DE962960C

DE962960C - Verfahren zur Verfestigung und Abdichtung von Bodenformationen und Mauerwerken

Info

Publication number: DE962960C
Application number: DED14535A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Fischer; Ernst Streckebach; Herbert Sydow
Original assignee: Deutsche Erdoel AG
Current assignee: Wintershall Dea Deutschland AG
Priority date: 1953-03-11
Filing date: 1953-03-11
Publication date: 1957-05-02

Description

Verfahren zur Verfestigung und Abdichtung von Bodenformationen und Mauerwerken Zur Verfestigung und Abdichtung von Bodenformationen und Mauerwerken werden in den Boden oder in das Mauerwerk Verfestigungsmittel eingepreßt. Bei manchen Verfahren bestehen diese aus Bitumenemulsionen oder aus selbsthärtenden Kunststoffen. In den meisten. Fällen verwendet man jedoch Zementsuspensionen oder Wasserglaslös,ungen, die mit einem nachgedrückten FälIungsmittel erhärtet werden. Da man hierbei zwei Lösungen benötigt, besteht die Gefahr, daß die beiden verschiedene Viskositäten besitzenden. Lösungen verschiedene Wege gehen,- oder daß die eine von der anderen verdrängt wird und nicht in genügender Menge in den Poren zurückbleibt.
Bekannt ist auch die Verwendung eines sogenannten labilen Wasserglases, das durch Extrahieren von Zement mit verdünntem Wasserglas hergestellt wird.. Diese Herstellungsweise ist ziemlich kompliziert, und die Arbeitsweisse muß auf die jeweils verwendete Zementsorte abgestimmt werden. Dazu kommt, daß die. Lösungen einen nur geringen Gehalt an Festsubstanz aufweisen und dementsprechend nur zu geringen Festigkeiten des erstarrten Sols bzw. des damit verfestigten Bodens führen.
Ein anderes bekanntes Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, daß beim Ansäuern von Lösungen löslicher Silikate Sole entstehen, die erst nach gewisser Zeit in Abhängigkeit von den gewählten Konzentrationen zum Gel erstarren. Nach diesem Verfahren werden angesäuerte Lösungen von beispielsweise Wasserglas in die zu verfestigende Formation eingebracht. Das bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es auf die Verwendung saurer Sole angewiesen ist und daher nicht in beliebigen Bodenformationen, z. B. in stark kalkhaltigen Böden, angewandt werden kann.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die-Verfestigung undAbdichtung von Bodenformationen und Mauerwerk mit nur einer Lösung vorzunehmen und zu harten, tragfähigen und dichten Konkretionen zu kommen, wenn als Verfestigungsmittel eine kolloide Lösung von Aluminiumsilikat verwendet wird, deren Erstarrungszeit durch Änderung der Konzentration und des Verhältnisses von gi 02 zu A12 03 sowie durch Änderung des pH-Wertes der 'Lösung eingestellt werden kann. Gleichzeitig kann durch die vorgenannten Faktoren auch die Festigkeit des erhaltenen Gels bzw. der zu verfestigenden Formation beeinflußt werden.
Die Verwendung von Aluminiumsilikatlösungen bzw. -suspensionen zum Abdichten und Verfestigen von Bodenschichten oder Mauerwerk ist an sich bekannt. Das bekannte Verfahren verwendet Suspensionen von Tonen, die mit Zusätzen von Soda peptisiert worden, sind und gegebenenfalls nach dem Einpressen von Elektrolyten wie Aluminiumsulfat, Natriumchlorid und Kalk niedergeschlagen werden. Der bekannte Vorschlag ist daher :im allgemeinen auf die aufeinanderfolgende Verwendung von zwei Lösungen angewiesen und bietet daher nicht die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere da es auch nicht die Abstimmung des Verhältnisses von Si 02 zu A12 O, in Anpassung an die gegebenen Verhältnisse und gewünschten Wirkungen gestattet, sondern an das im natürlichen Ton vorliegende Verhältnis gebunden ist. Es ist auch bekannt, Aluminiumsilikat enthaltende Lösungen zur Verhinderung von Frosteinwirkungen auf Zement- oder Kalkmörtel zu benutzen, wobei -dem Anmachwasser Lösungen zugesetzt werden, die neben großen Mengen Calciumchlorid nur ganz geringfügige Mengen von Alaun und Wasserglas enthalten. Diese Arbeitsweise gestattet nicht die Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich eine Verfestigung von Bodenformationen zu erzielen, da die Xon zentration der fällbaren verfestigenden Stoffe viel zu gering ist.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Aluminiumsilikatsole werden aus handelsüblichem Wasserglas und Aluminiumsalzlösungen hergestellt. Zur Verwendung gelangen im allgemeinen Sole, die ioo bis Zoo g Si02, mindestens jedoch Sog Si 02 im Liter enthalten. Man verfährt dabei so, daß entweder das vor Natur aus alkalische Wasserglas mit Aluminatlösungen vermischt oder aber angesäuerte Wasserglaslösung geeigneter Konzentration mit einer schwach sauren Aluminiumsalzlösung gemisch wird. Im ersteren Falle erhält man Sole mit einem über 7 liegenden pH-Wert, im zweiten Falle solche mit einem pH-Wert unter 7. Je nach den gegebenen Voraussetzungen und gewünschten Ergebnissen kann dadurch die Erstarrungsdauer in einem dem beabsichtigten Zweck entsprechenden Sinne beeinflußt werden.
Saure Sole erhält man ferner auch durch Ansäuern der obengenannten alkalischen Sole. Welches Verfahren für einen gegebenen Fall das günstigste ist, hängt von den für den speziellen Fall gestellten Bedingungen ab.
In einer stark kalkhaltigen Formation oder in einem mit Kalkmörtel erstellten Mauerwerk wird man z. B. vermeiden, mit stark sauren Solen zu arbeiten und schwach saure Sole bevorzugen. Ist in solchen Fällen aus bestimmten Gründen eine lange Erstarrun;gszeit erforderlich,. so wird man, da die Erstarrungszeit der hier beschriebenen Sole bei nur wenig unter oder nahe an 7 liegenden pH-Werten kurz ist, alkalische Sole verwenden, deren Erstarrungszeit beliebig lang eingestellt werden kann und die in dem zu verfestigenden Medium keine störenden Sekundärreaktionen hervorrufen.
Die Wahl der Erstarrungszeit wird von den technischen Bedingungen des Verfestigungsvorganges und vor allem von der Teufe der zu behandelnden Formation abhängen, derart, daß bei großen Teufen oder bei zeitraubenden Arbeitsvorgängen lange Erstarrungszeiten und bei flachliegenden Formationen und normalen Arbeitsbedingungen rasch erstarrende Sole bevorzugt werden.
Die Erstarrungszeiten können bei praktisch gleichbleibender Si 02 Konzentration, die je nach der gewünschten Festigkeit über Zoo g Si 02 je Liter liegen kann, durch den pH-Wert gesteuert und auf zwischen wenigen Minuten bis zu mehreren Tagen liegende Zeiten eingestellt werden. Bei pH-Werten unter 7 führt eine Erhöhung des pH-Wertes zu einer Verkürzung der Erstarrungszeit, bei über 7 liegenden pH-Werten steigt die Erstarrungszeit des Sols, wenn die S'02-Konzentration über ioo g/1 liegt. Bei niedrigeren. Si 02 Konzentrationen verläuft die Abhängigkeit bei diesen alkalischen Solen umgekehrt.
Eine Beeinflussung .der Erstarrungszeit der Sole ist ferner durch Zusatz von Salzen, z. B. von Natriumchlorid, möglich. Bei Zusatz von Salz tritt eine .starke Verkürzung der Erstarrungszeit ein.
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Erstarrungszeit liegt in dem Si 02A12 0.-Verhältnis. Im allgemeinen bewirkt eine Erhöhung des Si 02 Ale 03 Verhältnisses eine Verkürzung der Erstarrungszeit, bei gleichzeitigem Zusatz von Salz kehrt sich jedoch :diese Funktion gelegentlich um. Das Verhältnis Si02 zu A120ä kann zwischen 2o : i und 5 : i liegen. "Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß die zu verwendenden Sole am Verwendungsort aus handelsüblichem Wasserglas, aus dem jeweils billigsten Aluminiumsalz, aus technischer Natronlauge bzw. technischer Schwefelsäure oder Salzsäure durch einfaches Mischen der auf die geeignete Konzentration eingestellten Lösungen hergestellt werden können. In manchen Fällen ist es möglich, Sole mit langen Erstarrungszeiten auch andernorts herzustellen und zum Verwendungsort zu transportieren. Beispiel i Ein aus 5o l konzentriertem, handelsüblichem Wasserglas, 61 Aluminiumchloridlösung mit 6oo g Al C13 * 6H20 je Liter hergestelltes Aluminiumsilikatsol wird mit 94l,Salzsäure i : 5 versetzt und ergibt ein Sol mit einem pH-Wert 5, das nach i2o Minuten zu einem harten Gel erstarrt. Dieses Sol wurde in eine Sandformation eingepreßt, die nach 2 Stunden zu einem sandsteinähnlichen Gebilde verfestigt war. Beispiel 2 Ein aus 35,21 konzentriertem, handelsüblichem Natronwasserglas, 61 Aluminiumchloridlösung mit 6oo g Al C13, 6H2 0 j e Liter und 141 12,5 n-Natronlauge und io,61 Wasser hergestelltes stark alkalisches Aluminiumsilikatsol hatte eine Erstarrungszeit von 2o Stunden. Es wurde in eine zwischen 2o und 25 m Teufe liegende Sandformation eingepreßt und verfestigte diese Formation zu einem sandsteinähnlichen Gebilde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verfestigung und Abdichtung von Bodenformationen und Mauerwerken mit selbsterhärtendenAluminiumsilikatlösungen und -suspensionen, dadurch gekennzeichnet, daß kolloideAluminium-SilikatlösungenAnwendung finden, die mindestens 5o g, vorzugsweise ioo bis Zoo g, S'02 im Liter enthalten, wobei die Konzentration der Lösung, das Si02 A1203 Verhältnis und der pH-Wert der jeweils gewünschten Erstarrungszeit und dem angestrebten Verfestigungsgrad angepaßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Sole verwendet werden, die durch Einstellung auf einen pH-Wert wenig unter oder nahe an 7 eine kurze Erstarrungszeit aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Sole verwendet werden, die durch Einstellung auf einen pH-Wert über 7 eine lange Erstarrungszeit aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Si 02A12 03 Verhältnis zwischen 5 : i bis 2o : i liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 236 335, 676 182; britische Patentschrift Nr. 532 189; USA.-Patentschriften Nr. 2 254 252, 2 313 107, 2313 11o.