Činidlo k docílení nerozpustnosti a/nebo zpevnění půd a stavebních materiálů

Číslo patentu: 244435

Dátum: 15.07.1987

Autor: Pekár Anton

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynalez sa týká činidla k docílaní napropustnosti n/nobo npovlłní půd a stavebních materiálů, aplikovatelné injektáží.Toto činidlo k docílení nepropustnosti a/nebo zpevnění půd lubo stavebních materiálů je určeno zejména pro oěetření naplsvanin nebo porézních hornín.Půdy, aľ již jde o horniny s trhlinami nebo o naplavaniny, musí být zpovnüly, aby so ząjistila jejich stabilita. Podobné je tomu při hloubení stavebních jan nebo výkopd či vrtu, aby se zabránilo nesutítstěn.Usazení mostních pilířů nebo základu budov na takovýchto pddach můžu rovněž vyvolat nutnost zpevnění půdy, aby sa zabránilo sedení těchto stavebních děl.Docílení nspropustnosti takovýchto půd se může ukúzat nezbytným též v případě, když se na nich mají postavit taková stavební díla, jako jsou například přehrndy.U malt, maltovin a betonů může docházet k určitým objemovým zmenám, jež mohou mít za následek vznik trhlin více či méně hlubokých a ěirokých, které mají nepříznivý vliv na nepropustnost, ochranu ocelové výztuže a popřípadě i stabilitu stavebního díla. Naproti tomu se časom mohou projavit změny následkem vnějěích vlivů, ktoré mohou vyvolat vznik více či méně rozsáhlá pőrovitosti rozpouětěním hydrátd solí.Následne ošetŕení takovýchto materiálů je tedy nezbytné za účelem zlepšení jejich nepropustnosti a/nebo jejich zpevnění.Problémspojený s docílením nerozpustnosti a/nebo zpevnění půd a stavebních materiálů,je tady v podstatě stejný, totiž proniknout až dovnitř trhlin a meser v naplaveninách pomocí činidla. schopného pronikząout snadno až k nim a natrvalo je vyplniť.Až dosud používaná činidla k docílení nepropustnosti a/nebo zpevnění patří v podstatě do dvou skupin jednak to jsou roztoky synteticldch pryskyŕic, jednak roztoky (bŕeěky) alkaliclçých Bemičitanů, zejména křemičitanu sodného nebo draselného.Pryawřice nebo produkty na bázi pryelcyřic, z nichž vznikají polymerní sloučeniny,mohou být v určitých případech vhodné, jde však o produkty poměrně obtížné aplikovatelná,poněvadž jejich tekutost vždy neumožňuje proniknout do hloubky mikrotrhlín nebo mikropőrd. Nadto je injaktáž pryskyřicemi poměrně novou technologií, takže dlouhodoba životnost.stavebních děl nebo půd, oěetřenych těmito produkty, není ještě dokonale prokazána.současné technika v tomto oboru spočíva hlavně v používání alkaliclqřch suspenzí křemičitenu sodného, což jsou produkty sice snadno použitelná avšak vykazují četné nedostatky.vskutku vyvolává vápno, přítomné ve stavebních materiáloch a v některých půdách,jakmile pŕijade do styku s ldemičitanem sodným, tvorbu gelu oxidu kŕemičitáho následkem jeho nadbytku oproti łwdroxidu sodněmu v roztocích používaných k ošetrení stavebních materiálů neho půd.Křemičitan sodny je vlastně koloidním roztokom kyseliny křemičitá v louhu sodném a jeho neutralizace vede k jeho přeměně v gel vybitím elektrického náboje äemičitanových iontů, které se kondenzují za vzniku polykŕemičitanových iontů, ťNevčasný vznik gelu oxidu křemičitého má za následok blokování injektáže, takže do některých dutín není možno proniknout. Kromě toho není gelovatění nikdy úplné, neboł louh sodný zůstává ve struktura gelu. Na druhé straně nejsou vzniklé gely časové stále a mají sklon sa rozkládat, čímž se znovu uvolňuje hydroxid sodny, tvoříoí nikoliv zanedbatelný zdroj znečiätění a nestability.vynález umožňuje odstranit nedostatky známých činidel tím, že słütá činidlo k dooílení nerozpustnosti a/nebo zpevnění půd a stavebních materiálů, kteréžto činidlo lze snadno injektáží vpravit i do mikrotrhlin o rozměrech řadově 10 m a které vykazuje velkou reaktivitu vůči vápnu, což vede k mineralizaci půd a/nebo stavebních materiálů následkem tvorby stabilních a nerozpustných hydrátü křemičitanů vápenatých, zejména tobermoritu(2 S 102 3 CaO 3 R 20), čímž je zajištěna trvalost účinku tohoto ošetŕení půd a stavebních materiálů.Výsledky pokusů provedených na zkuäebních tělíacích ukazují, že použitím činidla podle vynálezu nedochazí ke gelovatění parkolací napříč mikropőrovitými maltami, ba ani k jekémukoliv výskytu vrstvy gelu na výstupu za skuäebních tělísek.Tvorbu krystalů hydrátů křemičitanu vépenatěho, a zejména tobermoritu, v-düsledku použití činidla podle vąmálezu je možno dokázat difraktometriclqfmi zkouškami za použitíČinidlo podle vynálezu k dosažení neprcpuatnosti a/nebo zpevnění půd a stavebních materiálů umožňuje tedy zajistita) vynikající injektáž do prázdnýoh dutin a mikropőrů přítomných v půdach a/nebo stavebních materiáloch, b) výrobu stabilních a nerozpustných hydratovaruích křemičitanů vápenatých,o) časové trvalou stálost produktů vzniklých po injektáži a d) téměř žádné znečiětění.Predmetom vynálezu je tedy činidlo k docílení nepropustnoati a/nebo zpevněnípůd a/nebo stavebních materiálů, aplikovatelné injektúží, které se vyznačuje tím, že zahrnuje nekoloidní koncentrovaný alkalicląř roztok oxidu křemičitáho, pripravený rozpultěním oxidu křamičitěho o střední velikosti častíc menší než 100 ,um v louhu eodnón při teplote místnoati, přičemž hodnota molarního poměru oxidu křemičitého k oxidu aodnému je nižší než 2, hmotnostní obsah oxidu kŕemičitého v roztoku je vyšší než 20 ř a viako zita je v rozmezí 0,005 až 0,05 Pe.e.Nekoloidní charakter činidla podle vynálezu je možno kvalitné dokázat Tyndallovým jevem (měření nefelometrického indexu).Použitým oxidem lcřemičitým může být oxid křemičitý v čistěm stavu nebo jin výhodné mohou být látky obsahující oxid křemičitý a obsahom alespoň 80 až 90 5 łmotnoatiioxidu kŕemičitého neskelné struktury.Z výhodných sloučanin tohoto typu je možno uvést zejména pyroganní oxidy kŕemičitň,označované též jako kouřové oxidy Idemičité, jež pocházejí z prdmyslových odpadů, dále infusoriovou hlinku nebo aerogely oxidu křemičitého.Velikost zrn oxidu křemičitého nebo látky obsahující oxid křemičitý má velkou důležitost pro dosažcní rychlého a dokonalého rozpuätění v louhu aodnám má proto být pokud možno menší než 100 pm, s výhodou menší než 50 nm.samozřejmě je možno podle vynúlezu použít i jiných látek obeahujících oxid Hemičitý,než jsou výše zmíněně, pokud splňují podmínku potřebné rozpuatnosti.Louhem sodným, použitým pro rozpuětění oxidu křemičitěho, je výhodně roztok o konoentraci 35 až 37 °B, tj. mající hustotu 1,32 až 1,35.Při rozpouštění oxidu kŕemičitého vznika tepla, které však není nutno odvádět, neboĺ bylo zjištěno, že nemá žádný nepříznivý vliv na reaktivitu činidla k docílení nepropustuosti a/nebo zpevnění půd a stavebních materiálů.Rovněž hodnota poměru S 102/Nazo má značnou ddležitost jak již bylo výše uvedena,má hodnota tohoto poměru být nižší než 2, s výhodou však v rozmezí Y,5 až 1,8. V případě vyšší hodnoty poměru by oxid křemičitý měl sklon k tvorbě gelu a tím by bránil dobré injektáži do hlubších mikrotrhlin nebo mikromezer.Maximální hmotnostní obsah oxidu kŕemičitého není rozhodující, pokud hodnota poměru Si 02/Na 20 zůstává nižší než 2. Přesto však z praktických důvodů, týkajících se zejména viskozity činidla podle vynálezu, není tento obsah zpravidla vyšší než asi 30 , a výhodné je v rozmezí 23 až 27 .Bylo zjištěno, že pro docílení dobré injektaže je žddoucí, aby vískozita činidla podle vynálezu byla v rozmezí 0,02 až 0,03 Pa.s vhodné viàkozity lze dosáhnout zředěním vodou.Činidlo podle vynálezu může mimoto obsahovat přísady zlepäující pronikání do trhlin nebo dutín.Podle jedné obměny vynálezu může činidlo k docílení nerozpustnosti a/nebo zpevnění půd a/nebo stavebních materiálů obsahovat vápno nebo některou sůl, zejména chlorid, mravenčan, octan nebo propion vápenatý.Vápno nebo vápenaté sůl se zpravidla přidává do činidla, jde-li c oěetřaní určitých typů púd a/nebo stavebních materiálů chudých vápnam.U púd a stavebních materiálů obsahujících větší množství hydroxidu váponatého umožňuje oxid křemičitý, rozpuätěný v činidlu podle vynálezu, po zreagování vznik hydratovaných křemičitanů vápenatých (tobermoritu). Tak tomu však není u půd a/nebo stavebních materiálů s malým obsahem hydroxidu vápenatého, u nichž je nutné vyrovnat tento nedostatok přímým přidáním technického vápno nebo nepřímo přidáním některé vápenatá soli.V případě, že činidlo podle vynálezu obsahuje vápno, je toto zpravidla přítomno v takovém množství, aby hodnota poměru Gao/S 102 byla vyšší než 0,3, přičemž maximální hodnota tohoto poměru je 1,50.Podla vynálezu se s výhodou používá některé vápenató soli, zejména chloridu vape~ natého, v takovém množství, že po zreagování s hydroxidem sodným se kromě vzníklého vápno získa neznečištující súl (chlorid sodný).Rozpuětěný oxid křemičitý pak reaguje se vzniklým vápnem za vzniku nerozpustných stálých hydrátü kŕemičitand vápenatých.Použité množství vápenatých solí ma být takové, aby stačilo k úplnému zneutralizování hydroxidu sodného, poněvadž nadbytek hydroxidu sodného by mohl později způsobit značíätění. I když je možno použít vúpenaté soli v nadbytku, je podle vynáleau výhodné, použít stechiometrickéhn množství potrebného k zneútralizování hydroxidu eodného obsaženého v činidleI když obohacení činidla podle vynalezu vápenatou solí představuje výhodné řešení,je nicméně možno tento přídavek vápeneté soli uskutečnit 1 tak, že se roztok vapenaté soli injikuje před injektáží činidla. Avšak tento postup vyžaduje dvou po sobě následujících injektáží a tím ošetření prodlužuje a činí obtížnějším.Různé zkoušky provedená za použití činidlo podle vyná 1 ezu,ukázaly, že k vytvoření krystalü tobermoritu dochází přibližně 10 hodin po ínjektáži a že tvorba těchto krystalů pokračuje ještě po 7 dnů po injektáži.Z rentgenových difraktogramů nebo z výsledků zkoumání elektronovým mikroskopem vyplýva, že po 7 dnech jsou hydráty kryatalů křemičitanú vápenatých přítomny ve velmi hojném počtu.Pozorovana velmi dobrá reaktivita je způsobena aktivitou-rozpuětäného oxidu křemičitého a tím, že je roztok čerstvá připraven.Dalěín předmětem vynálezu je způsob docílení nepropustnoati a/nebo zpevnění půd a/nebo stavebních materiálů použitím uvedeného činidla, kterýžto způsob spočíva v tom,že se činidlo podle vynálezu indikuje pod tlakom do dutin nebo dutinek v půdách nebo do trhlin či trhlinek ve stavebních materiáloch pomocí vhodného zařízení.Způsob podla vynálezu je obzvláště vhodný pro ošetření půd k docílení jejich neproy pustnosti a zpevnění v případě, že jde o trhlinaté skaly nebo naplaveniny.U trhlinatýoh akal či hornin ae nejprve provedou vrty a pak ae do nich injíkuje prostředek podle vynálezu injektáží posuvnou nebo vzestupnou.U naplauenin se z důvodů nebezpečí sesutí pracuje nyní již klasickou metodou za použití trubek s manžetami (francouzoký patent č. 986 619).Vatřikovací tlak bývá zpravidla v rozmazí 0,5 až 2 MPa a množství použitého činidla činí 30 až 40 objemu půdy, která se má olotřit.V průběhu zpevšovacích prací je možno stupeň oäetření kontrolovat odabíraním vzorkñ,které se podrobí zkouěkám pro stanovení propuatnosti.Púda naplavenin o propuotnosti přibližně 10 m.s 1 propustí po injektáží a ztvtdnu 2.1 přibližně to až 1 o 7 uns.Dala uvedený příklad provedení vynález blíže objaaňuje, aniž by vynález byl na něj omazen.Do velmi propustné půdy (propustnost | 02 m.s 1) bohatá vápnem ae vyvrtá díra o hloubce 10 m za účalem ošatŕaní k docílení nepropustnosti půdy o objemu I m 3. Do vyvrtaně díry.se zasune injekční trubka a pomocí ní se vstŕikuje pod poćátečním tlakom 0,3 MPa roztok,získaný rozpuětěním 170 kg oxidu křemičítého o střední velikosti zrn přibližně 50 m ve 300 lítrech louhu sodného o koncentraci 36 °B a 70 litrech vody (parametry roztoku po jeho připraveni jsou tyto poměr S 102/Nazů 1,8 obsah S 102 26,6 obsah Na 20 14,8. obsah H 20 58,6 viskozita 0,04 až 0,05 Pa.a). Když tlak výtoku se ustélí přibližně na hodnotě I MPa, injektáž se zarazí apotŕebované množství injikovaného roztoku činí přibližně 320 litrů.Po uplynutí 1 týdne sa znovu stanoví propuatnost, která nyní klesla na 706 m.s 1,což naznačuje výbornou nepropustnost ošatřsná půdy.

MPK / Značky

MPK: C09K 17/00

Značky: zpevnění, nerozpustnosti, docílení, stavebních, činidlo, materiálů

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-244435-cinidlo-k-docileni-nerozpustnosti-a-nebo-zpevneni-pud-a-stavebnich-materialu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Činidlo k docílení nerozpustnosti a/nebo zpevnění půd a stavebních materiálů</a>

Podobne patenty