Britt N. Babcock, P. E.
Cement a chemické malty jsou účinné v řadě půdních podmínek.
Používá se na nesčetných nových a rehabilitačních stavebních projektech, cementové a chemické malty sdílejí společnou kategorii a název, ale výrazné rozdíly daleko převažují nad společnými vlastnostmi. Oba typy zálivky se používají v civilních aplikacích, od sanace kanalizačního potrubí po novou konstrukci tunelu nebo šachty, která se používá k vyplnění úzkých dutin/trhlin, skalních trhlin nebo k pronikání půd pro kontrolu podzemních vod, vyplňování prázdných míst nebo ke zvýšení strukturální podpory geologie. Ačkoli cementové a chemické malty se mohou lišit složením, aplikací a náklady, jsou nakonec doplňkovými produkty na stejných projektech. Tento článek prozkoumá, kdy a proč používat různé typy zálivek a nákladový rozsah každého produktu.
praxe vstřikování spárovací hmoty a široká škála dostupných injektážních produktů mohou komplikovat výběr správné spárovací hmoty pro projekt. Protože je obtížné shrnout složitost tématu do jednoho příspěvku, některá konkrétní témata v tomto příspěvku byla zobecněna pro jednoduchost. Pokud ve vašem projektu existuje situace, kdy je vyžadována injektáž malty, kvalifikovaný dodavatel injektáže a zkušený konzultant injektáže by měli být zapojeni, aby poskytli doporučení pro injektáž a instalaci, a znalý dodavatel spárovací hmoty, jako je Avanti International, by měl být konzultován, aby pomohl při správném výběru spárovací hmoty.
zálivky a gely mohou být použity k vytvoření účinné, dlouhotrvající vodní bariéry a stabilizátoru půdy.
spárovací rodina a podtypy
spárovací hmoty používané v projektech občanské výstavby a rehabilitace lze obecně rozdělit na cementovou nebo chemickou spárovací hmotu. V každé rodině spárovací hmoty, existují primární podtypy spárovací hmoty: v rámci rodiny cementových zálivek, tyto podtypy definují běžný portlandský cement a ultrajemné cementy. Rodina chemických zálivek zahrnuje křemičitan sodný, akrylové gely a polyuretanové expanzivní pěny. Ačkoli každý Typ Mateřské spárovací hmoty má primární spárovací potěr, to je místo, kde končí společné rysy a jednotlivé typy spárovací hmoty se rozdělí na své vlastní jedinečné vlastnosti.
cementové malty se považují za malty nerozpuštěných pevných látek, protože mají částice, které obsahují jejich složení, které je odvozeno od mletí portlandského cementového slínku. Úroveň brusného úsilí aplikovaného na slínku určuje průměrnou velikost částic. Portlandská cementová malta má obecně velikost částic v průměru 15 mikronů. Mikrovláknové cementy se pohybují od 6 do 10 mikronů, zatímco ultrajemné cementy mohou mít průměrné velikosti částic 3 až 5 mikronů. Americká Malta v Malad, Idaho, může poskytnout vlastní smíšené cementové malty splňující specifické požadavky projektu.
schopnost spárovací hmoty proniknout do skalní trhliny do značné míry závisí na velikosti částic, zatímco její schopnost pronikat do půdy závisí také na povrchovém napětí uvnitř spárovací hmoty. Reologie cementu, což je schopnost malty proudit, se provádí kontrolou poměru voda / cement a téměř vždy se přidá superplastifikátor pro snížení viskozity. Zatímco přísady mohou být přidány ke zpomalení doby vytvrzení, po smíchání s vodou začnou cementové malty léčit a vytvářet vysokou pevnost v tlaku. Po injekci jsou cementy považovány za dlouhodobá řešení pro kontrolu vody nebo strukturální zlepšení s životností v rozmezí 100 až 200 let. Běžné náklady na portlandský cement (smíšené) se obvykle pohybují mezi 1 a 2 dolary za smíšený galon, zatímco náklady na mikrofine/ ultrajemné cementy (smíšené) se obvykle pohybují mezi 3 a 4 dolary za smíšený galon. Tyto náklady se mohou dále snížit, pokud jsou použity vyšší poměry vody a cementu.
primární typy chemických zálivek (křemičitany, akryly a polyuretany) jsou svým složením jedinečné. I když je to opravdu suspendované pevné malty, protože částice jsou tak malé křemičitany sodné mají vysoký stupeň prostupnosti do půd a hornin, velmi podobné skutečné malty řešení, které nemají suspendované pevné látky.
křemičitan sodný je dvousložková malta, která má obvykle velmi nízkou viskozitu, ale často vylučuje vodu po gelování procesem zvaným synereze. Křemičitany sodné mohou být citlivé, hraničící s nestabilními, když jsou injektovány do jakéhokoli stavu podzemní vody. Při relativně krátkých dobách gelu, několik minut až několik hodin, se křemičitany sodné běžně používají jako dočasné řešení pro kontrolu vody nebo strukturální podporu s odhadovanou životností několik let. S křemičitany lze zažít delší životnost v závislosti na chemii půd. Křemičitany sodné se obvykle pohybují mezi 2 a 3 dolary za smíšený galon.
koloidní křemičitá Malta byla vyvinuta pro snížení problému synerézy s křemičitany sodnými, pro lepší kontrolu doby gelu a dosažení nižší viskozity. Koloidní křemičitá Malta se připravuje ve vícestupňovém procesu, kde je silikátový roztok částečně neutralizován, což vede k tvorbě křemičitých jader. Koloidní oxid křemičitý má stejnou očekávanou životnost jako křemičitan sodný, ale kvůli vícestupňovému procesu vývoje jsou ceny výrazně vyšší, v rozmezí od 13 do 15 dolarů za smíšený galon.
Akryly jsou definovány jako „skutečné roztokové malty“, které neobsahují suspendované pevné látky a mají extrémně nízkou viskozitu-podobnou vodě. Akrylová Rodina se skládá z akrylamidu a akrylátů. Každý typ vyžaduje, aby se základní pryskyřice smíchala s katalyzátorem, aby se vytvořila gelová matrice v půdě nebo hornině s kontrolovatelným časem gelu. Akrylamid se mění z kapaliny na pevnou látku v kontrolovatelné době gelu v rozmezí od 3 sekund do 10 hodin. Doba akrylátového gelu se pohybuje přibližně od minuty do jedné hodiny. Životnost akrylamidu se odhaduje na více než 300 let, zatímco akrylát se odhaduje na přibližně 50 let. Náklady na akrylamidový gel se obvykle pohybují mezi 6 a 8 dolary za smíšený galon, zatímco akryláty jsou o něco dražší, v rozmezí mezi 8 a 10 dolary za galon.
existují dva primární typy polyuretanových zálivek definovaných jako hydrofilní a hydrofobní. Hydrofilní zálivky jsou typicky jednosložkové systémy, které reagují s vodou a vytvrzují na expanzivní pružnou pěnu nebo neroztažný gel vyžadující vlhké prostředí po vytvrzení. Hydrofobní expanzivní pěny vyžadují malou reakci vody, přibližně 4%, a snadno odolávají cyklům mokré/suché. K dispozici jsou také pravé hydrofobní pěny, které nevyžadují reakci vody. Hydrofilní pěny expandují 4 až 6násobek původního objemu, zatímco hydrofobní pěny expandují až 20násobek původního objemu a mohou pružně nebo pevně vytvrzovat. Většina výrobců nese polyuretanové pryskyřice s certifikací NSF nebo UL, která schvaluje použití v aplikacích pitné vody. Životnost polyuretanové pěny se odhaduje na přibližně 75 let. Náklady na polyuretanové pryskyřice (před expanzí) se obvykle pohybují mezi 60 a 80 dolary za galon, nevytvrzené. Je třeba poznamenat, že náklady na polyuretanové pěny drasticky snížit, když jeden faktory expanzivní složku materiálu do celkových nákladů.
aplikace-když & proč
cementové a chemické malty se používají v široké škále stavebních projektů od nové výstavby po rehabilitaci. Například Portlandské a ultrajemné cementové malty se používají převážně ke stabilizaci půdy a / nebo regulaci vody v civilních projektech, včetně hliněných přehrad, hrází, dolů, tunelů, podchodů, svislých šachet, podzemních konstrukcí nebo zapouzdření odpadu. Tyto typy rozsáhlých projektů budou často vyžadovat značné objemy injektáže malty. Chemické spárovací hmoty často doplňují cementové spárovací hmoty a v některých případech budou převládající spárovací hmotou používanou pro konkrétní situaci.
na mnoha občanských projektech, kde se očekává injektáž, připraví inženýr záznamu nebo konzultant injektáže program injektáže definující, který typ spárovací hmoty je plánován. V některých případech se však neočekává potřeba regulace vody nebo stabilizace půdy a rychle se vyvíjí injektážní program. Typ injektážního materiálu použitého pro okamžitou potřebu obvykle prochází procesem pokusu a omylu. Vzhledem k ekonomické výhodě bude Portlandská cementová malta často prvním pokusem. Pokud geologické podmínky nepřijmou Portlandskou cementovou maltu, pak bude použita ultrajemná cementová malta. Pokud jsou Portlandské nebo ultrajemné cementy úspěšné, akrylová pryskyřice, jako je akrylamid, se často nepoužívá.
injektáže se také hojně využívají při sanaci zhoršujících se sanitárních kanalizačních infrastruktur, betonových hrází nebo podúrovňových konstrukcí. Obecně se pro tyto typy projektů používají akrylové gely a polyuretanové pěny. Oba se používají k utěsnění netěsných trhlin a spár. Akrylamidový gel se však používá převážně v potrubním systému, zatímco polyuretanové pěny se používají v šachtách a klenbách a kolem nich. Tam, kde došlo k dutinám za strukturami pod úrovní, vysoce expanzivní polyuretanové hydrofobní pěny se běžně používají k vyplnění prázdnoty. Některá Speciálně navržená polyuretanová pěna se také používá pro zvedání betonových desek, což poskytuje strukturální podporu pomocí lehkého řešení, které nebude podporovat další usazování desek. Vytvrzená strukturální pěna váží přibližně 4 liber liber na kubickou stopu ve srovnání s mnohem těžším bahnem.
když se potýká s potřebou zastavit úniky, stabilizovat půdu nebo kontrolovat vodu, doporučuje se, aby byl zapojen kvalifikovaný konzultant malty a dodavatel injektáže malty, aby poskytl doporučení pro instalaci, a měl by být konzultován znalý dodavatel spárovací hmoty, který by pomohl při správném výběru spárovací hmoty.
Britt N. Babcock, P. E., je ředitelem geotechnické divize Avanti International. Avanti International je poskytovatelem kompletních služeb a zkušeným dodavatelem vysoce kvalitních cementových a chemických zálivek ve Spojených státech.