Φυσικές και μηχανικές ιδιότητες ενεμάτων με διάφορους τύπους ρευστοποιητών

Transcript

1 Φυσικές και μηχανικές ιδιότητες ενεμάτων με διάφορους τύπους ρευστοποιητών ΤΑΣΟΠΟΥΛΟΥ ΘΩΜΑΗ ΤΕΡΖΟΠΟΥΛΟΥ ΕΥΔΟΚΙΑ ΦΙΡΚΑ ΙΟΥΛΙΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ : ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ ΚΩΝ/ΤΙΝΟΣ

2 Τεχνολογία τσιμεντενέσεων Οι ενέσεις είναι μία μέθοδος που αποσκοπεί στην βελτίωση του εδάφους, δηλαδή την βελτίωση των μηχανικών χαρακτηριστικών του εδάφους θεμελίωσης Σκοπός πλήρωση πόρων, μικρορωγμών, διακλάσεων ή άλλων ατελειών σε εδαφικά ή βραχώδη υλικά μείωση της διαπερατότητας και παραμορφωσιμότητας της ενεμένης περιοχής αύξηση της αντοχής

3 Αποτέλεσμα : Στεγανότητα Περιορισμός των ωθήσεων άνωσης και άλλων μετακινήσεων Αύξηση των αντοχών Ακολουθία ενεργειών των τσιμεντενέσεων : 1.διάτρηση μιας οπής κατάλληλης διαμέτρου σε προκαθορισμένο βάθος 2.προετοιμασία, αναλογίες, ζύγισμα και ανάμιξη του επιλεγμένου αιωρήματος ενέματος 3.έγχυση του προετοιμασμένου αιωρήματος στο καθορισμένο τμήμα της οπής, μέσω της οποίας γεμίζονται οι ρωγμές.

4 Διάτρηση οπών Εξοπλισμοί Γεώτρησης Περιστροφικοί Περιστροφικοί Κρουστικοί

5 Η σημασία της καθετότητας οπής Απόκλιση των οπών από τον κατακόρυφο άξονα 1.κρουστική γεώτρηση 2.περιστροφική γεώτρηση

6 Μέθοδος κατά κατιόντα βήματα ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΕΝΕΣΗΣ Μέθοδος κατά κατιόντα βήματα Μέθοδος κατά ανιόντα βήματα

7 Μέθοδος κατά ανιόντα βήματα

8 Μέθοδος «χωριζόμενου διαστήματος» Πρέπει : Βάθος Πρωτεύουσας > Δευτερεύουσας < Τριτεύουσας οπής

9 Τσιμέντο Portland ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΜΑΤΩΝ Το κύριο συστατικό για την προετοιμασία των αιωρημάτων ενέματος είναι το τσιμέντο Portland. Το συγκεκριμένο είδος τσιμέντου χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα σε ποζολάνες, ανθεκτικότητα σε θετικές επιδράσεις και υψηλή αντοχή. Η χημική του σύνθεση καθορίζεται από την περιεκτικότητα σε SiO3, MgO, 3CaO.Al2O3, αδρανή πρόσθετα, τέφρα και ποζολανικό υλικό Το εμπορικά διαθέσιμο τσιμέντο Portland είναι κατά κανόνα λεπτό, κοκκώδες (τιμή Blaine περίπου 3400 cm2/gr) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ενέσεις χωρίς κανένα περιορισμό. Στην Ελλάδα χρησιμοποιείται τσιμέντο τύπου ΙΙ 45 με ειδική επιφάνεια (Blaine) άνω των 4500 cm2/gr.

10 Αργιλικά υλικά ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΜΑΤΩΝ H άργιλος προστίθεται ως μία λεπτόκοκκη παιπάλη, η οποία αντικαθιστά μέρος του τσιμέντου για λόγους οικονομίας. Παράλληλα βελτιώνει την σταθερότητα και το ιξώδες του αιωρήματος. Οι κόκκοι της αργίλου έχουν διάμετρο μικρότερη από 2 μm. Οι άργιλοι καολινίτη και μοντμοριλλονίτη χρησιμοποιούνται κυρίως για ενέσεις (Verfel, 1983). Ο καολινίτης χρησιμοποιείται ευρύτατα σαν αδρανής παιπάλη σε αιωρήματα τσιμέντου/αργίλου (Κlein and Polivka, 1958). O μοντμοριλλονίτης χρησιμοποιείται για την παρασκευή σταθερών αιωρημάτων τσιμέντου, θιξοτροπικών αιωρημάτων, για πλαστικοποίηση πυκνών κονιαμάτων, που χρησιμοποιούνται για ενέσεις σε μεγάλες ρωγμές και κοιλότητες και για την προετοιμασία γεωτρήσεων σε λάσπη (Νonveiller, 1964). Επίσης χρησιμοποιείται μπεντονίτης για να μειώσει την καθίζηση και να σταθεροποιήσει τον όγκο των ενεμάτων, λόγω της μεγάλης προσροφητικότητάς του σε νερό

11 Νερό ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΜΑΤΩΝ Το χρησιμοποιούμενο στα ενέματα νερό πρέπει να είναι φρέσκο, καθαρό και απαλλαγμένο από οξέα, αλκάλια και απαράδεκτες ποσότητες αλάτων, ιλύος, οργανικών υλών και άλλων ακαθαρσιών. Το νερό δεν πρέπει να περιέχει υλικά που μπορεί να επιδράσουν αρνητικά στην αποτελεσματικότητα των εργασιών των τσιμεντενέσεων ή στη συμπεριφορά του ενέματος. Άμμος και άλλα αδρανή υλικά Η άμμος προστίθεται για να σταθεροποιήσει αιωρήματα ενέματος, όταν ένα σύστημα μεγάλων ρωγμών πρέπει να υποστεί έγχυση. Επίσης προσθετονται πριονίδια, ρινίσματα ξύλου, ράβδοι σελοφάν, πολυβινύλιο, πολυεστέρα. Μικρά κομμάτια τεχνητού σπόγγου, προστιθέμενα στο ένεμα είχαν επιτυχία στο κλείσιμο πλατιών ρωγμών, χωρητικότητας πάνω από 2 m3 (Hlebar et al., 1980).

12 ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΜΑΤΩΝ Υδρύαλος Σε περιοχές που υπάρχει υπόγεια ροή, απαιτείται ταχεία πήξη του ενέματος. Γι αυτό το λόγο προστίθεται υδρύαλος (Να2SiO3) υπό μορφή διαλύματος σε νερό Ρευστοποιητές Σε πυκνά μίγματα ενεμάτων η προσθήκη ρευστοποιητών είναιαπαραίτητη, όπως θα δούμε στην συνέχεια. Η επίδρασή τους στην καλή διασπορά των κόκκων του τσιμέντου στο νερό, επιφέρει θεαματική βελτίωση της ρευστότητας του ενέματος. Η δοσολογία τους εξαρτάται από την σύνθεση του ενέματος, από το είδος του τσιμέντου που χρησιμοποιείται, από τις συνθήκες του εδάφους και τη χρήση άλλων προσθετικών και κυμαίνεται μέσα σε αυστηρές προδιαγραφές.

13 ΤYΠΟΙ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΜΑΤΩΝ Αιωρήματα τσιμέντου τα οποία είναι τα καταλληλότερα για έγχυση, με σκοπό τη μείωση της διαπερατότητας και της παραμορφωσιμότητας ρηγματωμένων σχηματισμών πετρώματος. Αιωρήματα τσιμέντου αργίλου με άμμο και κάποια ποσότητα μπεντονίτη ή άλλων αδρανών που το οποίο είναι κατάλληλα για να μειώσουν την διαπερατότητα του ρηγματωμένου πετρώματος. Κονίαμα με τσιμέντο και αδρανή το οποίο είναι κατάλληλο για έγχυση και πλήρωση πλατιών ρωγμών και μικρών σπηλιών. Αιωρήματα τσιμέντου - μπεντονίτη και μπεντονίτη που είναι κατάλληλα για έγχυση και πλήρωση πολύ πορωδών υλικών, όπως χαλίκια και χονδρόκοκκες άμμους. Χημικά διαλύματα και ρητίνες είναι που είναι κατάλληλα για έγχυση και πλήρωση αμμωδών στρωμάτων ή όταν έχει προηγηθεί έγχυση αιωρημάτων τσιμέντου μπεντονίτη. Αφρολέξ και συνδυασμοί αφρολέξ, πυκνού κονιάματος με άλλα αδρανή τα οποία είναι κατάλληλα για να σταματήσουν τη ροή του νερού διαμέσου πλατιών ή βαθιών ρωγμών.

14 Η ΠΙΕΣΗ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ Όταν η πίεση είναι χαμηλή Αυξάνεται ο αριθμός τσιμεντενέσεων Όταν η πίεση είναι υψηλή Δημιουργία κενώνμεγαλύτερη χρονική διάρκεια των εργασιών

15 Η ΠΙΕΣΗ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ Η πίεση έγχυσης και η ρευστότητα του ενέματος παίζουν μεγάλο ρόλο στην απόσταση που μπορεί να καλύψει το ένεμα μέσα στην ρωγμή. Όταν γίνεται χρήση ενεμάτων με χαμηλό υδρομετρικό συντελεστή, για να αυξηθεί η ρευστότητα και κατά συνέπεια η δυνατότητά τους για μεγαλύτερη διείσδυση στις ρωγμές, προσθέτουμε στο μίγμα ρευστοποιητές.

16 Πρόσθετα Σκυροδέματος 1. Ρευστοποιητές - Μειωτές νερού 2. Ρυθμιστές χρόνου πήξης 3. Συμπυκνωτικά Στεγανοποιητικά Επιταχυντές Επιβραδυντές 4. Αντισυσταλτικά και Βελτιωτικά Προσφύσεως- Διογκωτικά 5. Αερακτικά Αντιαπομικτικά Αντιπαγετικά 6. Βελτιωτικά της αντοχής 7. Αντιδιαβρωτικά 8. Χρωστικές - Αποκολλητικά

17 Ταξινόμηση Ρευστοποιητών Τύπος Α : Πλαστικοποιητές ή Ρευστοποιητές Τύπος D : Ρευστοποιητές Επιβραδυντές Τύπος Ε : Ρευστοποιητές Επιταχυντές Τύπος F : Υπερρευστοποιητές Τύπος G : Υπερρευστοποιητές - Επιβραδυντές

18 Κατηγορίες Ενώσεων που συνιστούν τους Ρευστοποιητές I. Λιγνοσουλφονικά Άλατα II. Υδροκαρβοξυλικά Οξέα III. Υδατάνθρακες IV. Άλλες Ενώσεις

19 Ρευστοποιητές που ανήκουν στους τύπους F και G 1. Τροποποιημένα Λιγνοσουλφονικά Άλατα (MLS) 2. Σουλφοριωμένα Συμπυκνώματα Ναφθάλενο Φορμαλδεΰδης (SNF) 3. Σουλφοριωμένα Συμπυκνώματα Μελαμίνης Φορμαλδεΰδης (SMF) 4. Εστέρες Σουλφονικού Οξέος, Εστέρες Καρβοξυλικών Οξέων κ.λ.π

20 Νερό - Τσιμέντο Μη καλή διασπορά του συστήματος Προσθήκη Ρευστοποιητή Παρεμποδίζεται η συσσωμάτωση των κόκκων

21 ΥΛΙΚΑ Τσιμέντο τύπου Ι/32.5 Ν Νερό (πόσιμο Θεσ/νίκης) Δύο τύποι υπερρευστοποιητών : 1. Συμπυκνώματα σουλφονικής ναφθαλίνοφορμαλδεϋδης (SNF) 2. Πολυκαρβοξυλικός αιθέρας (PCE)

22 Παρασκευή δοκιμίων Δοσολογία ρευστοποιητών στις διάφορες αναλογίες ενεμάτων Αναλογία SNF (%) PCE (%) Κωδική ονομασία Ν/Τ = G G G 3 Ν/Τ = G G G 6 Ν/Τ = G G G 9

23 Δοκιμή Μονοαξονικής Θλίψης Ν/Τ = ½ Ναφθαλίνη N3 (28 ημερών), σc=23,07 MPa

24 Ν/Τ = ½ Πολυκαρβοξυλικού Αιθέρα K2 (28 ημερών), σc=32,63 MPa

25 Ν/Τ = 1/2.5 Ναφθαλίνη N5 (28 ημερών), σc=33,66 MPa

26 Ν/Τ = 1/2.5 Πολυκαρβοξυλικού Αιθέρα K4 (28 ημερών), σc=36,05 MPa

27 Ν/Τ = 1/3 Ναφθαλίνη N8 (28 ημερών), σc=43,42 MPa

28 Ν/Τ = 1/3 Πολυκαρβοξυλικού Αιθέρα K8 (28 ημερών), σc=42,61 MPa

29 Κάθιση Πήξη Χρόνος πήξης (Ώρες) Απώλεια όγκου (%) Κωδική ονομασία SNF PCE Κωδική ονομασία SNF PCE G G G G G G G G G G1 2 3 G G G G G G G G

30 Συμπεράσματα Ο ρευστοποιητής νέας γενιάς (Πολυκαρβοξυλικός Αιθέρας) προσδίδει μεγαλύτερη αντοχή στα ενέματα σε σχέση με αυτή που επιτυγχάνεται με τον ρευστοποιητή σουλφονικής ναφθαλίνης (SNF)

31 Σας ευχαριστούμε