193802. lajstromszámú szabadalom • Eljárás utószilárdúló anyag előállítására
1 193802 A találmány utószilárduló anyag cement, víz és adalékanyag felhasználásával történő előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik. Alagutak, utak, földalatti tárolók és hasonlók építésekor gyakran maradnak a burkolat vagy falazat mögött kitöltetlen üregek, amelyek a változó — esetleg dinamikus — terhelések hatására beomolhatnak, és ezzel nagy károkat okozhatnak. Mind a bányászatban, mind az alagútépítésben fontos feladat a falazat mögötti hátűr gondos kitöltése (tömedékelése). Az ilyen üregkitöltési feladatok megoldásához általában valamilyen cementkötésű anyagkeveréket használnak. Meghibásodott csatornák, különösen beton-, illetve vasbeton szennyvízcsatornák javítására ismeretes olyan módszer, amely szerint a meglevő csatornába annál kisebb átmérőjű műanyagcsövet húznak be, és a két cső közötti üreget cementhabarccsal töltik ki. A jelenleg ismert és alkalmazott injektálóanyagok gyakran ülepednek, nem biztosítanak tökéletes üregkitöltést, így a felszíni süllyedések, a falazat biztonságát veszélyeztető lazulások, különböző földnyomások kialakulásának a veszélyét nem küszöbölik ki. A 159 349. számú magyar szabadalmi leírásból olyan tömedékelési megoldás ismerhető meg, amely szerint iszaptalajt, cementet, vízüveget és esetenként nátriumnitrátot és bitumenemulziót vízzel összekevernek, és a keveréket az alagútfalazat mögé injektálják. Problémát okoz, hogy a bitumen — még forrón hengerelve is — igen rosszul tapad a szilikátokhoz, így többszörös réteg-szétválások következnek be, nevezetesen a szilikát-vízüveg, a bitumen-szilikát és a bitumen-emulzió fázisok között. A repedezés miatt csökken a nyomószilárdság, és a repedések utat nyitnak a víznek, valamint az omló homokos iszapnak. Ezzel az anyaggal tehát tökéletes üregkitöltés nem érhető el. Ismeretes olyan injektáló habarcs is, amelyet cement, folyami homok, bentonit, valamint plasztifikátor összekeverésével készítenek. Bár a nátrium-bentonit növeli a homok-cement-habarcs stabilitását, és csökkenti a vízleadást, a zsugorodásmentes térkitöltés ezzel az anyaggal sem biztosítható. Talajszilárdításra különféle vegyszerek (akrilátok, peroxoszulfátok stb.) régóta ismeretesek, ezek nátriumtioszulfát hozzáadásával a talajban polimerizálódnak. Furfurolgyanták, szilikonok, valamint zsirsavas kvaterner ammóniumsók, valamint poliuretán-származékok e területen való alkalmazása ugyancsak ismeretes (Chem. Engineering News, 33. 1640. 1955.). A műanyag-szilárdítószerek közös hátránya, hogy még kis mennyiségben történő alkalmazásuk is rendkívül költséges, tehát tömedékelési munkákhoz racionálisan nem alkalmazhatók. Még mezőgazdasági talajjavítóként való felhasználásuk is olyan drága, hogy nem tudtak elterjedni. A fentiekben említett csatornajavítási módszernél alkalmazott cementhabarcs legsúlyosabb hátránya, hogy zsugorodik, így a meglevő betoncsatorna és a müanyagcső statikai együttdolgoztatását bizonytalanná teszi. A találmány feladata, hogy olyan — például hézagmentes üregkitöltésre jól alkalmazható — utószilárduló anyagot szolgáltasson, amely szilárdulását követően nem zsugorodik, sőt jelentősen duzzad, és jól szilárdul, emellett nem költséges. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a szilikátok katalitikusán bontják a peroxidokat, különösen a hidrogénperoxidot, azaz igen gyorssá tehetik annak oxigénes bomlását az alábbiak szerint: 2H202+Si02=2H20+02-f Si02 A folyamatban a szilikát (habarcs) katalizátorként funkcionál. A gázképződés sebességét a szilikát minősége és a peroxid koncentrációja befolyásolja. A találmány alapja továbbá az a felismerés, hogy a képződött gáz reaktív erejét felhasználva kitölthetők azok az üregek, illetve üregrészek is, amelyek a túlnyomásos injektáló technika eszközeivel már megközelíthetetlenek. (A régóta alkalmazott, klasszikus szilárdítóanyagként ismert melegbitumen besajtolási sugara pl. 10 att túlnyomás mellett mindössze 1,5 m) E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek során vizet, cementet és szemcsés adalékanyagot keverünk össze egymással, és a keveréket megszilárdulni hagyjuk, és amelynek az a lényege, hogy a keveréket peroxid és — kívánt esetben — bentonit hozzáadásával állítjuk elő. Általában hidrogén- vagy báriumperoxidot használunk; az utóbbit elsősorban akkor, ha az utószilárduló anyag alkalmazására sugárvédelemmel kapcsolatban kerül sor. Bentonit-komponensként legcélszerűbb az aktivált nátriumbentonit alkalmazása. A bentonit egyébként lassítja az oxigénleadást — erre bizonyos alkalmazási esetekben szükség lehet —, valamint gélesítő hatásának köszönhetően a keverékből a vízelfolyást meggátolja, ami injektáláskor lehet hasznos. Előnyösen szilikátbázisú anyagot, különösen homokot és/vagy agyagot használunk; a legcélszerűbb 0,2-2 mm szemcsenagyságú durva homok alkalmazása (pl. üregkitöltéshez), vagy 0,2 mm-nél kisebb szemcsenagyságú finom homok felhasználása (pl. agyagtalajok szilárdításához). Cementként a legelőnyösebb a C 350-es minőségű portlandcement alkalmazása. Az agyagot célszerűen aprított (előkészített) formában keverjük he. Egy további találmányi ismérv szerint a keverék készítéséhez — előnyösen 25-30%os — peroxid-oldatot, célszerűen hidrogénperoxid oldatot használunk. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
