NO124477B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for stabilisering av jord.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for stabilisering av jord ved hjelp av polymere stoffer, og mer spesielt en fremgangsmåte for under polymeriseringen å bevirke en regulerbar akti-vering av det polymeriserbare stoff i nærvær av naturlig jord. Ved polymerisering stabiliseres polymer-jord aggregatet i en i vann vesentlig ikke dispergert tilstand, dvs. selv etter passende omrøring danner aggregatet ikke i noen større utstrekning en virkelig eller kolloidal oppløsning, emul-sjon eller suspensjon i vann. De omform-bare preparater ifølge oppfinnelsen omfatter mellom ca. 3 og ca. 200 vektsdeler av jord på en del av en sampolymeriserbar vannoppløselig blanding som inneholder mellom ca. 0,005 og 0,2 deler av ett eller flere utvalgte alkyliden-bisakryl-amider og ett eller flere utvalgte etylen-monomere.

Produktet som brukes for jord-stabilisering skal fortrinnsvis forekomme i en form som tillater lettvint anvendelse. Det kan f. eks. være i form av en vesentlig ikke-viskøs væske som kan pumpes inn i jorden som grøt, dvs. som en tynn oppslemming eller oppløsning som når den sprøytes inn i gjennomtrengelig jord hemmer eller hindrer vann-gjennomtrengelighet, eller det kan være i fast pulverform som lett kan fordeles eller blandes med jorden, oppløses og deretter polymeriseres i jorden.

De kjemiske reaksjoner eller polyme-risasjoner av disse stoffer er vanligvis føl-somme mot slike variabler som pH, virkning av andre eventuelt tilstedeværende kjemikalier og temperatur. Det ideelle produkt som tilstrebes er et system eller et materiale som vil virke effektivt på forskjellige jordarter som kan variere betydelig med hensyn til deres kjemiske sammen-setning, og deres pH, uten at det behøves å foreta noen vesentlige forandringer i sammensetningen av materialet.

Jord har i det minste to andre variabler som må skjenkes oppmerksomhet når det gjelder å anvende stabiliserende midler. Jord varierer meget med hensyn til gjennomtrengelighet, og f. eks. en grøtlig-nende oppløsning har bare liten verdi hvis den ikke lett kan innføres, f. eks. innsprøy-tes i jorden, sprøytes i form av en oppløs-ning, eller lett blandes, vanligvis i tørr tilstand, med den behandlete jord. Det er videre av betydning at stabiliserings-opp-løsningene kan brukes i en form som ikke er mer viskøs enn vann, fordi de da kan pumpes i hvilken som helst jord som er gjennomtrengelig for vann.

Når porøs jord eller grus skal behandles må det imidlertid passes på at en på grunn av for stor gjennomtrengelighet ikke mister for meget av de stabiliserende midler før de avsetter seg. For å hindre tap er det derfor å ønske at polymerisasjonen reguleres når jorden stabiliseres eller gjøres ugjennomtrengelig, med unntagelse av slike arbeider som sementering av demninger og diker, fundament-, tunnel- og gruvearbeider eller jordarbeider hvor en nøyaktig gjennomført stabiliseringsmetode ikke er praktisk.

Behandlingen omfatter innføring i jorden av et polymeriserbart monomer som ikke bare er i stand til ved polymerisasjon å danne en gel, men også, i motsetning til inerte fyllemidler som bare blandes med jorden, til å bevirke at jordpartiklene under polymeriseringen inngår i strukturen. Den jordgelaktige polymere struktur som dannes er et væske-ugjennomtrengelig og vesentlig forsterket jord-aggregat.

Et formål for oppfinnelsen er således å tilveiebringe en metode for forbedret stabilisering av jord. Ét annet formål for foreliggende oppfinnelse er å frembringe en bedre stabilisering av jord ved å regu-lere polymerisasjonen av de polymeriserbare jord-stabiliserende midler gjennom anvendelse av et oksydåsjon-reduksjon-katalysator- system.

I overenssstemmelse hermed skaffes det en fremgangsmåte for stabilisering av jord bestående i at jorden på kjent måte behandles med en sampolymeriserbar blanding omfattende (a) et monomer alkyliden-bisakrylamid med formlen

hvor

er en kullvannstoff-rest av et

aldehyd og R<2> er fra gruppen bestående av vannstoff og metyl, og (b) et annet etylen-monomer sampolymeriserbar med (a), idet vektsforholdet mellom (a) og (b) ligger i område av fra ca. 0,005 : 1 til ca. 0,2 : 1 og forholdet av vekten av den nevnte sampolymeriserbare blanding og jorden er fra ca. 1 : 3 til ca. 1 : 200 deler, og ifølge oppfinnelsen overføres jorden og den polymeriserbare blanding til en vesentlig vann-ugjennomtrengelig tilstand ved hjelp av en sampolymeriserbar reaksjon i nærvær av et to-komponent-redoks-katalysator-system omfattende som den vesentlige komponent fra ca. 0,1 % til ca. 10 % nitrilotrisproprionamid, basert på vekten av det sampolymeriserbare materiale og som den annen komponent et oksyderingsmiddel.

Det er funnet at ved å bruke aktiveringsmiddel i henhold til oppfinnelsen er polymerisasjonen et effektivt middel til fiksering av gel-stillingen, til å sikre polymerisasjon i fortynnete oppløsninger og til å motvirke såvel jordens inhibitorvirkning som virkning av temperaturendringer idet den ønskete geleringstid opprettholdes. Ni-trilotrisproprioamidet gir utmerkete resul-tater selv ved lave temperaturer hvor anvendelse av andre katalysatorsystemer er forbundet med store vanskeligheter.

Det nitrilotrisproprionamid-holdige aktiveringsmiddel, dvs. den reduserende komponent av katalysator-systemet kan anvendes til én oppløsning av sammonomere som inneholder oksydasjonskompo-nenten av katalysatorsystemet beskrevet utførligere i det følgende, eller aktiveringsmidlet kan tilsettes til monomeroppløsnin-gen og deretter kan oksydasjonskomponen-ten tilsettes, eller kan aktiveringsmidlet blandes med monomere som faste stoffer, som deretter oppløses, hvoretter oksyda-sjonskomponenten tilsettes.

Katalysatorsystemet ifølge oppfinnelsen kan ha betydning som stabiliseringsmiddel ved sementeringsarbeider for å

tette demninger eller for å lage vanntette

fundamenter, hvor, uten et middel som sik-

rer hurtig avsetting, oppløsningen ville flyte vekk før den hadde tid til å sette seg av. Katalysatorsystemet kan også ha betydning som stabiliseringsmiddel for sprøy-ting eller blandet anvendelse i kanaler og aerodromer. Katalysatoren kan ved denne anvendelse behandles før blandingen, slik at ved riktig tidsregulering vil fuktighet ikke trenge dypere inn enn den dybde som fullstendig kan mettes av oppløsningen. For å hindre at sprøyteinnretningen til-stoppes er det fordelaktig å innføre stabi-liseringsmidlet og katalysatoren fra sepa-rate dyser.

Det er funnet at stabiliseringsmidler som bruker små mengder av nitrilotrisproprionamid er i det vesentlige mer effektive i hele det temperaturområde som normalt forekommer under behandling av jord, dvs. fra under ca. 4° C til over ca. 37° C.

Alkyliden-bisakrylamider som vanlig anvendes har følgende formel:

hvor R'-CH er en kullvannstoffrest av en aldehyd og R<2> tilhører gruppen bestående av vannstoff og et metyl-radikal.

Det andre sammonomer er en fast, flytende eller gassformet etylenforbindelse (dvs. inneholdende minst et > C=C < radikal) med en oppløselighet av i det minste ca. 2 vektsprosent og fortrinnsvis minst ca. 5 % i vann, og som sampolymeriserer med bisakrylamidet i et vandig system. Selv om det ikke er vesentlig for foreliggende oppfinnelse, er det å foretrekke å bruke et etylen-sammonomer som er opp-løselig eller i det minste selvdispergerende i vann etter passende omrøring, slik som f. eks. metylen-bisakrylamid som er i stand til å polymerisere.

Heldig anvendelse av jord-stabiliseringsmidler er ofte avhengig av muligheten til å kontrollere eller til å øke hastigheten av polymerisasjonen av stabiliseringsmate-rialet etter at jorden er behandlet med dette, og særlig er dette viktig når kjemiske stabiliseringsmidler brukes til store jordoverflater og til vesentlig porøse jordtyper. Hvis polymerisasjonen ikke er nøye kontrollert kan den enten finne sted for tidlig, hvorved der dannes en skinn-effekt som betydelig minsker dens fordelaktige virkning, eller den finner sted for sent i hvilket tilfelle grøt-oppløsningen flyter vekk fra de overflater som skal stabiliseres. Mulighet til å kontrollere polymerisasjonen kan være og er ofte kritisk. Den har den fordel at den tillater nøyaktig fastset-telse av polymerisasjons-sted og -tid i det øyeblikket da det polymeriserbare materiale befinner seg i det beste fysikalske forhold til jorden, hvorved der skaffes en maksimal stabiliseringseffekt.

Hvilken som helst jordtype kan brukes som bestanddel av den foreliggende forbindelse, innbefattet slam, sand, leire, etc., både i naturlig tilstand og behandlet f. eks. ved bergverksarbeid, vasking etc. slik som bentonitt, kaolinitt og liknende. Jordblan-dingene er også omfattet av oppfinnelsen, innbefattet slike materialer som slam fra oljeboring. Betegnelsen «jord» er brukt her i dens videste betydning og betegner såvel jordens faste overflate som dens indre.

Hvilken som helst sampolyserbar forbindelse inneholdende et alkyliden-bisakrylamid med den ovennevnte formel og et etylensammonomer av den beskrevne type kan brukes ved foreliggende oppfinnelse for å danne jordmasser med minsket gjennomtrengelighet for vann og/eller med forbedrete bære-egenskaper ved at jord-sammensetningen omdannes til en i det vesentlige vann-uoppløselig tilstand. Denne omdannelse synes å være tilveiebrakt ved en addisjon eller polymerisasjon av vinyl-typen med kryssforbindelse ved bisakrylamidet, hvilket resulterer i en tredimen-sjonal struktur.

Foruten det sammonomere N,N'-metylen-bisakrylamid nevnt i de følgende eksempler, kan hvilket som helst av de til

ovennevnte formel svarende bisakrylami-

der (beskrevet i U. S. patent nr. 2 474 846) eller blandinger av disse amider brukes som kryssforbindende midler. Av alkyliden-bisakrylamider kreves bare at de er litt oppløselige, på grunn av de små mengder i hvilke de brukes. Denne komponent kan derfor ha en så liten vann-oppløselig-het som ca. 0,02 % vektsprosent ved 20° C, men generelt foretrekkes det at den har en oppløselighet av i det minste ca. 0,10 %.

En lang rekke av etylen-sammonomere eller deres blandinger lar seg sampolymeri-sere med alkyliden-bisakrylamider, Disse som har en formel inneholdende minst en

gruppe, i det følgende betegnet som etenoid-gruppe, lar seg bruke ved foreliggende oppfinnelse. De ikke substituerte bindinger i etenoid-gruppen kan være forbundet med en eller flere forskjellige atomer eller radikaler, innbefattet vannstoff, halogener slik som klor og brom, cyano, aralkyl, alkyl og alkylen med eller uten oppløsende grupper knyttet til disse kullvannstoffer. Bortsett derfra kan sub-stituentene i etenoid-gruppen omfatte en eller flere hydrofile grupper, slik som for-myl, metylol polyoksyalkylrester og kvaternære ammonsalt-radikaler, -OOCH, -OOCCHi, -SO3X, hvor X er H, NHi, et alkalimetall eller et alkylamin, -CONR2 og -CH2CONR2, hvor R er vannstoff, alkylol, et lavere alkyl eller et poly-oksyalkylen-radikal og -COOR' og -CH2 COOR', hvor R' er H, NH4, alkalimetall, jordalkalimetall, organisk kvelstoffbase, alkylol, lavere alkyl eller polyoksyalkylen-radikal. Det store antall av kombinasjoner og forhold av de forskjellige egnete substituenter gjør det umulig å nevne alle forbindelser i denne kategori som kan brukes. Det er kjent at oppløselighet i vann av disse stoffer er i hovedsaken avhengig av antallet og typen av de hydrofile og hydrofobe radikaler i stoffene. F. eks. oppløselig-het av forbindelser som inneholder et alkyl-radikal minsker med økningen av lengden av alkyl-kjeden og aryl-gruppene har en tendens til å minske vann-oppløselighet, mens alle de ovennevnte hydrofile substituenter har en tendens til å øke oppløselighet av en forbindelse i vann. Sammonomeret bør derfor ifølge den vanlige kjemiske praksis velges fra disse forbindelser som innehol-ier tilstrekkelig mange hydrofile radikaler for å utjevne de eventuelt tilstedeværende hydrofobe grupper, for å oppnå den ønskete Dppløselighet i vann av monomeret.

Blant de vannoppløselige etenoid-monomere anbefales det særlig å bruke disse som inneholder en akrylyl- eller me-takrylyl-gruppe. Eksempler for disse forbindelser er N-metylolakrylamid, kalsium-akrylat, metakrylamid og akrylamid. Andre egnete etenoid-forbindelser er akrylsyre, andre N-substituerte akrylamider, slik som N-metyl-akrylamid, dimetylami-no-propylakrylamid, N-etylol-akrylamid, N-3-hydrooksypropylakrylamid, akryloni-tril, mettete alkylestrer av akrylsyre, f. eks. metylakrylat, fi-hydroksy-etylakrylat, ety-lenglykol- og polyetylenglykol-akrylater, eksempelvis reaksjonsproduktet av |3-hy-droksyetylakrylat eller akrylsyre med ca. 1 til ca. 50 mol eller mer av etylenoksyd, salter av akrylsyre, f. eks. magnesiumakry-lat, natriumakrylat, ammoniumakrylat, sinkakrylat, p-aminoetylakrylat, (3-metyl-aminoetylakrylat, guanidinakrylat og andre organiske basiske kvelstoffholdige salter, slik som dietylaminakrylat og etanol-aminakrylat, kvaternære salter slik som alkylakrylamidopropyl-dimetylamino-klo-rid, akrolein, |3-karboksyakrolein, buten-syre, a-kloroakrylsyre, [3-kloroakrylsyre og salter av metakrylsyre og dennes tilsvarende derivater.

Maleinsyre og dens tilsvarende derivater, inklusive partielle estrer, partielle salter og dens ester-salter, maleaminsyre, kloro-maleaminsyre, fumarinsyre, itakonsyre, si-trakonsyre, vinylsulfonsyre og vinylfosfon-syre og de tilsvarende derivater av disse forbindelser og deres blandinger. Den slags derivater og andre egnete forbindelser omfatter a,(3-dikloroakrylonitrill, metakrolein, kaliummetakrylat, magnesiummetakrylat, hydroksyetylmetakrylat, sink (3-kloroakry-lat, trimetylaminmetakrylat, kalsium a-klorometakrylat, dietylmetylensuccinat, metylensuccindiamid, monometylmaleat, maleindiamid, metylenmolanamid, dietyl-metyelmalonat, metylisopropylketon, etyl-vinylketon, propylvinylketon, vinylformat, vinyllaktat, vinylacetat, vinylbromoacetat, vinylkloroacetat, vinylpyrrolidon, allylle-vulinat, allylalkohol, metallylalkohol, di-allylkarbonat, allyllaktat, allylglukonat, di ((3-aminoetyl) maleat, di (metyl-aminoetyl)maleat, di(N,N-dimetyl |3-aminoetyl)-maleat, sulfonert styren, vinylpyridin, ma-leinanhydrid, natriummaleat, ammonium-maleat, kalsiummaleat, monokaliumma-leat, monoammoniummaleat, monomagne-siummaleat, metylvinyleter, N-aminoetyl-maleamid, N-aminoetylmaleimid, alkyl-aminoalkylmeleamider, N-vinylaminer, N-allylaminer, heterosykliske etenoid-forbindelser inneholdende kvelstoff i en tertiær aminogruppe og amin- og ammoniumsalter av disse sykliske forbindelser, N-vinylacet-amid, N-vinyl-N-metylformamid, N-vinyl-N-metylacetamid, N-vinylsuccinimid, N-vinyldiformamid, N-vinyldiacetamid, vi-nylsulfonylklorid, vinylsulfonsure salter, vinylsulfonsure amider, vinyloksazolidon, allylamin, diallylamin, vinylmetylpyridin-klorid og allyltrimetylammoniumklorid for å nevne bare noen få av de forbindelser som kan brukes.

Som allerede nevnt aktiveres polymerisasjon ifølge oppfinnelsen ved å bruke et redoks-katalysator-system. Som oksyderende komponent kan det anvendes hvilken som helst av de vanlige vannoppløse-lige peroksy-katalysatorer avledet fra slike persyrer som persvovelsyre, perklorsyre, perborsyre og permangansyre og deres salter. F. eks. kan en bruke ammonium-, jali-um- og natriumpersulfat, vannstoffper-oksyd, alkalimetall- og ammonperklorat og liknende. Som reduksjonsmiddel eller aktiveringsmiddel for det katalytiske system ifølge oppfinnelsen brukes nitrilotrisproprionamid. Som eksempler for typiske kombinasjoner kan tjene nitrilotrisproprionamid-ammoniumpersulfat, nitrilotrisproprionamid-kaliumpersulfat og nitrilotrisproprionamid-natriumpersulfat-syste-mer. En blanding av de to katalysatorkom-ponenter i redokssystemet i mengder som svarer til deres redoks-ekvivalenter kreves ikke, men dette kan foretrekkes for visse formål.

Viktige fordeler som er forbundet med bruk av nitrilotrisproprionamid som aktiveringsmiddel er den utmerkete regulering av igangsettingen av polymerisasjonen og faktum at det kreves betydelig mindre mengder av denne katalysator enn det er tilfelle med inntil nå anvendte katalysatorer. For å få en i det vesentlige momentan polymerisasjon er det generelt fordelaktig

å bruke et minimum av ca. 0,1 % katalysator basert på vekten av de polymeriserte monomere, men det kan brukes så små mengder som 0,01 % og så store som opp-til 10 %. Fortrinnsvis anvendes mengder fra ca. 0,5 % til ca. 7 % basert på vekten av monomere. Med akrylamid og metylen-bisakrylamid som sammonomere er det funnet at det er fordelaktig å bruke ca. 0,25 til 5 vektsprosent av nitrilotrisproprionamid basert på vekten av monomere. Det anbefales å bruke ikke-metallisk apparatur eller en apparatur som er forsynt med ikke-metalliske belegg eller foring for å hindre tilstopping under behandlingen. Selv om denne oppfinnelsen ikke er knyttet til noen spesiell teori, antas det at opp-løsningen av de polymeriserte monomere trenger inn i vesentlig alle porer i jord-

partiklene og i alle de ytre hulrom mellom partiklene og avsetter seg til en tre-dimen-sjonal sampolymer. Slike sampolymere i jorden er ugjennomtrengelige for vann, rå-olje og andre i det vesentlige inerte væsker, og ved å stabilisere foring av sjak-ter, steinbrudd og andre fordypninger i jorden kan de brukes til oppbevaring av disse væsker.

Forholdet mellom mengden av det polymeriserbare materiale, som generelt omfatter fra ca. 0,5 % til ca. 20 % alkyli-dendiakrylamid, og fortrinnsvis ca. 3—10% basert på totalmengden av det polymeriserbare materiale, til jordmengden kan betraktelig varieres, men generelt skulle forholdet mellom jorden og det polymeriserbare materiale ligge i grensene fra ca. 3 til ca. 200 vektsdeler jord til 1 vektsdel polymeriserbart materiale. De fortrinnsvise grenser ligger mellom ca. 20 og ca. 100 deler jord per del av polymeriserbart materiale. Vanligvis oppløses det polymeriserbare materiale i vann for å danne en oppløsning som blandes med jorden. Konsentrasjon av oppløsningen og den brukte mengde kan således reguleres at vannkonsentrasjon i den endelige blanding av jord og de stabiliserende komponenter varierer et sted mellom ca. 5 og ca. 50 vektsprosent, avhengig i hovedsaken av jordtypen. Sand f. eks. krever mye mindre vann enn visse leirty-per. Mengden av det brukte vann bestem-mer til en viss grad egenskapene av den resulterende stabiliserte jord. Det synes at de beste betingelser for polymerisasjon oppnås når det i det minste er tilstrekkelig vann til stede til å mette jorden, dvs. til å fylle alle hulrom mellom partiklene av jorden og porene i jorden med oppløsnin-gen blandete monomere ved den ønskete komprimeringsgrad når polymerisasjon finner sted. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til mettete jordforbindelser, da vesentlige fordeler oppnås med bare delvis mettete jordmasser.

Komprimering eller fortetting av jorden hjelper til å minske gjennomtrengelighet for vann av det resulterende produkt og har enda større virkning ved å øke styrken og bæreegenskaper av det resulterende materiale. Denne virkning kan helt eller delvis ha sin årsak i at tomrom eller luftlommer i jordmassen elimineres.

Polymerisasjonsmaterialet kan innfø-res i jorden på hvilken som helt ønsket måte, f. eks. ved å ta opp jorden og blande den med det stabiliserende middel i en roterende trommel. En tilfredsstillende metode består f. eks. i å blande på forhånd jord og monomeret og i å tilsette til blandingen en oppløsning av katalysatoren i vann. En annen metode som av og til kan brukes består i å sprøyte en vandig opp-løsning eller dispersjon av det polymeriserbare materiale på jorden som en ønsker å forsterke og som inneholder katalysatoren. Ved denne metode kan det være fordelaktig å pløye jorden. En annen metode består i at et sjikt som inneholder katalysatoren anbringes i en på forhånd bestemt dybde under jorden slik at den katalytiske polymerisasjon finner sted når det polymeriserbare materiale trenger inn i denne dybde. Pløying eller løsning av jordstruktu-ren kan passende utføres med en plog av den «roterende skaft-type» forsynt med roterende skjær som kontinuerlig bearbei-der en mengde av jord. Denne plogtype kan anordnes på en slik måte at den grundig blander jorden med det polymeriserbare materiale og bringer den blandete jord til-bake på plass. Av tidligere nevnte årsak kan den behandlete jord før polymerisasjonen fortrinnsvis komprimeres eller for-tettes ved stamping, trykking eller vals-ning med en tung valse.

En annen fremgangsmåte består i å sprøyte direkte inn i jorden, på det sted som skal stabiliseres eller gjøres ugjennomtrengelig for vann, en vandig blanding av de blandete monomere sammen med katalysatoren. En jorddemning kan f. eks. behandles ved enkelt å innføre perforerte innsprøytningsdyser eller rør i demningens side eller topp i passende mellomrom uten at en behøver å grave noen jord, deretter en vandig blanding av alkylidendiakryl-amid og etenoidsammonomeret pumpes i jorden i betydelig avstand fra innsprøyt-ningsrøret og i passende øyeblikk polymeriseres det in situ.

Stabiliseringsmiddel for jord i henhold til oppfinnelsen kan brukes for forskjellige andre formål, slik som forsterkning av eksisterende vei- og jernbane-legemer mot-erosjon eller utvasking. Det er også mulig å innsprøyte to eller tre oppløsninger i hvilken som helst rekkefølge. F. eks. først å innsprøyte en oppløsning inneholdende katalysatoren og deretter den annen eller to oppløsninger som inneholder de polymeriserbare monomere sammen eller sepa-rat slik at de for første gang blandes sammen på det ønskete sted hvor jorden skal stabiliseres eller gjøres ugjennomtrengelig. Det består imidlertid en mulighet at en ugjennomtrengelig membran eller sone i visse tilfelle kan dannes hvis konsentrasjon av katalysatoren og andre betingelser for polymerisasjonen ikke er valgt eller innstillet på en slik måte at de skaffer en passende induksjonstid. En slik ugjennomtrengelig membran eller sone er selvfølge-lig ikke ønsket da den hindrer en fullstendig diffusjon eller sammenblanding av be-standdeler av jord-sammensetningen.

De her angitte preparater kan sam-polymeriseres ved hvilken som helst temperatur fra deres frysepunkt til spaltnings-punktet for noen av komponentene. Når det gjøres dype underjordiske innsprøyt-ninger som f. eks. i tilfelle ay oljeboring etc. er regulering av polymerisasjonstiden, som ovenfor beskrevet, av særlig viktighet, på grunn av de høye temperaturer som forekommer i oljekildene.

Foreliggende oppfinnelse er av betydning for tetting av porøse formasjoner langs kanaler i jorden, f. eks. for stenging eller blokkering av porøse formasjoner i en oljekilde hvor boreslam må brukes for sir-kulering. Denne behandling kan utføres på to måter. Den polymeriserbare blanding av monomere og katalysatoren kan blandes med disponibel jord eller brukt boreslam og pumpes i et passende tidsrom gjennom det indre av borerøret, eller hvis porene i den porøse formasjon som omgir boringen ikke er for store, kan en vandig dispersjon eller oppløsning av den monomere blanding og bare av katalysatoren pumpes gjennom borerøret inn i den porøse jord som skal tettes. Det sistnevnte tilfelle er analogt med de tidligere beskrevne inn-sprøytningsmetoder hvor to sampolymeriserbare komponenter av tre-komponent-forbindelser sprøytes inn i et fast jord-legeme som danner den tredje komponent.

De her beskrevne preparater kan også brukes for å sementere foringen og klædning i jordkanaler, f. eks. for å sementere en klædning for en oljekilde etter at klædningen er senket ned i kilden. Dette kan utføres ved å pumpe i det indre av

•klædningen og i rommet mellom det ytre av klædningen og sidene av kilden, en jord-velling, f. eks. oppbrukt boreslam, vann, monomer-blanding og katalysator. For å sikre seg mot for tidlig polymerisasjon mens vellingen settes på plass i en dyp kilde, kan katalysatoren utelates fra vellingen og innføres senere som en vandig oppløsning ved bunnen av kilden for å sette i gang polymerisasjon når den trenger oppover gjennom jordmassen, eller kan katalysatoren innføres bare ved bunnen. Når de anvendes til å tette porøse formasjoner kan forbindelsene ifølge oppfinnelsen særlig fordelaktig brukes til å tette steinbrudd eller andre store jordutgravninger som skal brukes istedenfor kostbare oppbevarings-

beholdere for oppbevaring av væsker, f. eks. av rå-olje.

Oppfinnelsen kan anvendes for hvilket som helst formål hvor det ønskes å stabilisere jord, dvs. å holde sammen og å forsterke jordmasser, gi dem en høy vis-kositet, faste eller gummiliknende egenskaper, minske eller vesentlig eliminere jordens gjennomtrengelighet for vann og andre inerte væsker, og å øke jordens mot-stand mot erosjon av flytende væsker. De her beskrevne forbindelser kan også brukes som foring for reservoarer, irrigasjons-grøfter, leirjord-bygninger, massive og hule strukturlegemer slik som jordtegl, -blokker og rør som ikke behøver å brennes eller bakes for å få passende styrke. Stabiliserte jordmasser egnet for å bære store belast-ninger er vanligvis faste når de er tørre og når de påny gjøres våte blir de litt elas-tiske og gummiaktige, men de blir ikke vesentlig svekket eller faller i stykker. For å hindre ras og skred og å minske mengden av jord som skal fjernes ved utgravnings-arbeider, er innsprøytningsmetoden den enkleste måte til å danne jordforbindelser, og det anbefales å utføre en forholdsvis lett behandling av bare periferien av utgravningen for å hindre at jorden, spesielt i sentrum av utgravningen hvor stabilisering er unødvendig, blir så hård at det er vanskelig å grave. Foreliggende oppfinnelse er forbundet med den vesentlige fordel at jord som er hovedkomponenten i forbin-delsen er disponibel på utgravningsstedet, og bare de andre mindre tunge komponenter må transporteres.

Det er viktig å huske at de jordstabi-liserende midler som her beskrives er virk-somme på jorden i forholdsvis lave konsen-trasjoner. Det økonomiske grunnlag for å anvende disse tilsetninger i stor målestokk er derfor ikke basert på prisen av kjemika-liene men på omkostningene per enhet av den behandlete jord. Det er da klart, at hvis polymerisasjon av det polymeriserbare sammonomer ikke er nøyaktig kontrollert blir en ellers økonomisk forsvarlig behandling ikke lønnsom. F. eks. en oppløsning inneholdende mindre enn ca. 15 % stabiliseringsmiddel som koster ca. 15 kroner per kg i tørr tilstand kan være økonomisk lønnsom hvis den er riktig anvendt og i riktig tid polymerisert. Men- hvis en tillater at oppløsningen flyter vekk gjennom jorden som skal behandles, blir det nød-vendig å anvende store mengder med tilsvarende stigning i omkostningene for å oppnå den ønskete virkning, eller med visse jordtyper med hurtig avløp er det umulig å få en tilfredsstillende stabilisering. Det er således klart at regulering av polymerisasjonen er av kritisk betydning for muligheten å utføre behandling av jorden.

For å sikre tilstrekkelig forsterkning av hvilken som helst gitt seksjon for un-derstøttelse av tunge vekter bør det skaffes en overflate av fra ca. 4 cm til ca. 45 cm av jord som er behandlet i henhold til foreliggende oppfinnelse. Den virkelige dybde som er nødvendig vil selvfølgelig variere avhengig av hvor flytende jorden er til å begynne med, eller med andre ord hvor fast den må gjøres.

Oppfinnelsen skal klargjøres i de føl-gende eksempler som er gitt for å illustrere oppfinnelsen.

Eksempel 1:

Til 90 deler av vann med 1° C tilsettes 10 deler jordstabiliseringsmiddel AM-955<*>) og deretter 0,65 deler nitrilotrisproprionamid (NTP) og 0,9 deler ammoniumpersulfat. Oppløsningen danner i 20 minutter en stiv gel. Der kan ikke sees at det skjer noen forandring i geleringstid når oppløs-ningen gjøres fast i nærvær av jord. Gel-jord-aggregatet danner en stabil struktur ugjennomtrengelig for væsker og av god styrke. ;<*>) Polymeriserbar blanding inneholdende ca. 95 % akrylamid og 5 % N,N'-mety-lenbisakrylamid.

Eksempel 2:

Til 90 deler av vann med 25° C tilsettes 10 deler jord-stabiliseringsmiddel AM-955 og deretter 0,10 deler nitrilotris-prionamid (NTP) og 0,74 deler ammoniumpersulfat. Oppløsningen danner en stiv gel i 20 minutter. Dannelse av denne gel i nærvær av jord danner en stabilisert væske-ugjennomtrengelig jord med forbedret styrke.

Eksempel 3:

Til 90 deler av vann med 25° C tilsettes 10 deler jord-stabiliseringsmiddel AM-955 og deretter 0,10 deler NTP og 0,86 deler kaliumpersulfat. Oppløsningen dannet en stiv gel i løpet av 20 minutter. Jord-gel strukturen danner et aggregat med forbedret styrke og er ugjennomtrengelig for væsker.

Eksempel 4:

Til 90 deler av vann med 35° C tilsettes 10 deler jord-stabiliseringsmiddel AM-955 og deretter 0,5 deler NTP og 0,5 deler ammoniumpersulfat. Oppløsningen danner en stiv gel i løpet av et minutt. Geleringstiden forandres ikke når oppløs-ningen polymeriseres i nærvær av jord, gel-sol-aggregatet er ugjennomtrengelig for væsker og har god styrke.

Eksempel 5:

Til 93 deler av vann med 55° C tilsettes 7 deler jord-stabiliserende middel AM-955,

oppløsningen blandes med jord og deretter tilsettes 0,10 deler NTP og 0,40 deler ammoniumpersulfat. Blandingen danner en væske-ugjennomtrengelig stabilisert jord med forbedret styrke i løpet av 2 minutter.

Eksempel 6:

Til 100 deler jord-stabiliserende middel AM-955 tilsettes 0,25 deler NTP og de faste materialer blandes godt sammen. Til 10 deler av denne blanding oppløst i 90 deler vann tilsettes 1 del ammoniumpersulfat. Oppløsningen danner en fast gel i løpet av 21 minutter. Gel-jord strukturen danner et aggregat med forbedret styrke og er ugjennomtrengelig for væsker.

Eksempel 7: Fremgangsmåten ifølge eks. 1 gjentas med den unntagelse at istedenfor stabiliseringsmiddel AM-955 brukes like mengder av en polymeriserbar blanding omfattende ca. 90 % akrylamid og 10 % N,N'-metylenbisakrylamid. Gel-jord strukturen var forholdsvis god med hensyn til ugjen-nomtrengelighet for væsker og styrke.

Eksempel 8:

Fremgangsmåten ifølge eks. 5 gjentas med den unntagelse at istedenfor AM-955 brukes like mengder av en polymeriserbar blanding omfattende 99 % akrylamid og 1 % N,N'-metylenbisakrylamid. Det væske-ugjennomtrengelige jord-gel aggregatet hadde forholdsvis god styrke.

Eksempel 9:

( Sammenlikningseksempel.)

Natriumtiosulfat-ammoniumpersulfat (katalysator A) nitrilotrisproprionamid-ammoniumpersulfat katalysator-system

(katalysator B).

Til 90 deler av vann med 25° C tilsettes

10 deler jord-stabiliserende middel AM-955

og deretter 1 del katalysator A. Oppløsnin-gen gelerte i løpet av 20 minutter. En lik-

nende oppløsning, dvs. 90 deler vann med

25° C inneholdende 10 deler jord-stabiliserende middel AM-955 behandles med 0,1

del katalysator B inneholdende nitrilotrisproprionamid. En fast gel danner seg i lø-pet av mindre enn 20 minutter. Ved å bruke således bare en tiendedel av mengden

av katalysatorsystemet inneholdende nitrilotrisproprionamid gelerer det jord-stabiliserende middel i kortere tid enn det er

nødvendig med 10 ganger større mengder

av en tidligere redoks-katalysator.

Claims (5)

1. Framgangsmåte for stabilisering av

jord omfattende behandling av jorden med en sampolymeriserbar blanding inneholdende (a) et monomert alkyliden-bisak- rylamid med formelen er en kullvannstoffrest av et aldehyd og R2 hører til gruppen bestående av vannstoff og metyl, og (b) et annet etylen-monomer sampolymeriserbart med (a), idet den relative vekt av (a) til (b) ligger innenfor området av fra ca. 0,005 : 1 til ca. 0,2 : 1 og forholdet mellom vektene av den sampolymeriserbare blanding og jord er fra ca. 1 : 3 til ca. 1 : 200 deler, karakterisert ved at jorden og den polymeriserbare blanding omvandles til en vesentlig vann-uoppløselig tilstand ved hjelp av en sampolymeriserbar reaksjon i nærvær av et av to komponenter bestående redoks-katalysator-system, inneholdende som ho-vedkomponent fra ca. 0,1 % til ca. 10 % nitrilotrisproprionamid basert på vekten av det sampolymeriserbare materiale, og som den annen komponent et oksydasjons-middel.

2. Framgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at alkylidenbisakrylami-det omfatter N,N'-metylen-bisakrylamid.

3. Framgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at det annet etylen-monomer er akrylamid eller metylolakrylamid.

4. Framgangsmåte ifølge hvilken som helst av de forangående påstander, karakterisert ved at den oksyderende komponent av redoks-katalysator-systemet er en per-syre eller en per-salt.

5. Framgangsmåte ifølge hvilken som helst av de forangående påstander, karakterisert ved at katalysator-systemet omfatter nitrilotrisproprionamid og ammonium-sulfat.