189250. lajstromszámú szabadalom • Eljárás talajok szilárdságának és vízzáróságának növelésére
1 1S9 250 2 A találmány olyan javított injektálási eljárás, mely talajok szilárdságának és vízzáróságának növelésére, valamint építési műtárgyak javítására szolgál vízüveg alapú rendszerek felhasználásával. A talajok szilárdságának növelésére - vegyi anyagok beinjektálásával - számos eljárás ismert. Az eljárások egy csoportja vízüveg alapú rendszerek injektálásán alapszik. Ezen módszerek alkalmazása esetén a vizüveget megfelelő - folyékony vagy gáz halmazállapotú - anyaggal reagáltatva, a keletkező gél cementálja össze a talajszemcséket és biztosítja a talaj szilárdságának növekedését. A kialakult gélrendszerrel szemben támasztott másik követelményként jelentkezik a vízállóság is, amely biztosítéka az elért talajszilárdság időbeni tartósságának a talajban lévő víz (talajvíz) hatásával szemben. Talajok, repedezett kőzetek vízáteresztő képessége tág határok között mozoghat, s az esetek többségében nemkívánatosán nagy. A vízáteresztő képesség csökkentése (azaz a vízzáróság fokozása) érdekében gyakran végeznek vegyszeres injektálást, amely egyúttal a talaj vagy kőzet szilárdságát is fokozza. A vízzáró képesség növelését nagyon gyakran szintén vízüveges rendszerek injektálásával érik el. A vízüveg alapú gélrendszerek szilárdsági tulajdonságai, továbbá a kialakult tulajdonságok időbeli fenntarthatósága, illetve megőrzése elsősorban a nyert gélek fizikai és kémiai szerkezetétől és a rendszerre ható külső tényezőktől függ. Az elmúlt évtizedek során számos eljárást próbáltak ki, illetve vezettek be a gyakorlatba, ezek közül az igényeket legjobban a vízüveg-észter típusú rendszerek elégítik ki. A különböző vízüveg alapú és egyéb talajszilárdítási módszerekről részletes áttekintést ad Rózsa L.: Alapozás kézikönyve, Műszaki Könyvkiadó (Budapest, 1977). Ezeknek a rendszereknek a hatása azon alapszik, hogy a legtöbb észter az erősen lúgos vízüveg oldatban néhány perc, illetve néhány óra alatt elhidrolizál és eközben leköti a vízüveg szabad NaOH tartalmát. A polikovasav ennek következtében kicsapódik és jó minőségű hidrogélt szolgáltat. Az észterek többsége azonban vízben vagy vízüveg oldatban csak elhanyagolható mértékben oldódik, ezért az észtereket szinte minden esetben tenzidekkel együtt alkalmazzák, amelyek lehetővé teszik hogy az észter cseppek a vízüvegben nagyon finoman, egyenletesen diszpergálhatók legyenek. A kezdetben széles körben alkalmazott etil-acetát helyett, amely zárt térben, pl. bányában, magas göztenziója miatt tűzveszélyes, ma már szívesebben használnak magas forrpontú, s biztonságosan kezelhető észtereket. Annak ellenére, hogy az észter típusú gélesítőszerek bevezetésével a vizüveg bázisú rendszerek alkalmazhatósági köre jelentősen kibővült, ezeknek a rendszereknek még mindig van néhány hátrányos sajátsága. így a rendszereknek nagy a színerézise, nagy a vízáteresztő képessége és kicsi a száraz szilárdsága. A találmány tárgyát képező megoldás alkalmazásával a vízüveges rendszerek ezen hátrányos tulajdonságait lehet lényegesen javítani. A felismerés lényege, hogy a vízüveg nagymenynyiségü szabad NaOH vagy KOH tartalma képes egyes polimereket részben vagy teljesen elhidrolizálni. Ezáltal ezek a polimerek alkalmasakká válnak arra, hogy a vizüveg alapú rendszereket gélesitsék. Az egyes, számílásba jöhető polimerek rendszerint lényegesen lassabban hidrolizálnak, mint a láncot felépítő kiindulási monomerek. így alkalmazásukkal lassabb, tág intervallumban szabályozható gélesedési idejű, talajok szilárdítására alkalmas rendszerek készíthetők. Ezek a polimerek, mint gélesítő anyagok jól kombinálhatok a közismert kis átlagmóltömegű észterekkel, s a gyakorlati feladat megoldására legelőnyösebb rendszerek könnyen kialakíthatók. A könnyen hidralizálható polimerek kombinálhatok a kis móltömegü észterekkel vagy úgy, hogy az észterben feloldva hozzuk érintkezésbe őket a vízüveggel, vagy ezeket a polimereket emulziók vagy finom diszperziók formájában közvetlenül homogenizáljuk a vízüveggel. Ilyenkor a kis móltömegü észter bekeverése a vizüvegbe a polimertől függetlenül és tetszés szerinti arányban történhet. Az eljárás újszerűségét, haladó jellegét csak fokozza, hogy a szóbanforgó polimerek hidrolízisekor képződő vízoldható, illetve vízüveg oldható polimerek megfelelő segédanyagokkal térhálósíthatók és vízoldhatatlan hidrogéné alakíthatok, s ezen hidrogél-mátrixok beépülnek a kovasavgélmátrixba és annak hátrányos sajátságait jelentősen csökkentik. Ismert, hogy a poli(vinil-acetát). vinilacetát-kopolimerek, egyes akrilsav-észterek polimerjei stb. lúgosán könnyen és gyorsan hidrolizálhatók. Ezek közül egyrészt azok használhatók, amelyek a kismóltömegü alifás észterekben oldódnak és hosszú időn át együtt tárolhatók azokkal az adalékokkal, amelyek az észter-oldható polimerből képződő vízoldható polimer térhálósításához. hidrogéné alakításához szükségesek. Másrészt olyan polimer emulziók, illetve diszperziók használhatók, amelyekben a hidrolizálhaló polimer nagyon finom (0,1-10,0, célszerűen 0.1 10 pm eloszlású) cseppek vagy szemcsék formájában van jelen és tömény vagy hígított vízüveg oldatokkal összeférhetök, azaz. a polimer diszperziót a vízüveg nem koagulálja, s a polimer diszperzió sem képes gyorsan, egy-két percen belül a vízüveget gélesiteni. Ilyenek a kis, közepes és nagy átlagmóltömegű poli(vinil-acetát)-ok, a vinil-acetát-akrilészter kopolimerek, ahol az akrilészter lehet metil-akrilát, etil-akrilát, butil-akrilát stb. A vinil-acetátnak számos metakrilsav-észterrel alkotott kopolimerje is ismert. A metakrilsav-észterek az akrilsav-észterek - nél sokkal nehezebben hidrolizálhatók, ezért ilyen kopolimerek közül esetünkben csak azok felelnek meg, ahol a kopolimerekben a métákrilsav-észter hányada kisebb, mint 20%, célszerűen kisebb, mint 10%. Számításba vehető még azok a vinil-acetátakrilsav, vinil-acetát-metakrilsav, vinil-acetátmaleinsav kopolimerek, ezek alkáli fém sói, amelyekben a vinil-acetát tartalom nem kisebb 50%nál. A szóbanforgó polimerek oldhatósága a különböző, vízüveges rendszerek gélesítésére használható észterekben általában jó, de az észterek polimer tartalmát 20-30% fölé vinni nem célszerű, mert 5 10 15 20 25 30 15 <10 45 50 55 60 65 2
