Maaperän ja perustusten geopolymeeriruiskutus ( eng. Geopolymer injektointi ) on prosessi , jossa erityistä geopolymeeriliuosta pumpataan ruiskulla maaperään perustusten tai betonilaattojen pohjan alle perustuksen kantokyvyn lisäämiseksi ja niiden palauttamiseksi alkuperäiset suunnitteluominaisuudet ja ulkonäkö. Tämän tyyppistä injektiota käytetään restaurointi- ja restaurointitöissä pohjan vahvistamiseen ja perustan kohoamiseen. Yksi menetelmän pääpiirteistä on, että työssä ei tarvita suurikokoisia rakennuskalustoa ja louhintatöitä, jotka ovat luonteenomaisia perinteisille menetelmille perustusten kantokyvyn palauttamiseksi. Polymeeri pumpataan injektorin läpi paineen alaisena.
Geopolymers ( eng. ) - uudet komposiittimateriaalit, joilla on polymeerirakenne ja joilla on erittäin korkea lujuus . Koska niiden valmistuksen raaka-aineet ovat pääasiassa geologista alkuperää olevia mineraaleja , niitä kutsutaan geopolymeereiksi. Ensimmäistä kertaa tämän termin otti käyttöön ranskalainen kemisti Joseph Davidovits , joka loi vuonna 1978 ensimmäistä kertaa monoliittisen rakennusmateriaalin, joka muodostui aluminaatteja ja silikaatteja sisältävien komponenttien vuorovaikutuksesta emäksisessä ympäristössä , ja loi myös ei- voittoa tavoitteleva tieteellinen organisaatio Institute of Geopolymers (Institut Géopolymère). Geopolymeerit ovat kemiallisesti inerttejä monille liuottimille ja aggressiivisille ympäristöille, ja ne kestävät myös korkeita lämpötiloja. Erinomaisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta geopolymeereja käytetään laajalti lääketieteessä , teollisuudessa ja tietysti rakentamisessa .
Vuonna 1975, ennen kuin termiä "geopolymeeri" edes oli olemassa, Uretekin yhdistämä ryhmä suomalaisia tutkijoita aloitti työskentelyn erikoislujien polymeerien kaavan luomiseksi. Lukuisista näytteistä valittiin yksi, jossa oli merkintä 486 - sen teknisistä ominaisuuksista olisi tekijöiden mukaan tulevaisuudessa pitänyt tulla betonirakenteiden nosto- ja vahvistustekniikan perusta . Vuonna 1979 kehitettiin laitteita, jotka mahdollistivat geopolymeerihartsin tarkan annostelun ja kontrolloidun ruiskutuksen maaperään. Ensimmäiset patentit saatiin jo tänä vuonna. Vuonna 2004 aloitettiin uusien geopolymeeriteknologioiden käyttöönotto - viiden vuoden aikana kehitettiin ratkaisuja tyhjien tilojen täyttöön sekä laajennettiin geopolymeeripylväitä maaperän kantokyvyn lisäämiseksi.
Menetelmä perustuu geopolymeerimateriaalin käyttöön, jonka ominaisuudet auttavat parantamaan maaperän kantavuutta sitomalla sen erilaisia elementtejä yhteen. Samanaikaisesti vaikutus kohteeseen on minimaalinen - työn suorittamiseksi ei ole tarpeen purkaa massiivisia rakenteita, keskeyttää kohteen elintärkeää toimintaa ja käyttää suurikokoisia rakennuslaitteita. Geopolymeerin ruiskutusprosessi on melko yksinkertainen, taloudellinen ja erittäin liikkuva. Ennen työn aloittamista maaperän tila määritetään dynaamisella luotauksella . Tämän jälkeen kunnostettavan rakennuksen viereen lattiaan tai maahan porataan useita halkaisijaltaan noin 12 mm:n reikiä, joihin työnnetään ruiskupakkaajat . Niiden kautta maaperään syötetään paineen alaisena geopolymeerimateriaalia, joka täyttää pohjan tyhjiöt. Maahan joutuessaan materiaali laajenee, ensin täyttää alueet alhaisella tiheydellä ja kovettuu nopeasti. Kun maaperän vaadittu tiheys on saavutettu, syntyy pystysuoraan vaikuttava paine , jonka avulla voit nostaa painuneita rakenteita.
Geopolymeerimaa-injektio mahdollistaa mahdollisten alustojen stabiloinnin muutamassa päivässä, vahvistaa maaperää rakennusten perustusten alla ja joissain tapauksissa nostaa itse rakenteen suunnittelutasolle. Työ vie paljon vähemmän aikaa kuin perinteiset maaperän lujitusmenetelmät , eikä se ole riippuvainen sääilmiöistä, lämpötilasta ja se voidaan suorittaa yhtä tehokkaasti lähes kaikilla maaperätyypeillä. Samalla geopolymeerimateriaalilla ei ole kielteisiä vaikutuksia ympäristöön, sillä on hyvät vedeneristysominaisuudet ja se suojaa maaperää kosteuden tuhoisilta vaikutuksilta . Tehtävistä, maaperän tilasta sekä rakennusten ja rakenteiden suunnittelusta riippuen käytetään erilaisia ruiskutusmenetelmiä ja geopolymeerimateriaaleja. Esimerkiksi, jos sinun on nostettava talon painunutta kulmaa, suljettava seinien halkeamat , tasoitava rakennuksen perustus , niin tässä tapauksessa tehokkain menetelmä on syväruiskutus (Deep Injection). Jos on tarpeen vakauttaa pohja, tasoittaa lattialaatat tai kiitotiet , käytetään Slab Lifting -pohjan stabilointimenetelmää. Perinteisiin rakenteiden vahvistustekniikoihin verrattuna tämä menetelmä on paljon taloudellisempi ja vaatii vähän aikaa. Vajoavien perustusten rakenteiden tukemiseen ja riittämättömän tiheyden vahvistamiseen valitaan PowerPile geopolymeeripylväitä käyttävä tekniikka. Itse pylväät ovat Kevlar -pusseja, jotka laitetaan ruiskupakkauksiin ja ruiskutetaan maahan ja täytetään geopolymeerimateriaalilla kuuden metrin syvyyteen. Hartsi täyttää säiliön, laajenee ja kovettuu nopeasti - 90 % vahvuus saavutetaan vain 15 minuutissa.
Geopolymeeriruiskutusta käytetään yksityisten talojen, julkisten rakennusten, suurten logistiikka- ja varastokompleksien, erilaisten teollisuuslaitosten, teiden ja siltojen , hydraulisten rakenteiden ( satamien , laiturien , penkereiden , kanavatukien), rautateiden ja risteyksien, lentokenttien kiitoteiden, historiallisia kohteita ja arkkitehtonisia monumentteja. Työaika verrattuna perinteisiin menetelmiin Tässä taulukossa on esitetty likimääräinen aika kunnostustöiden suorittamiseen perustöiden kanssa perinteisillä menetelmillä ja geopolymeerin ruiskutusmenetelmillä.
| Työn tyyppi | Perinteiset menetelmät | Geopolymeerin ruiskutus |
|---|---|---|
| Roikkuvien lattioiden ja perustusten nosto omakotitalossa | 4-6 viikkoa | 1-2 päivää |
| Maaperän tiivistys ja laattojen nosto varastoissa ja logistiikkakomplekseissa | 4-8 viikkoa | 1-3 päivää |
| Levyjen nosto ja stabilointi kiitotiellä | 8 viikkoa | kello 8 |
| Rahtiterminaalien varastoalueiden laattojen nosto | 6 viikkoa | 2 päivää |
| Sähkölinjalyhtyjen pylväiden nosto | 1 kuukausi | 1 päivä |
| Siltarakenteiden painuneiden tukien entisöinti ja nosto | 2 kuukautta | 3 päivää |
| Roikkuvien lattioiden ja perustusten nosto omakotitalossa | 4-6 viikkoa | 1-2 päivää |
Uretekin suuritiheyksisten materiaalien pitkäaikainen arviointi on osoittanut, että materiaalien suunniteltu käyttöikä on vähintään 33 vuotta. Jatkuvat testit vahvistavat, että materiaalin todellinen suunniteltu käyttöikä ylittää huomattavasti tämän ajanjakson. Esimerkiksi Hannoverin yliopiston materiaalitestauksen tuloksen mukaan raportin mukaan testatun kovahartsikomposiittiputken E-165 Caradate 30 käyttöikä vakiossa +133 °C:n enimmäislämpötilassa on 30 vuotta. Kuten edellä mainittiin, geopolymeerit ovat kemiallisesti inerttejä useimpien orgaanista ja epäorgaanista alkuperää olevien kemikaalien suhteen. Testauksessa polymeerin kestävyyttä kemikaaleja vastaan arvioitiin tilavuushäviön funktiona pitkittyneen kosketuksen aikana. Tuloksia arvioitiin seuraavissa luokissa: erinomainen vastustuskyky (tilavuushäviö jopa 3 %); hyvä vastus (tilavuuden menetys 3 - 6%); tyydyttävä vastus (tilavuuden menetys 6 - 15 %), alhainen vastus (15 - 25 %); ei suositella (tuhoaa materiaalia koskettaessaan).
| Kemikaalin nimi | Materiaalin kemiallinen kestävyys [1] |
|---|---|
| Asetoni | Matala |
| Bentseeni | Erinomainen |
| Kyllästetty suolaliuos | Hyvä |
| hiilitetrakloridi | Erinomainen |
| Etanoli | Hyvä |
| Kerosiini | Hyvä |
| Pellavansiemenöljy | Hyvä |
| Metyylialkoholi | Hyvä |
| metyleenikloridi | Tyydyttävä |
| Metyylietyyliketoni | Matala |
| Moottoriöljy | Erinomainen |
| Perkloorietyleeni | Erinomainen |
| Tavallinen bensa | Hyvä |
| Tolueeni | Erinomainen |
| Tärpätti | Erinomainen |
| Vesi | Erinomainen |
| Kaustinen ammoniakki (10 %) | Hyvä |
| Kloorivetyhappo (10 %) | Hyvä |
| Typpihappo (väkevä) | Ei suositeltu |
| Natriumhydroksidi (väkevä) | Erinomainen |
| Natriumhydroksidi (10 %) | Erinomainen |
| Rikkihappo (väkevä) | Ei suositeltu |
| rikkihappo (10 %) | Hyvä |