korngerüst bei einer Kompression ihr Volumen derart, daß sich der Körper in die Poren ausdehnen kann. Durch die Zugabe eines luftporenbildenden Mittels (LP-Mittel) wird der Viskoseanteil des viskoelastischen Verhaltens des Erdbetons erhöht.A further improvement in deformability at the same time constant high pressure and bending tensile strength and leakproof speed of the earth concrete is achieved when the mixture is called air entraining agents in an amount of 3-10 Volume percent can be supplied by intensive mixing. These Cellular artificial micro air pores are also relative high pressure is not destroyed. They decrease even when full constant water saturation of the grain structure during compression their volume such that the body expands into the pores can. By adding an air-entraining agent (LP means) becomes the viscose part of the viscoelastic Behavior of the earth concrete increased.

Die erfindungsgemäß verwendete Erdbetonmischung eignet sich besonders als Dichtmittel in Behältern aus Stahlbeton mit relativ starren Wänden oder auch in Felsräumen, in denen radio­ aktiver Müll gelagert ist. Der Erdbeton faßt den radioaktiven Müll ein, wobei der gesamte Hohlraum ausgefüllt wird. Selbst wenn sich der Erdbeton aufgrund der Hydratationswärme und des radioaktiven Zerfalls des Lagerguts ausdehnt, vermag dieser auf­ grund seines niedrigen E-Moduls und seiner hohen Visko­ elastizität keinen so großen Druck auf die Wandungen auszuüben, daß deren Reißen befürchtet werden müßte. Der erfindungsgemäße Erdbeton läßt sich mit besonderem Vorteil auch für Kern­ dichtungen bei Staudämmen und bei sonstigen Abdichtungsschichten im Boden verwenden.The concrete mix used in the invention is suitable especially as a sealant in tanks made of reinforced concrete relatively rigid walls or in rock rooms where radio active waste is stored. The earth concrete holds the radioactive Rubbish, filling the entire cavity. Self if the earth concrete due to the heat of hydration and the expands radioactive decay of the stored goods due to its low modulus of elasticity and its high viscosity elasticity not to exert such great pressure on the walls, that their tearing should be feared. The invention  Earth concrete can also be used for core with particular advantage Seals for dams and other sealing layers use in the ground.

Der erfindungsgemäße Erdbeton enthält einen ausreichend großen Kompressionsraum, ohne daß Wasser ausgepreßt wird und ohne daß ein unzulässiger Druck auf Umfassungswandungen ausgeübt wird, wenn er als Füllbeton eingesetzt wird. Aufgrund seiner guten viskoelastischen Eigenschaften behält der erfindungsgemäße Erdbeton auch im komprimierten Zustand seine guten Festigkeits­ eigenschaften. Er besitzt eine gute Dichtungswirkung und Stabilität in seinem komprimierten Zustand.The earth concrete according to the invention contains a sufficiently large one Compression space without water being squeezed out and without an impermissible pressure is exerted on surrounding walls, if it is used as a filling concrete. Because of its good The invention maintains viscoelastic properties Earth concrete, even when compressed, has good strength properties. It has a good sealing effect and Stability in its compressed state.

Die erfindungsgemäß verwendeten Erdbetonmischungen können beispielsweise folgende Zusammensetzungen aufweisen:The concrete mix used in the invention can for example have the following compositions:

1. 20 kg HOZ 35L = Hochofenzement 35L (langsam abbindender Hochofenzement mit einer Festigkeit von mindestens 35 N/mm²)
200 kg Flugasche
150 kg Mahlton
1300 kg Zuschlag 0/16 Sand-Kies-Gemisch
350 kg Wasser
0,2 kg Luftporenbildner LPS Firma Grünau (schäumende Produkte auf Seifenbasis)1. 20 kg HOZ 35L = blast furnace cement 35L (slowly setting blast furnace cement with a strength of at least 35 N / mm²)
200 kg fly ash
150 kg grinding clay
1300 kg surcharge 0/16 sand-gravel mixture
350 kg of water
0.2 kg air-entraining agent LPS company Grünau (foaming soap-based products)

Diese Mischung ergibt einen Erdbeton mit folgenden Eigenschaften:This mixture results in an earth concrete with the following properties:

Durchlässigkeitsbeiwert: k = 12×10-11 m/sec
Luftporengehalt: 5,8 Vol-%
Kompressionsmodul: K = 30 MN/m²
Elastizitätsmodul: ε = 55 MN/m²Permeability coefficient: k = 12 × 10 -11 m / sec
Air pore content: 5.8 vol%
Compression modulus: K = 30 MN / m²
Young's modulus: ε = 55 MN / m²

2. 50 kg HOZ 35L
120 kg Flugasche
120 kg Mahlton
1400 kg Zuschlag Sand-Kies-Gemisch 0/4 mm
330 kg Wasser
0,2 kg LPS2. 50 kg HOZ 35L
120 kg fly ash
120 kg grinding clay
1400 kg surcharge sand / gravel mixture 0/4 mm
330 kg of water
0.2 kg LPS

Eigenschaften der Mischung:
k = 2,4×10-9 m/sec
Luftporengehalt: 7 Vol-%
K = 90 MN/m²
ε = 190 MN/m²Properties of the mixture:
k = 2.4 × 10 -9 m / sec
Air pore content: 7 vol%
K = 90 MN / m²
ε = 190 MN / m²

Der Zusatz des Bindemittels in den Erdbetonmischungen bewirkt, daß dieser flüssig ohne Verdichten eingebaut werden kann und durch das Abbinden des Bindemittels seine flüssigen Eigenschaften verliert und ein Festkörper wird.The addition of the binder in the earth concrete mix causes that this can be installed liquid without compression and by setting the binder its liquid Loses properties and becomes a solid.

Der Kalk- oder Zementanteil wird bei Verwendung von Flugasche so gewählt, daß nur ein Teil der inerten Flugasche mit dem Kalzium­ oxyd reagieren kann, so daß der größte Teil als Zuschlag erhalten bleibt und der Erdbeton auch nach dem Verbrauch des Kalziumoxyds nicht mehr nacherhärtet.The lime or cement content is so when using fly ash chosen that only part of the inert fly ash with the calcium Oxide can react, so the majority as a supplement is preserved and the earth concrete even after the consumption of the Calcium oxide no longer hardened.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verfüllen von Hohlräumen, vorzugsweise von Behältern aus Stahlbeton mit in diesen eingekapselten Atomreaktoren oder gefährlichen Abfallstoffen, wie radiaktivem Abfall, mit einem betonähnlichen Dichtmittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtmittel eine Betonmischung, bestehend aus Tonmehl und/oder Flugasche und Zuschlagstoffen sowie einer so geringen Menge an Bindemitteln, die den plastischen Charakter des Erdbetons erhält, unter Zusatz eines Luft- oder Gasporen bildenden Mittels, verwendet wird.1. A method for filling voids, preferably tanks made of reinforced concrete with encapsulated in them nuclear reactors or hazardous waste materials, such as radioactive waste, with a concrete-like sealant, characterized in that a concrete mixture consisting of clay powder and / or fly ash and additives and as a sealant such a small amount of binders, which maintains the plastic character of the earth concrete, with the addition of an agent that forms air or gas pores. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement oder Kalk verwendet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that as Binder cement or lime can be used.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Flugasche der Kalk- oder Zementanteil so gering gehalten wird, daß nur ein Teil der inerten Flugasche mit dem Kalziumoxyd reagieren kann.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when using fly ash the lime or Cement content is kept so low that only a part of the inert fly ash can react with the calcium oxide.
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