Uso de una composición de lechada por inyección obtenible mezclando un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico,

partículas de sílice coloidal y al menos un agente gelificante dispersado en un disolvente en el que la concentración de sílice coloidal oscila desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 70% en peso contado como peso de sílice en seco, en el que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 100:1

Lechada por inyección.

La presente invención se refiere al uso de una composición de lechada por inyección, a un método de sellado por inyección de una composición de lechada, a un método de separación de una corriente líquida, a una composición de lechada y a un método de proporcionar una composición de este tipo. La composición de la lechada comprende partículas de sílice coloidal, un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico y, al menos, un agente gelificante.

Antecedentes de la invención

Los requisitos y el comportamiento de las composiciones usadas para sellar roca y tierra se han incrementado a lo largo del tiempo. Los requisitos involucran aspectos mejorados tanto medioambientales como técnicos. Anteriormente, se han empleado varios plásticos y polímeros que involucran sustancias tóxicas para sellar fugas de agua, por ejemplo en muros de hormigón, túneles, vertederos, etc. Tales productos químicos sellantes han causado, en varios casos, la contaminación de las aguas subterráneas y problemas de salud. Sin embargo, se han hecho intentos para reemplazar los productos peligrosos por otros mejor adaptados medioambientalmente. Se han buscado nuevos productos para cumplir con las restricciones para fugas impuestas recientemente. Niveles de fugas de agua tan bajos como 1 litro/(min•100 metros) han sido ocasionalmente el umbral superior en los sitios de construcción de túneles. El documento US 5.396.749 describe un método para separar una corriente de agua mediante lechada por la que se impide la fuga de agua y el colapso del terreno. El agente de separación se prepara mezclando, por ejemplo, sílice coloidal, sal inorgánica y un polímero de uretano soluble en agua. Sin embargo, la resistencia de estos agentes ha mostrado que es insuficiente en varias aplicaciones, particularmente en las que el agente, durante la inyección y la gelificación, está expuesto a una alta presión de agua. Agentes especialmente inestables durante la fase de envejecimiento han dado como resultado una resistencia a largo plazo bastante baja. El documento JP 2001 003047 describe una lechada de consolidación que comprende una solución alcalina de sílice que contiene sílice coloidal y vidrio soluble. Sin embargo, el contenido del mismo en sílice es de un nivel bastante bajo. El documento DE 199 25 412 describe una composición de revestimiento que comprende silicato, sol de sílice y una sal. El documento DE 199 25 412, sin embargo, no dice nada sobre la disposición de la resistencia optimizada del gel. Los agentes sellantes se han usado también para sellar la tierra para impedir la fuga de contaminantes en áreas subterráneas como fuentes enterradas, vertederos, etc. El documento US 5.836.390 describe un método para la formación de barreras bajo la superficie donde se inyecta un líquido viscoso que comprende polibutenos, polisiloxanos y sílice coloidal. Sin embargo, tales barreras no son siempre suficientemente fuertes para impedir que penetren líquidos acuosos y orgánicos. Además de esto, los problemas de estabilidad o de pregelificación de la composición sellante han dado muchas veces un procedimiento sellante ineficaz.

Sería deseable proporcionar un agente de corte líquido medioambientalmente adaptado que tenga una gran resistencia inicial así como resistencia a largo plazo, especialmente en el campo del sellado de roca, donde los agentes de separación pueden ser sometidos a gran presión de agua de las aguas subterráneas. Sería también deseable proporcionar productos durables que resistan fuerzas de lavado y que tengan una baja permeabilidad o incluso que sean impermeables a agua y a otros líquidos. Por tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar productos que resuelvan los inconvenientes de la técnica anterior.

La invención

La presente invención se refiere al uso de una composición de lechada por inyección obtenible mezclando un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico, partículas de sílice coloidal y al menos un agente gelificante de acuerdo con la reivindicación 1.

La invención se refiere también a un método de sellado de una parte de fuga o cavidad que comprende inyectar en la parte de fuga o cavidad una composición obtenible mezclando un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico, partículas de sílice coloidal y, al menos, un agente gelificante de acuerdo con la reivindicación 2.

La invención se refiere también a un método de separación de una corriente líquida en una parte de fuga o cavidad inyectando en la parte o cavidad de fuga una composición obtenible mezclando un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico, partículas de sílice coloidal y, al menos, un agente gelificante de acuerdo con la reivindicación 3.

La invención se refiere también a un método de preparar una composición de lechada por inyección de acuerdo con la reivindicación 4. La invención se refiere también a una composición de lechada por inyección que comprende partículas de sílice coloidal, un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico y, al menos, un agente gelificante de acuerdo con la reivindicación 5.

Generalmente, en todas las invenciones definidas, la relación en peso de sílice coloidal frente a silicato, es preferiblemente desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 70:1, más preferiblemente desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 50:1, incluso más preferiblemente desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 20:1, y lo más preferiblemente desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 10:1. Sin embargo, de acuerdo con una realización, la realización en peso de sílice coloidal frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 100:1, preferiblemente desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 20:1.

De acuerdo con una realización, la composición está dispersada en una solución acuosa, lo más preferiblemente un sol de sílice acuoso. De acuerdo con una realización, excepto por la posible presencia de silicato orgánico o agente gelificante orgánico como se define aquí, no están presentes en la composición compuestos orgánicos adicionales.

La expresión "lechada por inyección" como se usa en este contexto significa, particularmente, sellar por inyección una composición de lechada, particularmente sellando cavidades o partes de fuga tal como sellar fisuras, grietas, particularmente en roca y tierra así como en construcciones tales como carreteras, túneles, puentes, edificios, por ejemplo en el piso o en las paredes de los aparcamientos; tuberías de hormigón; cementación pozos, así como otras construcciones subterráneas tales como construcciones marinas, por ejemplo muelles, embarcaderos, y malecones. "La lechada por inyección" usada aquí comprende también inyección en lechada de cemento. La aplicación más preferida es la inyección en roca y/o tierra.

Las partículas de sílice coloidal y los soles de sílice pueden proceder de, por ejemplo, sílice precipitada, microsílice (humo de sílice), sílice pirógena (sílice de combustión), silanos, siloxanos, o geles de sílice con suficiente pureza.

Las expresiones "partículas de sílice coloidal" y "sol de sílice" usadas aquí comprenden también, por ejemplo, partículas y soles de sílice modificados con aluminio y modificados con boro. Soles de sílice modificados con boro se describen adicionalmente, por ejemplo, en el documento US. 2.630.410. Las partículas de sílice modificadas con aluminio tienen adecuadamente un contenido de Al₂O₃ de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 3% en peso, preferiblemente de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2% en peso. El procedimiento de preparación de un sol de sílice modificado con aluminio se describe adicionalmente, por ejemplo, en "The Chemistry of Silica", de Iler, K. Ralph, páginas 407-409, John Wiley & Sons (1979) y en el documento US 5.368.833.

Las partículas de sílice coloidal tienen adecuadamente un diámetro medio de partícula que oscila desde aproximadamente 3 a aproximadamente 150 nm, preferiblemente desde aproximadamente 7 a aproximadamente 50 nm y, lo más preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 nm. Adecuadamente, las partículas de sílice coloidal tienen una superficie específica desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 1.000, preferiblemente desde aproximadamente 40 hasta aproximadamente 400 y, lo más preferiblemente, desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 300 m²/g.

Las partículas de sílice coloidal tienen adecuadamente una distribución estrecha del tamaño de partícula, es decir, con una baja desviación...

1. Uso de una composición de lechada por inyección obtenible mezclando un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico, partículas de sílice coloidal y al menos un agente gelificante dispersado en un disolvente en el que la concentración de sílice coloidal oscila desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 70% en peso contado como peso de sílice en seco, en el que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 100:1.

2. Método de sellado de una parte de fuga o cavidad que comprende inyectar en dicha parte de fuga o cavidad una composición de lechada obtenible mezclando un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico, partículas de sílice coloidal y al menos un agente gelificante dispersado en un disolvente en el que la concentración de sílice coloidal oscila desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 70% en peso contado como peso en seco de sílice, en el que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 100:1.

3. Método de separación de una corriente líquida en una parte de fuga o cavidad inyectando en dicha parte de fuga o cavidad una composición obtenible mezclando partículas de sílice coloidal, un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico, y al menos un agente gelificante dispersado en un disolvente en el que la concentración de sílice coloidal oscila desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 70% en peso contado como peso en seco de sílice, en el que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 100:1.

4. Método para preparar una composición de lechada por inyección que comprende mezclar partículas de sílice coloidal, un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico, y al menos un agente gelificante dispersado en un disolvente en el que la concentración de sílice coloidal oscila desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 70% en peso contado como peso en seco de sílice, en el que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 100:1.

5. Composición de lechada por inyección que comprende partículas de sílice coloidal, un silicato de metal alcalino o un silicato orgánico y, al menos, un agente gelificante dispersado en un disolvente en el que la concentración de sílice coloidal oscila desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 70% en peso contado como peso en seco de sílice, en el que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 100:1.

6. Composición de acuerdo con la reivindicación 5, en la que las partículas de sílice coloidal están presentes en un sol de sílice acuoso que tiene un valor S de aproximadamente 30 a aproximadamente 90.

7. Composición de acuerdo con las reivindicaciones 5 y 6, en la que las partículas de sílice coloidal están presentes en un sol de sílice acuoso que tiene un valor S de aproximadamente 60 a aproximadamente 90.

8. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en la que la composición comprende además un ligante hidráulico.

9. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-8, en la que las partículas de sílice coloidal están presentes en un sol de sílice.

10. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-9, en la que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 70:1.

11. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-10, en la que la relación en peso de sílice frente a silicato es desde aproximadamente 8:1 hasta aproximadamente 20:1.

12. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-11, en la que la desviación estándar relativa de la distribución del tamaño de partícula es menor que aproximadamente 15% en números.

13. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-12, en la que el diámetro medio de partícula oscila desde aproximadamente 7 hasta aproximadamente 50 nm.