(19)
(11)EP 3 245 656 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
17.06.2020  Patentblatt  2020/25

(21)Anmeldenummer: 16701733.4

(22)Anmeldetag:  15.01.2016
(51)Int. Kl.: 
G21F 9/16  (2006.01)
G21F 9/30  (2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2016/050793
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2016/113401 (21.07.2016 Gazette  2016/29)

(54)

ZUSAMMENSETZUNG, INSBESONDERE ZUM VERSIEGELN VON RADIOAKTIVEN ODER TOXISCHEN PROBLEMSTOFFEN

COMPOSITION ESPECIALLY FOR COVERING OF RADIOACTIVE OR HAZARDOUS WASTE

COMPOSITION SPECIALEMENT POUR L'ENROBAGE DES DECHETS RADIOACTIFS OU PROBLEMATIQUES


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 15.01.2015 DE 102015000533

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
22.11.2017  Patentblatt  2017/47

(73)Patentinhaber: POLUS, Michael
90489 Nürnberg (DE)

(72)Erfinder:
  • POLUS, Michael
    90489 Nürnberg (DE)

(74)Vertreter: Schröer, Gernot H. 
Meissner Bolte Patentanwälte Rechtsanwälte Partnerschaft mbB Bankgasse 3
90402 Nürnberg
90402 Nürnberg (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
DE-A1- 2 356 253
DE-A1- 19 700 832
DE-A1-102012 220 149
DE-A1- 2 717 656
DE-A1-102011 011 166
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, ein Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung und eine Versiegelungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Versiegeln von Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen, oder Behältern mit Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen.

    [0002] Die Lagerung von langzeitstabilen Problemstoffen stellt eine große Herausforderung für die Menschheit dar. Es ist notwendig, nicht mehr nutzbares radioaktives Material aus Kernreaktoren, Industrie und Medizin bis zum Abklingen der Strahlung auf biologisch unschädliches Maß von der Biosphäre abzuschließen. Ähnliche Anforderungen ergeben sich für nicht oder nur schwer abbaubare toxische Substanzen. Es ist unvermeidlich, radioaktive und chemischtoxische, im wirtschaftlichen Kreislauf nicht mehr zu verwertende Materialien temporär oder final zu entsorgen. Die enorme Zunahme dieser Problemstoffe kontaminiert die Biosphäre.

    [0003] Die bislang praktizierten Methoden zur Lagerung von Problemstoffen sind als gescheitert zu betrachten: Die Lagerung radioaktiven Materials in Gebäuden an der Oberfläche ist durch die permanente Strahlung (Plutonium z.B. hat eine ca. 200.000 Jahre Halbwertszeit), den nicht zu gewährleistenden dauerhaften Schutz vor Terrorakten oder zerstörerischen Einfluss durch Katastrophen nicht sicher. Das Ausweichen in aufgelassene Salz- oder Erzgruben ist derzeit katastrophal. So sind 120.000 in der Salzgrube ASSE eingelagerte Fässer, mit teilweise sogar hochradioaktivem Material, verrostet und undicht, dem täglich eindringenden Wasser ungeschützt ausgeliefert. Die künstliche Radioaktivität des Quell-und Grundwassers der Gegend ist dadurch zunehmend bedenklich steigend. Daraus folgt, dass mit einem unterirdischen Lager - an sich - noch keine Sicherheit erreicht ist. Die gängige Lagerung von chemischen Problemstoffen in Erddeponien ist inakzeptabel. Sie belasten durch Auswaschung infolge Regen und Grundwasser die Biosphäre.

    [0004] DE 23 56 253 A1 offenbart ein Verfahren zum Vorbereiten von organischen, radioaktive Stoffe enthaltenden Abfallflüssigkeiten zur umweltfreundlichen und sicheren Handhabung, Transportierung und Endlagerung, wobei die organischen Abfallflüssigkeiten mit organischen Feststoffen in Kontakt gebracht werden.

    [0005] Als organische, radioaktiv kontaminierte Abfallflüssigkeiten werden insbesondere Phosphorsäureester, Organphosphorsäuren, deren Gemische mit Kohlenwasserstoffen, wie sie bei der Wiederaufbereitung bestrahlter Kernbrennstoffe anfallen, verbrauchte Lösungsmittel anderer Art aus radiochemischen Versuchen oder kontaminierte Maschinenöle genannt. Insbesondere wird Tributylphosphat als einer dieser Abfallflüssigkeiten genannt. Bei den Ausführungsbeispielen weden zwei Abfallflüssigkeiten explizit erwähnt, nämlich Tributylphosphat/Dodecan und Motorenöl bzw. Maschinenöl. Das Motorenöl oder Maschinenöl ist hier also eine organische Abfallflüssigkeit, die radioaktiv kontaminierte oder radioaktive Stoffe enthält und umweltfreundlich entsorgt werden soll.

    [0006] Bei dem Verfahren gemäß DE 23 56 253 A1 wird die organische Abfallflüssigkeit zunächst in einem Verfahrensschritt a) mit einem organischen Feststoff zu einer homogenen, bei Raumtemperatur weichen, formunbeständigen Masse vermischt. In einem nächsten Schritt wird ein hydraulisches Bindemittel in Wasser in einem Mischungsverhältnis hydraulisches Bindemittel zu Wasser von bis zu größenordnungsmäßig 0,4, bezogen auf die Gewichtsmengen, aufgeschlämmt. In einem dritten Verfahrensschritt wird nun die organische Masse, die durch das Vermischen der organischen Abfallflüssigkeit mit dem organischen Feststoff im Verfahrensschritt a) entstanden ist, in die Aufschlämmung, die aus dem Aufschlämmen des hydraulischen Bindemittels in Wasser bei dem Verfahrensschritt b) entstanden ist, eingebracht und verteilt und anschließend das hydraulische Bindemittel zu einem festen, einheitlichen Formkörper abbinden gelassen.

    [0007] In DE 23 56 253 A1 wird auch beschrieben, dass man dünnes Motorenöl (als kontaminierte, organische Abfallflüssigkeit) mit einer harten Bitumensorte wie R 135/10 mischen kann und dabei bei einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 die geeignete Konsistenz erhält. Zähes Maschinenöl lässt sich gemäß DE 23 56 253 A1 sogar im Verhältnis 2 : 1 mit Hartbitumen mischen. Mit Kunststoffen könne man wesentlich günstigere Verhältnisse erzielen und also noch mehr Abfallflüssigkeit in den organischen Feststoff einmischen, wie in den weiteren Beispielen beschrieben. Das Verhältnis zwischen organischer Masse und Aufschlämmung ist bevorzugt zwischen 1 : 2 und 1 : 3 gewählt.

    [0008] Hydraulische Bindemittel können insbesondere Zement oder Gips sein, insbesondere im Gewichtsverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 3. Für das Gewichtsverhältnis organische Abfallflüssigkeit zu Bitumen wird in DE 23 56 253 A1 bis zu ca. 2 : 1 angegeben. Es ist in DE 23 56 253 A1 auch beschrieben, dass, falls die Vermischung bei Raumtemperatur Schwierigkeiten bereitet, die organische Abfallflüssigkeit und der organische Feststoff zur Bildung einer homogenen, flüssigen Mischung erhitzt werden können und die Mischung anschließend zu einer weichen, formunbeständigen Masse erkalten gelassen wird.

    [0009] DE 10 2011 011 166 A1 offenbart eine Zusammensetzung und ein Verfahren für unterirdische Endlagerung radioaktiven Materials über lange Zeiträume. Das in unterirdische Räumlichkeiten verbrachte radioaktive Material wird mit der Zusammensetzung, die ganz oder anteilig aus Bitumen besteht, umhüllt und für Jahrtausende eingeschlossen. Es wird ausgeführt, dass Bitumen ein Gemisch aus höheren Kohlenwasserstoffen und heterozyklischen Verbindungen ist und für die Umwelt inert und ohne jegliche Toxität ist sowie langzeitstabil ist angesichts seines natürlichen unveränderten Vorkommens in 10 Mio. Jahren alten Lagerstätten. Bitumen wird aus natürlichen Lagerstätten oder der Erdöldestillation gewonnen. DE 10 2011 011 166 A1 beschreibt weiter, dass durch Wassereinbruch und die dadurch bedingten chemischen Reaktionen sowie Grundwasserkontakt zunehmende Umweltkontamination ihren Lauf nimmt. Durch Deckeneinstürze wurden und werden Behälter mit radioaktivem Material zerstört, das dergestalt dem eindringenden Wasser und damit unkalkulierbaren Reaktionen ausgesetzt ist. Die Bitumen-Zusammensetzung gemäß der DE 10 2011 011 166 A1 schließt das in unterirdische Hohlräume verbrachte radioaktive Material dauerhaft gegen die Umwelt, insbesondere gegen Wasser, ab. Bitumen ist hydrophob und eine absolute Diffusionsbarriere. Durch ummantelnde Ausfüllung der unterirdischen Endlager ist jeder Kontakt des gelagerten Materials zu umgebendem Wasser unterbunden. Es kann so keine Ausschwemmungen von Radioaktivität in die Umwelt erfolgen. Die Bitumen-Zusammensetzung verdrängt durch ihr höheres spezifisches Gewicht das Wasser aus bereits überfluteten Endlagern, und das bereits eingelagerte Material wird gegen jeden weiteren Kontakt mit Grundwasser geschützt. Neue Endlager werden nach Abschluss der Bestückung mit der Zusammensetzung gänzlich verfüllt, insbesondere über Rohre. Die Fließeigenschaften der Bitumen-Zusammensetzung werden gemäß den Parametern vor Ort - wie Temperatur, geologische Verhältnisse etc. - eingestellt. Die Viskosität wird mit biologischen Ölen - wie z. B. Rapsöl, Olivenöl, Sonnenblumenöl etc. - eingestellt. Zur vorsorglichen Verfüllung nicht genutzter Hohlräume können der Bitumen-Zusammensetzung Füllstoffe wie Sand, Mineral-Granulat, etc. beigemengt werden, welche das spezifische Gewicht steigern und die Mischung besser absinken lassen. Da die Viskosität des Bitumen andauernd ist und es, gleich Flüssigkeiten, nicht komprimiert werden kann, bietet diese bekannte Bitumen-Zusammensetzung auch den größtmöglichen Schutz vor Zerstörung der endgelagerten, mit radioaktivem Material angefüllten Behältern bei Einstürzen. Die Bitumen-Zusammensetzung kann mit Aktivkohle vermengt werden, welche durch den Kernzerfall entstehende radioaktive Edelgase - wie z. B Xenon - zum Abklingen ihrer Strahlung (wenige Wochen bis Monate) festhält. Es kann auch Bitumen aus Plattenmaterial, z.B. konfettiartig ausgestanzt, unter Zuhilfenahme von Fließmitteln beigemengt werden und somit können poröse Stellen umgebender geologischer Formation abgedichtet werden. Außerdem können auch Fasern pflanzlicher oder technischer Art beigefügt werden.

    [0010] Zu dem Material Bitumen sei noch Folgendes, insbesondere aus www.wikipedia.de, ergänzt: Bitumen bezeichnet ein sowohl natürlich vorkommendes als auch durch Vakuumdestillation aus Erdöl gewonnenes Gemisch aus verschiedenen organischen Stoffen, hauptsächlich hochmolekularen Kohlenwasserstoffen (langkettig; aliphatisch und aromatisch) und chemisch gebunden in geringen Anteilen Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und einige Spuren von Metallen. Bitumen ist nicht toxisch und zu unterscheiden von dem krebserregenden Teer, das aus Rückständen bei der Pyrolyse von Naturstoffen wie Steinkohle zurückbleibt. In Wasser ist Bitumen praktisch unlöslich (hydrophob) und wird daher beispielsweise verwendet, um empfindliche Stoffe und Bauteile gegen Wasser zu schützen. Bitumen gehört zu den thermoplastischen Stoffen und seine Viskosität ist temperaturabhängig: Bei Raumtemperatur ist es fest und spröde, bei Erwärmung durchläuft es stufenlos alle Zustände von fest (glasartig) über zähflüssig bis dünnflüssig. Typische Verarbeitungstemperaturen, um Bitumen ausreichend viskos zu machen, liegen zwischen 160 und 200 °C. Bei weiter steigenden Temperaturen fängt es an, sich langsam zu zersetzen. Zudem verhält sich Bitumen chemisch stabil gegenüber nichtoxidierenden Säuren und Basen, ist bei höheren Temperaturen aber brennbar. Bitumen ist partiell löslich oder aufquellend in flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Benzin, Toluol, Diesel, Ölen oder anderen unpolaren Lösemitteln.

    [0011] Nicht modifiziertes Bitumen ist bei normaler Umgebungstemperatur nicht verarbeitbar oder förderbar. Zum Verarbeiten von Bitumen in ein Endprodukt wird es üblicherweise bis zum flüssigen Zustand erhitzt (heißviskoses Bitumen) oder als Bitumenemulsion (Bitumen in Wasser emulgiert), Schaumbitumen (Zugabe von Wasser und Umgebungsluft) oder als Verschnittbitumen (Zugabe von Lösemitteln) verarbeitet. Bei Fluxbitumen werden zur leichteren Verarbeitbarkeit Fluxmittel hinzugegeben, bei denen es sich um petrostämmige schwerflüchtige Öle (Fluxöle) handelt. Eine Erhitzung des so entstandenen Fluxbitumen bleibt weiterhin notwendig zur weiteren Verarbeitung, es kann nur eine Reduzierung der Verarbeitungstemperatur auf z.B. 110 °C erreicht werden. Die petrostämmigen Fluxmittel können durch Öle aus nachwachsenden Rohstoffen ersetzt werden.

    [0012] Die Bitumenzusammensetzung nach DE 10 2011 011 166 A1 ist, besonders unter Druck, nicht sehr formbeständig und auch zum Herstellen formstabiler Bauteile nicht optimal.

    [0013] In der DE 10 2011 011 166 A1 wird ferner festgestellt, dass bisherige Versuche, die unterirdischen Lagerräume in einem Salzstock mit Beton auszugießen, zum einen daran scheiterten, dass Beton keine Diffusionsbarriere sein kann, zum anderen, dass Beton bei unvermeidlichen seismischen Bewegungen Risse bildet.

    [0014] Beton ist ein künstlicher Baustoff, der aus einem Gemisch von Bindemittel, in der Regel Zement, und Zuschlagsstoffen, in der Regel einer Gesteinskörnung, üblicherweise Sand und Kies und Split, und Wasser und gegebenenfalls weiteren Zusätzen durch Erhärten (oder: Aushärten oder Abbinden) des Zement-Wasser-Gemisches entsteht. Der erhärtete Zement ist wasserbeständig und verleiht dem Beton als Bindematrix eine hohe Druckfestigkeit von 20 bis über 150 N/mm2. Beton kann als unbewehrter Beton eingesetzt werden oder auch, vor allem zur Erhöhung seiner Zugfestigkeit, in einem Verbundwerkstoff oder als bewehrter Beton mit Bewehrungselementen, vor allem als Stahlbeton oder Spannbeton mit Bewehrungsstahlelementen oder, durch die Zugabe von Fasern aus Stahl, Kunststoff oder Glas, als Faserbeton oder in Kombination mit Geweben oder Gewirken als Textilbeton. Es gibt auch wasserundurchlässigen Beton, z.B. für Kellerwände. Zu Betonen gibt es eine Vielzahl von Normen.

    [0015] Mit Beton eng verwandt sind die Mörtel, die ein Gemisch aus Bindemittel und Wasser und in der Regel auch einer feinen Gesteinskörnung sowie ggf. weiterer Zusätze bilden. Bei Mörtel ist die Gesteinskörnung fein mit in der Regel höchstens 4 mm im Durchmesser oder Korngröße, bei Beton ist die Gesteinskörnung gröber mit größeren Korngrößen. Als Bindemittel für Mörtel werden in der Regel mineralische Bindemittel verwendet, wie beispielsweise Kalk, Zement, Gips, Anhydrit, Magnesit, Puzzolane und Lehm, oder auch organische Bindemitteln (Kunststoffe, Mauerkleber). Die Gesteinskörnung für Mörtel ist meist Sand, es können jedoch auch andere Materialien, beispielsweise Feinkies oder Holzspäne oder Split, zum Einsatz kommen. Mörtel wird meist für das Verbinden von Mauersteinen (Mauermörtel) oder zum Verputzen von Wänden (Putzmörtel) verwendet. Auch bei Mörteln gibt es viele Normen.

    [0016] Beton, selbst zertifizierter Beton, kann jedoch den Durchtritt von Feuchtigkeit und damit Diffusion von eingelagerten Problemstoffe nicht dauerhaft über lange Zeiträume verhindern, ebenso wenig wie Mörtel.

    [0017] Damit ergibt sich als eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Zusammensetzung zu kreieren. Die Zusammensetzung soll insbesondere zum Einschließen oder zur Lagerung, insbesondere Endlagerung, von Problemstoffen über ausreichend lange Zeiträume geeignet sein und/oder über längere oder ausreichend lange Zeiträume sowohl eine Feuchtigkeits- und Diffusionsbarriere bilden als auch statische Festigkeit und Beständigkeit bieten oder garantieren können. Ferner soll ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Zusammensetzung angegeben werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Versiegelungsvorrichtung und ein Verfahren zum Versiegeln von Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen, oder Behältern mit Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen, auch über ausreichend lange Zeiträume anzugeben. Unter ausreichend langen Zeiträumen sollen hier insbesondere Zeiträume verstanden werden, in denen der Problemstoff problematisch oder gefährlich, insbesondere zu radioaktiv oder toxisch, bleibt und versiegelt werden soll. Abhängig von dem Problemstoff können hier Zeiträume von mehreren Jahrzehnten oder mehreren Jahrhunderten oder gar vielen Jahrtausenden betroffen sein. Die Lagerung oder Versiegelung kann unterirdisch oder auch überirdisch oder auch außerhalb der Erde erfolgen.

    [0018] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche. Ausgestaltungen zur Lösung der Aufgabe ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausgestaltungen und Ausführungsbeispielen der Erfindung.

    [0019] In der Ausführungsform nach Anspruch 1 wird eine Zusammensetzung vorgeschlagen, die eine noch nicht ausgehärtete (oder: noch nicht abgebundene) fließfähige Betonmischung oder Mörtelmischung und wenigstens ein kaltviskoses Bitumen enthält und insbesondere aus diesen beiden Komponenten besteht.

    [0020] Kaltviskos bedeutet hier, dass die für die Verarbeitung und Mischbarkeit erforderliche niedrige Viskosität oder Fließfähigkeit des Bitumens bei Umgebungstemperaturen vorliegt, also insbesondere bei Verarbeitungstemperaturen, welche sowohl vom Gefrierpunkt als auch vom Bereich einer kritischen Verdampfung des Wassers, d.h. des Anmachwassers im Beton oder Mörtel, weit genug entfernt sind, insbesondere aus einem Verarbeitungstemperaturbereich von 5 °C bis 70 °C, insbesondere 10 °C bis 30 °C, wobei vorzugsweise die Betonmischung oder Mörtelmischung bei dieser Verarbeitungstemperatur aushärtet. Dadurch kann das kaltviskose Bitumen homogen eingemischt werden und beeinflusst die Homogenität und das Aushärten des Mörtels oder Betons nicht in negativer Weise.

    [0021] Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 10 vorgeschlagen, bei dem eine noch nicht ausgehärtete (oder: noch nicht abgebundene) fließfähige Betonmischung oder Mörtelmischung und wenigstens ein kaltviskoses Bitumen gemischt werden, wobei vorzugsweise das kaltviskose Bitumen bei einer Verarbeitungstemperatur, bei der die Betonmischung oder Mörtelmischung aushärtet, insbesondere aus einem Verarbeitungstemperaturbereich von von 5 °C bis 70 °C, insbesondere 10 °C bis 30 °C, niedrigviskos oder fließfähig ist.

    [0022] Das Bitumen wird in allen Ausführungsformen der Zusammensetzung oder des Herstellverfahrens im Allgemeinen in an sich bekannter Weise erhalten und verwendet, z.B. als Naturbitumen oder als Erzeugnis aus der Petroindustrie oder Erdöldestillation, wie schon vorne ausgeführt.

    [0023] Dieses an sich bekannte, bei Umgebungstemperatur nicht fließfähige Bitumen wird durch Zugabe von oder Vermischung mit Pflanzenöl(en) kaltviskos gemacht (pflanzenölmodifiziertes Bitumen). Dieses pflanzenölmodifizierte kaltviskose Bitumen ist sehr stabil und nicht giftig.

    [0024] Die Viskosität des pflanzenölmodifizierten kaltviskosen Bitumens ist im Allgemeinen abhängig von der Menge bzw. dem Anteil des zugegebenen Pflanzenöls und niedriger (d.h. höhere Fließfähigkeit), wenn mehr Pflanzenöl zugegeben wurde. Der Anteil des Pflanzenöls in der Bitumen-Pflanzenöl-Mischung, d.h. in dem pflanzenölmodifizierten Bitumen, kann insbesondere aus einem Bereich von 10 % bis 80 %, insbesondere von 20 % bis 60 %, gewählt werden, wobei die Prozentangaben Massenprozent (M-%) sind.

    [0025] Die Zugabe des Pflanzenöls oder Vermischung mit dem Pflanzenöl erfolgt in einer vorteilhaften Ausführungsform nach Erhitzen des festen oder blockförmigen Bitumens zur Verflüssigung (oder: zum Erreichen einer Fließfähigkeit) auf Temperaturen von typischerweise 140 °C bis 180 °C, bei denen das Bitumen fließfähig und gut oder homogen mischbar ist. Das Pflanzenöl ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise zumindest bis zu diesen Temperaturen thermisch beständig, was für die meisten handelsüblichen Pflanzenöle, insbesondere die vorgenannten Pflanzenöle, zutrifft. Das verflüssigte Bitumen wird mit dem Pflanzenöl, beispielsweise in einem Behälter mittels eines Rührers, gut durchmischt und die Mischung dann abgekühlt auf Umgebungstemperatur oder Verarbeitungstemperatur zur Weiterverarbeitung in dem Beton oder Mörtel, bis eine kaltviskose fließfähiges Bitumenmischung, kurz kaltviskoses Bitumen, entsteht.

    [0026] Als Pflanzenöl können vorteilhafterweise Rapsöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Palmöl oder Distelöl oder Mischungen daraus verwendet werden.

    [0027] Es ist aber auch grundsätzlich möglich, ein nicht erfindungsgemäßes Bitumen durch geeignete organische Lösemittel und auch petrostämmige Öle kaltviskos zu bekommen. Jedoch verdampfen solche chemischen Stoffe in der Regel schneller als die Pflanzenöle, die bei Umgebungstemperaturen sehr geringe Verdampfungsraten haben und auch deshalb für den Langzeiteinsatz vorteilhaft sind. Bitumenemulsionen erweisen sich dagegen als eher ungeeignet.

    [0028] Die Betonmischung oder Mörtelmischung und das wenigstens eine kaltviskose Bitumen liegen vorzugsweise in einer fließfähigen Mischung vor und/oder sind miteinander homogen vermischt.

    [0029] Es ist aber auch möglich, die noch nicht ausgehärtete oder die schon ausgehärtete Betonmischung (Beton) oder Mörtelmischung (Mörtel) einerseits und das kaltviskose pflanzenölmodifizierte Bitumen andererseits wenigstens teilweise räumlich getrennt anzuordnen, z.B. in verschiedenen Schichten wie einer Sandwichbauweise, oder in verschiedenen Bereichen wie Gitterstrukturen oder dergleichen anzuordnen oder z.B. mit dem kaltviskosen Bitumen Zwischenräume oder Hohlräume, vorzugsweise in Größen von 1 mm und größer, in dem Beton oder Mörtel zu füllen, z.B. Blasen oder Poren von Blasen- oder Porenbeton oder dergleichen. Die Betonmischung oder die Mörtelmischung weist im Allgemeinen wenigstens ein Bindemittel auf, welches insbesondere aus der Zement, Kalk, Anhydrit, Magnesit, Puzzolane und Lehm und organische Bindemittel umfassenden Gruppe von Bindemitteln gewählt ist, und umfasst im Allgemeinen Wasser und in der Regel (außer bei Mörtelleimen, die nur Bindemittel enthalten) wenigstens einen Zuschlag, der insbesondere wenigstens eine Gesteinskörnung, ist, und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe zum Einstellen der Eigenschaften des Betons oder Mörtel und/oder Bewehrungselemente zur Verstärkung.

    [0030] Die Erfindung beruht insbesondere auf der überraschenden Überlegung und Erkenntnis, dass man die sehr verschiedenen Materialien Mörtel oder Beton auf der einen Seite und Bitumen auf der anderen Seite mischen kann, wenn man kaltviskoses pflanzenölmodifiziertes Bitumen verwendet. Trotz der hydrophoben Eigenschaften des Bitumens einerseits und des Wassergehalts des Mörtels oder Betons andererseits, die eine Vermischung eigentlich schwer vorstellbar erscheinen lassen, erhält man überraschenderweise eine innige und langzeitstabile Verbindung und eine völlig neuartige Zusammensetzung, die nach dem Aushärten des oder der Bindemittel(s) des Mörtels oder Betons form- und druckbeständig ist und über ausreichend lange Zeiträume wasser- und feuchtigkeitsundurchlässig ist.

    [0031] Das kaltviskose, pflanzenölmodifizierte Bitumen zeigt eine hervorragende Affinität und Haftvermögen zu den Gesteinskörnungen und Bindemitteln von Mörteln und Beton und benetzt die feinen Partikel und/oder die (teil)kristallinen Gefüge im Bindemittel praktisch vollständig, wobei die Benetzung als dünne Schicht bis hin zu nur noch molekularer Dicke ausgebildet sein kann und hier wohl Van-der-Waals-Kräfte eine wichtige Rolle spielen. Diese den ausgehärteten Bitumenmörtel oder Bitumenbeton in seiner Bindematrix oder den Zwischenräumen der Zuschlagskörnung praktisch vollständig durchsetzende oder durchdringende Oberflächenbenetzung durch das kaltviskose Bitumen ist offensichtlich vorteilhaft für die beobachteten Eigenschaften wie die Diffusionsbarriere und die rissfreie Verformbarkeit. Die Wasseraufnahme im Mörtel oder Beton wird durch die Zugabe des kaltviskosen, pflanzenölmodifizierten Bitumens deutlich, insbesondere um bis zu 80 %, reduziert.

    [0032] Gemäß der Erfindung wird das Bitumen in kaltviskoser Form zuzugeben oder vermischt. Dadurch wird auch vermieden, dass bei der Zugabe von üblicherweise verarbeitetem heißviskosem Bitumen das Wasser in der Mörtel- oder Betonmasse aufgrund der hohen Temperaturen schlagartig verdampft und dies zu Blasen oder Hohlräumen führt und dass das Bitumen möglicherweise zu frühzeitig erstarrt und keine vollständige Diffusionsbarriere in den Zwischenräumen der Zuschlagskörnung oder in der Bindematrix bilden kann.

    [0033] Dieser neuartige Bitumenmörtel oder Bitumenbeton gemäß der Erfindung zeigt aufgrund des Bitumens in der Bindematrix zusammen mit dem ausgehärteten Bindemittel des Mörtels oder Betons plastische und elastische Eigenschaften, die eine Verformung und Vibrationsfestigkeit in weiten, über das Mischungsverhältnis einstellbaren Grenzen ohne Rissbildung zulassen. Man könnte auch etwas ungenauer von einem nicht vollständigen Aushärten des Mörtels oder Betons sprechen. Damit wird durch die Zugabe oder Vermischung des Bitumen zu dem bzw. mit dem Mörtel oder Beton auch verhindert, dass über später entstehende Risse Diffusion oder Durchtritt von Wasser und somit auch von in Wasser aufgenommenen Problemstoffen stattfindet.

    [0034] In bekanntem Mörtel oder Beton lassen sich dagegen solche Risse über längere Zeiträume nicht vermeiden, weshalb diese ungeeignet für die Langzeitlagerung von Problemstoffen sind. Solche Risse in bekanntem Mörtel oder Beton entstehen auch in Einsatzbereichen, in denen mechanische Beanspruchung wie Deformationen und Vibrationen oder Setzbewegungen auftreten, z.B. durch Fahrzeuge, wie z.B. bei Autobahnbrücken, in Gebäuden oder auch in Erdbebengebieten.

    [0035] Gemäß der Erfindung wird, mit anderen Worten, eine überraschende synergistische Wirkung und Kombination der beiden völlig unterschiedlichen Baumaterialien Mörtel oder Beton einerseits und Bitumen andererseits in einer neuen Zusammensetzung erreicht, die neben einer generellen Anwendbarkeit als neuer Baustoff auch das dringliches und große Problem der Lagerung, insbesondere Endlagerung, von Problemstoffen lösen kann. Die Mörtel- oder Betonkomponenten bringen Formbeständigkeit und Druckfestigkeit und Herstellbarkeit als Formteile in das neue Material ein, welche Eigenschaften durch die Zugabe von dem Bitumen, wenn überhaupt nur unerheblich vermindert werden. Das Bitumen dagegen bewirkt eine Verformbarkeit ohne Rissbildung und kann auch ein mechanisches Dämpfungsverhalten bewirken, im Allgemeinen jeweils in über das Mischungsverhältnis einstellbaren Grenzen, und sorgt zudem für eine Diffusionsbarriere und Wasserundurchlässigkeit im Material.

    [0036] Die Eigenschaften der Zusammensetzung gemäß der Erfindung schon im nicht ausgehärten Zustand, z.B. Fließverhalten, Konsistenz und Ansteifverhalten, aber vor allem im ausgehärteten Zustand, z.B. Druckfestigkeit, Dichte, Diffusions- oder Flüssigkeitsdurchlässigkeit, Elastizitätsmodul und Dämpfungseigenschaften, sind unter anderem abhängig von dem Mischungsverhältnis von kaltviskosem Bitumen zu der noch nicht ausgehärteten fließfähigen Betonmischung oder Mörtelmischung in der Zusammensetzung oder dem Anteil des kaltviskosen Bitumens in der Zusammensetzung. Dabei nehmen in der Regel mit zunehmendem Anteil des kaltviskosen Bitumens die Druckfestigkeit zumindest in Teilintervallen ab und das dynamische Elastizitätsmodul ab sowie die Dämpfung zu, d.h. die ausgehärtete Zusammensetzung wird mit mehr kaltviskosem Bitumen tendentiell weicher, weniger steif und elastischer und dämpfender. Die Eigenschaft als Diffusionsbarriere und Feuchtigkeitssperre oder Wasserundurchlässigkeit wird schon bei überraschend niedrigen Bitumenanteilen erreicht, da für diese schon eine molekulare Benetzung im Gefüge ausreichen. Es haben sich folgende Anteilsbereiche des kaltviskosen Bitumens als vorteilhaft ergeben:
    Für die Massenverhältnis in der Mischung (gravimetrisches Mischungsverhältnis) der Masse des kaltviskosen, pflanzenölmodifizierten Bitumens zu der Masse der noch nicht ausgehärteten fließfähigen Betonmischung oder Mörtelmischung ist ein Bereich von 1:99 und 40:60, insbesondere zwischen 2:98 und 10:90, vorteilhaft.

    [0037] Für den gravimetrischen Anteil des kaltviskosen, pflanzenölmodifizierten Bitumens in der Zusammensetzung sind Werte zwischen 0,7 M-% und 40 M-%, insbesondere zwischen 1 M-% und 20 M-% und vorzugsweise zwischen 2 M-% und 10 M-% bevorzugt.

    [0038] Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist als neuartiger Bitumenmörtel oder Bitumenbeton generell in der Bautechnologie einsetzbar, insbesondere aber ohne Beschränkung der Allgemeinheit in Anwendungen, in denen Verformungen, insbesondere durch Vibrationen, auftreten und möglichst keine Rissbildung entstehen soll, und/oder eine Undurchlässigkeit gegenüber Feuchtigkeit gefordert ist und/oder eine Beständigkeit gegenüber Säuren oder Salz gewünscht ist. Solche Anwendungen finden sich z. B. in der Bautechnologie, in denen eine Vermeidung von Rissen und/oder eine Undurchlässigkeit gegenüber Wasser oder Feuchtigkeit erwünscht ist, wie z.B. im Stahlbeton oder in Kellerwänden (WU-Wannen) oder Fundamenten.

    [0039] Eine besonders bevorzugte spezielle Anwendung findet die Zusammensetzung gemäß der Erfindung für das Einschließen oder Umhüllen oder Versiegeln oder die Lagerung von Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen.

    [0040] Vor allem bei der Lagerung radioaktiver Problemstoffe ist es dabei vorteilhaft, wenn die Betonmischung oder die Mörtelmischung oder die Zusammensetzung wenigstens einen Zuschlag aufweist, der gegen Radioaktivität wirksam oder abschirmend ist, insbesondere Aktivkohle, die radioaktive Gase festhält, und/oder Baryt (Schwerspat), das die radioaktive Strahlung abschirmt. Außerdem kann die Zusammensetzung oder die Betonmischung oder die Mörtelmischung der Zusammensetzung gut wärmeleitende Zuschlagskörnungen oder Stoffe oder auch eingebettete Teile enthalten, beispielsweise aus Metall oder Metallerz, insbesondere mit Eisen, Stahl oder Kupfer, insbesondere zum Ableiten von Wärme, die infolge der Radioaktivität oder auch chemischer Reaktionen entsteht.

    [0041] Weiter wird gemäß der Erfindung eine Versiegelungsvorrichtung zum Versiegeln von Problemstoffen oder Behältern mit Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen gemäss Anspruch 12 vorgeschlagen, wobei die Versiegelungsvorrichtung wenigstens teilweise gebildet ist aus einer ausgehärteten Zusammensetzung gemäß der Erfindung oder einer ausgehärteten Zusammensetzung, die mit einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist.

    [0042] Die Versiegelungsvorrichtung hüllt im Allgemeinen den Problemstoff oder den Behälter ein. Dies kann durch Eingießen mit der noch nicht ausgehärteten Zusammensetzung bewerkstelligt werden, wobei sich Problemstoff oder Behälter und dann auch die Versiegelungsvorrichtung insbesondere innerhalb einer natürlichen oder künstlichen Umhausung befinden können, beispielsweise innerhalb eines unterirdischen Hohlraums in Gestein oder eines Gebäudes. Ferner kann die Versiegelungsvorrichtung auch in Form von vorgefertigten Bauelementen oder einer vorgefertigten Einhausung mit oder aus der ausgehärteten Zusammensetzung gebildet sein.

    [0043] Außerdem kann die Versieglungsvorrichtung gut wärmeleitende, in die ausgehärtete Zusammensetzung eingebettete Wärmeleitelemente enthalten, die beispielsweise wenigstens teilweise aus Metall oder Metallerz, insbesondere mit Eisen oder Stahl oder Kupfer, bestehen, zum Ableiten von Wärme, die im oder am Problemstoff infolge der Radioaktivität oder auch chemischer Reaktionen entsteht.

    [0044] Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Versiegeln von Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen, oder von Behältern mit Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen gemäss Anspruch 14 vorgeschlagen bei dem die Problemstoffe oder Behälter, insbesondere an einer Lagerstätte, beispielsweise innerhalb einer natürlichen oder künstlichen Umhausung wie eines unterirdischen Hohlraums in Gestein oder eines Gebäudes, mit einer Versiegelungsvorrichtung gemäß der Erfindung oder mit einer ausgehärteten Zusammensetzung gemäß der Erfindung und/oder mit einer ausgehärteten Zusammensetzung, die mit einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist, eingehüllt oder umgeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann zum Versiegeln die noch nicht ausgehärtete Zusammensetzung gemäß der Erfindung in den mit den Problemstoffen belasteten Erdboden oder Bereich der Erdoberfläche oder Erdkruste injiziert werden.

    [0045] Sind die Problemstoffe in Wasser vorhanden, so können die Problemstoffe zunächst aus damit belastetem Wasser mit einem Bindemittel wie z.B. Gips gebunden werden und danach in gebundener Form oder Blöcken versiegelt werden.

    [0046] Z.B. im Rahmen des Rückbaus von Kernkraftwerken kann auch Bauschutt oder abgebrochener und geschredderter ggf. kontaminierter Beton, z.B. aus dem Kraftwerk, in der Betonmischung oder Mörtelmischung recycelt werden, insbesondere als Zuschlag zugegeben werden.

    [0047] Der Betonzusammensetzung können Ergänzungsstoffe - wie z.B. erzhaltige Mineralien - für Strahlenschutz oder Stoffe zu Neutralisierung von Chemikalien beigemengt werden. Ferner können die im Betonbau üblichen Armierungen verwendet werden.

    [0048] Durch Beimengung eines der spezifischen Nutzung entsprechenden variablen Anteils an kaltviskosem Bitumen, kann die Undurchlässigkeit und das Diffusionsverhalten des Beton eingestellt werden.

    [0049] Der Beton behält dabei - entsprechend der Mischverhältnisse - seine erprobte Festigkeit. Das ermöglicht neben den üblichen Armierungs- und Gussverfahren auch die Herstellung von Baukomponenten.

    [0050] Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist für alle Arten Betonbau nutzbar. Der erfindungsgemäße Vorteil besteht insbesondere darin, durch dauerhafte bauliche Strukturen die bewährten Eigenschaften von Beton und Bitumen - in der Zusammensetzung - synergetisch zu nutzen.

    [0051] Die erfindungsgemäße crossing over Zusammensetzung ermöglicht einen Schutz bis in geologische Zeiträume.


    Ansprüche

    1. Zusammensetzung, insbesondere geeignet und bestimmt zum Einschließen oder Versiegeln von Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen, oder insbesondere geeignet und bestimmt zur Verwendung in der Bautechnologie, vorzugsweise für Stahlbeton oder Betonbaukomponenten wie Kellerwände und Fundamente,
    enthaltend

    a) eine noch nicht ausgehärtete fließfähige Betonmischung oder Mörtelmischung und

    b) wenigstens ein kaltviskoses Bitumen,

    c) wobei das kaltviskose Bitumen bei einer Verarbeitungstemperatur aus einem Temperaturbereich von 5 °C bis 70 °C niedrigviskos oder fließfähig ist,

    d) wobei die Betonmischung oder Mörtelmischung bei dieser Verarbeitungstemperatur aushärtet,

    e) wobei das kaltviskose Bitumen ein pflanzenölmodifiziertes Bitumen ist und Pflanzenöl(e) enthält,

    f) wobei der Anteil des Pflanzenöls in dem pflanzenölmodifizierten Bitumen zwischen 10 M-% und 80 M-% eingestellt ist, und

    g) wobei der Anteil des kaltviskosen Bitumens in der Zusammensetzung zwischen 0,7 M-% und 40 M-% gewählt ist.


     
    2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Betonmischung oder Mörtelmischung einerseits und das wenigstens eine kaltviskose Bitumen andererseits in einer fließfähigen Mischung miteinander, vorzugsweise homogen, vermischt sind
    und/oder
    bei der mit dem kaltviskosen Bitumen Zwischenräume oder Hohlräume, vorzugsweise in Größen von 1 mm und größer, in der noch nicht ausgehärteten oder in der ausgehärteten Betonmischung oder Mörtelmischung gefüllt sind, z.B. in verschiedenen Schichten wie einer Sandwichbauweise oder Gitterstrukturen oder Blasen oder Poren.
     
    3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das pflanzenölmodifizierte Bitumen hergestellt ist, indem die Vermischung mit dem Pflanzenöl nach Verflüssigung von festem oder blockförmigen Bitumen durch Erhitzen auf wenigstens eine Fließtemperatur von typischerweise 140 °C bis 180 °C, bei der das Bitumen fließfähig ist, erfolgt, wobei das Pflanzenöl zumindest bis zu dieser Fließtemperaturen thermisch beständig ist, und das verflüssigte Bitumen mit dem zugegebenen Pflanzenöl, beispielsweise in einem Behälter mittels eines Rührers, homogen durchmischt wird und die Mischung dann auf Umgebungstemperatur oder die Verarbeitungstemperatur abgekühlt wird.
     
    4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei der das kaltviskose Bitumen bei einer Verarbeitungstemperatur aus einem Temperaturbereich von 10 °C bis 30 °C niedrigviskos oder fließfähig ist
    und/oder
    bei der der Anteil des Pflanzenöls in dem pflanzenölmodifizierten Bitumen zwischen 30 M-% und 60 M-% eingestellt ist
    und/oder
    bei der der Anteil des kaltviskosen Bitumens in der Zusammensetzung zwischen 1 M-% und 20 M-%, vorzugsweise zwischen 2 M-% und 10 M-%, gewählt ist und/oder
    bei der das kaltviskose Bitumen als Pflanzenöl(e) Rapsöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Palmöl oder Distelöl oder Mischungen daraus enthält.
     
    5. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Betonmischung oder die Mörtelmischung wenigstens ein Bindemittel aufweist, welches insbesondere aus der Zement, Kalk, Anhydrit, Magnesit, Puzzolane und Lehm und organische Bindemittel umfassenden Gruppe von Bindemitteln gewählt ist, und vorzugsweise Wasser umfasst.
     
    6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Betonmischung oder die Mörtelmischung wenigstens einen Zuschlag aufweist, insbesondere wenigstens eine Gesteinskörnung, und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe und/oder Bewehrungselemente.
     
    7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, bei der die Betonmischung oder die Mörtelmischung wenigstens einen Zuschlag aufweist, der gegen Radioaktivität wirksam oder abschirmend ist, insbesondere Aktivkohle und/oder Baryt (Schwerspat) oder einen anderen Ergänzungsstoff - wie z.B. erzhaltige Mineralien - für Strahlenschutz, und/oder wenigstens einen Zuschlag aufweist zur Neutralisierung von Chemikalien im Problemstoff,
    und/oder
    wobei die Zusammensetzung oder die Betonmischung oder die Mörtelmischung der Zusammensetzung gut wärmeleitende Zuschlagskörnungen oder Stoffe oder auch Elemente oder Teile enthalten, beispielsweise aus Metall oder Metallerz, insbesondere mit Eisen, Stahl oder Kupfer, insbesondere zum Ableiten von Wärme, die infolge der Radioaktivität oder auch chemischer Reaktionen entsteht.
     
    8. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Einschließen oder Versiegeln von Problemstoffen, insbesondere toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen.
     
    9. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Bautechnologie für Stahlbeton oder Betonbaukomponenten wie Kellerwände und Fundamente, insbesondere mit Bewehrungselementen oder Armierungen und/oder insbesondere zur Vermeidung von Rissen und/oder für eine Undurchlässigkeit gegenüber Wasser oder Feuchtigkeit.
     
    10. Verfahren zum Herstellen einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    bei dem eine noch nicht ausgehärtete fließfähige Betonmischung oder Mörtelmischung und kaltviskoses Bitumen vermischt werden,
    wobei der Anteil des kaltviskosen Bitumens in der Zusammensetzung zwischen 0,7 M-% und 40 M-%, insbesondere zwischen 1 M-% und 20 M-% und vorzugsweise zwischen 2 M-% und 10 M-% gewählt wird, wobei das kaltviskose Bitumen bei einer Verarbeitungstemperatur, bei der die Betonmischung oder Mörtelmischung aushärtet,
    aus einem Verarbeitungstemperaturbereich von von 5 °C bis 70 °C, insbesondere 10 °C bis 30 °C, niedrigviskos oder fließfähig ist,
    wobei das kaltviskose Bitumen ein pflanzenölmodifiziertes Bitumen ist und Pflanzenöl(e) enthält, insbesondere Rapsöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl oder Distelöl oder eine Mischung daraus, und
    wobei der Anteil des Pflanzenöls in dem pflanzenölmodifizierten Bitumen aus einem Bereich von 10 M-% bis 80 M-%, vorzugsweise von 20 M-% bis 60 M-% gewählt ist.
     
    11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das pflanzenölmodifizierte Bitumen hergestellt wird, indem

    - festes oder blockförmigen Bitumen durch Erhitzen auf wenigstens eine Fließtemperatur von typischerweise 140 °C bis 180 °C verflüssigt wird oder in einen fließfähigen Zustand gebracht wird,

    - das verflüssigte Bitumen mit dem Pflanzenöl, welches zumindest bis zu der Fließtemperatur thermisch beständig ist, homogen durchmischt wird, beispielsweise in einem Behälter mittels eines Rührers, und die Mischung dann auf Umgebungstemperatur oder die Verarbeitungstemperatur abgekühlt wird.


     
    12. Versiegelungsvorrichtung zum Versiegeln von toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen oder Behältern mit toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen, wenigstens teilweise gebildet aus einer ausgehärteten Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einer ausgehärteten Zusammensetzung, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 hergestellt ist.
     
    13. Versiegelungsvorrichtung nach Anspruch 12, die den Problemstoff oder den Behälter einhüllt,
    durch Eingießen mit der noch nicht ausgehärteten Zusammensetzung, insbesondere innerhalb einer natürlichen oder künstlichen Umhausung, beispielsweise innerhalb eines unterirdischen Hohlraums in Gestein oder eines Gebäudes,
    oder in Form von vorgefertigten Bauelementen oder einer vorgefertigten Einhausung mit oder aus der ausgehärteten Zusammensetzung,
    wobei insbesondere gut wärmeleitende Wärmeleitelemente, die beispielsweise wenigstens teilweise aus Metall oder Metallerz, insbesondere mit Eisen oder Stahl oder Kupfer, bestehen, in die ausgehärtete Zusammensetzung eingebettet sind zum Ableiten von Wärme, die im oder am Problemstoff infolge der Radioaktivität oder auch chemischer Reaktionen entsteht.
     
    14. Verfahren zum Versiegeln von toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen oder Behältern mit toxischen und/oder radioaktiven Problemstoffen,
    bei dem die Problemstoffe oder Behälter, vorzugsweise an einer Lagerstätte, mit einer Versiegelungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 oder mit einer ausgehärteten Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einer ausgehärteten Zusammensetzung, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11 hergestellt ist, eingehüllt oder umgeben werden
    und/oder
    bei dem die Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in den mit den Problemstoffen belasteten Erdboden oder Bereich der Erdoberfläche oder Erdkruste injiziert wird.
     
    15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Problemstoffe zunächst aus damit belastetem Wasser mit einem Bindemittel wie z.B. Gips gebunden werden und danach in gebundener Form versiegelt werden.
     


    Claims

    1. A composition, particularly suitable and intended for enclosing or sealing hazardous substances, in particular toxic and/or radioactive hazardous substances, or particularly suitable and intended for use in construction technology, preferably for reinforced concrete or concrete construction components such as basement walls and foundations
    containing

    a) a fluid concrete mixture or mortar mixture, which has not yet hardened, and

    b) at least one cold-viscous bitumen,

    c) wherein the cold-viscous bitumen is of low viscosity or fluid at a processing temperature from a temperature range of 5 °C to 70 °C,

    d) wherein the concrete mixture or the mortar mixture hardens at this processing temperature,

    e) wherein the cold-viscous bitumen is a vegetable oil-modified bitumen and contains vegetable oil(s),

    f) wherein the fraction of vegetable oil in the vegetable oil-modified bitumen is adjusted between 10 m% and 80 m%, and

    g) wherein the fraction of cold-viscous bitumen in the composition is chosen between 0.7 m% and 40 m%.


     
    2. The composition according to claim 1, wherein the concrete mixture or the mortar mixture on the one hand and the at least one cold-viscous bitumen on the other hand are mixed together, preferably homogeneously, in a fluid mixture
    and/or
    wherein the cold-viscous bitumen fills interstices or cavities, preferably in sizes of 1 mm and larger, in the as yet uncured or in the cured concrete mixture or mortar mixture, in, for example, different layers such as a sandwich construction or lattice structures or bubbles or pores.
     
    3. The composition according to claim 1 or claim 2, wherein the vegetable oil-modified bitumen has been produced by the mixing with the vegetable oil taking place after liquefying or solid or block bitumen by heating to at least a flow temperature of typically 140°C to 180°C at which the bitumen is fluid, the vegetable oil being thermally stable at least up to these flow temperatures, and the liquefied bitumen being thoroughly mixed homogeneously with the added vegetable oil, by means of a stirrer in a receptacle, for example, and the mixture being then cooled to ambient temperature or the processing temperature.
     
    4. The composition according to any of the preceding claims,
    wherein the cold-viscous bitumen is of low viscosity or fluid at a working temperature in the range of 10 °C to 30 °C
    and/or
    wherein the fraction of vegetable oil in the vegetable oil-modified bitumen is adjusted between 30 m% and 60 m%
    and/or
    wherein the fraction of cold-viscous bitumen in the composition is chosen between 1 m% and 20 m%, preferably between 2 m% and 10 m%, and/or wherein the cold-viscous bitumen contains, as vegetable oil(s), rapeseed oil, sunflower oil, olive oil, palm oil or safflower oil or mixtures thereof.
     
    5. The composition according to any of the preceding claims, wherein the concrete mixture or the mortar mixture features at least one binder selected in particular from the group of binders encompassing cement, lime, anhydrite, magnesite, pozzolans and loam and organic binders, and preferably comprises water.
     
    6. The composition according to any of the preceding claims, wherein the concrete mixture or the mortar mixture comprises at least one aggregate, more particularly at least one particulate rock, and optionally further additives and/or reinforcing elements.
     
    7. The composition according to claim 6, wherein the concrete mixture or the mortar mixture comprises at least one additive which is effective or shielding against radioactivity, in particular activated carbon and/or barite or another additive - such as ore-containing minerals - for radiation protection, and/or at least one additive for neutralising chemicals in the hazardous material, and/or
    where the composition or the concrete mixture or the mortar mixture of the composition comprises highly thermally conducting particulate aggregates or substances or else elements or parts, made of metal or metal ore, for example, in particular with iron, steel or copper, more particularly for carrying away heat which comes about as a result of the radioactivity or else of chemical reactions.
     
    8. Use of a composition according to any of claims 1 to 7 for enclosing or sealing hazardous substances, in particular toxic and/or radioactive hazardous substances.
     
    9. The use of a composition according to any of claims 1 to 7 in building technology for reinforced concrete or concrete construction components such as basement walls and foundations, in particular with reinforcing elements or reinforcements and/or in particular for avoiding cracks and/or for impermeability to water or moisture.
     
    10. A method for preparing a composition according to any of claims 1 to 7,
    wherein a not yet hardened fluid concrete mixture or mortar mixture and cold-viscous bitumen are mixed,
    wherein the fraction of cold-viscous bitumen in the composition is chosen between 0.7 m% and 40 m%, in particular between 1 m% and 20 m% and preferably between 2 m% and 10 m%,
    wherein the cold-viscous bitumen is of low viscosity or fluid at a processing temperature at which the concrete mixture or the mortar mixture hardens, from a processing temperature range of 5°C to 70°C, in particular 10°C to 30°C,
    wherein the cold-viscous bitumen is a vegetable oil-modified bitumen and contains vegetable oil(s), in particular rape oil, sunflower oil, olive oil or safflower oil or a mixture thereof, and
    wherein the fraction of vegetable oil in the vegetable oil-modified bitumen is chosen from a range from 10 m% to 80 m%, preferably from 20 m% to 60 m%.
     
    11. The method according to claim 10, wherein the vegetable oil-modified bitumen is produced by

    - solid or block shaped bitumen is liquefied or brought into a fluid state by heating it to at least a flow temperature of typically 140 °C to 180 °C,

    - the liquefied bitumen is homogeneously mixed with the vegetable oil, which is thermally stable at least up to the flow temperature, for example in a container by means of a stirrer, and the mixture is then cooled to ambient temperature or the processing temperature.


     
    12. A sealing device for sealing toxic and/or radioactive hazardous substances or containers with toxic and/or radioactive hazardous substances, at least partially formed from a cured composition according to any of claims 1 to 7 and/or a cured composition produced by a process according to any of claims 10 or 11.
     
    13. The sealing device according to claim 12, which wraps the hazardous substance or the container,
    by pouring with the composition not yet hardened, in particular within a natural or artificial enclosure, for example within an underground cavity in rock or a building,
    or in the form of prefabricated structural elements or a prefabricated enclosure with or from the cured composition,
    wherein in particular heat conducting elements with good thermal conductivity, which for example consist at least partially of metal or metal ore, in particular with iron or steel or copper, are embedded in the cured composition for dissipating heat which is generated in or on the hazardous substance as a result of radioactivity or also chemical reactions.
     
    14. A method for sealing toxic and/or radioactive hazardous substances or containers with toxic and/or radioactive hazardous substances,
    wherein the hazardous substances or containers are wrapped or surrounded, preferably at a storage site, with a sealing device according to claim 12 or 13 or with a cured composition according to any of claims 1 to 7 and/or with a cured composition produced by a process according to any of claims 10 and 11
    and/or
    wherein the composition according to any of claims 1 to 7 is injected into the soil or area of the earth's surface or crust contaminated with the hazardous substances.
     
    15. The method according to claim 14, wherein the hazardous substances are first bound from water contaminated with them with a binding agent such as gypsum and then sealed in bound form.
     


    Revendications

    1. Composition, particulièrement appropriée et destinée à enfermer ou à sceller des substances problématiques, en particulier des substances problématiques toxiques et/ou radioactives, ou particulièrement appropriée et destinée à être utilisée dans la technologie de la construction, de préférence pour le béton armé ou les éléments de construction en béton tels que les murs et les fondations de sous-sol
    contenant

    a) un mélange de béton ou de mortier fluide non encore durci ; et

    b) au moins un bitume visqueux à froid,

    c) dans laquelle le bitume visqueux à froid est de faible viscosité ou fluide à une température de traitement comprise entre 5 °C et 70 °C,

    d) dans laquelle le mélange de béton ou de mortier durcit à cette température de traitement,

    e) dans laquelle le bitume visqueux à froid est un bitume à l'huile végétale modifiée et contient une ou plusieurs huiles végétales,

    f) dans laquelle la fraction d'huile végétale dans le bitume à l'huile végétale modifiée est ajustée entre 10 M-% et 80 M-%, et

    g) dans laquelle la fraction de bitume visqueux à froid dans la composition est choisie entre 0,7 M-% et 40 M-%.


     
    2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle le mélange de béton ou de mortier, d'une part, et le bitume visqueux à froid , au nombre d'au moins un, d'autre part, sont mélangés ensemble, de préférence de manière homogène, en un mélange fluide
    et/ou
    dans laquelle les interstices ou les cavités, de préférence de taille égale ou supérieure à 1 mm, sont remplis avec le bitume visqueux à froid du mélange de béton ou de mortier non encore durci ou durci, par exemple dans différentes couches telles qu'une construction en sandwich ou des structures en grille, ou encore des bulles ou des pores.
     
    3. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le bitume à l'huile végétale modifiée est préparé par mélange avec l'huile végétale après liquéfaction du bitume solide ou en bloc par chauffage à au moins une température d'écoulement de typiquement 140°C à 180°C à laquelle le bitume est fluide, dans laquelle l'huile végétale est thermiquement stable au moins jusqu'à cette température d'écoulement, et le bitume liquéfié est mélangé de manière homogène avec l'huile végétale ajoutée, par exemple dans un récipient au moyen d'un agitateur, et le mélange est ensuite refroidi à la température ambiante ou à la température de traitement.
     
    4. Composition selon l'une des revendications précédentes,
    dans laquelle le bitume visqueux à froid est de viscosité faible ou fluide à une température de traitement comprise entre 10 °C et 30 °C et/ou
    dans laquelle la fraction d'huile végétale dans le bitume à l'huile végétale modifiée est ajustée entre 30 M-% et 60 M-%
    et/ou
    dans laquelle la fraction de bitume à viscosité à froid dans la composition est choisie entre 1 M-% et 20 M-%, de préférence entre 2 M-% et 10 M-%, et/ou dans laquelle le bitume visqueux à froid contient, comme huile(s) végétale(s), de l'huile de colza, de l'huile de tournesol, de l'huile d'olive, de l'huile de palme ou de l'huile de carthame ou des mélanges de celles-ci.
     
    5. Composition selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le mélange de béton ou de mortier présente au moins un liant choisi en particulier dans le groupe comprenant le ciment, la chaux, l'anhydrite, la magnésite, la pouzzolane et l'argile et des liants organiques, et comprend de préférence de l'eau.
     
    6. Composition selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le mélange de béton ou de mortier contient au moins un additif, en particulier au moins un granulat, et éventuellement d'autres additifs et/ou éléments de renforcement.
     
    7. Composition selon la revendication 6, dans laquelle le mélange de béton ou le mélange de mortier comprend au moins un additif qui est efficace ou qui protège contre la radioactivité, en particulier du charbon actif et/ou de la barytine ou un autre additif - tel que des minéraux contenant du minerai - pour la radioprotection, et/ou au moins un additif pour neutraliser les produits chimiques dans le matériau problématique,
    et/ou
    la composition ou le mélange de béton ou le mélange de mortier de la composition contenant des agrégats ou des matériaux ou également des éléments ou des pièces qui sont de bons conducteurs thermiques, par exemple en métal ou en minerai métallique, en particulier avec le fer, l'acier ou le cuivre, notamment pour dissiper la chaleur générée par la radioactivité ou également par des réactions chimiques.
     
    8. Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 7 pour enfermer ou sceller des substances problématiques, en particulier des substances problématiques toxiques et/ou radioactives.
     
    9. Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 7 dans la technique du bâtiment pour le béton armé ou les éléments de construction en béton tels que les murs et les fondations de sous-sol, en particulier avec des éléments de renforcement ou des armatures et/ou en particulier pour éviter les fissures et/ou pour l'imperméabilité à l'eau ou à l'humidité.
     
    10. Procédé de préparation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 7,
    dans lequel on mélange un mélange de béton ou de mortier fluide non encore durci et du bitume visqueux à froid,
    dans lequel la fraction de bitume visqueux à froid dans la composition est choisie entre 0,7 M-% et 40 M-%, en particulier entre 1 M-% et 20 M-% et de préférence entre 2 M-% et 10 M-%,
    dans lequel le bitume visqueux à froid est de viscosité faible ou fluide à une température de traitement à laquelle le mélange de béton ou de mortier durcit, dans une plage de température de traitement de 5°C à 70°C, en particulier de 10°C à 30°C,
    dans lequel le bitume visqueux à froid est un bitume à l' huile végétale modifiée et contient une ou plusieurs huiles végétales, en particulier de l'huile de colza, de l'huile de tournesol, de l'huile d'olive ou de l'huile de carthame ou un mélange de ces huiles, et
    dans laquelle la fraction d'huile végétale dans le bitume à l'huile végétale modifiée est choisie dans une plage allant de 10 M-% à 80 M-%, de préférence de 20 M-% à 60 M-%.
     
    11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le bitume à l'huile végétale modifiée est produit par

    - Le bitume solide ou en blocs est liquéfié ou mis à l'état fluide en le chauffant à une température d'écoulement d'au moins 140 °C à 180 °C,

    - le bitume liquéfié est mélangé de manière homogène avec l'huile végétale, qui est thermiquement stable au moins jusqu'à la température d'écoulement, par exemple dans un récipient au moyen d'un agitateur, et le mélange est ensuite refroidi à la température ambiante ou à la température de traitement.


     
    12. Dispositif de scellement pour sceller des substances toxiques et/ou radioactives problématiques ou des conteneurs contenant des substances toxiques et/ou radioactives problématiques, formés au moins partiellement d'une composition durcie selon l'une des revendications 1 à 7 et/ou d'une composition durcie produite par un procédé selon l'une des revendications 10 ou 11.
     
    13. Dispositif de scellement selon la revendication 12, qui enveloppe la substance problématique ou le conteneur,
    par coulée avec la composition non encore durcie, notamment dans une enceinte naturelle ou artificielle, par exemple dans une cavité souterraine dans la roche ou dans un bâtiment, ou
    sous la forme d'éléments structurels préfabriqués ou d'une enceinte préfabriquée avec ou à partir de la composition durcie,
    dans lequel des éléments conducteurs de chaleur ayant une bonne conductivité thermique, qui sont par exemple constitués au moins partiellement de métal ou de minerai métallique, en particulier de fer ou d'acier ou de cuivre, sont incorporés dans la composition durcie pour dissiper la chaleur qui est générée dans ou sur la substance problématique en raison de la radioactivité ou également de réactions chimiques.
     
    14. Procédé de scellage de substances toxiques et/ou radioactives problématiques ou de conteneurs contenant des substances toxiques et/ou radioactives problématiques,
    dans lequel les substances ou conteneurs problématiques sont enveloppés ou entourés, de préférence sur un site de stockage, d'un dispositif de scellement selon la revendication 12 ou 13 ou d'une composition durcie selon l'une des revendications 1 à 7 et/ou d'une composition durcie produite par un procédé selon l'une des revendications 10 et 11
    et/ou
    dans lequel la composition selon l'une des revendications 1 à 7 est injectée dans le sol ou la zone de la surface terrestre ou de la croûte terrestre contaminée par les substances problématiques.
     
    15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel les substances problématiques sont d'abord liées à partir d'eau contaminée par un agent liant tel que le gypse, puis scellées sous forme liée.
     




    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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