de Britt N. Babcock, P. E.
cimentul și chiturile chimice sunt eficiente într-o serie de condiții de sol.
utilizate pe o multitudine de proiecte de construcții noi și de reabilitare, chiturile pe bază de ciment și chimice au o categorie și un nume comune, dar diferențele distincte depășesc cu mult calitățile comune. Ambele tipuri de mortar sunt utilizate în aplicații civile, de la reabilitarea conductelor de canalizare până la construcția de tuneluri sau arbori noi, utilizate pentru umplerea cavităților/fisurilor înguste, fisurilor de rocă sau pentru a pătrunde în soluri pentru controlul apelor subterane, umplerea golurilor sau pentru creșterea suportului structural al geologiei. Deși cimentul și chiturile chimice pot diferi în ceea ce privește compoziția, aplicarea și costul, acestea sunt în cele din urmă produse complementare pe aceleași proiecte. Această lucrare va explora când și de ce să utilizați diferitele tipuri de chituri și gama de costuri a fiecărui produs.
practica injectării chiturilor și gama largă de produse de mortar disponibile pot complica alegerea chitului potrivit pentru proiect. Deoarece este dificil să rezumăm complexitatea subiectului într-o singură lucrare, unele subiecte specifice din această lucrare au fost generalizate pentru simplitate. Dacă există o situație în proiectul dvs. în care este necesară injectarea chitului, un contractant calificat de chituire și un consultant cu experiență în chituire ar trebui să fie angajat pentru a oferi recomandări de chituire și instalare și un furnizor de chituire informat, cum ar fi Avanti International, ar trebui consultat pentru a ajuta la selectarea corectă a chitului.
chiturile și gelurile pot fi utilizate pentru a crea o barieră eficientă, de lungă durată, precum și un stabilizator de sol.
familia de mortar și subtipurile
chiturile utilizate în construcții civile și proiecte de reabilitare pot fi, în general, clasificate fie în ciment, fie în mortar chimic. În cadrul fiecărei familii de mortar, există subtipuri primare de mortar: în cadrul familiei de mortar de ciment, cimentul Portland obișnuit și cimenturile ultrafine definesc aceste subtipuri. Familia de mortar chimic include silicat de sodiu, geluri acrilice și spume expansive poliuretanice. Deși fiecare tip de mortar părinte are chituri primare, aici se termină punctele comune și tipurile individuale de mortar se împart în propriile caracteristici unice.
chiturile de ciment sunt considerate a fi chituri solide în suspensie, deoarece au particule care compun compoziția lor, care este derivată din măcinarea clincherului de ciment Portland. Nivelul efortului de măcinare aplicat clincherului determină dimensiunea medie a particulelor. Mortarul de ciment Portland are, în general, dimensiuni de particule în medie de 15 Microni. Cimenturile Microfine variază de la 6 la 10 microni, în timp ce cimenturile ultrafine pot avea dimensiuni medii de particule de 3 până la 5 microni. Chitul american din Malad, Idaho, poate oferi chituri de ciment amestecate personalizate care îndeplinesc cerințele specifice proiectului.
capacitatea unui mortar de a penetra o fisură de rocă depinde în mare măsură de dimensiunea particulelor, în timp ce capacitatea sa de a pătrunde într-un sol depinde și de tensiunea superficială din mortar. Reologia unui ciment, care este capacitatea mortarului de a curge, se realizează prin controlul raportului apă/ciment și aproape întotdeauna se adaugă un superplastifiant pentru a reduce vâscozitatea. În timp ce aditivii pot fi Adăugați pentru a încetini timpul de vindecare, odată amestecați cu apă, chiturile de ciment vor începe să se vindece și să creeze o rezistență ridicată la compresiune. Odată injectate, cimenturile sunt considerate soluții pe termen lung fie pentru controlul apei, fie pentru îmbunătățirea structurală, având o durată de viață cuprinsă între 100 și 200 de ani. Costurile obișnuite de ciment Portland (mixte) vor varia de obicei între 1 și 2 dolari pe galon mixt, în timp ce costurile cimenturilor microfine/ ultrafine (mixte) vor varia de obicei între 3 și 4 dolari pe galon mixt. Aceste costuri se pot reduce și mai mult atunci când sunt utilizate raporturi mai mari de apă/ciment.
tipurile primare de chituri chimice (silicați, acrilici și poliuretani) sunt fiecare unice în compoziție. Deși este cu adevărat un mortar de solide în suspensie, deoarece particulele sunt atât de mici silicați de sodiu au un grad ridicat de penetrabilitate în soluri și roci, foarte asemănătoare cu chiturile de soluție adevărate, care nu au solide în suspensie.
silicatul de sodiu este un mortar bicomponent care are de obicei o vâscozitate foarte scăzută, dar va elimina adesea apa după gelifiere printr-un proces numit sinereză. Silicații de sodiu pot fi sensibili, care se învecinează cu instabilitatea, atunci când sunt injectați în orice stare de apă subterană. Cu timpi relativ scurți de gel, de la câteva minute până la câteva ore, silicații de sodiu sunt utilizați în mod obișnuit ca soluție temporară pentru controlul apei sau suport structural cu o durată de viață estimată de câțiva ani. Durata de viață mai lungă poate fi experimentată cu silicați în funcție de chimia solurilor. Silicații de sodiu variază de obicei între 2 și 3 dolari pe galon mixt.
chitul de silice coloidală a fost dezvoltat pentru a reduce problema sinerezei cu silicații de sodiu, pentru a asigura un control mai bun al timpilor de gel și pentru a obține o vâscozitate mai mică. Chitul de silice coloidală este preparat într-un proces în mai multe etape în care o soluție de silicat este parțial neutralizată, ducând la formarea nucleelor de silice. Silica coloidală are aceeași durată de viață așteptată ca și silicatul de sodiu, dar din cauza procesului de dezvoltare în mai multe etape, prețurile sunt considerabil mai mari, variind de la 13 la 15 dolari pe galon mixt.
acrilicele sunt definite ca „chituri de soluție adevărate”, care nu conțin solide în suspensie și au o vâscozitate extrem de scăzută – similară cu apa. Familia acrilică este formată din acrilamidă și acrilați. Fiecare tip necesită amestecarea unei rășini de bază cu un catalizator pentru a crea o matrice de gel într-un sol sau rocă cu un timp de gel controlabil. Acrilamida se schimbă de la un lichid la un solid într-un timp de gel controlabil variind de la 3 secunde până la 10 ore. Timpul de gel acrilat variază de la aproximativ un minut la o oră. Durata de viață a unei acrilamide este estimată a fi mai mare de 300 de ani, în timp ce un acrilat este estimat a fi de aproximativ 50 de ani. Costul gelului de acrilamidă va varia de obicei între 6 și 8 dolari pe galon mixt, în timp ce acrilații sunt puțin mai scumpi, variind între 8 și 10 dolari pe galon.
există două tipuri principale de chituri poliuretanice definite ca hidrofile și hidrofobe. Chiturile hidrofile sunt de obicei sisteme cu un singur component care reacționează cu apa și se vindecă la o spumă flexibilă expansivă sau gel neexpansiv care necesită un mediu umed după întărire. Spumele expansive hidrofobe necesită puțină apă pentru a reacționa, aproximativ 4%, și rezistă cu ușurință ciclurilor umede/uscate. Sunt disponibile și spume hidrofobe adevărate, care nu necesită apă pentru a reacționa. Spumele hidrofile se extind de 4 până la 6 ori volumul lor original, în timp ce spumele hidrofobe se extind până la 20 de ori volumul original și se pot vindeca flexibil sau rigid. Majoritatea fabricilor poartă rășini poliuretanice cu certificări NSF sau UL care aprobă utilizarea în aplicații cu apă potabilă. Durata de viață a spumei poliuretanice este estimată la aproximativ 75 de ani. Costul rășinilor poliuretanice (înainte de expansiune) va varia de obicei între 60 și 80 de dolari pe galon, necurățate. Trebuie remarcat faptul că costul spumelor poliuretanice se reduce drastic atunci când se determină componenta expansivă a materialului în costurile totale.
Aplicații-când & de ce
cimentul și chiturile chimice sunt utilizate într-o mare varietate de proiecte de construcții, de la construcții noi până la reabilitare. De exemplu, chiturile de ciment Portland și ultrafine sunt utilizate în principal pentru stabilizarea solului și/sau controlul apei în proiecte civile, inclusiv baraje de pământ, diguri, mine, tuneluri, metrou, arbori verticali, structuri subterane sau încapsularea deșeurilor. Aceste tipuri de proiecte la scară largă vor necesita adesea injectarea unor volume semnificative de mortar. Chiturile chimice vor completa adesea chiturile de tip ciment și, în unele cazuri, vor fi chitul predominant utilizat pentru o anumită situație.
în multe proiecte civile în care se așteaptă să se producă chituirea, inginerul de înregistrare sau consultantul de chituire va fi pregătit un program de chituire care să definească ce tip de mortar este planificat. Cu toate acestea, în unele cazuri, nevoia de control al apei sau de stabilizare a solului nu este anticipată și un program de chituire este dezvoltat rapid. Tipul de material de mortar utilizat pentru injectare pentru o nevoie imediată trece, în general, printr-un proces de încercare și eroare. Datorită avantajului economic, chitul de ciment Portland va fi adesea prima încercare. Dacă condițiile geologice nu vor accepta cimentul Portland, atunci se va utiliza un mortar de ciment ULTRAFIN. Dacă cimenturile Portland sau ultrafine au succes, o rășină acrilică precum acrilamida nu va fi adesea folosită.
chiturile sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în reabilitarea infrastructurilor de canalizare sanitare deteriorate, a barajelor din beton sau a structurilor sub grad. În general, pentru aceste tipuri de proiecte, se folosesc geluri acrilice și spume poliuretanice. Ambele sunt utilizate pentru a sigila fisurile și îmbinările care scurg. Cu toate acestea, gelul de acrilamidă este utilizat în principal în sistemul de conducte, în timp ce spumele poliuretanice sunt utilizate în și în jurul gurilor de vizitare și bolților. În cazul în care golurile au apărut în spatele structurilor sub grad, spumele hidrofobe poliuretanice foarte expansive sunt utilizate în mod obișnuit pentru a umple golul. Unele spumă poliuretanică special concepută este, de asemenea, utilizată pentru ridicarea plăcilor de beton, care oferă suport structural prin utilizarea unei soluții ușoare care nu va promova așezarea suplimentară a plăcilor. Spuma structurală întărită cântărește aproximativ 4 lbs lire sterline pe picior cubic, comparativ cu Materialul mult mai greu de mudjacking.
atunci când se confruntă cu necesitatea de a opri scurgerile, de a stabiliza solul sau de a controla apa, se recomandă ca un consultant calificat de mortar și un antreprenor de injecție de mortar să fie angajat pentru a oferi recomandări de instalare și un furnizor de mortar informat să fie consultat pentru a ajuta la selectarea corectă a mortarului.
Britt N. Babcock, P. E., Este Director al Diviziei geotehnice la Avanti International. Avanti International este un furnizor de servicii complete și un furnizor experimentat de ciment și chituri chimice de înaltă calitate în Statele Unite.