írta: Britt N. Babcock, P. E.
a Cement és a kémiai habarcsok számos talajviszonyban hatékonyak.
használt számtalan új és rehabilitációs építési projektek, cementkötésű és kémiai habarcsok közös kategória és név, de a különböző különbségek messze felülmúlják a közös tulajdonságait. Mindkét fugatípust polgári alkalmazásokban használják, kezdve a csatornacső rehabilitációjától az új alagútig vagy aknaépítésig, keskeny üregek/repedések, sziklarepedések kitöltésére vagy a talaj áteresztésére a talajvíz ellenőrzésére, az üregek kitöltésére vagy a geológia szerkezeti támogatásának növelésére. Bár a cement és a kémiai habarcsok összetételükben, alkalmazásukban és költségükben eltérőek lehetnek, végső soron ugyanazon projektek kiegészítő termékei. Ez a tanulmány feltárja, hogy mikor és miért kell használni a különböző típusú habarcsokat és az egyes termékek költségtartományát.
a habarcs injektálásának gyakorlata és a rendelkezésre álló habarcstermékek széles választéka megnehezítheti a projekthez megfelelő habarcs kiválasztását. Mivel nehéz a téma összetettségét egyetlen cikkbe összefoglalni, a cikk néhány konkrét témáját az egyszerűség kedvéért általánosították. Ha olyan helyzet áll fenn a projekten, ahol fugázó befecskendezésre van szükség, szakképzett fugázó vállalkozót és tapasztalt fugázó tanácsadót kell bevonni a fugázási és telepítési ajánlások nyújtására, és egy hozzáértő fugázó szállítóval, mint például az Avanti International, konzultálni kell a megfelelő fugaválasztás elősegítése érdekében.
a fugázók és gélek felhasználhatók hatékony, tartós vízzáró, valamint talajstabilizátor létrehozására.
Habarcscsalád és altípusok
a polgári építési és rehabilitációs projektekben használt habarcsokat általában cement vagy kémiai habarcs kategóriába lehet sorolni. Minden habarcscsaládon belül vannak elsődleges habarcs altípusok: a cement habarcscsaládon belül a közönséges Portlandcement és az ultrafinom cementek határozzák meg ezeket az altípusokat. A kémiai habarcs család magában foglalja a nátrium-szilikát, akril gélek és poliuretán expanzív habok. Bár minden szülő habarcs típus elsődleges habarcs ívik, ez az, ahol a közös vonások véget ér, és az egyes habarcs típusok szét a saját egyedi jellemzőit.
a cementhabarcsokat szuszpendált szilárd habarcsoknak kell tekinteni, mivel olyan részecskékkel rendelkeznek, amelyek összetételüket a Portlandcement-klinker őrléséből nyerik. A klinkerre alkalmazott őrlési erőfeszítés szintje határozza meg az átlagos szemcseméretet. A Portlandcement habarcs szemcsemérete általában átlagosan 15 Mikron. A mikrofinom cementek 6-10 mikron, míg az ultrafinom cementek átlagos részecskemérete 3-5 mikron lehet. Amerikai habarcs Maladban, Idaho, egyedi kevert cementkötésű habarcsokat tud biztosítani, amelyek megfelelnek a projekt specifikus követelményeinek.
a habarcs azon képessége, hogy behatoljon egy kőzetrepedésbe, nagymértékben függ a szemcsemérettől, míg a talaj áthatolásának képessége a habarcs felületi feszültségétől is függ. A cement reológiája, amely a habarcs áramlási képessége, a víz/cement arány szabályozásával valósul meg, és szinte mindig szuperplasztikátort adnak hozzá a viszkozitás csökkentése érdekében. Míg adalékanyagok adhatók hozzá a gyógyulási idő lassításához, vízzel keverve a cementhabarcsok elkezdenek gyógyulni és nagy nyomószilárdságot hoznak létre. Az injektálás után a cementek hosszú távú megoldásoknak tekinthetők a vízszabályozás vagy a szerkezeti fejlesztés szempontjából, amelyek élettartama 100-200 év. A szokásos Portlandcement költségek (vegyes) általában 1 és 2 dollár között mozognak vegyes gallononként, míg a mikrofinom/ ultrafinom cementek költségei (vegyes) általában 3 és 4 dollár között mozognak vegyes gallononként. Ezek a költségek tovább csökkenthetők, ha magasabb víz / cement arányt alkalmaznak.
a kémiai habarcsok elsődleges típusai (szilikátok, akrilok és poliuretánok) egyedi összetételűek. Bár ez valóban szuszpendált szilárd habarcs, mivel a részecskék olyan kicsi nátrium-szilikátok, amelyek nagyfokú áthatolhatóságot mutatnak a talajba és a kőzetbe, nagyon hasonlóak a valódi oldatos habarcsokhoz, amelyekben nincs szuszpendált szilárd anyag.
a nátrium-szilikát egy kétkomponensű habarcs, amelynek viszkozitása jellemzően nagyon alacsony, de a szinerézisnek nevezett eljárással gyakran kiüríti a vizet a gélesedés után. A nátrium-szilikátok érzékenyek lehetnek, instabilak lehetnek, ha bármilyen talajvíz állapotba kerülnek. Viszonylag rövid gélidővel, néhány perctől néhány óráig a nátrium-szilikátokat általában ideiglenes megoldásként használják a vízszabályozáshoz vagy a szerkezeti támogatáshoz, becsült élettartama néhány év. A talaj kémiájától függően a szilikátokkal hosszabb élettartam tapasztalható. A nátrium-szilikátok általában 2-3 dollár / vegyes gallon között mozognak.
kolloid szilícium-dioxid habarcsot fejlesztettek ki a nátrium-szilikátokkal történő szinerézis problémájának csökkentésére, a gélidők jobb szabályozására és alacsonyabb viszkozitás elérésére. A kolloid szilícium-dioxid-habarcsot többlépcsős eljárásban állítják elő, ahol egy szilikátoldatot részben semlegesítenek, ami szilícium-dioxid-magok képződéséhez vezet. A kolloid szilícium-dioxid várható élettartama megegyezik a nátrium-szilikát várható élettartamával, de a fejlesztés többlépcsős folyamata miatt az árak jelentősen magasabbak, kezdve 13 nak nek 15 dollár / vegyes gallon.
az akrilokat “valódi oldatos habarcsokként” definiálják, amelyek szuszpendált szilárd anyagoktól mentesek és rendkívül alacsony viszkozitásúak – hasonlóan a vízhez. Az akrilcsalád akrilamidból és akrilátokból áll. Mindegyik típushoz egy alapgyantát kell összekeverni egy katalizátorral annak érdekében, hogy gélmátrixot hozzon létre egy talajban vagy kőzetben, szabályozható gélidővel. Az akrilamid folyadékról szilárd anyagra változik egy szabályozható gélidő alatt, amely 3 másodperctől 10 óráig terjed. Az akrilát gélidők körülbelül egy perctől egy óráig terjednek. Az akrilamid élettartama a becslések szerint meghaladja a 300 évet, míg az akrilát körülbelül 50 év. Az akrilamid gél ára általában 6 és 8 dollár / vegyes gallon között mozog, míg az akrilátok valamivel drágábbak, 8 és 10 dollár / gallon között.
a poliuretán habarcsoknak két elsődleges típusa van, amelyek hidrofil és hidrofób jellegűek. A hidrofil fugázók jellemzően egykomponensű rendszerek, amelyek vízzel reagálnak, és kikeményednek egy expanzív rugalmas habra vagy nem expanzív gélre, amely nedves környezetet igényel a kikeményedés után. A hidrofób expanzív habok reakciójához kevés víz szükséges, körülbelül 4%, és könnyen ellenállnak a nedves / száraz ciklusoknak. Valódi hidrofób habok is rendelkezésre állnak, amelyek nem igénylik a víz reakcióját. A hidrofil habok az eredeti térfogatuk 4-6-szorosára, míg a hidrofób habok az eredeti térfogat 20-szorosára tágulnak, és rugalmasan vagy mereven kikeményedhetnek. A legtöbb gyártó poliuretán gyantákat hordoz, amelyek NSF vagy UL tanúsítvánnyal rendelkeznek, amelyek jóváhagyják az ivóvízben történő felhasználást. A poliuretán hab élettartama becslések szerint körülbelül 75 év. A poliuretán gyanták költsége (a terjeszkedés előtt) általában 60-80 dollár / gallon, nem kezelt. Meg kell jegyezni, hogy a költségek poliuretán habok drasztikusan csökken, ha az egyik tényező a expanzív komponens az anyag a teljes költségeket.
Alkalmazások – amikor & miért
Cement és vegyi habarcs használják a legkülönbözőbb építési projektek kezdve az új építési rehabilitáció. Például a Portlandi és ultrafinom cementhabarcsokat elsősorban a talaj stabilizálására és/vagy a víz szabályozására használják polgári projektekben, beleértve a földes gátakat, gátakat, bányákat, alagutakat, aluljárókat, függőleges aknákat, föld alatti szerkezeteket vagy hulladékkapszulázást. Az ilyen típusú nagyszabású projektek gyakran jelentős mennyiségű habarcsot igényelnek. A kémiai habarcsok gyakran kiegészítik a cement típusú habarcsokat, és egyes esetekben az adott helyzetben használt domináns habarcs lesz.
számos olyan polgári projektnél, ahol a fugázás várhatóan bekövetkezik, a rekordmérnök vagy a fugázási tanácsadó elkészíti a fugázási programot, amely meghatározza, hogy milyen típusú fugát terveznek. Bizonyos esetekben azonban nem várható a vízszabályozás vagy a talajstabilizálás szükségessége, ezért gyorsan kidolgozzák a fugázási programot. Az azonnali szükséglet esetén injekcióhoz használt habarcsanyag típusa általában próba-hiba folyamaton megy keresztül. A gazdasági előny miatt a Portlandcement habarcs gyakran lesz az első kísérlet. Ha a geológiai körülmények nem fogadják el a Portlandcement habarcsot, akkor ultrafinom cementhabarcsot használnak. Ha a Portland vagy az ultrafinom cementek sikeresek, gyakran nem alkalmaznak akrilgyantát, például akrilamidot.
a habarcsokat széles körben használják a romló szennyvízcsatorna-infrastruktúrák, beton gátak vagy minőség alatti szerkezetek rehabilitációjában is. Általában az ilyen típusú projektekhez akril géleket és poliuretán habokat használnak. Mindkettőt a szivárgó repedések és ízületek tömítésére használják. Az akrilamid gélt azonban elsősorban a csővezeték-rendszerben használják, míg a poliuretán habokat az aknákban és a boltozatokban és azok körül használják. Ahol üregek keletkeztek a minőségi szerkezetek mögött, a nagy kiterjedésű poliuretán hidrofób habokat általában használják az üreg kitöltésére. Néhány speciálisan kialakított poliuretán habot használnak betonlapok emelésére is, amely szerkezeti támogatást nyújt egy könnyű megoldás alkalmazásával, amely nem segíti elő a további födémtelepítést. A kikeményedett szerkezeti hab súlya körülbelül 4 font / köbméter, összehasonlítva a sokkal nehezebb mudjacking anyaggal.
amikor szembe kell állítani a szivárgást, stabilizálni a talajt vagy ellenőrizni a vizet, javasoljuk, hogy szakképzett habarcs-tanácsadó és habarcs-befecskendező vállalkozó vegyen részt a telepítési ajánlások biztosításában, és egy hozzáértő habarcs-szállítóval kell konzultálni a megfelelő habarcs kiválasztásában.
Britt N. Babcock, P. E., az Avanti International Geotechnikai részlegének igazgatója. Az Avanti International teljes körű szolgáltatást nyújtó és tapasztalt beszállítója a kiváló minőségű cement-és vegyi habarcsoknak az Egyesült Államokban.