200493. lajstromszámú szabadalom • Eljárás talajok és mérnöki létesítmények szilárdságának és vízzáróságának fokozására
1 HU 200493 A 2 A találmány tárgya eljárás talajok és mérnöki létesítmények, elsősorban csatornák és csővezetékek szilárdságának és vízzáróságának fokozására. A leírásban és az igénypontokban a „talaj” és „mérnöki létesítmény” megjelöléseket a lehető legtágabb értelemben használjuk; ezek a megjelölések a különféle tározókat, medencéket, alagutakat, természetes és mesterséges üregeket, kőzeteket és hasonlókat, valamint az azokat körülvevő talajt is magukban foglalják. Jól ismert, hogy a mérnöki létesítmények (például földalatti csatornák, csővezetékek és tározók) vízzárósága gyakran nem felel meg a követelményeknek, ami részben a szerkezeti anyagok nem megfelelő minőségének, a csövek illesztési hibáinak, továbbá a mérnöki létesítmények elöregedés, forgalom és hasonlók miatt bekövetkező károsodásainak tulajdonítható. Az is jól ismert, hogy a mérnöki létesítmények (elsősorban a földalatti csatornák és csővezetékek) javítása rendkívül nagy költséggel és munkával jár, és az eredmény a legtöbb esetben nem megfelelő. A 153 975 sz. magyar szabadalom egyszerű és gyors módszert ismertet talajok és mérnöki létesítmények szilárdságának és vízzáróságának fokozására. Az ott ismertetett eljárás szerint a kezelendő tárgyra vagy tárgyba vízüveget vagy vízüveg-tartalmú közeget juttatnak, majd a vízüveget hidrogén-fluorid, szilícium-tetrafluorid és/vagy hidrogén-szilikofluorid gáz hatásának teszik ki. Hasonló megoldást ismertet a 2 065 748 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás, amely szerint a kezelendő területre szilícium-tetrakloridot vagy más szilícium-halogenidet visznek fel, és azt vízzel reagáltatva kovasavgélt képeznek. A gázalakú fluoriddal érintkező vízüveg, illetve a vízzel érintkező szilícium-halogenid gyorsan gélesedik, és tökéletesen eltörni a szivárgási járatokat, repedéseket és üregeket. Ha ezt az eljárást földalatti mérnöki létesítmények (például csatornák vagy tározók) vízszigetelésére használjuk, további előnyök származnak abból, hogy a repedéseken keresztül a talajba jutó vízüveg, illetve szilícium-halogenid is megszilárdul, így javítja a mérnöki létesítmény ágyazását és szilárdítja a környező talajt. A fluorid-gázok további előnyös hatása, hogy növelik a beton és vasbeton elemek korrózióállóságát. Ezt az eljárást azonban számos előnye ellenére a gyakorlatban csak szűk körben alkalmazták. Az eljárás széleskörű bevezetését jelentősen gátolja az a körülmény, hogy a hidrogén-fluorid és a szilícium-halogenidek erős mérgek, ezért környezetvédelmi okokból a legtöbb országban tiltják azok felhasználását. További hátrányt jelent, hogy a képződő kovasav-gél nem rugalmas, így nem képes követni a kezelt tárgy vagy a talaj mozgását. Minthogy a kovasav-gélek duzzadóképessége nem megfelelő, ezek a gélek nem képesek eltömni a gélben az elmozdulások hatására képződő új repedéseket. A fenti hátrányok kiküszöbölése végett dolgoztak ki olyan eljárásokat, amelyekben a vízüveg gélesítésére a mérgező savas fluorid-gázok helyett vizes savoldatokat alkalmaznak, és a kialakuló gél kívánt rugalmasságának és duzzadóképességének biztosítása végett a gélképzéssel párhuzamosan szintetikus szerves polimereket alakítanak ki a gélszerkezetben. Ilyen eljárásokat ismertet a 186 586, 189 250 és 194 956 sz. magyar és a 2 132 661 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás. Valamennyi ott ismertetett technológia •> lényeges közös vonása, hogy a gélt két folyadék összekeverésével alakítják ki; az egyik folyadék vízüveget és a vízüveggel kompatibilis szerves polimerképző komponenseket (például polimerizálandó monomert vagy térhálósítandó lineáris polimert) tartalmaz, a másik folyadék pedig a vízüveg gélesítéséhez szükséges sav és a polimerizáció vagy térhálósítás végrehajtásához szükséges anyag (katalizátor, iniciátor, térhálósítószer stb.) vizes oldata. A 188 932 sz. magyar, 2 544 543 sz. német szövetségi köztársaságbeli és 2 041 038 és 2 170 845 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírásban ismertetett megoldások szerint a lúgos vízüveg-oldat gélesítésére a vízüveg-oldat lúgtartalmával reagálni képes szerves folyadékokat - jellemzően észtereket vagy aldehideket - alkalmaznak. Esetenként a képződő gél rugalmasságának növelése céljából a gélképző elegyhez polimerek is adhatók. A vízüveg-oldat gélesítésére savat vagy lúggal reagálni képes szerves folyadékokat alkalmazó megoldások közös jellemzője, hogy az összekeverendő két reagens oldat közül mindig csak az egyikből képződik gél. Ezekkel az eljárásokkal megfelelően szilárd, jó minőségű, kielégítően rugalmas és duzzadóképes hidrogélek alakíthatók ki akkor, ha a két folyadék megfelelő mértékben tud keveredni egymással. A talajszilárdításban és mérnöki létesítmények (elsősorban földalatti csatornák, csővezetékek és alagutak) hibahelyeinek vízzáró tömítésében általánosan alkalmazott úgynevezett „feltöltéses technológia” esetén azonban a két folyadék megfelelő mértékű keveredése rendszerint nem biztosítható a teljes kezelendő műtárgy- és talajszakaszban. A feltöltéses technológia lényege az, hogy először az egyik folyadékot (rendszerint a vízüveget tartalmazó oldatot) viszik fel a kezelendő területre például úgy, hogy a folyadékot a javítandó csatornaszakaszba töltik, majd megfelelő várakozási idő elteltével, adott esetben a feltöltő folyadék fölöslegének előzetes eltávolítása után vezetik be a második folyadékot (a sav és a polimerizáció végrehajtásához szükséges anyagok vizes oldatát vagy a vízüveg lúgtartalmával reagálni képes szerves folyadékot). Az egyenetlen méretű hibahelyeken keresztül a folyadékok egyenetlen sebességgel jutnak ki a talajba, és ott a talaj üreg- és pórusszerkezetének egyenetlenségei miatt mindig egyenetlen sebességgel vándorolnak, következésképpen keveredési arányuk is helyről-helyre jelentősen változik. Ez ahhoz vezet, hogy egyes helyeken az első feltöltési ciklusban gél egyáltalán nem képes kialakulni, más helyeken pedig a kialakult gél minősége a keveredési arány függvényében helyről-helyre jelentősen változik. így például ha az első műveleti lépésben bevezetett vízüveg-oldatra második lépésben olyan folyadékot juttatnak, amelyből a vízüveg-oldattal érintkezve önmagában nem képződik gél [ez az eset a hidrogén-szilikofluorídtól eltérő savat és a sav mellett egyéb nem gélesedő komponenseket (térhálósítószert stb.) tartalmazó vizes oldatok vagy lúggal reagálni képes szerves folyadékok bevezetésekor], a vízüveg-oldattal nem keveredő vagy a vízüveg-oldathoz képest fölöslegben lévő reagens oldatból nem alakul ki gél, ez a reagens folyadék önmagának csatornát vágva hasznosítatlanul folyik keresztül a vízüveg-oldattal többé-kevésbé átitatott 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
