door Britt N. Babcock, P. E.
Cement en chemische voegmiddelen zijn effectief in een reeks grondomstandigheden.
cementgebonden en chemische voegmiddelen worden gebruikt op een groot aantal nieuwe en rehabilitatieprojecten en hebben een gemeenschappelijke categorie en naam, maar de verschillen zijn veel groter dan de gemeenschappelijke kwaliteiten. Beide grout types worden gebruikt in civiele toepassingen, variërend van rioolbuis rehabilitatie nieuwe tunnel of schachtconstructie, gebruikt om smalle holtes/scheuren te vullen, rotsspleten of om bodems te doordringen voor de controle van grondwater, leegte vullen of om structurele ondersteuning van de geologie te verhogen. Hoewel cement en chemische voegmiddelen kunnen verschillen in samenstelling, toepassing en kosten, zijn ze uiteindelijk complementaire producten op dezelfde projecten. Dit document zal onderzoeken wanneer en waarom de verschillende soorten voegmiddelen en het kostenbereik van elk product te gebruiken.
de praktijk van het injecteren van voegen en het brede scala van specie producten beschikbaar kan maken het kiezen van de juiste specie voor het project ingewikkeld. Omdat het moeilijk is om de complexiteit van het onderwerp samen te vatten in één paper, zijn enkele specifieke onderwerpen binnen dit paper gegeneraliseerd voor eenvoud. Als er een situatie bestaat op uw project waar grout injectie nodig is, moet een gekwalificeerde grouting aannemer en een ervaren grouting consultant worden ingeschakeld om grouting en installatie aanbevelingen te geven en een deskundige grout leverancier, zoals Avanti International, moet worden geraadpleegd om te helpen met de juiste grout selectie.
voegmiddelen en gels kunnen worden gebruikt om een effectieve, langdurige waterbarrière te creëren, evenals een bodemstabilisator.
Grout familie en Subtypes
Grout gebruikt in civiele bouw en rehabilitatie projecten kunnen in het algemeen worden ingedeeld in hetzij een cement of chemische specie. Binnen elke specie familie, zijn er primaire specie subtypes: binnen de cement specie familie, gewone Portland cement en ultrafijn cement definiëren deze subtypes. De chemische specie familie omvat natriumsilicaat, acryl gels en polyurethaan expansieve schuimen. Hoewel elke ouder grout type heeft primaire specie paaitjes, dit is waar de gemeenschappelijkheden eindigen en de individuele specie types opgesplitst in hun eigen unieke kenmerken.
cementvoegen worden beschouwd als gesuspendeerde vaste stofvoegen, omdat zij deeltjes bevatten waarvan de samenstelling afkomstig is van het Malen van portlandcementklinker. Het niveau van slijpkracht toegepast op de klinker bepaalt de gemiddelde deeltjesgrootte. Portland cement grout heeft over het algemeen deeltjesgrootte gemiddeld 15 micron. Microfine cements variëren van 6 tot 10 micron terwijl ultrafijne cements gemiddelde deeltjesgroottes van 3 tot 5 micron kunnen hebben. Ons specie in Malad, Idaho, kan op maat gemengd cementgebonden voegmiddelen voldoen aan projectspecifieke eisen.
het vermogen van een Specie om door een gesteentespleet te dringen hangt grotendeels af van de grootte van de deeltjes, terwijl het vermogen om een bodem te doordringen ook afhankelijk is van de oppervlaktespanning in de specie. De reologie van een cement, dat is het vermogen van de specie om te stromen, wordt bereikt door de controle van de water/cement verhouding en bijna altijd een superplasticizer wordt toegevoegd om de viscositeit te verminderen. Terwijl additieven kunnen worden toegevoegd om de uithardingstijd te vertragen, eenmaal gemengd met water, cementvoegen zal beginnen te genezen en maken hoge druksterkte. Eenmaal geïnjecteerd, worden cements beschouwd als langetermijnoplossingen voor waterbeheersing of structurele verbetering met een levensduur variërend van 100 tot 200 jaar. Gewone Portland cement kosten (gemengd) zal meestal variëren tussen 1 en 2 dollar een gemengde gallon terwijl microfine/ ultrafijn cement kosten (gemengd) zal meestal variëren tussen 3 en 4 dollar per gemengde gallon. Deze kosten kunnen verder dalen wanneer hogere water / cement verhoudingen worden gebruikt.
de primaire soorten chemische voegmiddelen (silicaten, acryl en polyurethaan) zijn elk uniek in samenstelling. Hoewel het echt een gesuspendeerde vaste stoffen specie, omdat de deeltjes zijn zo klein natrium silicaten hebben een hoge mate van penetratie in bodems en gesteente, zeer vergelijkbaar met de ware oplossing voegmiddelen, die geen gesuspendeerde vaste stoffen.
natriumsilicaat is een uit twee componenten bestaande specie die doorgaans een zeer lage viscositeit heeft, maar vaak water verwijdert na gelering door een proces dat synerese wordt genoemd. Natriumsilicaten kunnen gevoelig zijn, grenzend aan onstabiel, wanneer geïnjecteerd in een grondwatertoestand. Met relatief korte geltijden, een paar minuten tot een paar uur, worden natriumsilicaten vaak gebruikt als tijdelijke oplossing voor waterbeheersing of structurele ondersteuning met een geschatte levensduur van een paar jaar. Langere levensduur kan worden ervaren met silicaten afhankelijk van de chemie van de bodem. Natriumsilicaten liggen meestal tussen de 2 en 3 dollar per gallon.
colloïdale silica specie werd ontwikkeld om het probleem van synerese met natriumsilicaten te verminderen, om een betere controle van gel tijden te bieden en een lagere viscositeit te bereiken. Colloïdaal kiezelzuur wordt bereid in een veelvoudige stap proces waar een silicaatoplossing gedeeltelijk wordt geneutraliseerd, leidend tot de vorming van kiezelkernen. Colloïdaal siliciumdioxide heeft dezelfde verwachte levensduur als natriumsilicaat, maar vanwege het meerstapsproces voor ontwikkeling zijn de prijzen aanzienlijk hoger, variërend van 13 tot 15 dollar per gemengde gallon.
acrylvezels worden gedefinieerd als” voegen voor echte oplossingen”, die vrij zijn van gesuspendeerde vaste stoffen en een extreem lage viscositeit hebben – vergelijkbaar met water. De acrylfamilie bestaat uit acrylamide en acrylaten. Elk type vereist dat een basishars met een katalysator wordt gemengd om een gelmatrix binnen een grond of rots met een controleerbare geltijd te creëren. Acrylamide verandert van een vloeistof in een vaste stof in een regelbare geltijd variërend van 3 seconden tot 10 uur. De acrylaatgeltijden variëren van ongeveer een minuut tot een uur. De levensduur van een acrylamide wordt geschat op meer dan 300 jaar, terwijl een acrylaatwaarde op ongeveer 50 jaar wordt geschat. De kosten van acrylamide gel zal meestal variëren tussen 6 en 8 dollar per gemengde gallon terwijl acrylaten zijn iets duurder, variërend tussen 8 en 10 dollar per gallon.
er zijn twee primaire typen polyurethaan voegen gedefinieerd als hydrofiel en hydrofoob. Hydrofiele voegmiddelen zijn typisch eencomponent systemen die reageren met water en uitharden op een expansief flexibel schuim of niet-expansieve gel die een vochtige omgeving vereisen na het uitharden. Hydrofobe expansieve schuimen hebben weinig water nodig om te reageren, ongeveer 4%, en zijn gemakkelijk bestand tegen natte / droge cycli. Echte hydrofobe schuimen, die geen water nodig hebben om te reageren, zijn ook beschikbaar. Hydrofiele schuimen breiden 4 tot 6 keer hun oorspronkelijke volume uit, terwijl hydrofobe schuimen tot 20 keer het oorspronkelijke volume uitbreiden en flexibel of rigide kunnen uitharden. De meeste fabrikanten dragen polyurethaanharsen met NSF-of UL-certificaten die het gebruik in drinkwatertoepassingen goedkeuren. De levensduur van polyurethaanschuim wordt geschat op ongeveer 75 jaar. De kosten van polyurethaanharsen (vóór uitbreiding) zullen gewoonlijk tussen 60 en 80 dollar per gallon, niet uitgehard. Opgemerkt moet worden dat de kosten van polyurethaanschuim drastisch verminderen wanneer men factoren de expansieve component van het materiaal in de totale kosten.
toepassingen-wanneer & waarom
Cement en chemische voegen worden gebruikt in een groot aantal bouwprojecten, variërend van nieuwbouw tot rehabilitatie. Bijvoorbeeld, Portland en ultrafijne cementvoegen worden voornamelijk gebruikt om de bodem te stabiliseren en/of water te controleren in civiele projecten zoals aarden Dammen, dijken, mijnen, tunnels, metro ‘ s, verticale schachten, ondergrondse structuren of afvalkapsulatie. Dit soort grootschalige projecten zal vaak aanzienlijke hoeveelheden specie nodig te injecteren. Chemische voegmiddelen zullen vaak een aanvulling vormen op het cementtype voegmiddelen en in sommige gevallen zal de overheersende voegsel worden gebruikt voor een bepaalde situatie.
bij veel civiele projecten waar grouting naar verwachting zal plaatsvinden, zal de ingenieur van record of grouting consultant een grouting programma hebben opgesteld waarin wordt bepaald welk type grout is gepland. In sommige gevallen wordt echter de behoefte aan waterbeheersing of bodemstabilisatie niet verwacht en wordt snel een voegprogramma ontwikkeld. Het type voegmateriaal dat wordt gebruikt voor injectie voor een onmiddellijke behoefte, verloopt over het algemeen via een trial-and-error proces. Vanwege het economische voordeel, Portland cement grout zal vaak de eerste poging. Als geologische omstandigheden de Portland cement specie niet accepteren, dan een ultrafijn cement specie zal worden gebruikt. Als Portland of ultrafijn cement succesvol zijn, zal een acrylhars zoals acrylamide vaak niet worden gebruikt.
voegen worden ook op grote schaal gebruikt bij het herstel van verslechterende sanitaire rioleringsinfrastructuren, betonnen Dammen of onderbouwwerken. Over het algemeen worden voor dit soort projecten acryl-gels en polyurethaanschuimen gebruikt. Beide worden gebruikt om lekkende scheuren en verbindingen af te dichten. Acrylamidegel wordt echter voornamelijk gebruikt in het pijpleidingsysteem, terwijl het polyurethaanschuim in en rond mangaten en gewelven wordt gebruikt. Waar holtes achter onder rangstructuren zijn voorgekomen, worden de hoogst expansieve polyurethaan hydrophobic schuimen algemeen gebruikt om de leegte te vullen. Sommige speciaal ontworpen polyurethaanschuim wordt ook gebruikt voor het heffen van betonplaten, die structurele ondersteuning biedt door het gebruik van een lichtgewicht oplossing die geen extra plaatbevestiging zal bevorderen. Uitgehard structureel schuim weegt ongeveer 4 pond pond per kubieke voet in vergelijking met veel zwaardere modder materiaal.
wanneer lekkage moet worden voorkomen, de bodem moet worden gestabiliseerd of het water moet worden gecontroleerd, wordt aanbevolen dat een gekwalificeerde voegconsulent en een voeginjectie-aannemer worden ingeschakeld om installatieaanbevelingen te geven en dat een deskundige voegleverancier wordt geraadpleegd om te helpen bij de juiste voegselkeuze.Britt N. Babcock, P. E., is directeur van de geotechnische afdeling van Avanti International. Avanti International is een full-service provider en een ervaren leverancier van hoogwaardige cement en chemische voegen in de Verenigde Staten.