Verfahren zur Behandlung eines Gemenges sowie Verfahren und Vorrichtung- zum Herstellen eines Additivs dafür

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Gemenges, insbesondere eines Bodens sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Additivs dafür. Die Erfindung betrifft auch eine Reihe von Verwendungen des Verfahrens und der Vorrichtung.

Die Verfestigung bzw. die Stabilisierung von Gemengen wie Böden, Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl. stellen ein Prob- lern dar. Die herkömmlichen Produkte zur Verfestigung beste¬ hen vielfach aus hydraulisch wirkenden Bindemitteln auf Basis eines Zementes oder Kalks sowie anderen reaktiven Substanzen bzw. Chemikalien.

In den meisten Fällen sind diese Verfestiger oder Stabili¬ satoren aufgrund der schlechten Beständigkeit nur bedingt wirksam. Diese Produkte sind nicht in der Lage, ein Gemenge -- beispielsweise einen gewachsenen Boden, der in seiner Struktur sehr heterogen sein kann -- nachhaltig zu stabili- sieren oder zu verfestigen.

Böden verändern sich in der chemischen wie auch physikali¬ schen Struktur, so dass die konventionellen Stabilisatoren und Verfestiger -- besonders unter Einfluss äußerer Fakto- ren -- nicht die gewünschten Resultate erbringen können.

Hierbei stellen statische und dynamische Einwirkungen -- etwa durch das Befahren einer stabilisierenden Fläche durch Fahrzeuge -- eine besondere Herausforderung dar. Hinsicht- lieh solcher Beanspruchungen versagen die herkömmlichen Verfahren oft nach kurzer Zeit. Vielfach ist eine ungenü¬ gende Tragfähigkeit -- hervorgerufen durch den Eintrag bodenfremder Stoffe, die in Schichten nach einer Auskof¬ ferung eingebracht werden -- das kritische Element.

Der größte Nachteil der herkömmlichen Substanzen zur Stabi- lisierung ist jedoch, dass diese eine geringe Beständigkeit gegen Wasserangriff besitzen und dadurch der Erosion im hohen Maße ausgesetzt sind.

Gerade eindringendes Wasser in die stabilisierten Schichten bewirkt eine Zerstörung der Struktur und ist hauptsächlich Verursacher u.a. von Straßenschäden. Das eindringende Was¬ ser führt zu Senkungen in und unterhalb der stabilisierten Schicht, wodurch es zu Rissbildung und Ausbrüchen kommt.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, durch die Behandlung des Gemenges, z.B. eines Bodens, dieser Erosion entgegenzuwirken und die Stabilität einerseits sowie der Wasserbeständigkeit zum anderen zu er¬ höhen. Dabei werden die im Boden oder im Gemenge vorhande- nen Partikel nicht durch bodenfremdes Material ersetzt, wie dies bei der konventionellen Stabilisierung erfolgt .

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun- gen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kom¬ binationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar sein.

Erfindungsgemäß werden durch Beigabe von zumindest einem oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additiv die im Ge¬ menge oder Boden vorhandenen Bindungskräfte aktiviert. Diese Bindung der einzelnen Substratteilchen untereinander wird durch das Aufbrechen eines die Partikel umgebenden Haftwasserfilms bewirkt; jedes der Partikel oder Teilchen ist von einem als Trennflüssigkeit wirkenden Wasserfilm um- geben, der in der Folge eine Kohäsion der einzelnen Parti¬ kel nicht zulässt, so dass die Partikel nicht in der Lage sind, Haftungsbrücken aufzubauen.

Wird nun dieser Haftwasserfilm durch das Andocken des hydrophoben Additivs an den Partikeln abgerissen, werden die Partikeloberflächen bindungsaktiv und erfahren dadurch eine Affinität in der gegenseitigen' Bindung. Setzt man das Gemenge unter Wasser in gesättigtem Zustand -- also im sog. Proktoroptimum -- einem Druck aus, entsteht eine irrever¬ sible Agglomeration. Die bodeneigenen Bindungskräfte an den reaktiven Oberflächen beginnen zu wirken, und die Partikel verhaken sich ineinander.

Bei den zur Herstellung des Additivs notwendigen Reagenzien handelt es sich erfindungsgemäß vorzugsweise um ein auf die zu behandelnden Gemenge -- beispielsweise Böden -- abge¬ stimmte und optimierte Mischung von stark oberflächenakti¬ ven Substanzen, wie etwa alkyl-substituierte Amine mit- Alkylresten der Kettenlänge von C16 bis C18 und quarternä- ■ ren Ammoniumsalzen. Die aktive, stark polare Alkylgruppe "dockt" an der Oberfläche des typischen mineralischen Par¬ tikels des Bodens an, und die hydrophoben Ketten beeinflus¬ sen in positiver' Weise die kritische Interaktion zwischen Wasser und den mineralischen Partikeln, welche zu einer irreversiblen Agglomeration führt. Der bei der Applikation zur Stabilisierung aufzubringende Druck sollte keinesfalls 1 N/mm2 unterschreiten, da ansonsten eine Agglomeration nicht gewährleistet zu werden vermag. Der aufgebrachte Pressdruck ist -- neben der möglichst homogenen Mischung des Gemenges -- im Proktoroptimum entscheidend.

Um diese boden- oder substrateigenen Bindekräfte zu akti¬ vieren, wird erfindungsgemäß ein Additiv eingesetzt, welches dem zu bindenden Substrat oder Gemenge -- etwa einem Boden -- in flüssiger Form zugeleitet wird. Die Wirk¬ stoffe werden dabei in feinster disperser Form durch Ver¬ sprühen von Wasser als Trägermedium dem Boden zugeführt. Dies erfolgt vorzugsweise mit einem Sprayer, der gegebenen¬ falls auf einem Lastkraftwagen aufgebaut ist.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch das Andocken der akti- ven, stark polaren Amingruppe an den mineralischen Parti¬ keloberflächen; die Amingruppe erzeugt eine starke Haftwir¬ kung an der Partikeloberfläche. Vorteilhafterweise beein¬ flussen die hydrophoben Ketten des Additivs die Interreak- tionen zwischen Wasser und den mineralischen Partikeln in der gewünschten Weise.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung wird das Gemenge einem intensiven Mischprozess unterzogen, und das additiv¬ haltige Gemenge wird unter Vibration und/oder Verdichtung weitgehend irreversibel agglomeriert.

Vorteilhafterweise entsteht bei der Verarbeitung ein was¬ serabweisendes bzw. wasserdichtes additivhaltiges Gemenge; durch das Additiv wird das Gemenge gegen Auswaschung ge- schützt, und toxische Inhaltsstoffe werden immobilisiert.

Erfindungsgemäß wird das Additiv in einem vorzugsweise be¬ heizbaren Mischer unter Beigabe eines Mediums -- insbeson¬ dere von Wasser -- hergestellt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines Stabilisators od.dgl. Additiv ist einem Reaktor mit Rühr¬ werk sowohl eine Leitung für Wasser als auch eine Leitung für liquide Substanzen zugeordnet; ebenfalls ist eine Zu- leitung für Feststoffe aus einem Silo vorhanden. Vorteil¬ hafterweise wird dem Reaktor ein Gefäß für eine Dispersion mit Additiv nachgeordnet.

Die Erfindung grenzt sich in erfinderischer Weise auch von Maßnahmen ab, wie sie in der Schriftenreihe AGK "Angewandte Geologie Karlsruhe" von V. L. Giurgea in dem • Artikel "Hydrogeologische und geotechnische Voraussetzungen für die Anlage von Standorten zur Lagerung radioaktiver Reststoffe unter Berücksichtigung des CONSOLID-Systems" , Herausgeber: Prof. Dr. Dr. Kurt Czurda und Prof. Dr. Heinz Hötzl, vorge¬ schlagen worden sind. Unter dem Handelsnamen "CONSOLID" wird dort die grundsätzliche Wirkungsweise des CONSOLID- Systems auf die Erkenntnis zurückgeführt, dass das CONSOLID im Poren- und Mikroporenbereich der Böden, grenz¬ flächenaktiv wirkt, den Haftwasserfilm löst, wobei es da¬ durch vorrangig zu einer irreversiblen Agglomeration der Fein- und Feinstteilchen des behandelten Bodens kommt und über die Aktivierung der bodeneigenen Bindekräfte (Erhöhung der Kohäsion und des inneren Reibungswinkels) eine hohe Verdichtbarkeit des Bodens bewirkt wird. Dem genannten Ar¬ tikel ist auch zu entnehmen, dass das CONSOLID vorrangig in folgenden Bereichen eingesetzt wird: Straßenbau, Bahnbau, Abdichtungen, Damm- und Deichbau, Deponiebau sowie Spezial- bereiche.

Das für die Lagerung radioaktiver Reststoffe entwickelte CONSOLID-System hat jedoch, insbesondere in den letztge- nannten Anwendungsbereichen, aufgrund seiner Zusammenset¬ zung und seiner technischen Anwendung wesentliche Nachteile. Zum einen enthält das System zwingend Bindemit¬ tel, insbesondere hydraulische Bindemittel in Form von Ab¬ bindersubstanzen wie z.B.- hydraulischen Kalk oder Zement. Zum anderen besteht das CONSOLID-System aus zwei separaten Wirkstoffkomponenten, die separat in einem aufwändigen Vor- bereitungs- und Applikationsprozess in zwei Schritten in den Boden eingebracht werden.

Die erste Wirkstoffkomponente des CONSOLID-Systems muss unter Mischung mit Isopropylalkohol in Lösung gebracht werden und nachfolgend wird diese erste Komponente separat von der zweiten Wirkstoffkomponente des CONSOLID-Systems als Lösung in den Boden eingebracht. Die zweite Wirkstoff- komponente des CONSOLID-Systems wird in einem aufwändigen Misch-Mahlvorgang in einer Kugelmühle mit einem hydrauli¬ schen Bindemittel, insbesondere mit Zement zu einem Trockenpulver vermischt, welches dann in das aus dem Misch- vorgang der ersten Komponente mit dem Boden entstehende Ge¬ menge durch einen zweiten separaten Mischvorgang einge¬ bracht wird. Insgesamt müssen also vier Mischvorgänge vor¬ genommen werden - nämlich jeweils einer für die erste Wirk- stoffkomponente bzw. die zweite Wirkstoffkomponente und dann jeweils einer zur separaten Beimischung der ersten und zweiten Wirkstoffkomponente zu einem Bodengemenge. Die Art der Vorbereitung und Applikation für das CONSOLID-System ist somit höchst aufwändig und für Anwendungen in breiten Bereichen praktisch nicht ausführbar. Hinzu kommt., dass sich das Transportmedium für die erste Wirkstoffkomponente - nämlich Isopropylalkohol - im Rahmen dieser Anwendung als gefährlich und flüchtig erweist, gegebenenfalls sogar hoch explosiv. Dadurch, dass das CONSOLID-System erfordert, die erste Wirkstoffkomponente mit dem Isopropylalkohol in Lö¬ sung zu bringen, impliziert, dies nicht nur aufwändige Sicherheitsmaßnahmen, sondern darüber hinaus erweist sich das flüchtige Transportmedium auch als höchst unzuverläs¬ sig. Je nach Umgebungsbedingungen ist nämlich aufgrund der Flüchtigkeit eine Lösung der ersten Wirkstoffkomponente in dem Transportmedium einer starken Variabilität unterworfen. Das die zweite Wirkstoffkomponente enthaltende Trockenpul¬ ver erfordert feinstäubige Transportmedien wie z.B. Ze¬ mente, welche der Verwehung unterliegen und sich als stark alkalisch erweisen. Bei der Applikation kann die Verwehung der Feinstäube zu einer erheblichen Lungenbelastung des Be¬ arbeitungspersonals führen und die alkalische Wirkung be¬ lastet bei Einbringung des Trockenpulvers■ in den Boden in nicht umweltverträglicher Weise das Bodenwasser. Im Ergeb- nis sind die beim CONSOLID-System für die Wirkstoffe ver¬ wendeten Transportmedien in nicht akzeptabler Weise um¬ weltunverträglich und zudem hat sich die Verwendung von Bindemitteln für die zweite Wirkstoffkomponente, wie oben erläutert, als grundsätzlich unvorteilhaft erwiesen.

In Abgrenzung dazu sieht die Erfindung in einer ganz beson¬ ders bevorzugten Weiterbildung vor, dass dem Gemenge zumin¬ dest ein oberflächenaktives, hydrophob wirkendes Additiv in in Wasser dispergierter Form beigegeben wird, wobei die in dem Gemenge vorhandenen Bindungskräfte aktiviert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, das Additiv, im Unterschied zum CONSOLID-System, einkomponentig zur Ver- fügung zu stellen, d.h. es erfolgt, gemäß einer Weiterbil¬ dung die Beigabe genau eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs in Wasser dispergierter Form in das Ge¬ menge, wobei in dem Gemenge vorhandene Bindungskräfte be¬ reits durch das einkomponentige Additiv aktiviert werden. Dazu wird das Additiv vorteilhaft in einem sog. Masterbatch als Dispersion in Wasser bereitgestellt. Dies hat den Vor¬ teil, -dass ein aufwändiger und von den Umgebungsbedingungen abhängiger Lösungsvorgang wie beim CONSOLID-System für das Additiv gemäß der Erfindung entfällt und im übrigen die Ap- plikation eines einkomponentigen Additivs wesentlicht ver¬ einfacht ist im Vergleich zu mehrschrittigen Mischvorgängen für mehrkomponentige separat einzubringende Additive. Im Unterschied zum CONSOLID-System ist somit eine Wasserdis¬ persion gegeben und nicht eine Lösung des Additivs, was Vorteile bei Herstellung und Anwendung hat und insbesondere die oben genannten Nachteile der Transportmedien des CONSOLID-Systems vermeidet. Insbesondere ist eine Beigabe von bindenden Substanzen, insbesondere hydraulisch binden¬ den Substanzen, wie hydraulischem Kalk oder Zement, unter- bunden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass nur die Beigabe des zumindest einen oberflächenaktiven hydro¬ phob wirkenden Additivs in wässrig-flüssiger Form zu dem Gemenge erfolgt. Die Ausbildung des Verfahrens betreffend die vorzugsweise einkomponentige Zusammensetzung des Addi- tivs als auch dessen Anwendung betreffend die Einbringung mittels Wasser in das Bodengemenge hat weitere wesentliche Vorteile.

Zum einen kann das Additiv besonders leicht und ohne großen Aufwand in Form einer Dispersionsflüssigkeit mit Wasser als Transportmedium zur Verfügung gestellt werden, beispiels¬ weise dadurch, dass die wie oben beschriebenen Anteile der Dispersionsflüssigkeit in Form von stark oberflächenaktiven und hydrophob wirkenden Substanzen zusammengeführt und unter Beigabe von Wasser gemischt werden . Das f lüssige zur Verfügungstellen mit Wasser als Transportmedium hat zu¬ nächst den Vorteil , dass bei der Anwendung im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bei CONSOLID- Systemen üblichen pulverförmigen Anwendungen keine Umweltprobleme , z . B . hin¬ sichtlich der oben erwähnten Verwehung von pulverigen An¬ teilen oder Flüchtigkeit und Gefährlichkeit von Isopro- pylalkohol , auftreten . Weiters ist auch die saure Wirkung von Isopropylalkohol und die. alkalische Wirkung von hydrau¬ lischen Bindemitteln durch die Verwendung von Wasser als Transportmedium vermieden . Vor allem ist aber bei einer flüssigen Bereitstellung des Additivs in Form einer Wasser¬ dispersion eine gute Untermischbarkeit des Additivs in das Gemenge gewährleistet , ohne dass Umgebungsbedingungen einen nachhaltigen Einf luss auf die Untermischbarkeit hätten . In Abwendung von der bisherigen Annahme, dass zur Erreichung einer hydrophoben Wirkung eine f lüssige Darreichung des Ad¬ ditivs auf Basis von Wasser nachteilig wäre , hat die Erf in- düng nämlich erkannt , dass nicht nur die hydrophobe Wirkung des Additivs beim wässrig-f lüssigen zur Verfügungstellen erhalten bleibt ,, sondern darüber hinaus ist im Unterschied zur pulverförmigen' oder wasserfreien Darreichung gemäß dem Stand der Technik bei einer wässrigen- flüssigen Darreichung gewährleistet , dass das Additiv mit einer besonders hohen Effizienz an die Partikeloberfläche der Partikel des Gemen¬ ges gelangt . Die wässrig-f lüssige Darreichung des ober¬ flächenaktiven und hydrophob wirkenden Additivs gewährleis¬ tet also erst , dass ein Haftwasserfilm der Partikel auf - gebrochen werden kann . Dies ist auf die gute Kontaktwirkung des flüssigen Additivs mit Wasser zu den Partikeln in Folge der gut untermischbaren flüssigen Darreichung gewährleis¬ tet .

Durch die Beigabe des Additivs als Dispersion wird ebenso die notwendige Wassermenge zur Erzeugung eines optimalen Wassergehalts (Proktoroptimum) in dem Boden des hydrauli¬ schen Gemenges eingebracht . Dies wird im Detail in Bezug auf die Zeichnung erläutert. Dadurch kann ein zur Wasserre¬ gulierung notwendiger Schritt wie im Stand der Technik ver¬ mieden werden.

Im Gegensatz dazu ist bei bisherigen Vorgehensweisen mit einer pulverförmigen Darreichung ein aufwändiger Mischvor¬ gang notwendig, der zudem hinsichtlich der Erreichbarkeit der Partikel durch das Pulver wenig erfolgreich ist . Zusam¬ menfassend hat sich also entgegen der Meinung, eine wäss- rig-flüssige Darreichung des Additivs sei unvorteilhaft aufgrund der Erfindung erwiesen, dass vielmehr die wässrig- flüssige Darreichung mit wesentlichen Vorteilen versehen ist.

Darüber hinaus ist das Additiv bei der vorliegenden Erfin¬ dung üblicherweise in anteilsmäßig geringen Mengen anzuwen¬ den, so dass auch aus diesem Grund eine gute Mischbarkeit wesentliche Vorraussetzung für die positive Wirkung ist - was gemäß der vorliegenden Erfindung mit der wässrig-flüs- sigen Darreichung erreicht wird. Wie oben erläutert, wird nämlich das Aufbrechen des Haftwasserfilms auf einem Parti¬ kel durch das bloße Vorhandensein des Additivs in geringen Mengen erreicht. Daneben hat dies auch den Vorteil, dass das Additiv lediglich in geringen Mengen zur Verfügung ge- stellt werden muss und damit auch ein Transportaufwand ver¬ gleichbar gering ist. Zudem ist die Applikation als ein einziges Additiv besonders vorteilhaft. All dies führt zu weitaus geringeren Kosten als bei üblichen Anwendungen ge¬ mäß dem Stand der Technik.

Um bereits vor einer Anwendung des Additivs die Bodenverhältnisse und insbesondere vorhandenen Korngrößenverteilungen feststellen zu können, sieht eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens die folgenden Schritte vor: Analyse des . Gemenges, insbesondere der Korngrößenverteilung des Gemenges, vorzugsweise durch Probenentnahme;

- ' zur Verfügungstellen von zusätzlichem Material, insbesondere in Form von Lehm, Sand und/oder Kies- material in Abhängigkeit der am Gemenge festge¬ stellten, ursprünglichen Korngrößenverteilung, zur Erreichung einer vorteilhaften Korngrößenvertei- lung;

Zumischen des zusätzlichen Materials zum Gemenge.

Auf diese Weise wird nämlich erreicht, dass das zu behan- delnde Gemenge besonders vorteilhafte Vorraussetzungen nicht nur hinsichtlich der Zusetzung des Additivs hat, sondern auch hinsichtlich der Agglomerationswirkung vor¬ teilhaft ist. Im Einzelnen ist dies im Bezug auf die Zeich¬ nung erläutert. Zum Erreichen einer vorteilhaften Korn- größenverteilung wird vorteilhaft zusätzliches Material zum Gemenge zugemischt.

Zum Erreichen des oben erläuterten Proktoroptimums kann vorteilhaft vorgesehen sein, Wasser auszutreiben oder zuzu- setzen. Alternativ oder zusätzlich kann dem Gemenge weitere Trockenbodensubstanz, wie z.B. Sand, zugefügt werden, um einen zu hohen Wassergehalt auszugleichen.

Weitere Verfahrensschritte sind vorteilhaft Kompaktieren des Gemenges und/oder Trocknen des Gemenges.

Die Erfindung führt auch auf eine Reihe von Verwendungen des oben beschriebenen Verfahrens und der oben beschriebe¬ nen Vorrichtung, die den Verwendungsansprüchen zu entnehmen sind und im Detail anhand der Zeichnung beispielhaft be- sehrieben sind. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, diese zeigt in:

Fig. 1 bis Fig. 3: unterschiedliche Zuordnungen von Sub¬ stratteilchen zueinander;

Fig. 4: einen VerfahrensStammbaum zur Aktivie¬ rung unter Zugabe von Additiven;

Fig. 5: eine Anlage zur Herstellung von Additi¬ ven;

Fig. 6: eine schematische Übersicht in Form eines Baumdiagramms mit verschiedenen bevorzugten Verwendungen eines Verfah¬ rens oder einer Vorrichtung zur Verfes- tigung und/oder Stabilisierung von Ge¬ mengen unter Beigabe eines stabilisie¬ renden Zusatzes in Form eines ober¬ flächenaktiven hydrophob wirkenden Ad¬ ditivs zu dem Gemenge;

Fig. 7: eine schematische Querschnittsansicht einer unter Verwendung des stabilisie¬ renden Zusatzes hergestellten Straße;

Fig. 8: ein Ablaufdiagramm zur Verwendung eines stabilisierenden Zusatzes zum Bau einer Straße;

Fig. 9: eine beispielhafte Ausführung der in Fig. 8 beschriebenen Verwendung;

Fig. 10: eine besonders bevorzugte Möglichkeit zur Mischung eines stabilisierenden Zu- satzes zu einem Boden beim Bau einer Straße, wie z.B. in Fig. 9;

Fig. 11: Kompaktibilitätskurven von unterschied- liehen Böden in Abhängigkeit vom Was¬ sergehalt;

Fig. 12: eine schematische Querschnittsansicht einer unter Verwendung des stabilisie- renden Zusatzes hergestellten Eisen¬ bahntrasse;

Fig. 13: ein schematisches Ablaufdiagramm zur Verwendung eines stabilisierenden Zu- satzes zur Verfestigung und/oder Stabi¬ lisierung eines Bodens im Eisenbahn- straßenbau;

Fig. 14: eine Gegenüberstellung von Belastbar- keitskapazitäten nach einem CBR2-Wert für einen unbehandelten Boden und einen mit dem stabilisierenden Zusatz behan¬ delten Boden, wobei die Böden gleicher¬ maßen vier Tage in Wasser gelagert wurden und die Festigkeitswerte ermit¬ telt wurden im Falle einer gemäß Fig. 7 bis Fig. 10 hergestellten Straße oder einer gemäß Fig. 12 und Fig. 13 herge¬ stellten Eisenbahntrasse;

Fig. 15: eine schematische Ansicht eines Kanalabschnitts, dessen Bodenmaterial am Boden des Kanals und an den Seiten und auslaufenden Flächen des Kanals unter Verwendung des stabilisierenden Zusatzes verfestigt und/oder stabili¬ siert sind sowie ein analoges Beispiel für einen Damm; Fig. 16: eine schematische Ansicht eines Deponieabschnittes, dessen Bodenma- terial für Bodenwände und Abdeckung der Deponie unter Verwendung des stabili¬ sierenden Zusatzes verfestigt und/oder stabilisiert worden ist;

Fig. 17: ein Flussdiagramm zur Verwendung eines stabilisierenden Zusatzes zur Verfesti¬ gung und/oder Stabilisierung eines Ge¬ menges zur Immobilisierung von Schad¬ stoffen.

Zur Bindung einzelner in Fig. 1 bis 3 skizzierter Substrat¬ teilchen oder Partikel 10 werden unter Beigabe von ober¬ flächenaktiv wirkenden Additiven die im Boden vorhandenen Bindungskräfte aktiviert. Dazu wird ein jene mineralischen Partikel 10 umgebender Haftwasserfilm 12 aufgebrochen; je- des der Teilchen 10 ist von einem solchen -- als Trennflüs¬ sigkeit wirkenden -- Wasserfilm 12 umgeben, der eine Kohä- sion der einzelnen Teilchen gemäß Fig. 1 nicht zulässt.

Durch das Andocken des erwähnten hydrophoben Additivs wird in Fig. 2 dieser Haftwasserfilm 12 abgerissen und die Par¬ tikeloberflächen werden bindungsaktiv, was zu einer Affini¬ tät und deshalb zu einer gegenseitigen Bindung führt. Setzt man das Gemenge unter Wasser in gesättigtem Zustand -- also im sog. Proktoroptimum -- einem Druck aus, erfolgt eine in Fig. 3 angedeutete irreversible Agglomeration. Die boden¬ eigenen Bindungskräfte an den reaktiven Oberflächen begin¬ nen zu wirken, und die Partikel 10 verhaken sich ineinan¬ der. Im übrigen soll der Druck, der bei der Applikation zur Sta¬ bilisierung aufgebracht werden muss, 1 N/mm2 nicht unter¬ schreiten, da ansonsten eine Agglomeration nicht gewährlei¬ stet ist.

Um diese boden- oder substrateigenen Bindekräfte zu akti¬ vieren, wird das erwähnte Additiv eingesetzt, welches gemäß Fig. 4 in das zu bindende Substrat oder Gemenge in flüssi¬ ger Form eingearbeitet wird. Die Wirkstoffe werden dabei in feinster disperser Form durch Versprühen von Wasser als Trägermedium dem Boden zugeführt (Stufe 1 in Fig. 4) .

In Schritt 2 wird der Boden anschließend einem intensiven Mischprozess unterzogen. Dafür1 eignen sich Asphaltfräsen, Scheibeneggen oder ähnliche Geräte oder Maschinen, die im konventionellen Straßenbau oder der Landwirtschaft Verwen¬ dung finden. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, dass eine möglichst homogene Verteilung der Additive er¬ folgt, um sicherzustellen, dass möglichst viele Bodenparti- kel 10 den zugeführten Substanzen ausgesetzt werden. Dieses Vorgehen wird als "Mixed in place" bezeichnet.

Das nun mit den Additiven durchsetzte Gemenge wird im Schritt 3 nach der Ausbringung und Verteilung -- mittels eines Gräders oder Fertigers -- durch eine Walze verdichtet (Schritt 4) oder einvibriert. Hierzu können sowohl Rad-, Vibro-Walzen als auch Plattenvibratoren oder Grabenstampfer eingesetzt werden.

Das Zuführen nach Ziffer 1, das Mischen (Ziffer 2) und das Verteilen (Ziffer 3) können mit geeigneten Maschinen auch in einem Arbeitsgang bewerkstelligt werden. Der dabei auf¬ gebrachte Druck bzw. die Vibration bestimmt weitgehend die Festigkeit des stabilisierten Bodens oder Gemenges.

Bei einer in Fig. 4 rechts dargestellten anderen Möglich¬ keit -- "Mixed in plant" -- wird unter Beigabe der Additive das zu behandelnde Gemenge in einem Mischer oder in einem ähnlichen Gerät gemischt (Schritt 5) . Anschließend kann dieses Gemenge einem Kompaktierungsprozess (Schritt 6) , beispielsweise in einer Presse oder bei einer Vibroverdich- tung, unterzogen werden. Das Ausbringen und die nachträg- liehe Verdichtung durch einen Gräder und eine Walze kann auch nach vorgängiger Mischung des Gemenges im Mischer er¬ folgen.

Das stabilisierte Gemenge kann in relativ kurzer Zeit nach dem Trocknen auf etwa die Hälfte des Proktoroptimums voll belastet werden. Eine Abbindezeit wie etwa bei Zement oder Kalk, bei dem in der Regel mehrere Tage bis Wochen abgewar¬ tet werden müssen, ist nicht erforderlich.

Die zum Herstellen des Additivs erforderliche Anlage 20 ist in Fig. 5 dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem -- bevorzugt beheizbaren -- Reaktor 22 mit Rührwerk 24, in dem die Substanzen in durch eine Zuleitung 26 fließendem Wasser A dispers verteilt werden. Bei einer Pro- zesstemperatur von zwischen 15°C und 450C sowie einer Ver¬ weilzeit von 4 bis 18 Minuten werden die besten Resultate bezüglich der- Dispergierung erreicht. Das Produkt kann so¬ wohl kontinuierlich im Durchlaufverfahren als auch diskon¬ tinuierlich -- d.h. schub- oder batchweise -- hergestellt werden.

Die Dosierung der liquiden Substanzen B erfolgt über eine in eine Leitung 26a integrierte Dosierpumpe 28 aus einem Fass oder einem Tank 30, die Dosierung der Feststoffe C über eine einem Silo 32 nachgeschaltete, in einem Rotor 34 befindliche Dosierschnecke 36 oder durch andere Zuführungs¬ arten aus dem Feststoffgebinde.

Nach dem Herstellen der das Additiv enthaltenden Dispersion D wird das Produkt in Gefäße 38 verbracht. Dann wird das fertige, für die Anwendung vorbereitete Produkt an den Be¬ stimmungsort transportiert, wo es unter den oben genannten Bedingungen verarbeitet werden kann. Die Substanz, welche im Reaktor zu dem Additiv verarbeitet wird, besteht im Wesentlichen aus einerseits alkylsubsti- tuierenden Aminen mit Alkylresten als Additivgruppe B und andererseits quarternären Ammoniumsalzen als Additivgruppe C.

Die typischen Zusammensetzungen der Substanzen sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt, wobei der Wasseranteil nicht berücksichtigt ist, da dieser sich primär am Prokto- roptimum orientiert. Die Gehalte repräsentieren daher nur den Wirkstoffanteil, welcher sich aus der Summe der beiden Additivgruppen ergibt.

TABELLE 1

Die Anwendung dieser Additive ist selbstverständlich nicht nur auf die oben erwähnten klassischen Anwendungen be¬ schränkt. So kann dieses Produkt auch als Abdichtung von Dämmen, Kanälen und anderen wasserführenden Strukturen ein¬ gesetzt werden.

Dabei kann das Additiv -- wie oben beschrieben -- appli- ziert, aber auch durch eine Injektion des additivhaltigen Gemenges mit anschließender Vibration oder Verdichtung in das Gemenge eingebracht werden.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Beigabe des Ad- ditivs bei der Herstellung von Porenbeton oder Betonfertig¬ teilen bzw. Stahlbeton, welcher auch in Schalungen appli¬ ziert wird, wodurch die Präsenz der Additive eine gegen Wasser dichte Struktur entsteht. Es hat sich gezeigt, dass neben den oben aufgeführten bau¬ technischen Anwendungen in der Stabilisierung und Verfesti¬ gung auch eine Immobilisierung von kontaminierten Gemengen wie zum Beispiel von durch Schwermetallen belastete Stäube, Böden usw. -- erfolgen kann. In diesem Falle bewir¬ ken die Additive eine Versiegelung des Gemenges. Das Ein¬ dringen von Wasser in das behandelte Gemenge, welches zu Auswaschungen der Schadstoffe führen kann, wird unterbun¬ den.

Eine weitere Applikation ist die Anwendung im Bereich der Feuerfestmaterialien. Bei denen wird ein Füllstoff wie etwa Schamottstrukturen, meist mit hydraulischen Bindemitteln wie Kalziumaluminat, Feuerfestzement usw. -- aber auch durch organische Bindemittel -- gebunden. Der Matrixaufbau durch dieses Bindemittel ist anfällig auf Druck- und Schlagbelastung unter hohen Temperaturen. Durch das direkte Verhaken der Feuerfestmaterialien, welches durch die Anwen¬ dung der Additive erreicht wird, kann dieser Schwachpunkt bei den Feuerfestanwendungen signifikant reduziert werden.

Die Feuerbeständigkeit und Festigkeit hängt nun nicht mehr von der thermischen Beständigkeit des Binders ab, sondern von den Feuerfestkomponenten, welche in der Regel eine bes¬ sere Beständigkeit und Festigkeit aufweisen.

Die für diese unterschiedlichen Applikationen angewendeten Mengen der Additive sind nachfolgend aufgeführt.

TABELLE 2

*Bezifferung der Schritte in Tab. 1 Die der Tabelle 2 entnehmbaren Anwendungen zeigen die für die unterschiedlichen Applikationen notwendigen Konzentra¬ tionen der beiden Additivgruppen aus der Tabelle 1 auf.

Dabei ist der notwendige Wassergehalt nicht berücksichtigt. Der Wasseranteil orientiert sich im Proktoroptimum.

Wie in Fig. 6 gezeigt, kann das oben beschriebene Verfahren zur Behandlung eines Gemenges aus Partikeln, insbesondere eines Bodens, unter Beigabe zumindest eines stabilisieren¬ den Zusatzes - Additivs oder Wirkstoffs - in Form eines oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form, d.h. in wässrig flüssiger Form, zu dem Gemenge unter Aktivierung der im Gemenge vorhandenen Bindungskräfte in verschiedensten Anwendungen verwendet werden. Dabei wird bevorzugter Weise genau ein und zweck¬ mäßigerweise nur das Additiv in wässrig-flüssiger Form bei¬ gegeben und insbesondere die Beigabe von bindenden Substan¬ zen wie Kalk oder Zement unterbunden.

Im Folgenden werden insbesondere bevorzugte Ausführungsfor¬ men einer solchen Verwendung 40 beschrieben. Dazu gehören insbesondere Verwendungen 50 im Bereich der Bautechnik. Diese werden anhand des Straßenbaus im Bezug auf die Fig. 7 bis 10 und 14 beschrieben. Ebenso werden Verwendungen anhand des Eisenbahntrassenbaus im Bezug auf die Fig. 12, 13 und 14 beschrieben. Anhand des Wasserbaus, wie z.B. dem Bau von Deichen, Becken, Reservoiren oder dgl . , wird dies im Bezug auf die Fig. 15 beschrieben. Weitere besonders be- vorzugte Ausführungsformen betreffen das Abfallmanagement wie dies anhand des Deponiebaus für Müll oder sonstigen Ab¬ fall in Bezug auf die Fig. 16 beschrieben ist. Eine beson¬ ders bevorzugte Ausführungsform betreffend die Metallher¬ stellung und -Verhüttung 70 sowie die Immobilisierung von gefährlichen Substanzen 60 werden anhand der Fig. 17 be¬ schrieben. Darüber hinaus kann das oben beschriebene Ver¬ fahren ebenso im Bereich der Baukonstruktion, beispiels¬ weise durch Herstellung von Baukörpern in Form von Form- oder Presskörpern, wie z.B. Ziegel oder Steine, verwendet werden.

Fig. 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Straße 41, die unter Verwendung des oben beschriebenen stabilisierenden Zusatzes in Form zumindest eines ober¬ flächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs durch Beigabe in in Wasser dispergierter Form zum Gemenge des Bodens her¬ gestellt worden ist, so dass die im Gemenge des Bodens vor- handenen Bindungskräfte aktiviert werden. Dabeibist der Einsatz von hydraulisch bindenden Substanzen vermieden und das Additiv wird einkomponentig als Masterbatch "in-place- mixed" zur Verfügung gestellt.

Die Straße 41 ist auf einem üblicherweise geeigneten Unter¬ grund 43 im Wesentlichen in zweischichtiger Form, nämlich mit einer stabilisierten Untergrundschicht 45 und einer darauf angebrachten stabilisierten Deckschicht 47 gebildet. Die stabilisierte Untergrundschicht weist hier eine Dicke von 0,4 m auf und die stabilisierte Deckschicht eine Dicke von 0,15 m. Im Unterschied zu dem bisher üblichen Vorgehen beim Straßenbau muss bei der in Fig. 7 dargestellten, be¬ sonders bevorzugten Ausführungsform keine Auskofferung vor¬ genommen werden und die Menge an Zusatzmaterial ist ganz erheblich verringert, da der lokal vorhandene Boden mit dem stabilisierenden Zusatz versehen verfestigt und stabili¬ siert wird und in dieser Form die Straße bildet. Damit ist im Unterschied zum üblichen Straßenbau auch keine Lagerung von ausgekoffertem Material und Abraum notwendig. Darüber hinaus erweist sich, wie oben ausgeführt, im Unterschied zu üblichen Beton- oder Asphaltdecken der hier dargestellte Straßenaufbau als äußerst resistent gegen Aufbrechen, Hohl¬ raumbildung und Kapillarwirkung durch eindringendes Wasser aufgrund der hydrophoben Wirkung des Additivs. Außerdem ist der Arbeitsaufwand zur Herstellung und Pflege der in Fig. 7 dargestellten Straße natürlich um ein Vielfaches geringer als beim üblichen Straßenbau. Wie noch in Bezug auf Fig. 14 erläutert werden wird, ist die Belastbarkeitskapazität einer in Fig. 7 dargestellten Straße um ein Faktor von 3 bis 5 höher als für den Fall, dass ein unbehandeltes Boden¬ material verwendet würde.

In Fig. 8 ist schematisch der grundsätzliche Ablauf eines Straßenbaus unter Verwendung des stabilisierenden Zusatzes (Additiv) dargestellt. In einem ersten Schritt 49 wird ein zu stabilisierendes Bodengemenge, beispielsweise in einem Labor, auf seine grundsätzliche Eignung für den Bau einer Straße untersucht. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine gewisse ausgewogen balancierte Korngrößenverteilung des Bodenmaterials vorhanden sein sollte, um einen besonders guten Stabilisierungs- und Verfestigungseffekt zu er¬ reichen. Insbesondere sollte eine ausreichende Menge von feinen lehm- oder mineralartigen Materialien vorhanden sein. Darüber hinaus sollte auch eine ausreichende Menge an Kies und Sand vorhanden sein, um eine ausreichende Belast¬ barkeitskapazität zur Verfügung zu stellen.

Für den Fall, dass sich ein Boden als nicht innerhalb die¬ ser - durchaus weitgezogenen - ausgewogenen Zusammensetzung befinden sollte, ist es möglich, je nach Bedarf eine ent¬ sprechende Menge an Lehm bzw. Kies bzw. Sand in einem zwei¬ ten Mischschritt 51 zusammen mit dem stabilisierenden Zu- satz und Wasser dem Bodengemenge zuzumischen. Der stabili¬ sierende Zusatz wird dabei als einkomponentiges Additiv in einem Masterbatch zur Verfügung gestellt, wodurch vielfäl¬ tige Probleme, die mit mehrkomponentigen Systemen verbunden sind, vermieden sind. In einem dritten Schritt 53 kann nachfolgend - muss aber nicht - der Wassergehalt der Mischung zur Erreichung des oben und in Bezug auf Fig. 11 beschriebenen Proktoroptimums durch Zugabe oder durch Ab¬ ziehen von Wasser oder Zumischen von Trockenbodenmaterial optimiert werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist ein Schritt 53 nämlich im Grunde überflüssig, da der Wassergehalt bereits im Rahmen der Beigabe des hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form opti¬ miert werden kann. Dies erfolgt einfach durch Variieren der Wassermenge in der Dispersion. Dennoch kann sich ein Schritt 53 im Einzelfall als sinnvoll erweisen - ist aber ohne großen Aufwand, da sowieso mit Wasser als Transportme¬ dium für das Additiv gearbeitet wird. In einem vierten Schritt 55 erfolgt eine Komprimierung und/oder Kompaktie- rung des Bodens der in Fig. 7 dargestellten Untergrundbasis 45. In einem weiteren fünften Schritt 57 kann gegebenen¬ falls unter Wiederholung des zweiten, dritten und vierten Schrittes (Bezugszeichen 51, 53, 55) die in Fig. 7 darge- stellte Straßenoberfläche 47 hergestellt werden (Bezugs¬ zeichen 57) .

Im Ergebnis erhält man in einer je nach Umgebung zu variie¬ renden Abschlussbehandlung im sechsten Schritt die in Fig. 7 dargestellte stabilisierte Straße 41 (Bezugszeichen 59) .

In Fig. 9 ist das oben erläuterte Verfahren genauer darge¬ stellt. Zunächst wird in einem ersten Schritt die Bodenbe¬ schaffenheit des Straßenbereiches 61 anhand von geologi- sehen Untersuchungen 63 und der Entnahme von Bodenproben 65 untersucht. Als Ergebnis wird festgehalten, ob eine ausge¬ wogene Korngrößenverteilung des Bodengemenges vorliegt oder ob möglicherweise zusätzliche Anteile von Lehm, Kies oder Sand zugesetzt werden sollten. Für diesen Fall könnte der Straßenbereich 61 definiert werden und etwaig zusätzlich notwendiges Material an entsprechende Stellen 67 aufge¬ bracht werden und anschließend, wie mit Bezugszeichen 69 dargestellt, gleichmäßig verteilt werden.

In einem weiteren Schritt 71 kann der bodenstabilisierende wässrig-flüssige Zusatz "mixed-in-place" beispielsweise in einem Tankwagen als einkomponentiger Masterbatch vorgehal¬ ten werden und anschließend in in Wasser dispergierter Form einer Bodenfräse zugeführt werden (Bezugszeichen 73) . Die Bodenfräse ist - in Bezug auf Bezugszeichen 73 - wie in Fig. 10 näher erläutert, in besonderer Weise dazu geeignet, Bodenmaterial aufzunehmen und diesem über geeignete Zufüh¬ rungen 75 je nach gewünschter Arbeitstiefe (Fig. 10, linke Seite bzw. rechte Seite) dem Bodengemenge 77 den stabili¬ sierenden Zusatz in wässrig-flüssiger Form, d.h. in in Wasser dispergierter Form, beizumischen. Je nach Bedarf können bereits hier zur Erreichung des Proktoroptimums zu- sätzliche Wasseranteile dem Bodengemenge zugesetzt werden oder der Wasseranteil kann bei Bedarf durch Trocknen des Bodens oder durch Zusatz von Bodentrockenmaterial verrin¬ gert werden. Bei einem zu hohen Wassergehalt kann zur Er¬ reichung des Proktoroptimums anstatt Trocknen auch ein trockenes Bodenmaterial wie z. B. Sand dem Gemenge zuge¬ setzt werden, wobei das entstehende Gemenge dann einen niedrigeren Wassergehalt hat. Es handelt sich generell um einen möglichst optimalen Wassergehalt in einem variablen Bereich um das Proktoroptimum, wobei der Wassergehalt nicht notwendigerweise dem wassergesättigten Zustand entspricht. Beispiele verschiedener Kompaktabilitäten von unterschied¬ lichen Böden bei unterschiedlichen Wassergehalten sind Fig. 11 zu entnehmen. Dabei entspricht die Kurve (a) einem Kies- Sand-Gemisch, die Kurve (b) einem gutgekörnten Sand, die Kurve (c) einem einheitlichen Sandboden, die Kurve (e) einem schweren Lehm. Das Proktoroptimum ist jeweils am Extrempunkt der Kurven angeordnet. Ein akzeptaler Bereich liegt beispielsweise bei einem Wassergehalt von +/-5 % um das Proktoroptimum.

Weiter betreffend Fig. 9 kann in einem weiteren Schritt 79 der Boden beispielsweise durch eine Vibrationswalze kompak- tiert und anschließend im Schritt 81 nivelliert werden. In nochmaligen Verdichtungsschritten 83, 85 kann der Boden je nach Bedarf nochmals kompaktiert werden, beispielsweise durch eine geeignete Walze, und danach nochmals nivelliert und passiviert werden, beispielsweise unter Einsatz einer normalen Walze ohne Vibration. Hierzu können auch andere Verdichter wie Rad-, Vibro- und Schafsfußwalzen oder Plat- tenvibratoren oder Grabenstampfer eingesetzt werden. Der so eingebrachte, vorzugsweise über 1 N/mm2 liegende Druck führt zu einer dauerhaften Agglomeration oder Kohäsion der Bodenpartikel, die, wie oben beschrieben, durch eine dauer- hafte Verhakung der Partikel nach Aufbrechen des Haftwas¬ serfilms durch das Additiv erreicht wird. Dadurch wird die Oberfläche der Partikel mindestens teilweise für andere Partikel für eine Verhakung zugänglich. Unter Druck ent- steht dann ein vergleichsweise wasserbeständiges Pressge¬ menge, das zudem hydrophobe Eigenschaften aufweist. An¬ schließend kann, wie im Bezug auf Fig. 8 erläutert (Bezugs- zeichen 57) , die so ausgebildete Oberfläche des stabilisierten Untergrundes durch die Deckschicht versie- gelt werden. Im Ergebnis erhält man einen in Fig. 7 erläu¬ terten Straßenaufbau mit stabilisierter Untergrundbasis 45 und der Deckschicht 47.

Ohne dies im Einzelnen zu erläutern, könnte neben der be- schriebenen "mixed-in-place"-Vorgehensweise auch eine "mixed-in-plant"-Vorgehensweise unter Verwendung . eines ge¬ eigneten beheizbaren Reaktors oder Behälters gewählt werden.

In geeigneter Abwandlung der im Bezug auf die in Fig. 9 und 10 beschriebenen Vorgehensweise lässt sich auch eine in Fig. 12 dargestellte Eisenbahntrasse herstellen, wobei die gleichen Vorteile, wie im Zusammenhang mit dem Straßenbau erläutert, zum Tragen kommen. Die in Fig. 12 dargestellte Eisenbahntrasse 87 weist eine stabilisierte Untergrundbasis 89 auf, die ■ ähnlich der in Fig. 7 dargestellten Untergrund¬ basis 45 für eine Straße ist. Darüber ist die für Eisen- bahntrassen übliche Schotterschicht 91 angebracht, welche die aus Schienen 93 und Schwellen 95 gebildete Lauffläche für einen Zug trägt. Die mit einer solchen Eisenbahntrasse verbundenen Vorteile lassen sich, ähnlich wie. beim Straßen¬ bau, zusammenfassen. Hinsichtlich der Herstellung kommt es zu einer besonders einfachen und schnellen Straßen- bzw. Eisenbahntrassen-Konstruktion, einer erheblich verringerten Menge an zu ersetzendem Material und darüber hinaus beste¬ hen keine besonderen Erfordernisse für Spezialmaschinen. Hinsichtlich der Beständigkeit der Straße bzw. der Eisen¬ bahntrasse zeigt sich eine überlegene Langlebigkeit, nicht zuletzt aufgrund der Tatsache, dass ein Eindringen von Wasser in Hohlräume oder Kapillare oder ähnliches verrin¬ gert wird. Auf diese Weise ist sowohl bei einer Straße als auch bei einer Eisenbahntrasse eine Frostanfälligkeit prak- tisch nicht mehr vorhanden, jedenfalls erheblich gemindert. Diese Vorteile führen letztendlich sowohl beim Trassenbau als auch bei der Pflege und Erhaltung der Trasse zu wesent¬ lich verringerten Kosten. Für die Herstellung der Trasse ist ein grundsätzliches Vorgehen in Fig. 13 angegeben, welches dem in Fig. 8 dargestellten Vorgehen ähnlich ist, weshalb die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 verwendet sind.

Anstatt der Anbringung einer Deckschicht erfolgt beim Eisenbahntrassenbau in einem fünften Schritt 58 das Auf¬ bringen einer Schotterschicht 91 sowie das Aufbringen der Schwellen 95 und der Schienen 93. Im Ergebnis erhält man im sechsten Schritt 56 eine unter Verwendung des stabilisie- -renden--Zusatzes— in -Form-des- ober-f-1-äehenak-tϊven,- hyd-rophob wirkenden Additivs als wässrige Dispersion die stabili¬ sierte und verfestigte Eisenbahntrasse 87, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist.

In Fig. 14 ist an zwei beispielhaften Versuchen im Ver- gleich die Belastungskapazität von unterschiedlichen Böden im Bereich des Straßen- und Eisenbahntrassenbaus darge¬ stellt. Zum Vergleich ist ein unbehandelter Boden 97 im Vergleich zu einem Boden 99 gestellt, der mit dem stabilisierenden Zusatz behandelt wurde. Beide Böden wurden in einem Standardverfahren einem Eindrückversuch unterworfen und nach der üblichen California Bearing Rate (CBR) beurteilt, wobei im vorliegenden Fall die Beurteilung erst erfolgte, nachdem beide Böden vier Tage in Wasser gelagert wurden - diese Beurteilung wird als CBR2 bezeichnet. In Fig. 14 ist offensichtlich zu erkennen, dass nicht nur die absolute Belastbarkeitskapazität eines mit dem stabilisierenden Zusatz behandelten Bodens um einen Faktor drei bis fünf oberhalb einer Belastungskapazität eines unbehandelten Bodens liegt , sondern darüber hinaus, zeigt sich auch, dass die Belastbarkeitskapazität selbst unter Einfluss von stark wässriger Umgebung, d . h . im vorliegenden Fall bei vier Tagen Wasserlagerung (CBR2 ) , erheblich verbessert ist . Es hat sich darüber hinaus auch gezeigt , dass die Belastbarkeit mit zunehmender Druckbeanspruchung einer in Fig . 7 dargestellten Straße 41- oder einer in Fig . 12 dargestellten Eisenbahntrasse 87 zunimmt .

In Fig. 15 ist in Ansicht A beispielhaft der Abschnitt eines Kanals 105 gezeigt. Unter entsprechend angepasster Verwendung der oben beschriebenen Vorgehensweise lässt sich auf einem geeigneten Untergrund 107 eine unter Verwendung des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs eine stabilisierte und verfestigte Bodenwanne 109 ausbilden, welche unter Beigabe des Additivs in in Wasser dispergier- ter Form zum Bodengemenge und anschließender Kompaktierung bzw. Verfestigung des für die Wanne 109 erforderlichen Bodengemenges entsteht. Die Wanne 109 ist in der Lage, den Kanal, auch unter der Last des Kanalwassers 111, verläss¬ licher als die bisherigen Konstruktionen abzudichten.

In Ansicht B von Fig. 15 ist eine entsprechende Konstruk- tion für einen Dammabschnitt 113 gezeigt. Der eigentliche Damm 115 ist in seinem an das Wasser grenzenden Bereich durch eine mit dem oberflächenaktiven und hydrophob wirken¬ den Additivs stabilisierte Grenzschicht 117 und eine Stein¬ brockenschicht 119 gegen das Wasser 121 gesichert. In sei- ner dem Wasser 121 abgewandten Seite ist der Damm 115 zu¬ sätzlich durch eine weitere stabilisierte Bodenschicht 123 gegen Wegrutschen gesichert. Die dem Wasser zugewandte Grenzschicht 117 ist dabei Teil einer im ufernahen Bereich ausgebildeten stabilisierten Bodenwanne 125. Die stabili- sierten Schichten 117, 123, 125 lassen sich auf praktisch jedem Untergrund 127 realisieren. Wie bereits oben ausge¬ führt, lässt sich zum Zwecke der Optimierung problemlos auch das zur Stabilisierung vorgesehene Gemenge hinsieht- lieh seiner Körnung durch Zusatz von Lehm, Sand oder Kies verbessern.

Fig. 16 zeigt einen Abschnitt einer Abfallentsorgungsdepo- nie 129, welche auf einem für solche Zwecke geeigneten Untergrundmaterial 131 gebildet ist. Zur Aufnahme von Ab¬ fallmaterial ist eine Bodenwanne 133 auf dem Untergrund 131 gebildet und durch eine Deck- und Versiegelungsschicht 135 abgedeckt. Die Bodenwanne 131 und die Deck- und Versiege- lungsschicht 135 sind gleichermaßen in Form einer stabili¬ sierten Bodenschicht unter Verwendung des oben beschriebe¬ nen stabilisierenden Zusatzes (Additivs) gebildet, wobei dem Bodengemenge der stabilisierende Zusatz in Form eines oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form beigegeben wird. Dazu kann, je nach Bedarf, eines der oben näher erläuterten Verfahren angewendet werden. In Ansicht A ist ein Detail der Boden¬ wanne 137 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass zur Ausbil¬ dung einer Bodenwanne üblicherweise eine Dicke der stabili- sierten Schicht 131 im Bereich von 60 cm ausreicht. Darüber sind vorzugsweise eine oder mehrere Schichten 139 durch immobilisiertes Abfallmaterial gebildet. Diese können je nach Abfallart durch eine oder mehrere Versiegelungsschich¬ ten 141 umschlossen sein.

In Ansicht B ist ein zusätzliches Detail 143 der Deck- und Versiegelungsschicht gezeigt. Ähnlich wie im Bodenbereich ist die Deck- und Versiegelungsschicht zunächst durch eine oder mehrere Schichten von immobilisiertem Abfallmaterial 139 gebildet, die zusätzlich von einer speziellen Versiege¬ lungsschicht begrenzt ist.

Zur Ausbildung der Deck- und Versiegelungsschicht reicht, wie aus Ansicht B ersichtlich ist, üblicherweise eine 40 cm dicke stabilisierte Schicht 145 und eine wesentlich gerin¬ gere zweite stabilisierte Schicht 147, in der eine Drainage 149 verlegt ist. Die Deck- und Versiegelungsschicht 135 der Deponie 129 ist an ihrer Oberfläche mit einer Humusschicht 151 versehen, die begrünt werden kann.

Unter anderem auch für die oben erläuterten Verwendungen des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form beim Straßenbau, beim Eisenbahn- trassenbau, beim Wasserbau oder beim Deponiebau hat sich auch die immobilisierende Wirkung des stabilisierenden Zu¬ satzes in Form des oberflächenaktiven, hydrophob wirkenden Additivs erwiesen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich vor allem in Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl., insbeson¬ dere in mineralischen Materialien oder Metallstäuben ent¬ haltenden Gemengen vorhandene gefährliche oder toxische Substanzen durch Beigabe des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs zu dem aus Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl. gebildeten Gemenge des Materials immobilisieren lassen. Dazu erfolgt eine ähnlich wie in Bezug auf Fig. 8 und Fig. 13 erläuterte Behandlung des mit gefährlichen oder toxischen Substanzen kontaminierten Staub-, Aschen- oder Schlammmaterials, weshalb die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 und Fig. 13 verwendet worden sind. Das mit Bezugs- zeichen 153 versehene immobilisierte Material kann je nach Bedarf an Ort und Stelle belassen werden oder wie im Schritt 155 angedeutet, in geeigneter Form in eine Deponie verbracht werden, beispielsweise in eine in Fig. 16 darge¬ stellte Deponie 129. Dort könnte es besonders vorteilhaft im Rahmen der mit Bezugszeichen 139 versehenen Immobili¬ sierungsschicht verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht,- wie in Schritt 157 gezeigt, darin, das immobili- sierte Material 153 als Baumaterial beispielsweise im Stra¬ ßenbau (Fig. 7) , Eisenbahntrassenbau (Fig. 12) oder Wasser¬ bau (Fig. 15) zu verwenden.

Die Immobilisierungsfähigkeit des auf diese Weise herge- ' stellten Materials lässt sich anhand der folgenden Tabelle ablesen. Zur Realisierung der Messwerte wurden unterschiedliche Pro¬ ben von Abfallmaterial als auch von kontaminierten Böden in der in Fig. 17 beschriebenen Weise behandelt und Eluattests unterzogen, wie sie beispielsweise in DIN 38484 definiert sind. Die Proben wurden 24 Stunden mit destilliertem Wasser gespült und das Eluat wurde hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung analysiert. Dazu wurden insbesondere die Anteile an Schwermetallen in der Probe im Vergleich zum Eluat analysiert. Unter Hinweis auf die in der Tabelle auf¬ geführten Zahlen zeigt sich, dass sämtliche Konzentrationen weit unterhalb der Trinkwassergrenzen, wie sie beispiels¬ weise in Deutschland gelten, liegen.

Eine weitere Vorteilhafte Verwendung des Verfahrens lässt sich ebenfalls anhand von Fig. 17 in Bezug auf metallhal¬ tige Gemenge angeben. Dies kann Gemenge betreffen, bei denen Metalle lediglich als Verunreinigungen, beispiels- weise immobilisiert werden sollen, wie dies oben beschrie¬ ben wurde. Je nach Wert des Metalls - Pb wird anders zu be¬ werten sein als z. B. Sn - kann bei höheren Metallanteilen im Gemenge, z. B. mehr als 10 %, auch eine Wiederverwendung angestrebt' werden. . • Als besonders vorteilhafte Ausführungsform hat sich die Verwendung des oben erläuterten Verfahrens im Rahmen der Behandlung von Metallstaub enthaltenden Gemengen wie Böden, Stäuben, Aschen, Schlämmen od.dgl. erwiesen. Dies betrifft Metallstäube unterschiedlichster Art, kann aber auch andere anorganische und organische Substanzen betreffen. So sind die erwähnten Maßnahmen insbesondere für als Rotschlamm bezeichnete Rückstände der Aluminium-Gewinnung vorteilhaft. Besonders bekannt sind auch Kupfer oder Blei enthaltende Metallstäube in Gemengen, wobei die Metalle in der Regel als Oxid oder andere mineralische Verbindungen vorliegen, beispielsweise auch ,als Si-Verbindungen oder C-Verbindungen sowie als anorganische oder organische Verbindungen wie Kohlenwasserstoffe. Wie bei dem in Bezug auf die Fig. 17 erläuterten Verfahren lassen sich solche Metallstäube enthaltende Gemische unter Verwendung des oben erläuterten Verfahrens durch die Beigabe des oberflächenaktiven hydrophob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form zu dem Metall oder Metallverbindungen enthaltenden Gemenge kompaktieren und dadurch immobilisieren.. Eine anschließende Verarbeitung des kompaktierten Metalls ent¬ haltenden Gemenges zu Briketts oder anderen Formkörpern, die für den Abtransport geeignet sind, lässt sich somit am Ort des Abraums bewerkstelligen. Auf diese Weise könnten die Formkörper direkt der Metallrückgewinnung zugeführt werden und im Rahmen einer Metallschmelze oder Verhüttung 159 einen wertvollen Beitrag leisten. Damit wäre nicht nur eine effiziente Rohstoffausbeute ' gewährleistet, sondern es würden sich vor allem riesige Mengen an vorhandenem Abraum nach und nach beseitigen und einer sinnvollen Nutzung zuführen lassen.

Zusammenfassend wird bei einem Verfahren zur Behandlung eines Gemenges aus Partikeln -- insbesondere eines Bodens - - durch Beigabe zumindest eines oberflächenaktiven, hydro¬ phob wirkenden Additivs in in Wasser dispergierter Form - und unter Vermeidung von hydraulisch bindenden Substanzen - zu dem Gemenge die in ihm vorhandenen Bindungskräfte akti¬ viert. Zudem wird ein das Partikel umgebender Haftwasser- film aufgebrochen sowie das Gemenge unter Wasser in einem Zustand nahe dem Proktoroptimum einem Druck -- von bevor¬ zugt >_ 1 N/mm2 -- ausgesetzt. Es werden stark oberflächen¬ aktive Substanzen, welche unter Einsatz von Wasser als Me- dium das Gemenge stabilisieren, zusammengeführt und in einem Masterbatch gemischt. Bei einer dafür vorgesehenen Vorrichtung zum Herstellen und Einsatz eines einkomponenti- gen Additivs ist einem Behälter mit Rührwerk (24) sowohl eine Leitung (26) für Wasser (A) als auch eine Leitung (26a) für liquide Substanzen (B) zugeordnet. Auch ist dem Behälter (22) ein Gefäß (38) für eine Dispersion mit Addi¬ tiv (D) nachgeordnet. Es werden eine Reihe von bevorzugter Verwendungen angegeben.