Britt N. Babcock, P. E.
Cement and chemical grouts are effective in a range of ground conditions.
lukuisissa uusissa ja kunnostettavissa rakennushankkeissa käytetyillä sementtilaasteilla ja kemiallisilla laasteilla on yhteinen kategoria ja nimi, mutta erot ovat paljon suuremmat kuin yhteiset ominaisuudet. Kumpaakin laastityyppiä käytetään siviilisovelluksissa viemäriputkien kunnostuksesta uusiin tunneli-tai kuilurakenteisiin, joita käytetään kapeiden onkaloiden/halkeamien, kallion halkeamien tai maaperän läpäisemiseen pohjaveden säätelyyn, tyhjiön täyttämiseen tai geologian rakenteellisen tuen lisäämiseen. Vaikka sementti-ja kemikaalilaastit voivat vaihdella koostumukseltaan, käyttötarkoitukseltaan ja kustannuksiltaan, ne ovat viime kädessä toisiaan täydentäviä tuotteita samoissa hankkeissa. Tässä asiakirjassa selvitetään, milloin ja miksi käyttää erityyppisiä saumoja ja kunkin tuotteen kustannusaluetta.
injektointilaastien käyttö ja laaja valikoima laastituotteita voivat vaikeuttaa oikean laastin valintaa projektiin. Koska on vaikea tiivistää monimutkaisuus aihe yhdeksi paperille, joitakin erityisiä aiheita tässä asiakirjassa on yleistetty yksinkertaisuus. Jos projektissasi on tilanne, jossa laastin injektointi on tarpeen, pätevän saumausurakoitsijan ja kokeneen saumauskonsultin olisi tarjottava saumaus-ja asennussuosituksia ja asiantuntevaa laastin toimittajaa, kuten Avanti International, on kuultava avustamaan asianmukaisen laastin valinnassa.
laastia ja geeliä voidaan käyttää tehokkaan, pitkäkestoisen vesiesteen luomiseen sekä maaperän stabilointiin.
Laastiperhe ja alatyypit
maa-ja vesirakennushankkeissa käytettävät laastit voidaan yleensä luokitella joko sementti-tai kemialliseen laastiin. Kussakin laastiperheessä on primaarilaastin alatyypit: sementtilaastiperheessä tavallinen Portlandsementti ja ultrafine sementit määrittelevät nämä alatyypit. Kemikaalilaastiperheeseen kuuluvat natriumsilikaatti, akryyligeelit ja polyuretaanivaahdot. Vaikka jokainen vanhempi laasti tyyppi on ensisijainen laasti kutee, tämä on, jos yhtäläisyydet päättyy ja yksittäiset laasti tyypit jakaa omia ainutlaatuisia ominaisuuksia.
Sementtilaasteja pidetään suspendoituneina kiintoainelaasteina, koska niissä on hiukkasia, joiden koostumus on peräisin jauhetusta Portlandsementtiklinkkeristä. Klinkkeriin kohdistuvan hiontatyön taso määrittää keskimääräisen hiukkaskoon. Portlandsementtilaastin hiukkaskoko on yleensä keskimäärin 15 mikronia. Mikrofiinisementit vaihtelevat 6-10 mikronia, kun taas ultrafiinisementtien keskimääräinen hiukkaskoko voi olla 3-5 mikronia. Yhdysvaltain laastin Malad, Idaho, voi tarjota mukautettuja sekoitettu sementtimäinen injektointilaastien täyttää projektin erityisiä vaatimuksia.
laastin kyky läpäistä kallion halkeama riippuu paljolti hiukkaskoosta, kun taas sen kyky läpäistä maa-aines riippuu myös laastin pintajännityksestä. Sementin reologia, joka on laastin virtauskyky, saavutetaan veden ja sementin suhteen säätelyn avulla ja lähes aina lisätään superplastisaattori viskositeetin vähentämiseksi. Vaikka lisäaineita voidaan lisätä hidastamaan kovettumisaikaa, kun ne on sekoitettu veteen, sementtilaastit alkavat parantaa ja luoda korkean puristuslujuuden. Kun ruiskutetaan, sementit pidetään pitkän aikavälin ratkaisuja joko veden ohjaus tai rakenteellinen parantaminen ottaa elinkaaret vaihtelevat välillä 100-200 vuotta. Tavallinen Portlandsementti kustannukset (mixed) tyypillisesti vaihtelevat välillä 1 ja 2 dollaria mixed gallona kun taas mikro/ ultrafine sementit kustannukset (mixed) tyypillisesti vaihtelevat välillä 3 ja 4 dollaria per mixed gallona. Nämä kustannukset voivat edelleen laskea, kun käytetään korkeampia veden ja sementin suhteita.
kemiallisten injektointilaastien primaarityypit (silikaatit, akryylit ja polyuretaanit) ovat kukin koostumukseltaan ainutlaatuisia. Vaikka se on todella suspendoitu kiintoaines laasti, koska hiukkaset ovat niin pieniä natriumsilikaatteja on korkea läpäisevyys maaperään ja kallioon, hyvin samanlainen kuin todellinen ratkaisu saumoja, joilla ei ole suspendoitua kiintoainetta.
natriumsilikaatti on kaksikomponenttinen laasti, jolla on tyypillisesti hyvin alhainen viskositeetti, mutta joka usein poistaa vettä hyytelöimisen jälkeen synereesiksi kutsutulla prosessilla. Natriumsilikaatit voivat olla herkkiä, lähellä epästabiileja, kun ne ruiskutetaan mihin tahansa pohjavesitilaan. Suhteellisen lyhyillä geeliajoilla, muutamasta minuutista muutamaan tuntiin, natriumsilikaatteja käytetään yleisesti tilapäisratkaisuna veden säätelyyn tai rakennetukeen, jonka arvioitu elinikä on muutama vuosi. Silikaateilla voidaan kokea pitempiä elinaikoja riippuen maaperän kemiasta. Natriumsilikaatit ovat tyypillisesti 2-3 dollaria sekagallonaa kohti.
kolloidinen piidioksidilaasti kehitettiin vähentämään synereesiä natriumsilikaattien kanssa, hallitsemaan paremmin geeliaikoja ja saavuttamaan pienempi viskositeetti. Kolloidista piidioksidilaastia valmistetaan monivaiheisessa prosessissa, jossa silikaattiliuos neutraloidaan osittain, mikä johtaa piidioksidiytimien muodostumiseen. Kolloidisella piidioksidilla on sama odotettu elinikä kuin natriumsilikaatilla, mutta monivaiheisen kehitysprosessin vuoksi hinnat ovat huomattavasti korkeammat, vaihdellen 13-15 dollarista sekoitettua gallonaa kohti.
akryylit määritellään ”todellisiksi liuoslaasteiksi”, joissa ei ole suspendoitunutta kiintoainetta ja joiden viskositeetti on erittäin alhainen – samanlainen kuin veden. Akryyliperhe koostuu akryyliamidista ja akrylaateista. Kukin tyyppi vaatii emäksisen hartsin sekoittamista katalyyttiin geelimatriisin luomiseksi mullassa tai kivessä, jolla on hallittavissa oleva geeliaika. Akryyliamidi muuttuu nesteestä kiinteäksi hallittavassa geeliajassa, joka vaihtelee 3 sekunnista 10 tuntiin. Akrylaattigeeliajat vaihtelevat noin minuutista tuntiin. Akryyliamidin eliniän arvioidaan olevan yli 300 vuotta ja akrylaatin noin 50 vuotta. Akryyliamidigeelin hinta vaihtelee tyypillisesti 6-8 dollariin sekoitetulta gallonalta, kun taas akrylaatit ovat hieman kalliimpia, 8-10 dollaria gallonalta.
polyuretaanilaasteja on kahta päätyyppiä, jotka määritellään hydrofiilisiksi ja hydrofobisiksi. Hydrofiiliset laastit ovat tyypillisesti yksikomponenttisia järjestelmiä, jotka reagoivat veden kanssa ja kovettuvat laajenevaan joustavaan vaahtoon tai ei-laajenevaan geeliin, joka vaatii kostean ympäristön kovettumisen jälkeen. Hydrofobiset laajenevat Vaahdot vaativat reagoidakseen vain vähän vettä, noin 4%, ja kestävät helposti märkä – / kuivajaksoja. Saatavilla on myös todellisia hydrofobisia vaahtoja, jotka eivät vaadi veden reagoimista. Hydrofiiliset Vaahdot laajenevat 4-6 kertaa alkuperäisestä tilavuudestaan, kun taas hydrofobiset Vaahdot laajenevat jopa 20 kertaa alkuperäisestä tilavuudestaan ja saattavat parantua joustavasti tai jäykästi. Useimmat valmistaa kuljettaa polyuretaanihartsit, joilla on NSF tai UL sertifikaatit hyväksymisestä käyttö juomavesi sovelluksia. Polyuretaanivaahdon elinkaaren arvioidaan olevan noin 75 vuotta. Kustannukset polyuretaanihartsit (ennen laajentamista) on tyypillisesti välillä 60 ja 80 dollaria gallona, kovettamaton. On huomattava, että polyuretaanivaahtojen kustannukset vähenevät huomattavasti, kun otetaan huomioon materiaalin ekspansiivinen komponentti kokonaiskustannuksissa.
Sovellukset – kun & miksi
sementtiä ja kemiallisia laasteja käytetään monenlaisissa rakennushankkeissa uudisrakentamisesta kunnostukseen. Esimerkiksi Portland-ja ultrafine-sementtilaasteja käytetään pääasiassa maaperän vakauttamiseen ja / tai veden säätelyyn siviilihankkeissa, kuten maapadoissa, tulvavalleissa, kaivoksissa, tunneleissa, metroissa, pystysuorissa kuiluissa, maanalaisissa rakenteissa tai jätteen kapseloinnissa. Tämäntyyppiset suuret hankkeet vaativat usein merkittäviä määriä laastia injektoidaan. Kemialliset saumauslaastit täydentävät usein sementtityyppisiä saumauslaasteja ja joissakin tapauksissa on vallitseva laasti, jota käytetään tietyssä tilanteessa.
monissa siviilihankkeissa, joissa saumausta odotetaan tapahtuvan, insinööri ennätys tai saumausta konsultti on laatinut saumaus ohjelma määritellään, minkä tyyppinen laasti on suunniteltu. Joissakin tapauksissa veden säätelyn tai maan stabiloinnin tarvetta ei kuitenkaan ennakoida, ja injektointiohjelma kehitetään nopeasti. Tyyppi laasti materiaali käytetään injektio välittömään tarpeeseen yleensä läpi yrityksen ja erehdyksen prosessi. Koska taloudellinen etu, Portland sementti laasti on usein ensimmäinen yritys. Jos geologiset olosuhteet eivät hyväksy Portlandsementtilaastia, käytetään ultrafine-sementtilaastia. Jos Portland tai ultrafine sementit onnistuvat, akryylihartsia kuten akryyliamidia ei usein käytetä.
Injektointilaasteja käytetään paljon myös huononevien saniteettiviemärien perusrakenteiden, betonipatojen tai huonokuntoisten rakenteiden kunnostuksessa. Yleensä tämäntyyppisissä projekteissa käytetään akryyligeelejä ja polyuretaanivaahtoja. Molempia käytetään vuotavien halkeamien ja liitosten tiivistämiseen. Akryyliamidigeeliä käytetään kuitenkin pääasiassa putkistossa, kun taas polyuretaanivaahtoja käytetään kaivoissa ja holveissa ja niiden ympärillä. Jos tyhjiöitä on tapahtunut alla luokan rakenteita, erittäin laaja polyuretaani hydrofobinen vaahtoja käytetään yleisesti täyttää tyhjiö. Betonilaattojen nostoon käytetään myös erikoisvalmisteista polyuretaanivaahtoa, joka tarjoaa rakenteellista tukea käyttämällä kevyttä ratkaisua, joka ei edistä lisälaattojen asettumista. Kovettunut rakenteellinen vaahto painaa noin 4 lbs kiloa kuutiometriä kohti verrattuna paljon raskaampaan mudjacking-materiaaliin.
kun on tarpeen lopettaa vuodot, vakauttaa maaperä tai valvoa vettä, on suositeltavaa, että pätevä laastikonsultti ja laastin ruiskutusurakoitsija palkataan antamaan asennussuositukset ja asiantuntevaa laastin toimittajaa on kuultava avustamaan asianmukaisessa laastin valinnassa.
Britt N. Babcock, P. E., ON Avanti Internationalin geoteknisen osaston johtaja. Avanti International on täyden palvelun toimittaja ja kokenut korkealaatuisten sementti-ja kemikaalilaastien toimittaja Yhdysvalloissa.