DE60013224T2 - Aufschlämmung für Dichtungswände - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Bau- und Gebäudewesen. Genauer betrifft die Erfindung eine Aufschlämmung zur Herstellung von Dichtungswänden sowie ein Verfahren zur Verwendung der Aufschlämmung.
• Es ist bekannt, dass sich gemahlene Hochofenschlacke wie ein richtiger Zement verhält, wenn ihr eine Base, wie zum Beispiel Soda oder Klinker, zugegeben wird.
• So findet man im Handel gewöhnlich Gemische vom Typ:
• – Schlacke + Klinker in genau definierten Verhältnissen (Zement CLK CEM III/C, CHF CEM III/A oder B) oder
• – granulierte Schlacke + Kalk für den Straßenbau.
• Die Herstellung von Dichtungswänden erfolgt durch direkte Perforation mit einer Bentonit-Zement-Aufschlämmung als Ausschachtungsflüssigkeit. Die Perforation erfolgt kontinuierlich, weswegen es notwendig ist, über ein Material zu verfügen, welches nicht zu schnell erstarrt, um einen Verlust der Aufschlämmung auf dem Ausschachtungsabraum sowie die Beseitigung von Aufschlämmung, die vorzeitig erstarrt ist, zu vermeiden. Dieses für Dichtungswände spezifische Verfahren erfordert bei den derzeit verfügbaren Materialien die Verwendung von Abbinde- und Erstarrungsverzögerern.
• Bei der Herstellung von Dichtungswänden strebt man nämlich vor allem eine gute Dichtigkeit an. Der Widerstand ist im Allgemeinen schwach und stellt kein wesentliches Kriterium dar. Im Allgemeinen verwendet man Schlackenzemente, deren Zusammensetzung Aufschlämmungen ergibt, deren Rheologie schwer kontrollierbar ist. Die Verwendung von Abbindeverzögerern ist also notwendig, um eine Verarbeitbarkeit zu erhalten, die mit der Perforation unter Aufschlämmung kompatibel ist.
• Das Dokument US 5,309,997 beschreibt eine Aufschlämmung, die zur Perforation von wasserhaltigem Gestein verwendet wird, ein Aktivierungsmittel und eine Hochofenschlacke, die eine maximale Korngröße aufweist, wobei mehr als 50 % zwischen 2 und 6 μm liegen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden. Somit sind das Ziel der Erfindung Aufschlämmungen, die zur Herstellung von Dichtungswänden besonders angepasst sind, insbesondere Aufschlämmungen, bei denen keine Zugabe von Verzögerungsmitteln notwendig ist.
• Somit betrifft die Erfindung eine Aufschlämmung zur Herstellung von Dichtungswänden, umfassend ein Gemisch von Wasser, eines natürlichen oder modifizierten Tons wie Bentonit, einer Hochofenschlacke und eines Aktivierungsmittels.
• Gemäß der Erfindung umfasst die Schlacke Körner mit einer maximalen Größe zwischen etwa 50 μm und etwa 100 μm, vorzugsweise von etwa 80 μm; es ist auch bevorzugt, dass die Schlacke eine spezifische Oberfläche nach Blaine zwischen etwa 2500 und etwa 4500 cm²/g aufweist.
• Auch wenn die Art der Hochofenschlacke nicht besonders wichtig ist, wird es bevorzugt, dass diese vom basischen Typ ist und dass das Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ zwischen etwa 1,10 und etwa 1,35 liegt. Als Beispiel für eine im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbare Schlacke kann ein Material genannt werden, welches als Hauptbestandteile (in Gewichtsprozent) 33 bis 40 % SiO₂, 8 bis 16 % Al₂O₃, 39 bis 44 % CaO und 4 bis 9 % MgO enthält.
• Im Übrigen wird es auch bevorzugt, dass der chemische Modul der Schlacke (Prozentgehalt CaO × Prozentgehalt Al₂O₃) mehr als etwa 500 beträgt.
• Das Aktivierungsmittel ermöglicht das Abbinden der Schlacke und ist vorzugsweise ein basisches Aktivierungsmittel, wie Soda, Pottasche, Natrium- oder Kalium(bi)carbonat, Gips, gebrannter Kalk, gelöschter Kalk oder ein Gemisch dieser Verbindungen. Es ist auch möglich, Portlandzement als Aktivierungsmittel zu verwenden.
• Im Allgemeinen liegt die Menge des Aktivierungsmittels zwischen etwa 1 und etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Schlacke. Eine Menge an Aktivierungsmittel von etwa 5 Gew.-% ist besonders vorteilhaft.
• Eine derartige Aufschlämmung weist vorteilhafterweise ein Gewichtsverhältnis Zement/Wasser (Z/W) zwischen etwa 0,1 und etwa 0,25 auf.
• Unter diesen Umständen ist es möglich, eine Aufschlämmung zu erhalten, welche die folgenden Eigenschaften aufweist:
  höherer Widerstand bei gleichem Verhältnis von Zement/Wasser,
  bessere Durchlässigkeit bei gleichem Gehalt an Trockensubstanz (wie es 1 zeigt, die die Entwicklung der Durchlässigkeit in Abhängigkeit des Verhältnisses Z/W zeigt),
  sehr langsamer Verlauf der Erstarrung, der gut an die direkte Perforation unter Aufschlämmung angepasst ist. Die schwache Reaktivität des Systems ermöglicht den totalen Verzicht auf Verzögerungsmittel. Das Weglassen derartiger Zusätze ermöglicht es, den Grundwasserspiegel durch die Eliminierung von Abfällen organischer Schadstoffe zu schützen.
• Diese Aufschlämmung kann wegen ihres umweltfreundlichen Charakters für unterirdische Arbeiten in Kontakt mit dem Grundwasserspiegel sowie für Einpressarbeiten und die Herstellung von Dichtungswänden aus Plastbeton verwendet werden.
• Die Aufschlämmung wird auf der Bohrstelle durch Mischen der vorstehend angegebenen Bestandteile hergestellt.
• Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beispiele, die nur zum Zwecke der Veranschaulichung angegeben sind, besser verstanden werden.
• In diesen Beispielen werden die folgenden Bestandteile verwendet:
  Bentonitschlamm: Gemisch von 10001 Wasser und 45 kg Natriumbentonit
  Schlacke: basische Hochofenschlacke mit einem Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ von 1,19 und einem chemischen Modul von 515
  Aktivierungsmittel: CPA CEM I
  Verzögerungsmittel: gemischtes Calcium/Ammonium-Lignosulfat
  Beschleunigungsmittel: Natriumsilikat 35/37 °B
• Beispiel 1: Einfluss der maximalen Korngröße der Schlacke auf die Zeit der Verarbeitbarkeit der Aufschlämmung

  
• Beispiel 2: Dichtungswandformulierungen

  
• Die Aufschlämmung gemäß der Erfindung, ohne Verzögerungsmittel, weist eine Zeit der Verarbeitbarkeit, die derjenigen herkömmlicher Aufschlämmung, die Klinker (KLK) und ein Verzögerungsmittel enthält, entspricht, sowie einen besseren Widerstand und eine bessere Durchlässigkeit als herkömmliche Aufschlämmung auf.

Claims (11)

1. Aufschlämmung für Dichtungswände, bestehend aus einem Gemisch umfassend Wasser, einen natürlichen oder modifizierten Ton, eine Hochofenschlacke mit einer maximalen Korngröße zwischen etwa 50 μm und etwa 100 μm, und ein Aktivierungsmittel.
2. Aufschlämmung nach Anspruch 1, wobei die Schlacke eine maximale Korngröße von etwa 80 μm aufweist.
3. Aufschlämmung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schlacke ein Gewichtsverhältnis CaO/SiO₂ zwischen etwa 1,10 und etwa 1,35 aufweist.
4. Aufschlämmung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schlacke einen chemischen Modul von mehr als etwa 500 aufweist.
5. Aufschlämmung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der modifizierte Ton Bentonit ist.
6. Aufschlämmung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Aktivierungsmittel eine aus Soda, Pottasche, Natrium- oder Kalium(bi)carbonat, Gips, gebranntem Kalk, gelöschtem Kalk, einem Gemisch dieser Verbindungen oder Portlandzement ausgewählte Verbindung ist.
7. Aufschlämmung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gemisch etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% Aktivierungsmittel, bezogen auf das Gewicht der Hochofenschlacke, umfasst.
8. Aufschlämmung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche ein Gewichtsverhältnis Zement/Wasser zwischen etwa 0,1 und etwa 0,25 aufweist.
9. Verfahren zum Herstellen einer Dichtungswand, wobei die Perforation mit Hilfe der wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definierten Aufschlämmung erzielt wird.
10. Verwendung einer Hochofenschlacke mit einer maximalen Korngröße zwischen etwa 50 μm und etwa 100 μm zur Herstellung einer Aufschlämmung, die zur Herstellung von Dichtungswänden bestimmt ist.
11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Hochofenschlacke wie in einem der Ansprüche 2 bis 4 definiert ist.