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DE102004009509A1 - Stabilising sandy soil, e.g. when building roads, embankments, tunnels or parking areas, involves adding a combination of film-forming polymer and quick-setting cement - Google Patents

Stabilising sandy soil, e.g. when building roads, embankments, tunnels or parking areas, involves adding a combination of film-forming polymer and quick-setting cement Download PDF

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DE102004009509A1
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polymer
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water
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DE102004009509A
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Ines Dr. Pietsch
Joachim Dr. Pakusch
Mario Dr. Sandor
Marco Schmidt
Marc Dr. Schröder
Klaus-Michael Dipl.-Ing. Gottheil
Juergen Dipl.-Ing. Santo
Diana Dipl.-Ing. Vollmer
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Original Assignee
BASF SE
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Abstract

Sandy soil is stabilised by treatment with a combination of a film-forming polymer and a cement with a water-binding capacity of at least 50 wt% and/or an early strength value (after 12 hours) which is at least 30% of the final strength. A method for stabilising sandy soil (I) involves incorporating into the soil (i) a finely-divided, water-insoluble, film-forming polymer (P) with a minimum film-forming temperature (MFT) of not above 30[deg]C in amounts of 0.1-10 wt% based on the solid content of (I), and (ii) 0.5-10 wt% of cement with a water-binding capacity of at least 50 wt% and/or an early strength value (DIN EN 196-1; at 20[deg]C after 12 hours) which is at least 30% of the final strength.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen sandhaltiger Böden.The The present invention relates to a method for solidifying sand-containing Floors.

Eine Vielzahl landschaftsgestaltender Baumaßnahmen, beispielsweise der Deponie-, Damm- und Deichbau, der Straßenbau, insbesondere der Straßenunterbau, sowie das Anlegen von Böschungen und Parkplätzen erfordern häufig ein Verfestigen der dabei verwendeten Böden. Auch im Tunnelbau, insbesondere in Böden der Bodenklassen 3 bis 5 (nach DIN 18300) ist es häufig erforderlich, Erdreich zu verfestigen.A Variety landscaping construction measures, such as Landfill, embankment and dyke construction, road construction, in particular the road substructure, as well as the creation of embankments and parking lots require often a solidification of the soil used. Also in tunneling, especially in Floors of the Soil classes 3 to 5 (according to DIN 18300) it is often necessary soil to solidify.

Viele derartiger Befestigungsmaßnahmen basieren auf dem Einsatz tonhaltiger Böden, d. h. Böden mit einem Tonanteil von in der Regel mehr als 20 Gew.-%. Tonhaltige Böden haben jedoch zum einen den Nachteil, dass sie nicht für alle der oben genannten Baumaßnahmen, z.B. für den Deponiebau, geeignet sind. Gravierender jedoch ist, dass tonhaltige Böden häufig nicht vor Ort zur Verfügung stehen und daher mit hohem Aufwand dorthin transportiert werden müssten, wo die jeweilige Baumaßnahme durchgeführt werden soll. Zudem ist in einigen Fällen die Verbesserung der mechanischen Festigkeit und insbesondere der Kohäsion der aus tonhaltigen Böden errichteten Baumaßnahme wünschenswert, zumal diese Eigenschaften durch Einwirkung von Wasser nachteilig beeinflusst werden.Lots such fastening measures based on the use of clay soil, d. H. Soils with a Clay content of usually more than 20 wt .-%. Have clayey soils but on the one hand the disadvantage that they are not suitable for all of the above construction measures, e.g. For the landfill construction, are suitable. More serious, however, is that clayey Soils are not common available on site and therefore be transported there at great expense would need where the respective construction measure carried out shall be. In addition, in some cases, the improvement of the mechanical Strength and in particular the cohesion of the clay-containing soils built building project desirable, especially since these properties are detrimental by the action of water to be influenced.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, Böden, insbesondere sandhaltige Böden mit einem Tonanteil < 20 Gew.-% und insbesondere < 10 Gew.-%, die üblicherweise nur eine sehr geringe mechanische Festigkeit aufweisen, durch Zusatz von geeigneten Bindemitteln zu verfestigen. So wurde verschiedentlich darüber berichtet, die mechanischen Eigenschaften von sandhaltigen Böden durch Zusatz von Kalk, meist in Form von sogenanntem Brandkalk (Kalziumoxid) oder durch Zusatz von Zement zu verbessern. In der Tat führt der Zusatz derartiger Materialien zum Teil zu einer verbesserten Festigkeit, insbesondere einer verbesserten Festigkeit gegenüber Druckbelastung. Die innere Festigkeit des Bodenmaterials (Kohäsion) ist jedoch nur mäßig. Zudem haben derartige Maßnahmen in der Regel eine unerwünschte Versprödung, d.h. einen Elastizitätsverlust des Bodenmaterials zur Folge, und machten das so behandelte Bodenmaterial für viele Anwendungen ungeeignet.It has therefore been lacking in attempts, soils, especially sand-containing Soils with a clay content <20 Wt .-% and in particular <10 % By weight, usually have only a very low mechanical strength, by addition from solid binders. This has happened several times about that reports the mechanical properties of sandy soils through Addition of lime, mostly in the form of so-called quicklime (calcium oxide) or by adding cement. In fact, the leads Addition of such materials, in part, to improved strength, in particular improved resistance to pressure loading. The inner one However, the strength of the soil material (cohesion) is only moderate. moreover have such measures usually an undesirable embrittlement, i.e. a loss of elasticity of the Soil material, and made the so treated soil material for many Applications inappropriate.

Verschiedentlich wurde in der Literatur darüber berichtet, Böden durch Einsatz von Polymerisaten zu verfestigen. So beschreibt die GB 907,182 die Verwendung eines teilverseiften Polyvinylacetats mit einem Versalzungsgrad von 75 bis 95 Mol-% und einem Polymerisationsgrad von wenigstens 500 zur Verfestigung von Erdreich. Das Polymer wird in einer Menge von weniger als 2 Gew.-% eingesetzt.on several occasions was in the literature about it reported soils solidify by use of polymers. That's how it describes GB 907,182 the use of a partially hydrolyzed polyvinyl acetate with a degree of salification of 75 to 95 mol% and a degree of polymerization of at least 500 for the consolidation of soil. The polymer will used in an amount of less than 2 wt .-%.

Die J6 00 04 587 A beschreibt die Verwendung wässriger Acrylatdispersionen zum Schutz von Böden gegen Erosion. Hierdurch wird eine Verfestigung des Bodens bis zu einer Tiefe von lediglich etwa 10 cm erreicht.The J6 00 04 587 A describes the use of aqueous acrylate dispersions to protect soil against Erosion. As a result, a solidification of the soil up to a Depth of only about 10 cm.

Die FR 2464977 beschreibt die Verwendung wässriger Emulsionspolymerisate zum Verfestigen von Sand bzw. Sandhaltiger Böden. Der so verfestigte Sand wird zum Bau von befahrbaren Flächen, wie Parkplätzen, eingesetzt.The FR 2464977 describes the use of aqueous emulsion polymers for solidifying sand or sand-containing soils. The solidified sand is used to build driveable areas such as parking lots.

Die J0 22 83 792 beschreibt eine Zusammensetzung zum Befestigen von Erdmaterialien und zum Schutz von Erdbauwerken gegenüber Erosion, die auf 100 Gewichtsteile Bentonit 5 bis 70 Gewichtsteile eines reemulgierbaren Polymerpulvers und 5 bis 50 Gewichtsteile eines wasserlöslichen Polymerpulvers enthalten. Die verfestigende Wirkung eines derartigen Pulvers, insbesondere die kohäsiven Eigenschaften des so verfestigten Erdmaterials sind jedoch nicht zufriedenstellend.The J0 22 83 792 describes a composition for fixing Earth materials and to protect earth structures against erosion, to 100 parts by weight of bentonite 5 to 70 parts by weight of a re-emulsifiable Polymer powder and 5 to 50 parts by weight of a water-soluble Polymer powder included. The solidifying effect of such Powder, especially the cohesive However, properties of the so consolidated soil material are not satisfactory.

Aus der WO 02/48068 wiederum sind Erdbaustoffe bekannt, die neben einem mineralischen Hauptbestandteil auf Basis von Sand, Splitt und/oder Kies wenigstens ein in dem mineralischen Hauptbestandteil gleichmäßig verteiltes, wasserunlösliches, filmbildendes Polymerisat enthalten. Der Anteil an Polymerisat in dem Erdbaustoff beträgt vorzugsweise wenigstens 2 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile mineralische Bestandteile, um eine ausreichende Festigkeit und insbesondere eine Kohäsion des Erdbaustoffs zu erreichen.Out WO 02/48068 in turn Erdbaustoffe are known, in addition to a Main mineral constituent based on sand, grit and / or Gravel at least one uniformly distributed in the main mineral constituent, water-insoluble, contain film-forming polymer. The proportion of polymer in the Erdbaustoff amounts preferably at least 2 parts by weight per 100 parts by weight of mineral Ingredients to a sufficient strength and in particular a cohesion to reach the Erdbaustoffs.

Allen vorgenannten Maßnahmen, die zum Verfestigen sandhaltiger Bodenmaterialien eine wässrige Polymerdispersion oder ein in Wasser reemulgierbares Polymerpulver einsetzen, ist gemein, dass eine Verfestigung des Bodens in der Regel nur bis zu einer Tiefe von etwa 10 cm erreicht werden kann und feuchte oder nasse Böden, wie sie beim Damm- und Deichbau und insbesondere auch beim Deponie- und Tunnelbau auftreten, auf diese Weise nicht ausreichend verfestigt werden können. Eigene Untersuchungen der Anmelderin lassen vermuten, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die in den wässrigen Dispersionen enthaltenen Polymerisate sowie die reemulgierbaren Polymerpulver nur dann eine verfestigende Wirkung entfalten können, wenn die in den Böden enthaltene Feuchtigkeit zumindest zeitweise weitgehend entweichen kann. Dies ist jedoch üblicherweise nur bis zu einer Bodentiefe von etwa 10 cm gewährleistet. Eine Verfestigung des Bodens in größerer Tiefe oder eines feuchten Bodens lässt sich mit diesen Maßnahmen nicht erreichen.All of the above-mentioned measures, which use an aqueous polymer dispersion or a polymer powder that can be re-emulsified to solidify sand-containing soil materials, has in common that solidification of the soil can generally only be achieved to a depth of about 10 cm and moist or wet soils, such as in dam and dike construction and especially in landfill and tunnel construction occur in this way can not be sufficiently solidified. Own investigations by the Applicant suggest that this is due to the fact that the polymers contained in the aqueous dispersions and the re-emulsifiable polymer powders can only develop a solidifying effect if the moisture contained in the soils can largely escape at least temporarily. However, this is usually guaranteed only to a depth of about 10 cm. A solidification of the soil in greater depth or a moist soil can not be achieved with these measures.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verfestigen sandhaltiger Bodenmaterialien bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet und das insbesondere ein Verfestigen von feuchten oder nassen Böden und/oder Böden in einer Tiefe von mehr als 10 cm ermöglicht, ohne dass eine Versprödung des verfestigten Bodenmaterials eintritt.Of the The present invention is based on the object, a method for solidifying sand-containing soil materials, the overcomes the disadvantages of the prior art and in particular solidifying wet or wet soils and / or soils in one Depth of more than 10 cm allows without any embrittlement the solidified soil material enters.

Die Anmelderin hat nunmehr gefunden, das die hier geschilderten Probleme gelöst werden können, wenn man in den sandhaltigen Boden ein feinteiliges, in Wasser unlösliches Polymerisat in geringer Menge, d. h. in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des Bodens, und einen Zement einarbeitet, wobei der Zement durch ein Wasserbindevermögen von wenigstens 50 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zements, und/oder durch eine Frühfestigkeit gemäß DIN EN 196 nach 12 Stunden von wenigstens 30% der Endfestigkeit charakterisiert ist. Dies überrascht, da die für die Verfestigung von Sand oder sandhaltigen Böden verschiedentlich vorgeschlagenen hydraulischen Bindemittel mit geringer Frühfestigkeit und geringem Wasserbindevermögen wie Portlandzement bei der Verfestigung von sandhaltigen Böden zu einer Versprödung des Bodens führen und somit einen unerwünschten Elastizitätsverlust zur Folge haben.The Applicant has now found that the problems described here solved can be, if one in the sandy soil a finely divided, insoluble in water Polymer in small amount, d. H. in an amount of 0.5 to 10 wt .-%, based on the solid components of the soil, and a Cement incorporates the cement by a water binding capacity of at least 50% by weight, based on the dry weight of the cement, and / or by an early strength according to DIN EN 196 characterized after 12 hours of at least 30% of the final strength is. This surprises since the for the consolidation of sand or sandy soils variously proposed Hydraulic binder with low early strength and low water binding capacity such Portland cement in the consolidation of sandy soils to a embrittlement of the soil and thus an undesirable one loss of elasticity have as a consequence.

Demnach betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verfestigen sandhaltiger Bodenmaterialien, bei dem man in das sandhaltige Bodenmaterial

  • i) wenigstens eines feinteiligen, in Wasser nicht löslichen filmbildenden Polymerisats P mit einer Mindestfilmbildetemperatur MFT ≤ 30°C in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des sandhaltigen Bodenmaterials, und
  • ii) wenigstens eines Zements in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des sandhaltigen Bodenmaterials, wobei der Zement durch ein Wasserbindevermögen von wenigstens wenigstens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zements, und/oder durch eine Frühfestigkeit gemäß DIN EN 196 nach 12 h bei 20°C von wenigstens 30% der Endfestigkeit charakterisiert ist,
einarbeitet. Alle Mengenangaben beziehen sich auf die festen Bestandteile bzw. den Feststoffgehalt des Bodenmaterials. Der Feststoffgehalt wird durch 24-stündiges Trocknen des Bodenmaterials bei 120°C bestimmt. Alle Mengenangaben, welche das erfindungsgemäß enthaltene Polymerisat, gegebenenfalls im Polymerisat enthaltene Zusatz- und Hilfsstoffe betreffen, sind als Feststoff gerechnet, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Feststoffgehalte der Polymerisate und der darin gegebenenfalls enthaltenen Zusatz- und Hilfsstoffe werden durch Trocknen bei 120°C bis zur Gewichtskonstanz bestimmt.Accordingly, the present invention relates to a method for consolidating sand-containing soil materials, wherein the sand-containing soil material
  • i) at least one finely divided, water-insoluble film-forming polymer P having a minimum film-forming temperature MFT ≤ 30 ° C in an amount of 0.1 to 10 wt .-%, based on the solid constituents of the sandy soil material, and
  • ii) at least one cement in an amount of from 0.5 to 10% by weight, based on the solid constituents of the sand-containing soil material, the cement having a water-binding capacity of at least at least 50% by weight, based on the weight of the cement, and / or characterized by an early strength according to DIN EN 196 after 12 h at 20 ° C of at least 30% of the final strength,
incorporated. All quantities are based on the solid constituents or the solids content of the soil material. The solids content is determined by drying the soil at 120 ° C for 24 hours. All amounts which relate to the polymer according to the invention, optionally contained in the polymer additives and auxiliaries, are calculated as a solid, unless otherwise specified. The solids contents of the polymers and the additives and auxiliaries optionally contained therein are determined by drying at 120 ° C. to constant weight.

Unter Böden bzw. Bodenmaterialien versteht man erfindungsgemäß sowohl natürliche Böden, also Böden, die durch erosive Prozesse entstanden sind, als auch Bodenmaterialien, die durch Abbau oder durch sonstige Prozesse aus natürlichen Ressourcen gewonnen wurden, wie Erdaushub, Spülsände etc. Der Begriff sandhaltig bezeichnet hierbei Böden bzw. Bodenmaterialien, die zu einem überwiegenden Anteil, d.h. zu mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise zu wenigstens 70 Gew.-% aus Schluff und/oder Sand (nach DIN 4022) bzw. aus Sand (nach der Klassifikation von v. Engelhard) bestehen, d.h. aus klastischen Sedimenten mit einer Korngröße von 0,002 bis 2 mm. Daneben können die Böden auch geringere Anteile von bis zu 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% an Ton (< 0,002 mm), und bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gew.-% Fein-, Mittel oder Grobkies (Korngröße 2 bis 63 mm) enthalten. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Verfestigen von Böden bzw. Bodenmaterialien, die 0 bis 75 Gew.-% und insbesondere 25 bis 50 Gew.-% Schluff, d.h. Bestandteile mit einer Korngröße von 0,002 bis 0,063 mm, und 25 bis 100 Gew.-%, insbesondere 50 bis 100 Gew.-% Sand, d.h. Bestandteile mit einer Korngröße im Bereich von 0,063 bis 2 mm, umfassen. Diese Böden enthalten vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% Ton, d.h. Bodenmaterialien mit einer Korngröße < 0,002 mm. Hierunter sind Böden besonders geeignet, die aus:

  • – 25 bis 100 Gew.-%, speziell 50 bis 100 Gew.-% Sand (Korngröße 0,063 bis 2,0 mm);
  • – 0 bis 75 Gew.-%, insbesondere 0 bis 50 Gew.-%, z.B. 5 bis 50 Gew.-% Schluff (Korngröße 0,002 bis 0,063 mm),
  • – 0 bis 10 Gew.-% Ton (Korngröße < 0,002 mm) und
  • – 0 bis 30 Gew.-% Grobsand oder Feinkies (Korngröße 2 bis 6,3 mm) und
  • – 0 bis 10 Gew.-% Mittel- oder Grobkies oder Steinen bestehen.
Under soils or soil materials are understood according to the invention both natural soils, ie soils that have been created by erosive processes, as well as soil materials that were obtained by mining or other processes from natural resources, such as excavated earth, flushing sand, etc. The term sandhaltig here Soils or soil materials, which account for a predominant proportion, ie more than 50 wt .-%, preferably at least 70 wt .-% of silt and / or sand (according to DIN 4022) or sand (according to the classification of v Engelhard), ie from clastic sediments with a grain size of 0.002 to 2 mm. In addition, the soils can also lower proportions of up to 20%, preferably not more than 10 wt .-% of clay (<0.002 mm), and up to 30 wt .-%, preferably not more than 20 wt .-% fine Medium or coarse gravel (particle size 2 to 63 mm). In particular, the inventive method for solidifying soils or soil materials, the 0 to 75 wt .-% and in particular 25 to 50 wt .-% silt, ie components having a particle size of 0.002 to 0.063 mm, and 25 to 100 wt. %, in particular 50 to 100% by weight of sand, ie constituents having a particle size in the range of 0.063 to 2 mm. These soils preferably contain no more than 10% by weight of clay, ie soil materials with a particle size <0.002 mm. Among them, soils are particularly suitable, consisting of:
  • - 25 to 100 wt .-%, especially 50 to 100 wt .-% sand (particle size 0.063 to 2.0 mm);
  • From 0 to 75% by weight, in particular from 0 to 50% by weight, for example from 5 to 50% by weight of silt (particle size from 0.002 to 0.063 mm),
  • - 0 to 10 wt .-% clay (particle size <0.002 mm) and
  • - 0 to 30 wt .-% coarse sand or fine gravel (grain size 2 to 6.3 mm) and
  • - 0 to 10 wt .-% medium or coarse gravel or stones exist.

Grundsätzlich lässt sich jedoch auch eine verfestigende Wirkung für solche Böden erreichen, die einen Tonanteil von mehr als 10 Gew.-%, z.B. 10 bis 30 Gew.-% aufweisen.Basically you can However, also achieve a strengthening effect for those soils that have a clay content greater than 10% by weight, e.g. 10 to 30 wt .-% have.

Die Art der klastischen Sedimente ist für das erfindungsgemäße Verfahren von untergeordneter Bedeutung. In der Regel handelt es sich um mineralische, die zu einem überwiegenden Anteil, d.h. in der Regel zu wenigstens 80 Gew.-% aus Quarz, Silikaten oder Alumosilikaten, beispielsweise Tonmineralien und Feldspate, bestehen und die in untergeordneten Mengen auch andere mineralische Bestandteile wie Schwermineralien, Carbonate wie Kalk oder Dolomit oder Aluminiumreiche Mineralien wie Bauxit, oxidische Mineralien, insbesondere Eisenoxide und dergleichen enthalten können. Grundsätzlich lassen sich jedoch auch Böden mit einem geringen Quarzanteil, beispielsweise solche mit einem hohen Kalkanteil erfindungsgemäß verfestigen.The Type of clastic sediments is for the inventive method of secondary importance. As a rule, these are mineral, which for the most part Proportion, i. usually at least 80 wt .-% of quartz, silicates or aluminosilicates, for example clay minerals and feldspars, and in minor quantities also other minerals Ingredients like heavy minerals, carbonates like lime or dolomite or aluminum-rich minerals such as bauxite, oxidic minerals, especially iron oxides and the like may contain. Basically leave But also soils with a low quartz content, for example, those with a solidify high lime content according to the invention.

Neben den vorerwähnten klastischen Sedimenten, bei denen es sich in der Regel um anorganische Materialien handelt, können die Böden auch organische Bestandteile wie Pflanzenreste, Gras, Stroh, Holzstücke, Holz- oder Korkspäne, Humus oder Torf enthalten, da diese die verfestigende Wirkung des Zement/Polymerisat-Gemisch nicht nachteilig beeinflussen. Da es sich hierbei jedoch um Wertstoffe handelt, wird ihr Anteil in der Regel nicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% des Bodenmaterials ausmachen.Next the aforesaid clastic sediments, which are usually inorganic materials can act the floors also organic components such as plant remains, grass, straw, pieces of wood, wood or cork chips, Humus or peat contain, as these the solidifying effect of Do not adversely affect cement / polymer mixture. Because it However, if this is valuable, their share in the Usually not more than 20% by weight, preferably not more than 10% by weight of the soil material.

Die Erfindung ist mit einer Reihe von Vorteilen verbunden: Das Verfahren ermöglicht ein Verfestigen von Böden auch in einer Tiefe von mehr als 10 cm unterhalb der Bodenoberfläche, ohne dass eine nennenswerter Elastizitätsverlust eintritt. Das Verfahren erlaubt zudem ein Verfestigen feuchter Böden, insbesondere solcher Böden mit einem Wasseranteil von bis zu 30 Gew.-%, z.B. 5 bis 30 Gew.-%, und insbesondere 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des Bodens. Das Verfahren ist insbesondere auch zur Verfestigung mäßig oder gering feuchter Böden (Wassergehalt < 5 Gew.-%) sowie trockener Böden (Wassergehalt < 1 Gew.-% geeignet). Außerdem wird eine ausreichende Festigkeit des Bodens bereits bei geringeren Polymermengen erreicht als bei alleiniger Anwendung von Polymerisat, wodurch das Verfahren kostengünstiger ist.The This invention has a number of advantages: the method allows solidifying soils even at a depth of more than 10 cm below the ground surface, without that a significant loss of elasticity occurs. The procedure also allows solidification of moist soils, especially those soils with a water content of up to 30% by weight, e.g. 5 to 30 wt .-%, and in particular 5 to 20 wt .-%, based on the solid constituents of the soil. The method is especially for solidification moderate or slightly damp soils (Water content <5% by weight) as well as dry soils (Water content <1 % By weight suitable). Furthermore will provide sufficient soil strength even at lower polymer levels achieved as with the sole use of polymer, whereby the Process more cost-effective is.

Erfindungsgemäß können als Polymerisate i grundsätzlich alle feinteiligen Polymerisate eingesetzt werden, die in Wasser nicht löslich sind und die in der Lage sind, bei Temperaturen ≤ 30°C und insbesondere ≤ 20°C einen Polymerfilm zu bilden, d.h. bei diesen Temperaturen filmbildend sind. Geeignet sind somit grundsätzlich alle Polymerisate mit einer Mindestfilmbildetemperatur ≤ 30°C, insbesondere ≤ 20°C und besonders bevorzugt ≤ 10°C. Die Mindestfilmbildetemperatur ist hierbei diejenige Mindesttemperatur, ab der ein feinteiliges Polymerisat einen geschlossenen Polymerfilm bildet.According to the invention can as Polymers i basically all finely divided polymers are used in water not soluble are and which are able, at temperatures ≤ 30 ° C and in particular ≤ 20 ° C, a polymer film to form, i. are film-forming at these temperatures. Suitable are thus basically All polymers having a minimum film-forming temperature ≤ 30 ° C, in particular ≤ 20 ° C and particularly preferably ≤ 10 ° C. The minimum film-forming temperature Here is the minimum temperature from which a finely divided Polymer forms a closed polymer film.

Eine gleichmäßige Filmbildung des Polymerisats i in den Bodenmaterialien ist in der Regel dann gewährleistet, wenn das Polymerisat eine Glasübergangstemperatur Tg ≤ 30°C, vorzugsweise ≤ 25°C, insbesondere ≤ 10°C, besonders bevorzugt ≤ 0°C und ganz besonders bevorzugt ≤ –5°C zeigt. Unter der Glasübergangstemperatur wird hier die gemäß ASTM D3418-82 durch Differentialthermoanalyse (DSC) ermittelte "mid point temperature" verstanden (siehe auch Zosel, Farbe und Lack 82 (1976), S. 125–134 sowie DIN 53765). Für eine hinreichende Festigkeit der verfestigten Bodenmaterialien ist es von Vorteil, wenn die Glasübergangstemperatur des Polymeren wenigstens –50°C, vorzugsweise wenigstens –40°C. Die Glasübergangstemperatur von Polymerisaten, die aus ethylenisch ungesättigten Monomeren aufgebaut sind, kann in bekannter Weise über die Monomerzusammensetzung gesteuert werden (T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser. II) 1, 123 [1956] und Ullmanns Enzyklopedia of Industrial Chemistry 5. Aufl., Vol. A21, Weinheim (1989) S. 169).Uniform film formation of the polymer i in the soil materials is generally ensured when the polymer has a glass transition temperature T g ≦ 30 ° C., preferably ≦ 25 ° C., in particular ≦ 10 ° C., more preferably ≦ 0 ° C., and very particularly preferably ≤ -5 ° C shows. The glass transition temperature is understood here to be the "midpoint temperature" determined by differential thermal analysis (DSC) according to ASTM D3418-82 (see also Zosel, Farbe und Lack 82 (1976), pp. 125-134 and DIN 53765). For a sufficient strength of the consolidated soil materials, it is advantageous if the glass transition temperature of the polymer at least -50 ° C, preferably at least -40 ° C. The glass transition temperature of polymers made up of ethylenically unsaturated monomers can be controlled in a known manner via the monomer composition (TG Fox, Bull. Am. Phys Soc. (Ser. II) 1, 123 [1956] and Ullmanns Enzyklopedia of Industrial Chemistry 5th ed., Vol. A21, Weinheim (1989) p. 169).

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegt die Glasübergangstemperatur Tg des Polymerisats im Bereich von –50°C bis +25°C, bevorzugt – –40°C bis +5°C und insbesondere –35°C bis –5°C. Glasübergangstemperaturen in diesem Bereich sind vorteilhaft, da sie ein gutes Verfilmen des Polymerisats auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen und damit eine vorteilhafte mechanische Festigkeit bei gleichzeitiger Elastizität des Bodenmateriermöglichen, ohne dass bei erhöhten Temperaturen getrocknet bzw. verfestigt werden muss.In preferred embodiments the present invention is the glass transition temperature Tg of the polymer in the range of -50 ° C to + 25 ° C, preferably - -40 ° C to + 5 ° C and especially -35 ° C to -5 ° C. Glass transition temperatures in this area are beneficial as they make a good filming of the Polymerisats even at low ambient temperatures and thus an advantageous mechanical strength with simultaneous elasticity of Bodenmateriermöglichen, without being raised Temperatures must be dried or solidified.

Erfindungsgemäß ist das verwendete Polymerisat in Wasser unlöslich und zeigt vorteilhafterweise im verfilmten Zustand nur eine geringe Wasseraufnahme, d.h. die Wasseraufnahme liegt unterhalb 40 g/100 g Polymerfilm, insbesondere unterhalb 10 g/100 g Polymerfilm und besonders bevorzugt unterhalb 1 g/100 g Polymerfilm.This is according to the invention polymer used is insoluble in water and advantageously shows in the filmed state only a small water absorption, i. the Water absorption is below 40 g / 100 g of polymer film, in particular below 10 g / 100 g of polymer film, and more preferably below 1 g / 100 g of polymer film.

Bevorzugte Polymerisate sind aus ethylenisch ungesättigten Monomeren M aufgebaut, die in der Regel wenigstens 80 Gew.-%, insbesondere wenigstens 90 Gew.-%, ethylenisch ungesättigte Monomere M mit einer Wasserlöslichkeit < 10 g/l (25°C und 1 bar) umfassen, wobei bis zu 30 Gew.-%, z.B. 5 bis 25 Gew.-% der Monomere A durch Acr lynitril und/oder Methacrylnitril ersetzt sein können. Daneben enthalten die Monomere A noch 0,5 bis 20 Gew.-% von den Monomeren A verschiedene Monomere B. Hier und im Folgenden sind alle Mengenangaben für Monomere in Gew.-% auf 100 Gew.-% Monomere M bezogen.preferred Polymers are composed of ethylenically unsaturated monomers M, which usually at least 80 wt .-%, in particular at least 90th Wt .-%, ethylenically unsaturated Monomers M with a water solubility <10 g / l (25 ° C and 1 bar) comprising up to 30% by weight, e.g. 5 to 25 wt .-% of the monomers A may be replaced by acrylonitrile and / or methacrylonitrile. Besides The monomers A contain 0.5 to 20 wt .-% of the monomers A different monomers B. Here and below are all quantities for monomers in wt .-% based on 100 wt .-% monomers M.

Monomere A sind in der Regel einfach ethylenisch ungesättigt oder konjugierte Diolefine. Beispiele für Monomere A sind:

  • – Ester einer a,b-ethylenisch ungesättigten C3-C6-Monocarbonsäure oder C4-C8-Dicarbonsäure mit einem C1-C10-Alkanol. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, t-Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat etc.;
  • – vinylaromatische Verbindungen, wie Styrol, 4-Chlorstyrol, 2-Methylstyrol etc.;
  • – Vinylester aliphatischer Carbonsäuren mit vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen, wie Vinylacetat, Vinylpropiat, Vinyllaurat, Vinylstearat, Versaticsäurevinylester etc.;
  • – Olefinen, wie Ethylen oder Propylen;
  • – konjugierten Diolefinen, wie Butadien oder Isopren;
  • – Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid.
Monomers A are usually simply ethylenically unsaturated or conjugated diolefins. Examples of monomers A are:
  • - Esters of a, b-ethylenically unsaturated C 3 -C 6 monocarboxylic acid or C 4 -C 8 dicarboxylic acid with a C 1 -C 10 alkanol. These are preferably esters of acrylic acid or methacrylic acid, such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, etc. ;
  • Vinyl aromatic compounds such as styrene, 4-chlorostyrene, 2-methylstyrene, etc .;
  • Vinyl esters of aliphatic carboxylic acids having preferably 1 to 10 carbon atoms, such as vinyl acetate, vinyl propoxide, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl versatate, etc .;
  • - olefins, such as ethylene or propylene;
  • Conjugated diolefins, such as butadiene or isoprene;
  • - Vinyl chloride or vinylidene chloride.

Bevorzugte filmbildende Polymerisate sind ausgewählt unter den nachfolgend aufgeführten Polymerklassen I bis IV:

  • I) Copolymerisate von Styrol mit Alkyl(acrylaten), d.h. Copolymerisate, die als Monomer A Styrol und wenigstens einen C1-C10-Alkylester der Acrylsäure und gegebenenfalls einen oder mehrere C1-C10-Alkylester der Methacrylsäure einpolymerisiert enthalten;
  • II) Copolymerisate des Styrols mit Butadien, d.h. Copolymerisate die als Monomer A Styrol und Butadien sowie gegebenenfalls (Meth)acrylsäureester von C1-C8-Alkanolen, Acrylnitril und/oder Methacrylnitril einpolymerisiert enthalten;
  • III) Homo- und Copolymerisate von Alkyl(meth)acrylaten (Reinacrylate), d.h. Homo- und Copolymerisate, die als Monomere A wenigstens einen C1-C10-Alkylester der Acrylsäure und/oder einen C1-C10-Alkylester der Methacrylsäure einpolymerisiert enthalten, insbesondere Copolymere, die als Monomere A Methylmethacrylat, wenigstens einen C1-C10-Alkylester der Acrylsäure und gegebenenfalls einen C2-C10-Alkylester der Methacrylsäure einpolymerisiert enthalten;
  • IV) Homo- und Copolymerisate von Vinylestern aliphatischer Carbonsäuren und Copolymerisate von Vinylestern aliphatischer Carbonsäuren mit Olefinen und/oder Alkyl(meth)acrylaten, d.h. Homo- und Copolymerisate, die als Monomer A wenigstens einen Vinylester einer aliphatischen Carbonsäure mit 2 bis 10 C-Atomen und gegebenenfalls ein oder mehrere C2-C6-Olefine und/oder gegebenenfalls einen oder mehrere C1-C10-Alkylester der Acrylsäure und/oder der Methacrylsäure einpolymerisiert enthalten.
Preferred film-forming polymers are selected from the polymer classes I to IV listed below:
  • I) copolymers of styrene with alkyl (acrylates), ie copolymers containing in copolymerized form as monomer A styrene and at least one C 1 -C 10 -alkyl ester of acrylic acid and optionally one or more C 1 -C 10 -alkyl esters of methacrylic acid;
  • II) copolymers of styrene with butadiene, ie copolymers containing in copolymerized form as monomer A styrene and butadiene and optionally (meth) acrylic esters of C 1 -C 8 -alkanols, acrylonitrile and / or methacrylonitrile;
  • III) Homopolymers and copolymers of alkyl (meth) acrylates (pure acrylates), ie homopolymers and copolymers containing as monomers A at least one C 1 -C 10 alkyl ester of acrylic acid and / or a C 1 -C 10 alkyl ester of methacrylic acid in copolymerized form, in particular copolymers containing in copolymerized form as monomers A methyl methacrylate, at least one C 1 -C 10 alkyl ester of acrylic acid and optionally a C 2 -C 10 alkyl ester of methacrylic acid;
  • IV) homopolymers and copolymers of vinyl esters of aliphatic carboxylic acids and copolymers of vinyl esters of aliphatic carboxylic acids with olefins and / or alkyl (meth) acrylates, ie homopolymers and copolymers containing as monomer A at least one vinyl ester of an aliphatic carboxylic acid having 2 to 10 carbon atoms and optionally one or more C 2 -C 6 -olefins and / or optionally one or more C 1 -C 10 -alkyl esters of acrylic acid and / or methacrylic acid in copolymerized form.

Typische C1-C10-Alkylester der Acrylsäure in den Copolymerisaten der Klasse I bis IV sind Ethylacrylat, n-Butylacrylat, tert.-Butylacrylat, n-Hexylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.Typical C 1 -C 10 -alkyl esters of acrylic acid in the copolymers of class I to IV are ethyl acrylate, n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-hexyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.

Typische Copolymerisate der Klasse I enthalten als Monomere A 20 bis 80 Gew.-% und insbesondere 30 bis 70 Gew.-% Styrol und 20 bis 80 Gew.-%, insbesondere 30 bis 70 Gew.-%, wenigstens eines C1-C10-Alkylesters der Acrylsäure wie n-Butylacrylat, Ethylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere A.Typical copolymers of class I contain, as monomers A, 20 to 80% by weight and in particular 30 to 70% by weight of styrene and 20 to 80% by weight, in particular 30 to 70% by weight, of at least one C 1 -C 10 alkyl esters of acrylic acid such as n-butyl acrylate, ethyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate, each based on the total amount of the monomers A.

Typische Copolymerisate der Klasse II enthalten als Monomere A, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere A, 30 bis 85 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt 50 bis 75 Gew.-% Styrol und 15 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-% Butadien wobei 5 bis 20 Gew.-% der vorgenannten Monomere A durch (Meth)acrylsäureester von C1-C8-Alkanolen und/oder durch Acrylnitril oder Methacrylnitril ersetzt sein können.Typical copolymers of class II comprise, as monomers A, in each case based on the total amount of monomers A, 30 to 85% by weight, preferably 40 to 80% by weight and more preferably 50 to 75% by weight of styrene and 15 to 70 Wt .-%, preferably 20 to 60 wt .-% and particularly preferably 25 to 50 wt .-% butadiene wherein 5 to 20 wt .-% of the aforementioned monomers A by (meth) acrylic acid esters of C 1 -C 8 alkanols and or may be replaced by acrylonitrile or methacrylonitrile.

Typische Copolymerisate der Klasse III enthalten als Monomere A, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere A, 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-% Methylmethacrylat und mindestens ein weiteres, vorzugsweise ein oder zwei weitere Monomere, ausgewählt unter Acrylsäureestern von C1-C10-Alkanolen, insbesondere n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und Ethylacrylat und gegebenenfalls einen Methacrylsäureester eines C2-C10-Alkanols in einer Gesamtmenge von 20 bis 80 Gew.-% und vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-% einpolymerisiert.Typical copolymers of class III comprise, as monomers A, in each case based on the total amount of monomers A, from 20 to 80% by weight, preferably from 30 to 70% by weight, of methyl methacrylate and at least one further, preferably one or two, further monomers selected from Acrylic acid esters of C 1 -C 10 -alkanols, in particular n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and ethyl acrylate and optionally a methacrylic acid ester of a C 2 -C 10 -alkanol in a total amount of 20 to 80 wt .-% and preferably 30 to 70 wt. -% polymerized.

Typische Copolymerisate der Klasse IV enthalten als Monomere A, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere A, 30 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt 50 bis 75 Gew.-% einen Vinylester einer aliphatischen Carbonsäure, insbesondere Vinylacetat und 10 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-% eines C2-C6-Olefins, insbesondere Ethylen und gegebenenfalls ein oder zwei weitere Monomere, ausgewählt unter (Meth)acrylsäure-estern von C1-C10-Alkanolen in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-% einpolymerisiert.Typical copolymers of class IV contain, as monomers A, in each case based on the total amount of monomers A, from 30 to 90% by weight, preferably from 40 to 80% by weight and particularly preferably from 50 to 75% by weight, of a vinyl ester of an aliphatic carboxylic acid , in particular vinyl acetate and 10 to 70 wt .-%, preferably 20 to 60 wt .-% and particularly preferably 25 to 50 wt .-% of a C 2 -C 6 olefin, in particular ethylene and optionally one or two further monomers selected copolymerized under (meth) acrylic acid esters of C 1 -C 10 -alkanols in an amount of 1 to 15 wt .-%.

Unter den vorgenannten Polymerisaten sind die Polymerisate der Klasse I, II und III besonders geeignet.Under the polymers mentioned above are the polymers of the class I, II and III particularly suitable.

Als Monomere B kommen grundsätzlich alle Monomere in Betracht, die von den vorgenannten Monomeren verschieden und mit den Monomeren A copolymerisierbar sind. Derartige Monomere sind dem Fachmann bekannt und dienen in der Regel der Modifizierung der Eigenschaften des Polymerisats.When Monomers B come in principle all monomers other than the aforementioned monomers and copolymerizable with the monomers A. Such monomers are known in the art and usually serve the modification the properties of the polymer.

Bevorzugte Monomere B sind ausgewählt sind unter monoethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren mit 3 bis 8 C-Atomen, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, deren Amiden wie Acrylamid und Methacrylamid, deren N-Alkylolamiden wie N-Methylolacrylamid und N-Methylolmethacrylamid, deren Hydroxy-C1-C4-alkylestern wie 2-Hydroxyethylacrylat, 2- und 3-Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2- und 3-Hydroxypropylmethacrylat, 4-Hydroxybutylmethacrylat und monoethylenisch ungesättigten Monomeren mit Oligoalkylenoxid-Ketten vorzugsweise mit Polyethylenoxidketten mit Oligomerisierungsgraden vorzugsweise im Bereich von 2 bis 200, z.B. Monovinyl- und Monoallylether von Oligoethylenglykolen sowie Ester der Acrylsäure, der Maleinsäure oder der Methacrylsäure mit Oligoethylenglykolen.Preferred monomers B are selected from monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids having 3 to 8 carbon atoms, in particular acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, their amides such as acrylamide and methacrylamide, their N-alkylolamides such as N-methylolacrylamide and N-methylolmethacrylamide, their hydroxy C 1 -C 4 -alkyl esters such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2- and 3-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2- and 3-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate and monoethylenically unsaturated monomers with oligoalkylene oxide chains, preferably with polyethylene oxide chains having degrees of oligomerization preferably in the range from 2 to 200, for example monovinyl and monoallyl ethers of oligoethylene glycols and also esters of acrylic acid, maleic acid or methacrylic acid with oligoethylene glycols.

Der Anteil der Monomere mit Säuregruppen beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 5 Gew.-%, z.B. 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Monomere M. Der Anteil an Hydroxyalkylestern und Monomeren mit Oligoalkylenoxidketten liegt, sofern enthalten, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Monomere M. Der Anteil der Amide und N-Alkylol-amide liegt, sofern enthalten, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-%.Of the Proportion of monomers with acid groups is preferably not more than 10% by weight and in particular not more as 5% by weight, e.g. 0.1 to 5 wt .-%, based on the monomers M. The proportion of hydroxyalkyl esters and monomers with oligoalkylene oxide chains if included, is preferably in the range of 0.1 to 20 Wt .-% and in particular in the range of 1 to 10 wt .-%, based to the monomers M. The proportion of amides and N-alkylol amides is if included, preferably in the range of 0.1 to 5 wt .-%.

Neben den vorgenannten Monomeren B kommen als weitere Monomere B auch vernetzende Monomere, wie Glycidylether und -ester, z.B. Vinyl-, Allyl- und Methallylglycidylether, Glycidylacrylat und -methacrylat, die Diacetonylamide der obengenannten ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, z.B. Diaceton(meth)acrylamid, und die Ester der Acetylessigsäure mit den obengenannten Hydroxyalkylestern ethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, z.B. Acetylacetoxyethyl(meth)acrylat in Betracht. Als Monomere B kommen weiterhin Verbindungen, die zwei nicht-konjugierte, ethylenisch ungesättigte Bindungen aufweisen, z.B. die Di- und Oligoester mehrwertiger Alkohole mit a,b-monoethylenisch ungesättigten C3-C10-Monocarbonsäuren wie Alkylenglykoldiacrylate und -dimethacrylate, z.B. Ethylenglykoldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, 1,4-Butylenglykoldiacrylat, Propylenglykoldiacrylat, sowie weiterhin Divinylbenzol, Vinylmethacrylat, Vinylacrylat, Allylmethacrylat, Allylacrylat, Diallylmaleat, Diallylfumarat, Methylenbisacrylamid, Cyclopentadienylacrylat, Tricyclodecenyl(meth)acrylat, N,N'-Divinylimidazolin-2-on oder Triallylcyanurat in Betracht. Der Anteil Vernetzender Monomere liegt in der Regel nicht über 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmonomermenge und wird insbesondere 0,1 Gew.-% nicht überschreiten.In addition to the abovementioned monomers B, other monomers B also include crosslinking monomers, such as glycidyl ethers and esters, for example vinyl, allyl and methallyl glycidyl ethers, glycidyl acrylate and methacrylate, the diacetonylamides of the abovementioned ethylenically unsaturated carboxylic acids, for example diacetone (meth) acrylamide, and the esters of acetylacetic acid with the abovementioned hydroxyalkyl esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids, for example acetylacetoxyethyl (meth) acrylate. Monomers B furthermore include compounds which have two nonconjugated, ethylenically unsaturated bonds, for example the di- and oligoesters of polyhydric alcohols with α, β-monoethylenically unsaturated C 3 -C 10 -monocarboxylic acids, such as alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates, for example ethylene glycol diacrylate, 1 , 3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, and further divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate, methylenebisacrylamide, cyclopentadienyl acrylate, tricyclodecenyl (meth) acrylate, N, N'-divinylimidazolin-2-one or Triallyl cyanurate into consideration. The proportion of crosslinking monomers is generally not more than 1 wt .-%, based on the total amount of monomer and will not exceed 0.1 wt .-% in particular.

Weiterhin sind als Monomere B auch Vinylsilane, z.B. Vinyltrialkoxysilane geeignet. Diese werden, sofern gewünscht, in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmonomermenge bei der Herstellung der Polymerisate eingesetzt.Farther as monomers B are also vinylsilanes, e.g. vinyltrialkoxy suitable. These are, if desired, in an amount of 0.01 to 1 wt .-%, based on the total amount of monomer in the preparation the polymers used.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Polymerisats in dem Erdbaustoff zu erreichen, hat es sich bewährt, wenn das Polymerisat in Form feinteiliger Partikel eingesetzt wird. Unter feinteiligen Polymerisaten versteht man solche, deren gewichtsmittlerer Teilchendurchmesser d50 10 μm und insbesondere 2 μm nicht überschreitet. Insbesondere liegt der gewichtsmittlere Teilchendurchmesser d50 der Polymerisatteilchen im Bereich von 50 bis 2000 nm und speziell im Bereich von 100 bis 1000 nm. Unter dem gewichtsmittleren Teilchendurchmesser d50 versteht man den Teilchendurchmesser, der von 50 Gew.-% der Polymerisatteilchen unterschritten wird. Der gewichtsmittlere Teilchendurchmesser eines Polymerisats lässt sich in bekannter Weise an einer wässrigen Dispersion der Teilchen durch quasielastische Lichtstreuung oder durch Messung in einer Ultrazentrifuge bestimmen.In order to achieve a uniform distribution of the polymer in the earthworks, it has proven useful when the polymer is used in the form of finely divided particles. Fine-particle polymers are understood as meaning those whose weight-average particle diameter d 50 does not exceed 10 μm and in particular 2 μm. In particular, the weight average particle diameter d 50 of the polymer particles is in the range from 50 to 2000 nm and especially in the range from 100 to 1000 nm. The weight average particle diameter d 50 is the particle diameter which is less than 50% by weight of the polymer particles. The weight-average particle diameter of a polymer can be determined in a known manner on an aqueous dispersion of the particles by quasi-elastic light scattering or by measurement in an ultracentrifuge.

Polymerisate mit derartigen Teilchendurchmessern liegen in der Regel als wässrige Polymerdispersionen oder in Form von Pulvern vor, die aus diesen Dispersionen durch Entfernen des Wassers, insbesondere durch Verdampfen und speziell durch Sprühtrocknen erhältlich sind. Zur Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren werden daher Polymerisate in Form wässriger Polymerdispersionen, insbesondere solcher, die durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation der vorgenannten ethylenisch ungesättigten Monomere erhältlich sind, bevorzugt. Ebenso bevorzugt werden daraus hergestellte Polymerisatpulver sowie wässrige Dispersionen die durch Redispergieren der Polymerpulver in Wasser erhältlich sind. Verfahren zur Herstellung wässriger Polymerdispersionen als auch zur Herstellung von Polymerpulvern aus wässrigen Polymerdispersionen sind im Stand der Technik zahlreich beschrieben (siehe z.B. D. Distler, Wässrige Polymerdispersionen, Wiley VCH, Weinheim 1999; H. Warson, Synthetic Resin Emulsions, Ernest Benn Ltd., London 1972, S. 193–242 und EP-A 11821179; zur Herstellung von Polymerpulvern siehe auch die WO 98/03577 und WO 98/03576 auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird). Sowohl wässrige Polymerdispersionen als auch die daraus hergestellten Pulver sind überdies kommerziell erhältlich, z.B. unter den Marken ACRONAL®, STYRONAL®, BUTOFAN® und STYROFAN® der BASF-Aktiengesellschaft, Ludwigshafen, Deutschland, VINNOFIL® und VINNAPAS® der Fa. Wacker Chemie-GmbH, Burghausen, und RHODIMAX® der Fa. Rhodia S.A.Polymers having particle diameters of this type are generally present as aqueous polymer dispersions or in the form of powders which are obtained from these dispersions by removing the water, in particular by evaporation and especially by spray drying are available. For use in the process according to the invention, therefore, polymers in the form of aqueous polymer dispersions, in particular those obtainable by free-radical aqueous emulsion polymerization of the abovementioned ethylenically unsaturated monomers, are preferred. Likewise preferred are polymer powders prepared therefrom and aqueous dispersions obtainable by redispersing the polymer powders in water. Methods for the preparation of aqueous polymer dispersions as well as for the preparation of polymer powders from aqueous polymer dispersions are described extensively in the prior art (see, for example, D. Distler, Aqueous Polymer Dispersions, Wiley VCH, Weinheim 1999, H. Warson, Synthetic Resin Emulsions, Ernest Benn Ltd., London 1972, pp. 193-242 and EP-A 11821179; for the preparation of polymer powders, see also WO 98/03577 and WO 98/03576, the disclosure of which is hereby incorporated by reference). Both aqueous polymer dispersions and the powders produced therefrom are also commercially available, eg under the brands ACRONAL® ®, STYRONAL® ®, Butofan ® and Styrofan ® BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen, Germany, VINNOFIL ® and VINNAPAS ® from. Wacker Chemie GmbH , Burghausen, and RHODIMAX ® from. Rhodia SA

Die radikalische, wässrige Emulsionspolymerisation der Monomere M erfolgt in Gegenwart wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz und wenigstens eines die radikalische Polymerisation auslösenden, vorzugsweise wasserlöslichen Initiators bei Temperaturen vorzugsweise im Bereich von 20 bis 120°C.The radical, watery Emulsion polymerization of the monomers M takes place in the presence at least a surface active Substance and at least one radical polymerization initiating, preferably water-soluble Initiator at temperatures preferably in the range of 20 to 120 ° C.

Als Initiatoren kommen Azoverbindungen, organische oder anorganische Peroxide, Salze der Peroxodischwefelsäure und Redox-Initiatorsysteme in Betracht. Vorzugsweise setzt man ein Salz der Peroxodischwefelsäure, insbesondere ein Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalz oder ein Redoxinitiatorsystem, das als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid oder ein organisches Peroxid wie tert.-Butylhydroperoxid und als Reduktionsmittel eine Schwefelverbindung enthält, die insbesondere ausgewählt ist unter Natriumhydrogensulfit, Natriumhydroxymethansulfinat und dem Hydrogensulfit-Addukt an Aceton, ein.When Initiators come azo compounds, organic or inorganic Peroxides, salts of peroxodisulfuric acid and redox initiator systems into consideration. Preference is given to using a salt of peroxydisulphuric acid, in particular a sodium, potassium or Ammonium salt or a redox initiator system, which acts as an oxidizing agent Hydrogen peroxide or an organic peroxide such as tertiary butyl hydroperoxide and as reducing agent contains a sulfur compound which especially selected is among sodium hydrogen sulfite, sodium hydroxymethanesulfinate and the bisulfite adduct to acetone.

Als oberflächenaktive Substanzen kommen die Üblicherweise für die Emulsionspolymerisation eingesetzten Emulgatoren und Schutzkolloide in Betracht. Bevorzugte Emulgatoren sind anionische und nichtionische Emulgatoren, die im Unterschied zu den Schutzkolloiden in der Regel ein Molekulargewicht unterhalb 2000 g/mol aufweisen und in Mengen von bis zu 0,2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Polymerisat in der Dispersion bzw. auf die zu polymerisierenden Monomere M eingesetzt werden.When surfactants Substances usually come for the Emulsion polymerization used emulsifiers and protective colloids into consideration. Preferred emulsifiers are anionic and nonionic Emulsifiers, in contrast to the protective colloids in general have a molecular weight below 2000 g / mol and in amounts from up to 0.2 to 10 wt .-%, preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the polymer in the dispersion or to be polymerized Monomers M are used.

Zu den anionischen Emulgatoren zählen Alkali- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: C8-C20), von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkanole (EO-Grad: 2 bis 50, Alkylrest: C8 bis C20) und ethoxylierter Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C20), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C8 bis C20), von sulfonierten Mono- und Di-C6-C18-alkyldiphenylethern, wie sie in US-A-4,269,749 beschrieben werden, und von Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C4-C20). Weitere geeignete anionische Emulgatoren finden sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, S. 192–208.The anionic emulsifiers include alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C 8 -C 20 ), of sulfuric monoesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 2 to 50, alkyl radical: C 8 to C 20 ) and ethoxylated alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C 4 -C 20 ), of alkylsulfonic acids (alkyl radical: C 8 to C 20 ), of sulfonated mono- and di-C 6 -C 18 -alkyldiphenyl ethers, as described in US Pat. No. 4,269,749 , and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C 4 -C 20 ). Further suitable anionic emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pp. 192-208.

Geeignete nichtionische Emulgatoren sind araliphatische oder aliphatische nichtionische Emulgatoren, beispielsweise ethoxylierte Mono-, Di- und Trialkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C9), Ethoxylate langkettiger Alkohole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C8-C36), sowie Polyethylenoxid/Polypropylenoxid-Blockcopolymere. Bevorzugt werden Ethoxylate langkettiger Alkanole (Alkylrest: C10-C22, mittlerer Ethoxylierungsgrad: 3 bis 50) und darunter besonders bevorzugt solche auf Basis von Oxoalkoholen und nativen Alkoholen mit einem linearen oder verzweigten C12-C18-Alkylrest und einem Ethoxilierungsgrad von 8 bis 50.Suitable nonionic emulsifiers are araliphatic or aliphatic nonionic emulsifiers, for example ethoxylated mono-, di- and trialkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C 4 -C 9 ), ethoxylates of long-chain alcohols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical : C 8 -C 36 ), as well as polyethylene oxide / polypropylene oxide block copolymers. Preferred are ethoxylates of long-chain alkanols (alkyl radical: C 10 -C 22 , average degree of ethoxylation: 3 to 50) and particularly preferably those based on oxo alcohols and native alcohols with a linear or branched C 12 -C 18 -alkyl radical and a degree of ethoxylation of 8 until 50.

Im erfindungsgemäße Verfahren werden bevorzugt wässrige Polymerdispersionen oder daraus hergestellte Pulver eingesetzt, welche wenigstens einen anionischen Emulgatore, insbesondere ein Salz und speziell Alkalimetallsalze der in US-A-4,269,749 beschriebenen sulfonierten Mono- und Di-C6-C18-alkyldiphenylether, oder Kombinationen aus wenigstens einem anionischen und einem nichtionischen Emulgator enthalten.In the process according to the invention, preference is given to using aqueous polymer dispersions or powders prepared therefrom which contain at least one anionic emulsifier, in particular a salt and especially alkali metal salts of the sulfonated mono- and di-C 6 -C 18 -alkyldiphenyl ethers described in US Pat. No. 4,269,749, or combinations of contain at least one anionic and one nonionic emulsifier.

In speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es vorteilhaft sein, Polymerisate einzusetzen, die wenigstens einen alkoxylierten, bevorzugt ethoxylierten nichtionischen Emulgator und/oder wenigstens einen alkoxylierten, bevorzugt ethoxy lierten anionischen Emulgator enthalten, beispielsweise einen der vorstehend genannten. Vorzugsweise liegt die Menge dieser Emulgatoren im Bereich von 0,1 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller einpolymerisierten Monomere. Der alkoxylierte Emulgator bzw. die alkoxylierten Emulgatoren können nach der Herstellung der Polymerisate zugegeben oder vorzugsweise zu deren Herstellung eingesetzt werden. Je nach Art der zur Herstellung des Erdbaustoffe eingesetzten Böden können solche alkoxylierte Emulgatoren sowohl die Herstellbarkeit und die Verarbeitungseigenschaften verbessern als auch die mechanische Festigkeit erhöhen und den möglicherweise auftretenden Schwund beim Trocknen bzw. Aushärten der Erdbaustoffe verringern.In specific embodiments of the present invention, it may be advantageous to use polymers which contain at least one alkoxylated, preferably ethoxylated nonionic emulsifier and / or at least one alkoxylated, preferably ethoxylated anionic emulsifier, for example one of the abovementioned. Preferably, the amount of these emulsifiers in the range of 0.1 to 3.5 wt .-%, particularly preferably 0.2 to 3 wt .-%, based on the total weight of all copolymerized monomers. The alkoxylated emulsifier or the alkoxylated emulsifiers can be added after the preparation of the polymers or preferably used for their preparation. Depending on the nature of the soil used for the production of Erdbaustoffe such alkoxylated emulsifiers can improve both the manufacturability and the processing properties and increase the mechanical strength and the reduce possible shrinkage during drying or hardening of the earthworks.

Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Stärke- und Cellulosederivate, Carboxylgruppen enthaltende Polymere wie Homo- und Copolymere der Acrylsäure und/oder der Methacrylsäure mit Comonomeren wie Styrol, Olefinen oder Hydroxyalkylestern, oder Vinylpyrrolidon enthaltende Homo- und Copolymerisate. Eine ausführliche Beschreibung weiterer geeigneter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart 1961, S. 411–420. Auch Gemische aus Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden können verwendet werden.suitable Protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, starch and Cellulose derivatives, carboxyl group-containing polymers such as homo- and copolymers of acrylic acid and / or methacrylic acid Comonomers such as styrene, olefins or hydroxyalkyl esters, or vinylpyrrolidone containing homopolymers and copolymers. A detailed description of others suitable protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart 1961, pp. 411-420. Mixtures of emulsifiers and / or protective colloids can also be used.

Selbstverständlich kann das Molekulargewicht der Polymere durch Zugabe von Reglern in einer geringen Menge, in der Regel bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf die polymerisierenden Monomere M, eingestellt werden. Als Regler kommen insbesondere organische Thioverbindungen, ferner Allylalkohole und Aldehyde in Betracht. Bei der Herstellung der Butadien-enthaltenden Polymere der Klasse I werden häufig Regler in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise organische Thioverbindungen wie tert.-Dodecylmercaptan eingesetzt.Of course you can the molecular weight of the polymers by adding regulators in one small amount, usually up to 2 wt .-%, based on the polymerizing Monomers M, can be adjusted. As a regulator come in particular organic Thio compounds, further allyl alcohols and aldehydes into consideration. In the preparation of the butadiene-containing polymers of the class I become frequent Regulator in an amount of 0.1 to 2 wt .-%, preferably organic Thio compounds such as tert-dodecylmercaptan used.

Im Anschluss an die eigentliche Polymerisationsreaktion ist es gegebenenfalls erforderlich, die erfindungsgemäßen, wässrigen Polymerisatdispersionen weitgehend frei von Geruchsträgern, wie Restmonomeren und anderen organischen flüchtigen Bestandteilen zu gestalten. Dies kann in an sich bekannter Weise physikalisch durch destillative Entfernung (insbesondere über Wasserdampfdestillation) oder durch Abstreifen mit einem inerten Gas erreicht werden. Die Absenkung der Restmonomere kann weiterhin chemisch durch radikalische Nachpolymerisation, insbesondere unter Einwirkung von Redoxinitiatorsystemen, wie sie z.B. in der DE-A 44 35 423, DE-A 44 19 518 sowie in der DE-A 44 35 422 aufgeführt sind, erfolgen. Bevorzugt wird die Nachpolymerisation mit einem Redoxinitiatorsystem aus wenigstens einem organischen Peroxid und einem organischen Sulfit durchgeführt.in the It is optionally connected to the actual polymerization reaction required, the inventive, aqueous Polymerisate dispersions largely free of odorants, such as Residual monomers and other organic volatiles. This can be done physically in a conventional manner by distillation Distance (especially over Steam distillation) or by stripping with an inert Gas can be achieved. The lowering of the residual monomers can continue chemically by free radical postpolymerization, in particular Exposure of redox initiator systems, as e.g. in DE-A 44 35 423, DE-A 44 19 518 and in DE-A 44 35 422 are listed, respectively. The postpolymerization with a redox initiator system is preferred of at least one organic peroxide and one organic sulfite carried out.

Nach Beendigung der Polymerisation werden die verwendeten Polymerdispersionen vor ihrer erfindungsgemäßen Verwendung häufig alkalisch, vorzugsweise auf pH-Werte im Bereich von 7 bis 10 eingestellt. Zur Neutralisation können Ammoniak oder organische Amine einsetzt, sowie vorzugsweise Hydroxide, wie Natriumhydroxid, Kali umhydroxid oder Calciumhydroxid verwendet werden.To Termination of the polymerization become the polymer dispersions used before their use according to the invention often alkaline, preferably to pH in the range of 7 to 10. For neutralization can ammonia or organic amines, and preferably hydroxides, such as Sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide can be used.

Zur Herstellung von Polymerpulvern werden die wässrigen Polymerdispersionen in bekannter Weise einem Trocknungsverfahren, vorzugsweise in Gegenwart üblicher Trocknungshilfsmittel, unterworfen. Bevorzugtes Trocknungsverfahren ist die Sprühtrocknung. Sofern erforderlich, wird das Trocknungshilfsmittel in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-% vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Polymergehalt der zu trocknenden Dispersion eingesetzt.to Preparation of polymer powders are the aqueous polymer dispersions in a known manner a drying process, preferably in the presence of conventional Drying aid, subjected. Preferred drying method is the spray drying. If necessary, the drying aid is in an amount from 1 to 30 wt .-%, preferably 2 to 20 wt .-%, based on the Used polymer content of the dispersion to be dried.

Der Feststoffgehalt der zu trocknenden Polymerisatdispersion, die bereits das oder die Trocknungshilfsmittel enthält, liegt in der Regel im Bereich von 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 55 Gew.-% (jeweils gerechnet als Polymerisat + Trocknungshilfsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion).Of the Solids content of the polymer dispersion to be dried, already containing the drying aids or is usually in the range from 10 to 60% by weight, preferably in the range from 20 to 55% by weight (calculated in each case as a polymer + drying assistant, based on the total weight of the dispersion).

Bei der Sprühtrocknung werden die zu trocknenden Polymerisatdispersionen in Gegenwart des Trocknungshilfsmittels in einem Trockenturm, durch den ein Warmluftstrom geführt wird, getrocknet. Die Temperatur des Warmluftstroms beträgt in der Regel am Eingang des Trockenturms 100 bis 200°C, vorzugsweise 110 bis 170°C, und am Turmausgang etwa 30 bis 100°C, vorzugsweise 50 bis 80°C. Die zu trocknende Polymerisatdispersion kann gegen den Warmluftstrom oder vorzugsweise parallel in den Warmluftstrom eingeführt werden. Die Zugabe kann über Ein- oder Mehrstoffdüsen oder über eine rotierende Scheibe erfolgen. Die Abscheidung der Polymerisatpulver erfolgt in üblicher Weise, z.B. unter Verwendung von Zyklonen oder Filterabscheidern.at the spray drying the polymer dispersions to be dried in the presence of Drying aid in a drying tower through which a stream of hot air guided is dried. The temperature of the hot air flow is in the Usually at the entrance of the drying tower 100 to 200 ° C, preferably 110 to 170 ° C, and on Tower exit about 30 to 100 ° C, preferably 50 to 80 ° C. The polymer dispersion to be dried can be used against the stream of hot air or preferably be introduced in parallel in the hot air stream. The addition can over Single or multi-fluid nozzles or over take a rotating disc. The deposition of the polymer powder takes place in usual Way, e.g. using cyclones or filter separators.

Als Trocknungshilfsmittel kommen alle üblicherweise verwendeten Trocknungshilfsmittel, z.B. Homo- und Copolymere des Vinylpyrrolidons, Homo- und Copolymere der Acrylsäure und/oder der Meth-acrylsäure mit Hydroxylgruppen tragenden Monomeren, vinylaromatischen Monomeren, Olefinen und/oder (Meth)acrylsäureestern, Polyvinylalkohol und insbesondere Arylsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukte sowie Gemische davon, in Betracht. Grundsätzlich können die Trocknungsmittel während des Trocknungsvorganges in Form von Lösungen, beispielsweise als wässrige oder wässrig-alkoholische Lösungen, der zu trocknenden Polymerdispersion zugegeben werden. Vorzugsweise gibt man das Trocknungshilfsmittel vor der Trocknung zu der Polymerisatdispersion. Das Trocknungsmittel kann sowohl als Feststoff oder vorzugsweise als Lösung, z.B. als wässrig-alkoholische Lösung oder insbesondere als wässrige Lösung, zu der Dispersion gegeben werden. Auch kann man einige der in Betracht kommenden Trocknungshilfsmittel bereits während der Herstellung der wässrigen Polymerisatdispersion als Schutzkolloid (siehe oben) einsetzen. Bevorzugte Trocknungshilfsmittel sind Arylsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukte und deren Salze, vorzugsweise die in der WO 98/03577 beschriebenen Substanzen.Suitable drying aids are all drying aids customarily used, for example homopolymers and copolymers of vinylpyrrolidone, homo- and copolymers of acrylic acid and / or methacrylic acid with monomers carrying hydroxyl groups, vinylaromatic monomers, olefins and / or (meth) acrylic esters, polyvinyl alcohol and, in particular, arylsulfonic acid Formaldehyde condensation products and mixtures thereof, into consideration. In principle, the drying agents can be added during the drying process in the form of solutions, for example as aqueous or aqueous-alcoholic solutions, to the polymer dispersion to be dried. Preferably, the drying aid is added to the polymer dispersion before drying. The drying agent can be used both as a solid or preferably as a solution, For example, as an aqueous-alcoholic solution or in particular as an aqueous solution, are added to the dispersion. It is also possible to use some of the possible drying assistants during the preparation of the aqueous polymer dispersion as protective colloid (see above). Preferred drying aids are arylsulfonic acid-formaldehyde condensation products and salts thereof, preferably the substances described in WO 98/03577.

Ferner kann man der zu trocknenden Polymerisatdispersion während des Trocknungsvorganges ein Anticaking-Mittel (Antibackmittel) zusetzen. Hierbei handelt es sich um ein feinteiliges anorganisches Oxid, beispielsweise eine feinteilige Kieselsäure oder ein feinteiliges Silicat, z.B. Talkum. Vorzugsweise weist das feinteilige anorganische Oxid eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis 0,5 mm auf. Besonders bevorzugt wird feinteilige Kieselsäure mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis 0,5 mm, die sowohl hydrophil als auch hydrophobisiert sein kann. Das Antibackmittel kann vor oder während der Trocknung der Polymerisatdispersion zudosiert werden. In einer anderen Ausführungsform gibt man das Antibackmittel in eine für Feststoffe geeigneten Mischvorrichtung, beispielsweise einem Rüttler, Rollstuhl-Schneckenmischer oder ähnlichem, zu dem Polymerpulver.Further can be the drying of the polymer dispersion during the Drying process add an anti-caking agent (anti-caking). This is a finely divided inorganic oxide, for example a finely divided silica or a finely divided silicate, e.g. Talc. Preferably, the finely divided inorganic oxide has an average particle size in the range of 0.01 to 0.5 mm. Particularly preferred is finely divided silica with a mean particle size in the range from 0.01 to 0.5 mm, which is both hydrophilic and hydrophobic can be. The anticaking agent may be before or during the drying of the polymer dispersion be dosed. In another embodiment, the anti-caking agent is added in one for Solids suitable mixing device, such as a vibrator, wheelchair screw mixer or the like, to the polymer powder.

Sofern erwünscht, wird man das Antibackmittel in einer Menge von 0,5 bis 15 Gew.-% und vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Polymerpulver (bzw. auf die Summe an Polymer + Trocknungshilfsmittel in der wässrigen Polymerisatdispersion), einsetzen.Provided he wishes, Will you the anticaking agent in an amount of 0.5 to 15 wt .-% and preferably in an amount of 2 to 12 wt .-%, based on the polymer powder (or to the sum of polymer + drying aid in the aqueous Polymerisatdispersion), use.

Für eine ausreichende Festigkeit des erfindungsgemäß verfestigten Bodens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man das Polymerisat in einer Menge von wenigstens 0,2 Gew.-% und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des Bodenmaterials einsetzt. Bei derartig geringen Mengen werden bereits gute Festigkeiten erzielt, so dass man vorteilhafterweise nicht mehr als 6 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 4 Gew.-% Polymerisat.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des Bodenmaterials, einsetzt.For a sufficient Strength of the solidified according to the invention Soil it has proved to be advantageous when the polymer in an amount of at least 0.2% by weight and especially at least 0.5 wt .-%, based on the solid components of the soil material starts. With such small amounts are already good strength achieved, so that advantageously not more than 6 wt .-% and in particular not more than 4% by weight of polymer on the solid components of the soil material.

Als Zement kommen grundsätzlich alle Zementsorten und Mischungen verschiedener Zementsorten in Betracht, welche die oben geforderte Frühfestigkeit nach DIN EN 196-1 aufweisen und vorzugsweise nach 12 h eine Festigkeit von wenigstens 40% und insbesondere von wenigstens 45% der Endfestigkeit, bzw. nach 24 h eine Frühfestigkeit von wenigstens 40%, vorzugsweise wenigstens 50% und insbesondere wenigstens 60% der Endfestigkeit aufweisen (jeweils bei 20°C). Geeignet sind auch Zementsorten, die das oben geforderte Wasserbindevermögen aufweisen und insbesondere in der Lage sind, Wasser in einer Menge von wenigstens 60 Gew.-% und insbesondere wenigstens 70 Gew.-% ihres Eigengewichts zu binden. Das Wasserbindevermögen des Zements bezieht sich dabei auf sowohl das physikalisch (in Form von Kristallwasser) als auch auf das chemisch gebundene Wasser und lässt sich in an sich bekannter Weise über Hydratationsgleichungen für jeden Zement bekannter Zusammensetzung berechnen.When Cement basically come all cements and mixtures of different cements which is the early strength required above according to DIN EN 196-1 and preferably after 12 h, a strength of at least 40% and in particular of at least 45% of the final strength, or after 24 h an early strength of at least 40%, preferably at least 50% and in particular at least 60% of the ultimate strength (each at 20 ° C). Suitable are also cements that have the above-required water binding capacity and in particular capable of containing water in an amount of at least 60 wt .-% and in particular at least 70 wt .-% of its own weight to bind. The water binding capacity of cement refers to both the physical (in form of crystal water) as well as the chemically bound water and let yourself in a conventional manner via Hydration equations for calculate every cement of known composition.

Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, nimmt man an, dass bei diesen Zementsorten die Filmbildung des Polymerisats durch das Kristallwachstum beim Abbinden des Zements nicht oder nicht in nennenswertem Umfang gestört wird und so die für Verfestigung mit Polymeren charakteristische Elastizität des verfestigten Bodenmaterials gewährleistet bleibt. Gleichzeitig scheint der Zement aufgrund seiner Fähigkeit, Wasser zu binden, den Festigkeitsaufbau zu fördern. Zudem führt die Anwesenheit dieser Ze mentsorten, insbesondere bei Einsatz geringer Polymerisatmengen, zu einer erhöhten Festigkeit im Vergleich zum alleinigen Einsatz von Polymer oder Zement.Without to be bound by a theory, one assumes that in these Cement types, the film formation of the polymer by the crystal growth when setting the cement is not or not to a significant extent disturbed and so on for Solidification with polymers characteristic elasticity of the solidified Guaranteed soil material remains. At the same time, due to its ability to To bind water, to promote strength building. In addition, the leads Presence of these types of Ze, especially when using low Polymerisat, to an increased Strength compared to the sole use of polymer or Cement.

Geeignete Zementsorten mit einem Wasserbindevermögen von wenigstens 50% sind insbesondere solche Zementsorten mit einem erhöhten Gehalt an Aluminiumoxid, der üblicherweise in diesen Zementsorten wenigstens 25 Gew.-%, insbesondere wenigstens 30 Gew.-% und insbesondere wenigstens 35 Gew.-%, jeweils gerechnet als Al2O3. beträgt. Die Obergrenze des Aluminiumoxid-Gehalts ist für die erfindungsgemäße Wirkung von untergeordneter Bedeutung und kann bis zu 80 Gew.-% oder mehr betragen. Üblicherweise liegt das Aluminumoxid in diesen Zementsorten zu einem überwiegenden Anteil in Form von Calciumaluminaten vor wie CaAl2O4, Ca2Al2O5, Ca3Al2O6, Ca12Al14O33, Ca2Al2O5·SiO2 oder Ca4Al2O·Fe2O3. Derartige Zementsorten werden aufgrund ihres hohen Aluminumoxid-Anteils als Tonerdezemente bezeichnet.Suitable cements with a water-binding capacity of at least 50% are in particular those cements with an increased content of aluminum oxide, which are usually in these cements at least 25 wt .-%, in particular at least 30 wt .-% and in particular at least 35 wt .-%, respectively as Al 2 O 3 . is. The upper limit of the alumina content is of minor importance for the effect according to the invention and may be up to 80% by weight or more. Normally, the aluminum oxide in these cements is predominantly in the form of calcium aluminates, such as CaAl 2 O 4 , Ca 2 Al 2 O 5 , Ca 3 Al 2 O 6 , Ca 12 Al 14 O 33 , Ca 2 Al 2 O 5 · SiO 2 or Ca 4 Al 2 O.Fe 2 O 3 . Such cements are referred to as alumina cements due to their high aluminum oxide content.

Der Begriff „Tonerdezement" ist dem Fachmann geläufig, z.B. aus Römpp Chemilexikon, 9. Auflage, Zement. Geeignete Tonerdezemente werden in der Literatur ausführlich beschrieben, z.B. in Betoniek 11/8, 1998, S. 1–8, Zement-Kalk-Gips 9/1993, S. 560–566 und in DE-A 43 30 595, DE-A 197 27 979 und DE 100 05 221 . Derartige Zementarten sind unter der Bezeichnung „Tonerdezement" bzw. „Tonerdeschmelzzement" im Handel erhältlich, beispielsweise von den Firmen Heidelberger Zement AG oder Heidelberger Calcium Aluminates, Ardex GmbH, Dyckerhoff AG und Lafarge Calcium Aluminates Inc. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Zementmaterial eingesetzt, das 25 bis 80 Gew.-% und insbesondere 30 bis 60 Gew.-% Aluminiumoxid enthält.The term "alumina cement" is familiar to the person skilled in the art, for example from Römpp Chemilexikon, 9th edition, Cement Suitable clay cements are described extensively in the literature, for example in Betoniek 11/8, 1998, pp. 1-8, cement-lime gypsum 9/1993, pp 560-566 and in DE-A 43 30 595, DE-A 197 27 979 and DE 100 05 221 , Such types of cement are commercially available under the name "alumina cement" or "high-alumina cement", for example from Heidelberger Zement AG or Heidelberger Calcium Alumi nates, Ardex GmbH, Dyckerhoff AG and Lafarge Calcium Aluminates Inc. In a preferred embodiment, a cementitious material is used which contains 25 to 80% by weight and in particular 30 to 60% by weight of aluminum oxide.

Zementsorten mit einer hohen Frühfestigkeit sind dem Fachmann unter der Bezeichnung Schnellzement bekannt und werden in der Literatur ausführlich beschrieben, z.B. in DE 4242107 , DE 196 33 447 , EP 211 365 , EP 1288175 , WO 92/12100 und WO 92/12103. Schnellzemente sind unter dieser Bezeichnung im Handel erhältlich, beispielsweise von den Firmen Heidelberger Zement AG, Heidelberger Calcium Aluminates, Ardex GmbH, Dyckerhoff AG und Lafarge Calcium Aluminates Inc.Cement types with a high early strength are known to those skilled in the art under the name rapid cement and are described in detail in the literature, for example in DE 4242107 . DE 196 33 447 . EP 211 365 . EP 1288175 , WO 92/12100 and WO 92/12103. Fast cements are commercially available under this name, for example from the companies Heidelberger cement AG, Heidelberger Calcium Aluminates, Ardex GmbH, Dyckerhoff AG and Lafarge Calcium Aluminates Inc.

Schnellzementsorten sind beispielsweise die zuvor beschriebenen Calciumaluminatreichen Tonerde- bzw. Tonerdeschmelzzemente sowie davon verschiedene Zememente auf Basis von Calciumsilikatzement, insbesondere auf Basis Portlandzementklinker, die geringe Mengen, in der Regel 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 4 Gew.-% eines organischen oder anorganischen Mittels zur Beschleunigung der Erhärtung, z.B. durch Förderung der Hydratation der Calciumsilikate oder durch Erhöhung der OH-Ionen-Konzentration, enthalten, wodurch eine frühe Festigkeit bewirkt wird. Eine Übersicht über Mittel zur Beschleunigung der Erhärtung, die häufig auch als Abbindebeschleuniger bezeichnet werden, und eine Erläuterung ihrer Wirkungsweise findet man in H. Reul, Handbuch der Bauchemie, Verlag für Chemische Industrie, H. Ziolkowsky KG, Augsburg 1991, Kapitel 1.3.6. S. 158–180, auf dessen Offenbarung hiermit Bezug genommen wird. Bei den Abbindebeschleunigern handelt es sich beispielsweise um Carbonationen spendende Verbindungen, z.B. Alkalimetallcarbonate und -hydrogencarbonate wie Natrium- oder Kaliumcarbonat sowie Natriumhydrogencarbonate, reaktive Silikate wie Wasserglas, und reaktive Aluminate, z.B. Alkalimetall und Erdalkalimetallaluminate, insbesondere Natriumaluminat und Tricalciumaluminat, und Calciumhydroxid.Quick cements are, for example, the previously described Calciumaluminatreichen alumina or alumina cements and various cements based on calcium silicate cement, especially based on Portland cement clinker, the small amounts, usually 0.1 to 5 wt .-%, in particular 0.5 to 4 wt % of an organic or inorganic accelerating agent, for example by promoting the hydration of the calcium silicates or by increasing the OH - ion concentration, thereby providing early strength. An overview of means for accelerating the hardening, which are often referred to as setting accelerator, and an explanation of their mode of action can be found in H. Reul, Handbook of Construction Chemistry, Verlag für Chemische Industrie, H. Ziolkowsky KG, Augsburg 1991, chapter 1.3.6 , Pp. 158-180, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. The setting accelerators are, for example, compounds which donate carbonation, for example alkali metal carbonates and bicarbonates, such as sodium or potassium carbonate, and sodium bicarbonates, reactive silicates, such as waterglass, and reactive aluminates, for example alkali metal and alkaline earth metal aluminates, in particular sodium aluminate and tricalcium aluminate, and calcium hydroxide.

Der erfindungsgemäße Erfolg wird auch mit Zementmischungen erreicht, die neben einem Schnellzement auch einen Zement mit niedriger Frühfestigkeit, z.B. konventionellen Silikatzement wie Portlandzement enthalten, da auch diese Mischungen eine hohe Frühfestigkeit aufweisen. In diesen Mischungen reichen bereits geringe Mengen von wenigstens 10 Gew.-%, vorteilhafterweise wenigstens 20 Gew.-% an Schnellzement oder Tonerdezement aus, die geforderte Frühfestigkeit zu gewährleisten und damit den erfindungsgemäßen Erfolg zu erzielen. Demnach betrifft die Erfindung auch solche Verfahren, bei denen man als Zementbestandteil einen Schnellzement oder eine Mischung eines Schnellzements mit einem konventionellen Zement mit geringer Frühfestigkeit einsetzt, z.B. ein konventioneller Silikatzement wie Portlandzement, wobei der eingesetzte Zement wenigstens 10 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 20 Gew.-% eines Schnellzements, beispielsweise eines Schnellzements auf Basis einen Tonerdezements oder eines Silikatzements, umfasst. Sofern im erfindungsgemäßen Verfahren eine Mischung verschiedener Zementbestandteile eingesetzt wird, können diese gemeinsam oder separat, d.h. nacheinander in den zu verfestigenden Boden eingearbeitet werden.Of the inventive success is also achieved with cement mixtures, in addition to a quick cement also a low early strength cement, e.g. conventional Contain silica cement such as Portland cement, as well as these mixtures a high early strength exhibit. In these mixtures, even small amounts of at least 10% by weight, advantageously at least 20% by weight Quick cement or alumina cement, the required early strength to ensure and thus the success of the invention to achieve. Accordingly, the invention also relates to such methods, in which as cement component a quick cement or a Mixture of a quick cement with a conventional cement with low early strength used, e.g. a conventional silica cement such as Portland cement, wherein the cement used at least 10 wt .-%, preferably at least 20% by weight of a quick-setting cement, for example one Quick-setting cement based on an alumina cement or a silicate cement, includes. If in the process according to the invention a mixture of different cement constituents is used, can these together or separately, i. successively in the to be solidified Ground to be incorporated.

Um eine ausreichende Verarbeitungsspanne zu erzielen, wird man in der Regel den Schnellzement oder die Mischung aus Schnellzement mit einem Zement geringer Frühfestigkeit zusammen mit einem Erstarrungsverzögerer (Abbindeverzögerer) einsetzen, um den Beginn des Erstarrungsvorgangs des Zementleims herauszuschieben, um so die Zeitspanne, innerhalb derer der Zement verarbeitet werden kann (verarbeitungsfreie Zeit) zu vergrößern. Eine Übersicht über Abbindeverzögerer und eine Erläuterung ihrer Wirkungsweise findet man in H. Reul, Handbuch der Bauchemie, Verlag für Chemische Industrie, H. Ziolkowsky KG, Augsburg 1991, Kapitel 1.3.5. S. 123–157, auf dessen Offenbarung hiermit Bezug genommen wird. Beispiele für Abbindeverzögerer sind:

  • a) Substanzen, welche schwerlösliche Calciumsalze oder Calciumkomplexe bilden können, wie Natrium- und Kaliumphosphate und -polyphosphate wie Tetrakaliumpyrophosphat, Tetranatriumpyrophosphat und Natriumhexametaphosphat, Natrium, Natrium- und Kaliumphosphonate, Ammoniumphosphate und -phosphonate, Borsäure, Alkaliborate, wasserlösliche Silikofluoride wie Magnesiumhexafluorosilikat, (Poly)Hydroxy(poly)carbonsäuren wie Weinsäure, Gluconsäure und dessen Lacton, Heptonsäure, Citronensäure, Gallussäure, Äpfelsäure, Salicylsäure, 2,4,6-Trihydroxybenzoesäure, weiterhin Mono- und Disaccharide wie Saccharose, Glucose, Fructose, weiterhin Pyrogallol, Ligninsulfonat
  • b) Kolloidbildner, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Casein und Dextrin; Komplexbildner wie
  • c) Komplexbildner wie Ethylendiamintetraacetat sowie
  • d) Zinkoxid und Bleioxid.
In order to achieve a sufficient processing margin, one will usually use the rapid cement or mixture of quick cement with a low early strength cement together with a setting retarder (retarder) to push out the beginning of the solidification process of the cement paste, so the time within which the Cement can be processed to increase (non-processing time). An overview of retardants and an explanation of their mode of action can be found in H. Reul, Handbuch der Bauchemie, Verlag für Chemische Industrie, H. Ziolkowsky KG, Augsburg 1991, chapter 1.3.5. Pp. 123-157, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. Examples of retarders are:
  • a) substances which can form sparingly soluble calcium salts or calcium complexes, such as sodium and potassium phosphates and polyphosphates such as tetrapotassium pyrophosphate, tetrasodium pyrophosphate and sodium hexametaphosphate, sodium, sodium and potassium phosphonates, ammonium phosphates and phosphonates, boric acid, alkali borates, water-soluble silicofluorides such as magnesium hexafluorosilicate, (Poly ) Hydroxy (poly) carboxylic acids such as tartaric acid, gluconic acid and its lactone, heptonic acid, citric acid, gallic acid, malic acid, salicylic acid, 2,4,6-trihydroxybenzoic acid, furthermore mono- and disaccharides such as sucrose, glucose, fructose, furthermore pyrogallol, lignosulfonate
  • b) colloid formers such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, casein and dextrin; Complexing agents like
  • c) complexing agents such as ethylenediaminetetraacetate and
  • d) zinc oxide and lead oxide.

In der Regel wird man den Abbindeverzögerer in einer Menge einsetzen, dass ein verarbeitungsfreier Zeitraum von vorzugsweise wenigstens 15 min und insbesondere wenigstens 30 min., z.B. 15 min bis 5 h und insbesondere 30 min. bis 3 h und speziell 1 bis 2 h erreicht wird. Die hierfür erforderlichen Mengen an Abbindeverzögerer hängen naturgemäß von der Art des eingesetzten Abbindeverzögerers ab und können vom Fachmann in Routineexperimenten und anhand von Herstellerangaben und Richtwerten, wie sie in der hier zitierten Literatur angegeben sind, leicht ermittelt werden. Üblicherweise bewegen sich die hierfür erforderlichen Mengen im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den Zement. Durch Einsatz eines Abbindeverzögerers in den hierfür üblichen Mengen wird die Frühfestigkeit in der Regel nicht oder nicht signifikant herabgesetzt. Zum Einarbeiten in die sandhaltigen Bodenmaterialien kann der Abbindeverzögerer mit dem Zement vorgemischt sein oder separat von diesem in das Bodenmaterial eingemischt werden. Bevorzugt ist erstere Vorgehensweise.As a rule, the setting retarder will be used in an amount such that a processing-free period of preferably at least 15 minutes and in particular at least 30 minutes, for example 15 minutes to 5 hours and in particular 30 minutes. until 3 h and especially 1 to 2 h is reached. The amounts of retardants required for this naturally depend on the type of setting retarder used and can from Expert in routine experiments and based on manufacturer's instructions and guide values, as indicated in the literature cited here are easily determined. Usually, the amounts required for this purpose in the range of 0.01 to 5 wt .-% and in particular in the range of 0.1 to 2 wt .-%, based on the cement. By using a setting retarder in the amounts customary for this purpose, the early strength is usually not lowered or not significantly reduced. For incorporation in the sand-containing soil materials, the setting retarder can be premixed with the cement or be mixed separately from this in the soil material. The former procedure is preferred.

Zur Erreichung der gewünschten Bodenfestigkeit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man den Zement Z in einer Menge von wenigstens 0,5 Gew.-%, insbesondere wenigstens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 2 Gew.-%, z.B. wenigstens 2,1 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 2,5 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des Bodenmaterials, einsetzt. Vorzugsweise wird man nicht mehr als 8 Gew.-% Zement Z, bezogen auf die festen Bestandteile des Bodenmaterials, einsetzen.to Achieving the desired Soil resistance has proven to be advantageous when using the cement Z in an amount of at least 0.5 wt .-%, in particular at least 1% by weight, more preferably more than 2% by weight, e.g. at least 2.1 wt .-% and most preferably at least 2.5 wt .-%, based on the solid components of the soil material. Preferably will be no more than 8 wt .-% of cement Z, based on the solid Components of the soil material, insert.

Weiterhin kann man auch geringe Mengen anderer, von Zement verschiedener hydraulischer Bindemittel in den Boden einarbeiten, beispielsweise Brandkalk oder Gips. Diese Materialien wird man vorzugsweise nicht oder nur in Mengen von bis zu 10 Gew.-%, insbesondere nicht mehr als 5 Gew.-% und speziell nicht mehr als 2 Gew.-%, bezogen auf das Bodenmaterial einsetzen.Farther You can also use small amounts of other, different from cement hydraulic Incorporate binders in the soil, such as quicklime or Plaster. These materials are preferably not or only in Amounts of up to 10% by weight, in particular not more than 5% by weight and especially not more than 2% by weight, based on the soil material deploy.

Das Einarbeiten des Polymerisats i) und des Zements ii) kann in an sich bekannter Weise, z.B. auf die im Stand der Technik, z.B. WO 02/48068 beschriebenen Methoden erfolgen. In der Regel wird man das Einarbeiten so vornehmen, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung im Bodenmaterial erreicht wird. Hierzu können das Polymerisat i. und der Zement ii. gleichzeitig, z.B. als Mischung oder nacheinander eingearbeitet werden, wobei letztere Vorgehensweise bevorzugt wird. Hierbei hat es sich besonders bewährt, wenn man zunächst den Zement und dann das Polymerisat in den Boden einarbeitet. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn das Bodenmaterial beim Einarbeiten von Zement und Polymerisat eine gewisse Menge an Wasser enthält, da hierdurch das Vermischen erleichtert wird. Dieses Wasser kann bereits in dem zu verfesti genden Bodenmaterial enthalten sein und/oder mit dem Polymerisat und/oder dem Zement dem Bodenmaterial beim Einarbeiten zugeführt werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, Wasser erst im Anschluss an das Einarbeiten von Zement und Polymerisat in den Boden einzuarbeiten. Vorzugsweise enthält das Bodenmaterial während des Einarbeitens von Polymerisat und Zement wenigstens 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-% und speziell 0,1 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf die festen Bodenbestandteile. Der Wassergehalt in den Bodenmaterialien kann auf die gewünschten Werte, z.B. durch Zugabe mit den erfindungsgemäß einzuarbeitenden Bestandteilen oder durch Trocknen oder Zugeben von Wasser zum Bodenmaterial eingestellt werden.The Incorporation of the polymer i) and the cement ii) can in itself known manner, e.g. to those in the art, e.g. WO 02/48068 done methods described. Usually one gets the incorporation so make that one as possible even distribution achieved in the soil material. For this purpose, the polymer i. and the cement ii. simultaneously, e.g. as a mixture or successively incorporated, the latter approach being preferred. This has proven particularly useful when you first the Cement and then the polymer incorporated into the soil. Farther It may be beneficial if the soil material during incorporation of cement and polymer contains a certain amount of water, as a result the mixing is facilitated. This water can already be in the be included to verfesti ing soil material and / or with the Polymer and / or cement the soil material during incorporation supplied become. in principle but it is also possible Water only after the incorporation of cement and polymer to work into the soil. Preferably, the soil material during the Incorporation of polymer and cement at least 0.1 wt .-%, in particular 0.1 to 30 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 20 wt .-% and especially 0.1 to 15 wt .-% water, based on the solid soil components. The water content in the soil materials can be adjusted to the desired Values, e.g. by adding with the ingredients to be incorporated according to the invention or by drying or adding water to the soil material become.

In vorteilhafter Weise arbeitet man das Polymerisat in Form einer wässrigen Polymerdispersion ein, so dass wenigstens ein Teil des beim Einarbeiten im Bodenmaterial enthaltenen Wassers aus der wässrigen Polymerdispersion stammt. Wie bereits oben erläutert kann das Polymerisat auch in Form eines Pulvers eingesetzt werden. Es hat gezeigt, dass das im Boden befindliche Wasser häufig bereits ausreicht, ein Verfilmen des Polymerisats zu gewährleisten. Sofern der Wassergehalt < 0,1 Gew.-% beträgt und das Polymerisat in Form eines Pulvers eingearbeitet werden soll, hat es sich bewährt zunächst Zement und Polymerisat in den Boden einzuarbeiten und dann den Wassergehalt durch Zugabe von Wasser einzustellen.In Advantageously, the polymer is worked in the form of an aqueous Polymer dispersion, so that at least a part of the incorporation contained in the soil material water from the aqueous polymer dispersion. As already explained above The polymer can also be used in the form of a powder. It has shown that the water in the ground is often already is sufficient to ensure a filming of the polymer. If the water content is <0.1 wt .-% and the Polymer is to be incorporated in the form of a powder has it works well first Cement and polymer into the soil and then the water content adjust by adding water.

Das Einarbeiten von Zement und Polymerisat in das Bodenmaterial kann durch Übliche Mischtechniken zum Vermischen von feinteiligen Feststoffen bzw. zum Einarbeiten von Flüssigkeiten in Feststoffe erfolgen. Hierzu kann man beispielsweise den zu befestigenden Boden ausheben oder ausbaggern, den so erhaltenen Boden gegebenenfalls zerkleinern, mit Polymerisat und Zement versetzen und durchmischen, bis Polymerisat und Zement gleichmäßig in dem Aushub verteilt sind, wobei man bei dem Vermischen gegebenenfalls den Wassergehalt des Gemischs auf einen Wert im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-% und insbesondere 3 bis 15 Gew.-% einstellt und das so erhaltene Gemisch wieder ausbringt. Alternativ kann man so vorgehen, dass man Zement und Polymerisat auf dem Bodenmaterial aufbringt und anschließend unterarbeitet, beispielsweise Einfräsen.The Incorporation of cement and polymer in the soil material can by usual Mixing techniques for mixing finely divided solids or for incorporation of liquids in solids. For this one can, for example, to be fastened Dig out or dig out the soil, if necessary, the soil thus obtained crush, mix with polymer and cement and mix, until the polymer and cement are evenly distributed in the excavation are where, if necessary, the water content in the mixing the mixture to a value in the range of 1 to 30 wt .-%, preferably 2 to 20 wt .-% and in particular 3 to 15 wt .-% and adjusts the so reaps mixture. Alternatively, you can do that that you apply cement and polymer on the soil material and subsequently underpinned, for example, milling.

Gegebenenfalls kann sich dem Einarbeiten der Bestandteile Zement und Polymerisat ein Verdichten des Bodenmaterials, z.B. durch Stampfen oder Walzen anschließen.Possibly may be the incorporation of the ingredients cement and polymer compacting the soil material, e.g. by pounding or rolling connect.

Die erfindungsgemäß verfestigten Bodenmaterialien zeichnen sich nach einer Aushärtphase, die je nach Umgebungstemperatur und Wassergehalt des Bodenmaterials im Bereich von 1 bis 48 h liegt, durch deutlich erhöhte Biegezug- und Druckfestigkeiten und durch erhöhte Elastizitäten im Vergleich zu unmodifizierten Tonformkörpern aus. Vorteilhafterweise ist ein Trocknungsschritt auf Temperaturen oberhalb Umgebungstemperatur ebenso wenig erforderlich wie ein Entfernen des im Boden enthaltenen Wassers. Daher lässt sich erfindungsgemäßen Verfahren eine Verfestigung des Bodens in einer beliebigen Tiefe unterhalb der Bodenoberfläche, z.B. in einer Tiefe von mehr als 10 cm, häufig mehr als 0,2 m und speziell bis hin zu Tiefen von über 0,5 oder gar über 1 m erreichen. Das üblicherweise beim Trocknen feuchter, auf klastischen Sedimenten basierender Massen beobachtete Schwinden wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel nicht oder nur unwesentlich nachteilig beeinflusst.The solidified according to the invention soil materials are characterized by a curing phase, which is depending on the ambient temperature and water content of the soil material in the range of 1 to 48 h, by significantly increased Biegezug- and compressive strengths and by increased elasticity compared to unmodifizier Tonformkörpern. Advantageously, a drying step to temperatures above ambient temperature is no more necessary than a removal of the water contained in the soil. Therefore, the method according to the invention permits solidification of the soil at any depth below the soil surface, eg at a depth of more than 10 cm, often more than 0.2 m and especially down to depths of more than 0.5 or even more than 1 m to reach. The shrinkage usually observed during the drying of moist masses based on clastic sediments is as a rule not adversely or only negligibly influenced in the process according to the invention.

Typische Anwendungsgebiete für das erfindungsgemäße Verfahren sind konstruktive Baumaßnahmen, bei denen aus Bodenmaterialien Bauwerke errichtet werden, beispielsweise das Verfestigung von Straßenunterbauten, der Damm- und Deichbau, der Einsatz bei Deponieabdichtungen oder bei der Abdichtung und Befestigung von Flächen, die mechanischer Belastung ausgesetzt sind, wie Böschungen, Fahrwege oder Parkplatzflächen.typical Application areas for the inventive method are constructive construction measures, in which structures are built from soil materials, for example the consolidation of road substructures, dam and dike construction, the use in landfill gaskets or in the sealing and attachment of surfaces, the mechanical stress are exposed, like embankments, Driveways or parking areas.

Weiterhin können aus dem Bodenmaterial nach Einarbeiten der Bestandteile gewünschtenfalls Formkörpern, insbesondere Bausteine bzw. Erdziegel geformt werden. Geeignete Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus mineralischen Massen wie sandhaltigen Bodenmaterialien sind dem Fachmann bekannt und können in analoger Weise zur Herstellung derartiger Formkörper genutzt werden.Farther can from the soil material after incorporation of the ingredients if desired Moldings, in particular building blocks or bricks are formed. suitable Process for the production of shaped bodies from mineral masses As sand-containing soil materials are known in the art and can in be used analogously for the preparation of such moldings.

Zum Verfestigen der Formkörpern wird man diese in der Regel sich selbst überlassen an der Luft oder auf eine Temperatur von bis zu 150°C, vorzugsweise bis zu 120°C erwärmen.To the Solidification of the moldings These are usually left to themselves in the air or on a temperature of up to 150 ° C, preferably up to 120 ° C heat.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung verdeutlichen, sind jedoch nicht einschränkend zu verstehen.The The following examples are intended to illustrate the invention but are not restrictive to understand.

Einsatzstoffe:Starting Materials:

Polymerisat:polymer:

Als Polymerisat wurde das gemäß Beispiel ED4 auf S. 13f. der EP 1182179 A2 hergestellte Emulsionspolymerisat aus Styrol, 2-Ethylhexylacrylat, n-Butylacrylat und 2-Hydroxyethylacrylat eingesetzt. Das Polymerisat weist eine Glasübergangstemperatur von –31°C auf. Das Polymerisat ist folglich bei 0°C filmbildend.The polymer which was prepared according to Example ED4 on page 13f. of the EP 1182179 A2 prepared emulsion polymer of styrene, 2-ethylhexyl acrylate, n-butyl acrylate and 2-hydroxyethyl acrylate used. The polymer has a glass transition temperature of -31 ° C. The polymer is thus film-forming at 0 ° C.

Zement:Cement:

Zement A: Tonerdezement Istra 50 der Heidelberger Calcium-AluminatesCement A: alumina cement Istra 50 of the Heidelberger calcium aluminates

  • Chemische Analyse: CaO: 37–40 Gew.-% Al2O3: 50–53 Gew.-%, SiO2: 3–6 Gew.-%, Fe2O3: 1–3 Gew.-%, SO3: < 0,4 Gew.-%.Chemical analysis: CaO: 37-40 wt.% Al 2 O 3 : 50-53 wt.%, SiO 2 : 3-6 wt.%, Fe 2 O 3 : 1-3 wt.%, SO 3 : <0.4% by weight.
  • Wasserbindevermögen typischerweise 60–80 Gew.-%Water-binding capacity typically 60-80 Wt .-%
  • Hauptbestandteile CA, C2ASMain components CA, C 2 AS
  • Physikalische Eigenschaften: Schüttgewicht: 1,00 kg//dm3 Spezifisches Gewicht: 3,0–3,1 kg//dm3 Spezifische Oberfläche: 3300–3600 cm3/g Frühfestigkeit nach 12 h bei 20°C (in Normmörtel nach DIN 196): 70 N/m2 Endfestigkeit nach 28 d bei 20°C (in Normmörtel nach DIN 196): 95 N/m2 Physical properties: Bulk weight: 1.00 kg // dm 3 Specific gravity: 3.0-3.1 kg // dm 3 Specific surface area: 3300-3600 cm 3 / g Early strength after 12 h at 20 ° C (in standard mortar after DIN 196): 70 N / m 2 final strength after 28 d at 20 ° C (in standard mortar according to DIN 196): 95 N / m 2

Zement B: Schnellzement Chronolith® 1 der Fa. Heidelberger Zement AGCement B: Quick cement Chronolith ® one of the company Heidelberger Cement AG.

  • Chemische Analyse: CaO: 59,9 Gew.-% Al2O3: 7,8 Gew.-%, SiO2: 18,6 Gew.-%, Fe2O3: 3,0 Gew.-%, MgO: 2,2 Gew.-%, K2O: 1,1 Gew.-%, SO3: 3,7 Gew.-%.Chemical analysis: CaO: 59.9 wt.% Al 2 O 3 : 7.8 wt.%, SiO 2 : 18.6 wt.%, Fe 2 O 3 : 3.0 wt.%, MgO : 2.2% by weight, K 2 O: 1.1% by weight, SO 3 : 3.7% by weight.
  • Hauptbestandteile C3S, C2SMain components C 3 S, C 2 S
  • Physikalische Eigenschaften: Schüttgewicht: 1,0–1,2 kg//dm3 Spezifisches Gewicht: 3,00–3,02 kg//dm3 Spezifische Oberfläche: 5200–5800 cm3/gPhysical properties: Bulk weight: 1.0-1.2 kg // dm 3 Specific gravity: 3.00-3.02 kg // dm 3 Specific surface area: 5200-5800 cm 3 / g
  • Frühfestigkeit nach 12 h bei 20°C (in Normmörtel nach DIN 196): 20,0 N/m2 Early strength after 12 h at 20 ° C (in standard mortar according to DIN 196): 20.0 N / m 2
  • Endfestigkeit nach 28 d bei 20°C (in Normmörtel nach DIN 196): 38,0 N/m2 Ultimate strength after 28 d at 20 ° C (in standard mortar according to DIN 196): 38.0 N / m 2

Zement C: Portlandzement: CEM I 32,5 R der Heidelbergzement DeutschlandCement C: Portland cement: CEM I 32.5 R of Heidelberg cement Germany

Bodenmaterial:Flooring:

Als Bodenmaterial diente ein handelsüblicher Spülsand auf Basis von Quarzsand mit einer Korngröße im Bereich von 0,1 bis 0,6 mm (90% Wert: Schluffanteil < 1%, Feinkiesanteil < 1%).When Soil material served a commercial Spülsand based on quartz sand with a particle size in the range of 0.1 to 0.6 mm (90% value: silt content <1%, Fine gravel fraction <1%).

Herstellung eines Prüfkörpers aus einem erfindungsgemäß verfestigten Bodenmaterial und Prüfung der mechanischen Eigenschaften des PrüfkörpersProduction of a test specimen a solidified according to the invention Soil material and testing the mechanical properties of the test specimen

Der Sand wurde in einem Kunststoffbecher unter Rühren mit einem handelsüblichen Küchenknetgerät mit der gewünschten Menge an Zement und Polymerisat in Form einer wässrigen Dispersion versetzt und anschließend 2 min. gerührt. Die Mengen an Einsatzstoffen sind in Tabelle 1 angegeben. Dann wurde der so behandelte Sand in Stahlformen mit den Abmessungen 160 mm × 40 mm × 40 mm (zementfreier Probenkörper) oder 160 mm × 40 mm × 15 mm (zementhaltiger Probenkörper) in lagen eingebracht, verdichtet, mit Folie abgedeckt und dann 7 d bei Raumtemperatur belassen. Der so erhaltene Formkörper wurde entschalt und direkt einer Biegezugprüfung unterworfen.Of the Sand was in a plastic cup while stirring with a commercial Kitchen kneading machine with the desired Amount of cement and polymer added in the form of an aqueous dispersion and subsequently 2 min. touched. The amounts of starting materials are given in Table 1. Then it became The treated sand in steel molds with the dimensions 160 mm × 40 mm × 40 mm (cementless specimen) or 160 mm × 40 mm × 15 mm (cementitious specimen) placed in layers, compacted, covered with foil and then 7 d left at room temperature. The thus obtained molded article was disengaged and subjected directly to a bending tensile test.

Hierzu wurde der Prüfkörper auf zwei parallel angeordnete Stahlstangen mit einem Durchmesser von 10 mm und einem Abstand von 100 mm (zementhaltiger Propenkörper) bzw. 75 mm (für zementfreie Probenkörper) gelegt. Nun wird mittig und parallel zu den Stahlstangen eine Druckrolle aus Aluminium mit einem Durchmesser von 10 mm auf den Probenkörper gelegt und mit einem Belastungsstempel verbunden. Dieser Stempel wird mit einer Setzungsmessuhr zur Bestimmung der Setzung in Kraftrichtung verbunden. Nun wird die Belastung schrittweise bis zum Bruch des Probenkörpers gesteigert und für jeden Schritt Setzung und Kraft bestimmt. Aus den so gewonnenen Werten können Bruchdehnung ϵ und Bruchspannung σ in an sich bekannter Weise bestimmt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.For this the test specimen was opened two parallel steel bars with a diameter of 10 mm and a distance of 100 mm (cement-containing propene body) or 75 mm (for cementless specimens) placed. Now is a pressure roller in the middle and parallel to the steel bars made of aluminum with a diameter of 10 mm placed on the specimen and associated with a debit stamp. This stamp comes with a settlement dial to determine the settlement in the direction of force connected. Now the load will gradually increase until the breakage of the specimen increased and for every step of setting and strength determined. From the won Values can Elongation at break ε and breaking stress σ in a conventional manner be determined. The results are shown in Table 1.

Bestimmung der AbriebfestigkeitDetermination of abrasion resistance

Zur Bestimmung der Abriebfestigkeit wurde der Probenkörper 2 d in Wasser bei 25°C gelagert. Anschließend wurde qualitativ durch Kratzen mit einem Holzstab die Abriebfestigkeit bestimmt, und qualitativ nach einer Notenskala von 1 bis 6 bewertet, wobei 1 keinen Abrieb und 6sehr viel Abrieb bedeutet. Bitte ergänzen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.to Determination of abrasion resistance was the sample body 2 d in water at 25 ° C stored. Subsequently was qualitatively scratched with a wooden stick the abrasion resistance determined, and assessed qualitatively according to a grading scale from 1 to 6, where 1 means no abrasion and 6s a lot of abrasion. Please complete. The Results are summarized in Table 1.

Tabelle 1

Figure 00200001
Table 1
Figure 00200001

Ähnliche Ergebnisse erzielt man, wenn man anstelle der oben beschriebenen Polymerdispersion eine handelsübliche Styrol-Butadien-Dispersion mit einer Glasübergangstemperatur TG = –10°C und einer MFT von 0°C (STYROFAN® LD417 der BASF Aktiengesellschaft) einsetzt.Similar results are obtained if butadiene dispersion styrene having a glass transition temperature T G = -10 ° C and an MFT of 0 ° C used in place of the above-described polymer dispersion, a commercially available (Styrofan ® LD417 of BASF Aktiengesellschaft).

Claims (11)

Verfahren zum Verfestigen sandhaltiger Bodenmaterialien, umfassend das Einarbeiten von i) wenigstens eines feinteiligen, in Wasser nicht löslichen filmbildenden Polymerisats P mit einer Mindestfilmbildetemperatur MFT ≤ 30°C in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des sandhaltigen Bodenmaterials, und ii) wenigstens eines Zements in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des sandhaltigen Bodenmaterials, wobei der Zement durch ein Wasserbindevermögen von wenigstens 50 Gew.-% und/oder durch eine Frühfestigkeit gemäß DIN EN 196-1 bei 20°C nach 12 h von wenigstens 30% der Endfestigkeit charakterisiert ist, in die sandhaltigen Bodenmaterialien.Method for consolidating sand-containing soil materials, including the incorporation of i) at least one finely divided, insoluble in water film-forming polymer P having a minimum film-forming temperature MFT ≤ 30 ° C in one Amount of 0.1 to 10 wt .-%, based on the solid constituents of sandy soil material, and ii) at least one cement in an amount of 0.5 to 10 wt .-%, based on the solid constituents the sand-containing soil material, wherein the cement by a water binding capacity of at least 50 wt .-% and / or by an early strength according to DIN EN 196-1 at 20 ° C characterized after 12 h of at least 30% of the final strength, in the sandy soil materials. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zement wenigstens 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Zement, wenigstens eines Schnellzements umfasst.The method of claim 1, wherein the cement is at least 10 wt .-%, based on the total amount of cement, at least one Quick cement includes. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zement wenigstens 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Zement, Tonerdezement umfasst.The method of claim 1 or 2, wherein the cement at least 10% by weight, based on the total amount of cement, of alumina cement includes. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zement wenigstens 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Zement, eines Schnellzements auf Basis von Calciumsilikat-Zement umfasst.The method of claim 2, wherein the cement is at least 10% by weight, based on the total amount of cement, of a rapid cement based on calcium silicate cement. Verfahren nach einem der Anspruch 2 bis 4, wobei man in den sandhaltigen Boden zusätzlich einen Abbindeverzögerer einarbeitet.A method according to any one of claims 2 to 4, wherein In addition, a retarding agent is incorporated in the sand-containing soil. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feinteilige, in Wasser nicht lösliche Polymerisat P ein durch radikalische, wässrige Emulsionspolymeristaion ethylenisch ungesättigter Monomere erhältliches Polymerisat ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the finely divided, water-insoluble polymer P through radical, watery Emulsion Polymerization of ethylenically unsaturated monomers available Polymer is. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das feinteilige Polymerisat ausgewählt ist unter Copolymerisaten des Styrols mit Butadien, Copolymerisaten des Styrols mit Alkylacrylaten, Homo- und Copolymerisaten von Alkyl(meth)acrylaten, Homo- und Copolymeren von Vinylestern aliphatischer Carbonsäuren und Copolymeren von Vinylestern aliphatischer Carbonsäuren mit Olefinen und/oder Alkyl(meth)acrylaten.The method of claim 6, wherein the finely divided Polymer selected is among copolymers of styrene with butadiene, copolymers of styrene with alkyl acrylates, homopolymers and copolymers of alkyl (meth) acrylates, Homo- and copolymers of vinyl esters of aliphatic carboxylic acids and copolymers of vinyl esters aliphatic carboxylic acids with olefins and / or alkyl (meth) acrylates. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feinteilige, in Wasser nicht lösliche Polymerisat P in Form einer wässrigen Polymerdispersion in den sandhaltigen Boden einarbeitet.Method according to one of the preceding claims, wherein the finely divided, water-insoluble polymer P in the form an aqueous Polymer dispersion incorporated into the sandy soil. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der sandhaltige Boden nicht mehr als 10 Gew.-% Bestandteile mit einer Korngröße < 0,002 mm enthält.Method according to one of the preceding claims, wherein the sand-containing soil does not contain more than 10% by weight of constituents a grain size <0.002 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man zunächst den Zement ii) und anschließend das Polymerisat i) in den sandhaltigen Boden einarbeitet.Method according to one of the preceding claims, wherein you first the cement ii) and then the polymer i) incorporated into the sandy soil. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Boden während oder nach Einarbeitens der Bestandteile i) und ii) Wasser in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die festen Bestandteile des Bodens enthält.Method according to one of the preceding claims, wherein the floor during or after incorporation of ingredients i) and ii) water in one Amount of 0.1 to 30 wt .-%, based on the solid constituents of the soil.
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