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Patent Searching and Data


Title:
BARRIER LAYER FOR WATER-PERMEABLE MATERIALS AND METHOD FOR PRODUCING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/044853
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for creating water-impermeable barrier layers in water-permeable materials, such as granular or bulk materials, soils or such like. The method is characterized in that a layer of gelatinizing polysaccharides or gelatinizing polysaccharide derivatives is introduced into such materials.

Inventors:
Mayer, Frank (Alte Dorfstrasse 34 Bovenden, D-37120, DE)
Rau, Udo (An der Windmühle 8 Dettum, D-38173, DE)
Madkour, Mohamed (El-Tawiel Str. 59/App.2 Shoubra Kairo, EG)
Application Number:
PCT/EP2000/000403
Publication Date:
August 03, 2000
Filing Date:
January 19, 2000
Export Citation:
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Assignee:
IBIS GMBH BIO-INNOVATIONEN (Erlenweg 7 Oberschleissheim, D-85764, DE)
Mayer, Frank (Alte Dorfstrasse 34 Bovenden, D-37120, DE)
Rau, Udo (An der Windmühle 8 Dettum, D-38173, DE)
Madkour, Mohamed (El-Tawiel Str. 59/App.2 Shoubra Kairo, EG)
International Classes:
C09K17/32; C09K17/40; E02D31/02; (IPC1-7): C09K17/32
Foreign References:
US2957834A
GB903959A
US4022633A
US5514412A
US5626658A
EP0761747A1
Attorney, Agent or Firm:
Harders, Gerhard (Stettiner Strasse 2 Karben, D-61184, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Errichtung von Wassersperrschichten in wasserdurchlässigen Materialien, wie körnigem Material, Schüttgut, Böden oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus gelbildendenden Polysacchariden bzw. gelbildenden Polysaccharidderivaten in die Materialien eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polysaccharid (derivat) e mit einem Streckmittel ver dünnt und/oder an einen Träger gebunden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die gelbildenden Polysaccharid (derivat) e natürliche oder biosynthetische Polysaccharide sind, z. B. (Exo) Polysaccharide von Bakterien, Pilzen, Algen und/oderhöheren Organismen, teiloder vollsynthetische Polymere mit Polysaccharidanteil, wie z. B. glycosylierte Polypeptide oder glycosylierte Polyhydroxyalkanoate, oder natürliche Mischpolymere mit Zuckeroder anderen Kompo nenten.
4. Verfahren nach einem oder mehreren. der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gelbildenden Polysaccharide natürliche oder biosynthetische Polysaccharide sind, wie marine Polysaccharide, z. B. Alginate, Carrageenane, Agar ; oder pflanzliche Polysaccharide, z. B. Karya, Tragant, Gummi Arabicum, Carob ; oder von Microorganismen, z. B. der Gattung Xantho monas, Azotobacter, Leuconostoc ; oder von Fungi, z. B. Sclerotium und Schizophyllum ausgeschiedene Polysaccharide.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gelbildenden Polysaccharide folgenden Gruppen angehören : Homobzw. HeteroPolysaccharide, wie beispielsweise GlucosePolymere (Glucane), wie : Dextran : 1,6sHomoglucan (1,6Glucan) Schizophyllan : 1,3BHomoglucan und Curdlan (1, 3ßHomoglucan) Scleroglucan : 1, 3ßGlucopyranoseGerüst mit 1,6ßGluco pyranosen als Seitenketten Xanthan : 1,4ß~GlucoseGrundkette plus Seitenketten (Mannose, Glucuronsäure, Acetat, Pyruvat) FructosePolymere : Levane (2,6ßHomopolysaccharide) GalactosePolymere und Mischpolymere Agarose : 1,3ßGalactopyranose plus 1,4i(und 1,4ß) 3,6AnhydroGalactopyranose, abwechselnd Agar : Agarose plus Agaropektin (Agaropektin ist ein nichtquellendes Polysaccharid aus 1, 38ver knüpfter Galactose plus 3,6AnhydroGalactose plus Uronsäuren) Guargummi : Polygalactomannon Mischpolymere : können sehr unterschiedliche Saccharide enthalten und verschiedeen Seiten gruppen tragen Uronsäuren : Alginate, oder beispielsweise auch Xanthan und Agaropektin (s. o.) wegen ihrer Seitengruppen, KarayaGummi, Tragant, Mucopolysaccharide, auch Polysaccharidderivate, wie z. B. modifizierte Saccharide, Cellulosen oder Stärken, wie beispielsweise Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Carboxy methylcellulose, Polyvinylsaccharide, oCarboxycytosane.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersperrschicht eine Dicke von mindestens 2 cm aufweist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gelbildenden Polysaccharide beim Einsatz mit Streckungsmitteln oder Trägern in einer Menge von mindestens 10 g/m2 eingesetzt werden.
8. Sperrschichtmaterialien für wasserdurchlässige Matrialien, hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.
9. Sperrschichtmaterialien nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gelbildenden Polysaccharid (derivat) e der Sperrschicht matrialien an einem Träger gebunden oder mit einem Streckungs mittel verdünnt sind.
Description:
Sperrschichtmaterialien für wasserdurchlässige Stoffe sowie Verfahren zu ihrer Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft Sperrschichtmatrialien für wasserdurchlässige Stoffe sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. und deren Anwendung in wasserdurchlässigen Mate- rialien.

In allen wasserdurchlässigen Stoffen kann sich das Problem stellen, die Wasserdurchlässigkeit solcher Stoffe zu vermindern oder völlig aufzuheben. Dies kann beispielsweise in Böden wichtig sein, z. B. in Ackerböden die versalzt oder versalzungsgefährdet sind, vor allem in ariden Gebieten, oder zur Erschließung von Sandböden für die Kultivierung von Pflanzen.

In ariden Zonen treten bei intensivem Anbau landwirtschaftlicher Nutzpflanzen nach relativ kurzer Zeit, meist schon nach wenigen Jahren, auf der Oberfläche und in den obersten Bodenschichten Versalzungen auf, die bis zur Salzkruste führen können. Es handelt sich dabei um Flächen von Hun- derten bis Tausenden von Hektar. Das Phänomen tritt unab- hängig von der Lage des Gebiets relativ zum Meer auf. Auf solchen Böden können Nutzpflanzen nicht mehr gedeihen. Das Land ist für den Ackerbau verloren, wenn es nicht mit großem Aufwand rekultiviert (entsalzt) wird.

In ariden Zonen, aber auch in der gemäßigten Zone, besteht oft die Notwendigkeit, Sandboden fruchtbar zu machen oder sandige Bodenschichten für die Pflanzenwurzeln zu erschließen. Die Probleme bestehen oft nicht in mangelnder Verfügbarkeit von (Beregnungs-) tasser, sondern in mangelhafter Wasserhalte- fähigkeit des Bodens und im fehlenden Gehalt an organischer Substanz im Boden.

Grundwasser, das sich unter den angesprochenen Ackerböden befindet, enthält im allgemeinen eine natürliche Konzentra- tion an Bodensalzen. Allerdings befindet sich das Grundwasser oft außerhalb der Reichweite der Wurzeln von Nutzpflanzen.

Beim Anbau von Nutzpflanzen muß also gewässert werden, und parallel dazu geht häufig eine intensive Düngung in dem Bestreben, den Ertrag zu maximieren. Dabei schwemmt das künstlich zugegebene Wasser die Düngesalze in den Boden ein.

Die nicht von den Pflanzenwurzeln aufgenommenen Salze verblei- ben im Boden. Durch die in solchen Zonen häufig sehr starke Sonneneinstrahlung ergibt sich eine hohe Verdunstungsrate des oberflächlichen Wassers, welches bei seiner Wanderung an die Bodenoberfläche, die durch Kapillarkräfte vermitteltwird, die gelösten Salze mitführt, die dann an der Oberfläche auskristal- lisieren und eine Salzkruste bilden. Wird zu intensiv gewässert, nimmt das künstlich zugegebene Wasser durch Eindringen in tiefere Bodenschichten Kontakt mit dem Grundwasser auf. Nach Beendigung der Bewässerung setzt Verdunstung ein. Dabei wird das Grundwasser, das ja in kapillarer Verbindung mit dem Wasser der oberen Bodenschichten steht, durch Kapillarkraft ebenfalls zur Oberfläche gebracht. Dort kristallisiert das in ihm gelöste Salz, zusammen mit den Düngesalzen, ebenfalls aus und trägt zur Krustenbildung bei. Es kommt hinzu, daß in den fraglichen Gebieten die Drainage sehr mangelhaft ist. Deshalb bleibt das salzhaltige Wasser am Ort und kann nicht lateral abfließen. Also kann das im Wasser gelöste Salz selbst bei intensivster Bewässerung nicht abgeführt werden.

Bisher konnten diese Probleme nur gelöst werden, indem die versalzte Bodenschicht abgetragen wurde oder die Drainage verbessert wurde. Damit wurde das Problem aber nur örtlich verlagert. Auch wurden bereits halophile Pflanzen, die Salz speichern, auf solchen Böden angebaut, deren Kraut dann abgemäht und entfernt, was eine zeitraubende und umständliche Methode ist.

Mit einer Sperrschicht, die den Durchtritt von Wasser verhin- dert, läßt sich dieses Problem relativ einfach lösen. Auch Böden, die aufgrund ihrer Struktur nur wenig oder garkein Wasser zu speichern vermögen, z. B. Sand-oder vulkanische Böden, lassen sich hinsichtlich ihrer Kultivierbarkeit dadurch wesentlich verbessern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Schaffung von Sperrschichtmaterialien, die in wasserdurchlässigen Stoffen eine Wassersperrschicht ausbilden können, um die genannten Anwendungsgebiete zu erschließen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Sperrschichtmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den Patentansprüchen.

Auch die Verwendung der Sperrschichtmaterialien, z. B. in Böden, ist Teil der Erfindung.

Grundlage der vorliegenden Erfindung ist die überraschende Erkenntnis, daß gelbildende Polysaccharide zwar ein Viel- faches, oft ein mehrhundertfaches, ihres Eigenvolumens an Wasser aufnehmen können, daß aber auf solche Weise gequollene Polysaccharide eine Sperrschicht für Wasser und auch für Gase bilden können, wenn ihre Konzentration in den wasserdurch- lässigen Schichten hoch genug ist, um eine zusammenhängende Schicht zu bilden. Diese Schichten sind, obwohl sie aus einem wasserhaltigen Gel bestehen, für Wasser undchlässig und für Gase kaum durchlässig.

Als Sperrschichtmaterialien eignen sich alle Polysaccharid- (derivat) e, die mit Wasser Gele bilden können. Dies sind beispielsweise natürliche und/oder biosynthetische Poly- saccharide, auch Expolysaccharide, von Bakterien, Pilzen, Algen, und/oder höheren Organismen, teil-oder voll- synthetische Polymere mit Polysaccharidanteil, wie z. B. glycosylierte Polypeptide oder glycosylierte Polyhydroxy- alkanoate, oder natürliche Mischpolymere mit Zucker-oder anderen Komponenten.

Zu diesen gelbildenden Polysaccharid (derivat) en zählen beispielsweise natürliche und/oder biosynthetische Poly- saccharide, die z. B. marinen Ursprungs sein können, wie Alginate, Carrageenane, Agar, oder pflanzliche Polysaccha- ride, wie Karya, Tragant, Gummi arabicum, Carob ; oder von Mikroorganismen, z. B. der Gattung Xanthomonas, Azotobacter, Leuconostoc, oder von Fungi, z. B. Sclerotium und Schizophyllum ausgeschiedene Polysaccharide.

Zu den oben genannten Polysaccharid (derivat) en zählen u. a.

Homo-bzw. Hetero-Polysaccharide, wie beispielsweise Glucose-Polymere (Glucane), wie : Dextran : 1,6 » omoglucan (1,6-Glucan) Schizophyllan : 1,3-ß-Homoglucan und Curdlan (1,3-ß-Homoglucan) Scleroglucan : 1,3-ß-Glucopyranose-Gerüst mit 1,6-ß-Gluco- pyranosen als Seitenketten Xanthan : 1,4-ß-Glucose-Grundkette plus Seitenketten (Mannose, Glucuronsäure, Acetat, Pyruvat) Fructose-Polymere : Levane (2,6-ß-Homopolysaccharide) Galactose-Polymere und Mischpolymere Agarose : 1,3-ß-Galactopyranose plus 1,4-i-(und 1,4-ß-) 3,6-Anhydro-Galactopyranose, abwechselnd Agar : Agarose plus Agaropektin (Agaropektin ist ein nicht-quellendes Polysaccharid aus 1,3-ß-ver- knüpfter Galactose plus 3,6-Anhydro-Galactose Guargummi : PolygalactomannOn Mischpolymere : können sehr unterschiedliche Saccharide enthalten und verschiedeen Seiten- gruppen tragen Uronsäuren : hierzu gehören auch Xanthan und Agaropektin (s. o.) wegen ihrer Seitengruppen, Karaya-Gummi, Tragant, Mucopolysaccharide.

Zu den Polysaccharidderivaten zählen u. a. modifizierte @@cch@@@@@, Cellulosen oder @@@@ken, wie bei@@@@@@weise Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Carboxy- methylcellulose, Polyvinylsaccharide, o-Carboxycytosane u. a.

Alle diese genannten Polysaccharid (derivat) e besitzen die Fähigkeit, unter Gelbildung ein Vielfaches ihres Eigenvolumens an Wasser zu binden. So bindet die in den Alginaten enthaltene Alginsäure die 200 bis 300-fache Wassermenge. Die dabei ent- stehenden stabilen Gele verhindern den weitere Durchtritt von Wasser, bilden somit eine Sperrschicht für Wasser.

Voraussetzung dafür ist lediglich, daß die Konzentration der gelbildenden Partikeln in den Schichten so groß ist, daß sie eine zusammenhängende Schicht ausbilden, die als Sperrschicht Füngieren kann. Dazu ist mindestens eine Konzentration erforderlich, die in der Größenordnung von twa 1000 gelbildenden beschichteten Partikeln, B. in Form von Pellets", vorzugsweise von mindestens 2500 Partikeln pro m, liegt.

Die gelbildenden Polysaccharid (derivat) e können auch Sperr- schichten ausbilden, wenn sie mit einem Streckungsmittel ver- dünnt oder auf einen Träger aufgetragen werden. Als Streckungs- mittel oder Träger können nahezu alle Stoffe verwendet werden, wobei aus der Gruppe der inerten Stoffe solche Stoffe, die beispielsweise auf die wasserundurchlässigen Materialien, z. B. Böden, oder darin befindliche Pflanzen oder andere Lebewesen, keine nachteiligen oder schädlichen Auswirkungen haben, bevorzugt eingesetzt werden.

Bevorzugte Streckungsmittel sind beispielsweise Gips, Kalk, Quarzsand, Kies.

Bevorzugte Träger sind beispielsweise : Cellulosehaltige Träger, vorzugsweise in kleingehackter (gehäckselter) Form, wie Stroh, Schilfstroh, Papyrusabfälle, Säge-oder Hobelspäne oder andere Holzspäne oder-fasern, Schaben von Faserpflanzen, B. Flachs, Hanf, Papier und Altpapier, z. B. in Form von Papierknäueln, Windelresten, zerkleinerte mineralische Teilchen, wie z. B. Gips oder Ton.

Die gelbildenden Polysaccharid (derivat) e können in verschie- denster Weise auf die Träger aufgebracht werden, beispielsweise durch Einbringen in oder Aufsprühen von Polysaccharid (derivat) en enthaltenden Lösungender Suspensionen.

Die so mit einer vollständiqen oder teilweisen Polysaccharid schicht umhüllten Träger und, falls die Träger Kapillaren enthalten, mit darin eingedrungenen Polysaccharid- <BR> <BR> <BR> losungen oder Polysaccharidsuspensionen versehenen Träger werden getrocknet, beispielsweise durch Lufttrocknung. Dabei werden Trockentemperaturen gewählt, bei denen ein Verharzen der Polysaccharid (derivat) e vermieden wird.

Die Konzentration der Polysaccharid (derivat) e zur Erzeugung einer Wassersperrwirkung in den wasserdurchlässigen Schichten soll beim Einsatz von nicht verdünnten und nicht an Trägern gebundenen Gelbildnern mindestens in der Größenordnung von 100 g, bevorzugt von 200 g pulverisiertem trockenen Poly- saccharid pro m'liegen, wenn eine Wassersperrschicht von ca. 2,5 cm Dicke gequollenem Polysaccharid erzeugt werden soll, beispielsweise in einemAckerboden. Dabei umgibt das quellende Polysaccharid nach und nach die benachbarten Par- tikeln, z. B. die Bodenpartikel, und füllt die Lücken zwischen ihnen aus.

Beim Einsatz von Streckungsmitteln oder Trägern kann die Konzentration niedriger liegen, beispielsweise im Bereich von mindestens 10 g/m2, vorzugsweise im Bereich von min- destens 30 g/m'. Mehr als 50 g/m sind im allgemeinen nicht erforderlich.

Die gelbildenden Polysaccharid (derivat) e, die vorzugsweise mit Streckungsmitteln oder auf Trägern eingesetzt werden, können auf verschiedene Weise in die wasserdurchlässigen Schichten eingebracht werden, wie z. B. durch Einstreuen während des Umpflügens des Bodens, durch Tiefpflügen, durch vorübergehendes Abheben der oberen Bodenschicht und Aufstreuen auf die freigelegte untere Bodenschicht, gefolgt vom Wieder- aufbringen der oberen Bodenschicht. Bevorzugt ist es, sie in einer Tiefe unterhalb des Wurzelbereichs von Pflanzen in Böden einzubringen, beispielsweise in einer Tiefe von etwa 15 bis 60 cm.

Die eingebrachten Polysaccharid (derivat) e können im Laufe der Zeit, ebenso wie die verwendeten Träger und weitere Bodenbe- standteile, durch Mikroorganismen zersetzt werden, wodurch die Bodenqualität verbessert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beispiele näher erläutert. Die Abbildungen zeigen verschiedene Anwendungs- formen der eingesetzten Polysaccharid (derivat) e und er- läutern die Ergebnisse der Beispiele.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen in schematischer Darstellung die Ausbildung einer Sperrschicht aus Pellets, die auf Holz- späne als Träger aufgebrachtes Alginat als gelbildendes Polysaccharid enthalten. Dabei zeigen : Figur 1 eine Erläuterung der in den folgenden Figuren ent- haltenen Symbole ; Figur 2 den Zustand vor dem Beginn einer Beregnung als Quellungsauslöser ; Figur 3 den Zustand während der Beregnung oder am Ende einer schwachen Beregnung ; Figur 4 den Zustand nach intensiver Beregnung.

Figur 5 zeigt eine Abbildung von Holzspänen als Träger, die mit Alginat als Gelbildner beschichtet sind ; Figur 6 zeigt eine entsprechende Abbildung mit Papierknäueln als Träger ; Figur 7 zeigt eine entsprechende Abbildung mit gehäckseltem Stroh als Träger ; Figur 8 zeigt das Ergebnis eines Reagenzglasversuchs zur Sperrwirkung ; Figur 9 zeigt ein Schema eines Becherglasversuchs zur Sperr- wirkung ; Figur 10 zeigt die Ergebnisse des Versuchs der Figur 9 ; Figur 11 zeigt die Darstellungeiner weiteren Bescherglas- versuchs mit den Figuren lla und llb.

Beispiel 1 Von Hand zerkleinerte und geknäuelte Papierknäuel wurden auf folgende Weise mit einer Lösung von 10 Gew.-% Alginat in Wasser beschichtet : Das Alginat wurde unter stetigem Rühren ohne Klumpenbildung inWasser gelöst. Dabei erfolgt starke Quellung und Gelbildung.

Die Papierknäuel wurden in das Gel untergemischt, über- schüssiges Gel wurde abgestreift.

Nach dem Beschichten wurden die Knäuel bei 50°C luft- getrocknet. Sie sind in Figur 6 abgebildet.

Beispiel 2 Analog Beispiel 1 wurden Holzspäne mit Alginat beschichtet.

Sie sind in Figur 5 abgebildet.

Beispiel 3 Die nach Beispiel 2 hergestellten trockenen Pellets mit Holz- spänen als Träger wurden mit Kies als Streckungsmittel im Verhältnis 1 : 1 (v/v) vermischt und in einer Tiefe im Bereich von 15-20 cm in Form einer ca. 3 cm dicken Schicht eingebracht und wieder mit dem Boden überschichtet.

Dann wurde mit Wasser beregnet, wobei die Wassermenge 10 1/Std/m betrug.

Die Ergebnisse sind in den Figuren 2 bis 4 dargestellt.

Bereits nach kürzere Beregnung (2 Std) hat sich eine zusammen- hängende Schicht mit ca. lOfach gequollenen Alginat aus dem von Alginat umhüllten Kiespartikeln als Streckungsmittel aus- gebildet ; nach intensiver Beregnung haben die mit Alginat- Beschichtung versehenen Pellets nach Quellung des Alginats auf das ca. 100fauche Volumen zusammen mit den vom gequollenen Alginat umgebenen Kiespartikeln des Streckungsmittels eine wasserundurchlässige Sperrschicht ausgebildet.

Die Durchmesser der ca. 10-fach bzw. ca. 100-fach gequollenen Pellets ergaben sich aus dem mit einem in cm geteilten Lineal vermessenen mitt- leren Abstand der Tracer und der Tatsache, daß das Streckungsmittel vollständig bzw. fast vollständig durch das alle Fugen und freien Rhume durchdringende gelartige Material lose"verkittet"war.

Beispiel 4 Die Beispiele 2 und 3 wurden wiederholt, wobei das Alginat durch Schizophyllan ersetzt wurde. Dabei wurden gleiche Ergebnisse erhalten.

Beispiel 5 In vier Reagenzgläser wurde zunächst eine untere Schicht aus Sand (Körnung mm) eingegeben. Darüber wurden folgende Sperrschichtmaterialien gegeben : A-Sand + Alginatpulver, Verhältnis (V/V) 5 : 1 B-wie A c-Füllung aus Holzspänen, die mit Alginat beschichtet waren (gemäß Beispiel 2), Gehalt Alginat (trocken) D-Untere Schicht aus Sand und Kies, darüber Mischung aus beschichteten Holzspänen (wie C) und Sand, Verhältnis (V/V) 1 : 1, darüber Kiesschicht mit beschichteten Holz- spänen, Verhältnis (V/V) 2 : l ; (Sandkörnung mit Meßlupe gemessen). Das als gelbildendes Polysaccharid fungierende Alginat war vor dem Einbringen nicht vorgequollen. Zur Quellung wurde zunächst schwach gefärbtes Wasser zugegeben, das in den oberen Bereich einsickerte und unter Quellung eine Sperrschicht ausbildete. Dann wurde stark gefärbtes Wasser zugegeben, das nicht mehr nennenswert in die Sperrschicht eindrang. Der untere Bereich der Sperrschicht blieb vollkommen trocken. Diese Ergebnisse sind aus der Figur 8 ersichtlich. Beispiel 6 In ein Becherglas (600 ml) wurde eine untere Schicht aus Kies (Körnung 2,0-3,0 mm), qemessen mit der Meßlupe, eingebracht. Es wurde Wasser zugegeben, bis die untere Kiesschicht völlig mit Wasser durchtränkt war, darüber eine Schicht Sand (Körnung 0,3-0,6 mm) gelegt. Darüber wurde eine weitere Kiesschicht gelegt. Dann wurde auf die obere Kiesschicht in einer Ecke des Becherglases eine Schicht aus mit Alginat (leicht vorgequollen) beschich- teten Holzspänen aufgelegt. Auf diese Späneschicht wurde, bis auf die innere Grenzschicht der Holzspäneschicht, die nochmals durch mit Alginat beschichteten Holzspänen erhöht wurde, je- weils eine Sandschicht aufgebracht. Oberhalb der die untere Holzspäneschicht bedeckenden Sandschicht wurde nochmals eine Schicht aus mit Alginat beschichteten Holzspänen aufgebracht, alles übrige wurde mit Sand bedeckt. Auf diese Weise entstand in einem Seitenbereich des Becherglases eine an die Glaswan- dung grenzende"Tasche", wie in Figur 9 bzw. 10 dargestellt ist. Oben auf die Füllung wurde eine Kiesschicht gelegt.

Dann wurde solange Wasser auf die Oberfläche der Füllung gegeben, bis es nicht mehr versickerte. Nach 4 Std und auch noch nach 24 Std waren alle Schichten von Wasser durchdrun- gen, bis auf die von beschichteten Holzspänen eingeschlossene Sandschicht in der"Tasche". Die Ergebnisse sind in den Figu- ren 10A und 10B dargestellt, wobei A eine Seitenansicht der "Tasche"und B eine Aufsicht auf die"Tasche"zeigt.

Der Versuch zeigt, daß die Wassersperre für aufsteigendes, absteigendes und seitlich s-ich bewegendes Wasser wirkt.

BEISPIEL 7 In ein 100 ml-Becherglas werden 80 ml trockener Sand einge- füllt. Von oben betrachtet ist die entstandene Sandoberfläche rund, eben, und hat einen Durchmesser von 5 cm. In einem Teilbereich entlang der Wandung W (im Bereich a) wird eine Vertiefung von ca. 5-7 mm Tiefe ausgehoben und mit einem Gemisch aus Sand und Alginatpulver (Verhältnis V/V 5 : 1) aufgefüllt. Anschließend wird diese Auffüllung glattgestri- chen. Als Auflage wir'd über die gesamte Oberfläche aus Sand und Sand/Alginat-Gemisch eine gleichmäßige Sandschicht von 10 mm aufgebracht.

Dies ist in den Figuren lla und llb dargestellt. Darin bedeuten : a-Schicht aus Sand-Alginat-Gemisch b-Sand c-Überdeckung aus Sand A-Sandschicht unter a B-Sandschicht, die nicht unter a liegt.

Zur Simulation einer Beregnung wird Wasser von oben gleich- mäßig über den gesamten Querschnitt des Becherglases zugegeben.

Es wird so lange (gefärbtes) Wasser zugegeben, bis der Bereich B bis zum Becherboden durchnäßt ist.

Es ist zu beobachten, daß der Sand unter der Schicht a (aus Sand + Alginat), im Bereich A trocken bleibt. In der Schicht a bildet sich eine Sperrschicht aus, die Wasser nicht nach unten durchläßt.

Am nächsten Tag ist der Bereich a etwas aufgequollen. Der Bereich darunter ist immer noch vollkommen trocken. Der übrige Sandanteil ist vollkommen von Wasser durchfeuchtet.

Von der Gesamtschichtdicke der Schicht a (ca. 5-7 cm) sind die oberen ca. 3 mm von Wasser durchdrängt.