Da Britt N. Babcock, P. E.
cementizie e chimiche malta efficace in una vasta gamma di condizioni del terreno.
Utilizzato su una miriade di progetti di costruzione nuovi e di riabilitazione, le malte cementizie e chimiche condividono una categoria e un nome comuni, ma le differenze distinte superano di gran lunga le qualità comuni. Entrambi i tipi di stucco sono utilizzati in applicazioni civili che vanno dalla riabilitazione del tubo fognario alla costruzione di nuovi tunnel o alberi, utilizzati per riempire cavità/fessure strette, fessure rocciose o per permeare terreni per il controllo delle acque sotterranee, riempimento vuoto o per aumentare il supporto strutturale della geologia. Sebbene le malte cementizie e chimiche possano differire per composizione, applicazione e costo, sono in definitiva prodotti complementari sugli stessi progetti. Questo documento esplorerà quando e perché utilizzare i vari tipi di malte e la gamma di costi di ciascun prodotto.
La pratica di iniettare stucchi e la vasta gamma di prodotti di stucco disponibili possono rendere complicata la scelta della malta giusta per il progetto. Poiché è difficile riassumere la complessità dell’argomento in un singolo documento, alcuni argomenti specifici all’interno di questo documento sono stati generalizzati per semplicità. Se esiste una situazione sul progetto in cui è richiesta l’iniezione di malta, un appaltatore qualificato di stuccatura e un consulente esperto di stuccatura dovrebbero essere impegnati a fornire raccomandazioni di stuccatura e installazione e un fornitore esperto di stuccatura, come Avanti International, dovrebbe essere consultato per assistere nella corretta selezione della malta.
Stucchi e gel possono essere utilizzati per creare una barriera d’acqua efficace e duratura, così come stabilizzatore del suolo.
Famiglia e sottotipi di fughe
Le fughe utilizzate nelle costruzioni civili e nei progetti di riabilitazione possono essere generalmente classificate in una malta cementizia o chimica. All “interno di ogni famiglia stucco, ci sono sottotipi stucco primario: all” interno della famiglia malta cementizia, cemento Portland ordinaria e cementi ultrafini definiscono questi sottotipi. La famiglia di stucchi chimici comprende silicato di sodio, gel acrilici e schiume espansive poliuretaniche. Anche se ogni tipo di stucco genitore ha spawn stucco primario, questo è dove i punti in comune finiscono e i singoli tipi di stucco suddivisi in proprie caratteristiche uniche.
Le malte cementizie sono considerate come malte solide in sospensione, in quanto contengono particolato che ne costituisce la composizione derivata dalla macinazione del clinker di cemento Portland. Il livello di sforzo di macinazione applicato al clinker determina la dimensione media del particolato. La malta cementizia Portland ha generalmente dimensioni del particolato in media di 15 micron. I cementi microfini vanno da 6 a 10 micron mentre i cementi ultrafini possono avere dimensioni medie del particolato da 3 a 5 micron. La malta statunitense a Malad, Idaho, può fornire stucchi cementizi miscelati personalizzati che soddisfano i requisiti specifici del progetto.
La capacità di una malta di penetrare in una fessura rocciosa dipende in gran parte dalle dimensioni del particolato, mentre la sua capacità di permeare un terreno dipende anche dalla tensione superficiale all’interno della malta. La reologia di un cemento, che è la capacità della malta di fluire, si ottiene attraverso il controllo del rapporto acqua / cemento e quasi sempre viene aggiunto un superplasticizzatore per ridurre la viscosità. Mentre gli additivi possono essere aggiunti per rallentare il tempo di polimerizzazione, una volta miscelati con acqua, le malte cementizie inizieranno a curare e creare un’elevata resistenza alla compressione. Una volta iniettati, i cementi sono considerati soluzioni a lungo termine per il controllo dell’acqua o il miglioramento strutturale con una durata di vita compresa tra 100 e 200 anni. I costi ordinari del cemento Portland (misti) oscilleranno tipicamente tra 1 e 2 dollari al gallone misto mentre i costi dei cementi microfini/ ultrafini (misti) oscilleranno tipicamente tra 3 e 4 dollari per gallone misto. Questi costi possono ridurre ulteriormente quando vengono impiegati rapporti acqua/cemento più elevati.
I principali tipi di malte chimiche (silicati, acrilici e poliuretani) sono ciascuno unico nella composizione. Anche se è veramente una malta di solidi sospesi, perché le particelle sono così piccole silicati di sodio hanno un alto grado di penetrabilità in terreni e rocce, molto simile alle vere malte di soluzione, che non hanno solidi sospesi.
Il silicato di sodio è una malta bicomponente che in genere ha una viscosità molto bassa, ma spesso espunge l’acqua dopo la gelificazione mediante un processo chiamato sineresi. I silicati di sodio possono essere sensibili, confinanti con instabili, quando iniettati in qualsiasi condizione di acque sotterranee. Con tempi di gel relativamente brevi, da pochi minuti a poche ore, i silicati di sodio sono comunemente usati come soluzione temporanea per il controllo dell’acqua o il supporto strutturale con una durata stimata di alcuni anni. Si possono sperimentare durate più lunghe con i silicati a seconda della chimica dei terreni. Silicati di sodio in genere variano tra 2 e 3 dollari per gallone misto.
La malta di silice colloidale è stata sviluppata per ridurre il problema della sineresi con silicati di sodio, per fornire un migliore controllo dei tempi di gel e ottenere una viscosità inferiore. La malta di silice colloidale viene preparata in un processo a più fasi in cui una soluzione di silicato viene parzialmente neutralizzata, portando alla formazione di nuclei di silice. La silice colloidale ha la stessa durata prevista del silicato di sodio, ma a causa del processo a più fasi per lo sviluppo, i prezzi sono considerevolmente più alti, che vanno da 13 a 15 dollari per gallone misto.
Gli acrilici sono definiti come “vere fughe di soluzione”, che sono privi di solidi sospesi e hanno una viscosità estremamente bassa, simile all’acqua. La famiglia acrilica è costituita da acrilammide e acrilati. Ogni tipo richiede che una resina di base sia mescolata con un catalizzatore per creare una matrice di gel all’interno di un terreno o di una roccia con un tempo di gel controllabile. L’acrilammide passa da un liquido a un solido in un tempo di gel controllabile che va da 3 secondi fino a 10 ore. I tempi del gel di acrilato vanno da circa un minuto a un’ora. La durata di vita di un acrilammide è stimata essere superiore a 300 anni, mentre un acrilato è stimato a circa 50 anni. Il costo del gel di acrilammide in genere varia tra 6 e 8 dollari per gallone misto mentre gli acrilati sono leggermente più costosi, compresi tra 8 e 10 dollari per gallone.
Esistono due tipi primari di malte poliuretaniche definite idrofile e idrofobiche. Le fughe idrofile sono tipicamente sistemi monocomponenti che reagiscono con l’acqua e curano una schiuma flessibile espansiva o un gel non espansivo che richiede un ambiente umido dopo la polimerizzazione. Le schiume espansive idrofobiche richiedono poca acqua per reagire, circa il 4%, e resistono facilmente ai cicli umido/secco. Sono disponibili anche vere schiume idrofobiche, che non richiedono l’acqua per reagire. Le schiume idrofile si espandono da 4 a 6 volte il loro volume originale, mentre le schiume idrofobe si espandono fino a 20 volte il volume originale e possono curare in modo flessibile o rigido. La maggior parte dei produttori trasporta resine poliuretaniche con certificazioni NSF o UL che approvano l’uso in applicazioni di acqua potabile. La durata della schiuma poliuretanica è stimata in circa 75 anni. Il costo delle resine poliuretaniche (prima dell’espansione) in genere varia tra 60 e 80 dollari per gallone, non polimerizzato. Va notato che il costo di schiume poliuretaniche ridurre drasticamente quando si fattori la componente espansiva del materiale nei costi complessivi.
Applicazioni – Quando& Perché
Le malte cementizie e chimiche vengono utilizzate in un’ampia varietà di progetti di costruzione che vanno dalla nuova costruzione alla riabilitazione. Ad esempio, le malta cementizia Portland e ultrafine sono utilizzate prevalentemente per stabilizzare il suolo e/o controllare l’acqua in progetti civili, tra cui dighe di terra, argini, miniere, gallerie, metropolitane, pozzi verticali, strutture sotterranee o incapsulamento dei rifiuti. Questi tipi di progetti su larga scala richiedono spesso volumi significativi di stucco da iniettare. Le fughe chimiche spesso integrano le fughe di tipo cementizio e in alcuni casi saranno la malta predominante utilizzata per una situazione particolare.
Su molti progetti civili in cui si prevede che si verifichi la stuccatura, l’ingegnere di registrazione o il consulente di stuccatura avrà preparato un programma di stuccatura che definisce il tipo di stucco pianificato. In alcuni casi, tuttavia, la necessità di controllo dell’acqua o stabilizzazione del suolo non è prevista e un programma di stuccatura è sviluppato rapidamente. Il tipo di materiale di stucco utilizzato per l’iniezione per un bisogno immediato generalmente passa attraverso un processo di prova ed errore. A causa del vantaggio economico, malta cementizia Portland sarà spesso il primo tentativo. Se le condizioni geologiche non accetteranno la malta cementizia Portland, verrà utilizzata una malta cementizia ultrafine. Se Portland o cementi ultrafini hanno successo, una resina acrilica come acrilammide spesso non sarà impiegato.
Le fughe sono anche ampiamente utilizzate nella riabilitazione di infrastrutture fognarie sanitarie deteriorate, dighe in calcestruzzo o strutture inferiori. Generalmente per questi tipi di progetti vengono utilizzati gel acrilici e schiume poliuretaniche. Entrambi sono utilizzati per sigillare crepe e giunti che perdono. Tuttavia, il gel di acrilammide è utilizzato prevalentemente nel sistema di tubazioni, mentre le schiume poliuretaniche sono utilizzate all’interno e intorno a tombini e volte. Dove i vuoti si sono verificati dietro sotto le strutture del grado, le schiume idrofobiche altamente espansive del poliuretano sono comunemente usate per riempire il vuoto. Alcuni schiuma poliuretanica appositamente progettato viene utilizzato anche per il sollevamento di lastre di cemento, che fornisce supporto strutturale utilizzando una soluzione leggera che non promuoverà ulteriore insediamento lastra. Curato schiuma strutturale pesa circa 4 libbre libbre per piede cubo rispetto al materiale mudjacking molto più pesante.
Di fronte alla necessità di fermare le perdite, stabilizzare il suolo o controllare l’acqua, si raccomanda che un consulente qualificato di stucco e un appaltatore di iniezione di stucco siano impegnati a fornire raccomandazioni di installazione e un fornitore esperto di stucco dovrebbe essere consultato per assistere nella corretta selezione della malta.
Britt N. Babcock, P. E., è Direttore della Divisione Geotecnica di Avanti International. Avanti International è un fornitore di servizi completi e un fornitore esperto di malta cementizia e chimica di alta qualità negli Stati Uniti.