Żywice iniekcyjne do uszczelnień i stabilizacji geotechnicznych

Podczas realizacji trzech różnych inwestycji w trakcie iniekcji geotechnicznych zastosowano żywice iniekcyjne o różnych właściwościach oraz parametrach technicznych.

Technologia iniekcji geotechnicznych i uszczelnień

Iniekcja do celów geotechnicznych jest procesem, w którym pompowalny materiał jest zdalnie wprowadzany do gruntu pod określonym ciśnieniem [1] w celu wzmocnienia i stabilizacji podłoża. W zależności od aplikowanego materiału można wyróżnić iniekcje cementowe oraz iniekcje na bazie żywic: polimerowe lub geopolimerowe, poliuretanowe, silikatowe itd.

Iniekcje uszczelniające konstrukcji prowadzone są najczęściej z wykorzystaniem materiałów na bazie żywic poliuretanowych i silikatowych. Technologia uszczelnień polega na niskociśnieniowej iniekcji materiału o określonych parametrach. Aplikację wykonuje się najczęściej poprzez wprowadzone lance lub pakery. Materiał tłoczony jest za pomocą pompy jedno- lub dwukomponentowej.

>>> Naprawa betonu poprzez iniekcję

>>> Nowoczesna technologia we wzmacnianiu konstrukcji zabytkowych, czyli iniekcje geopolimerowe

Żywice iniekcyjne stosowane do uszczelnień oraz iniekcji geotechnicznych

Na rynku występuje wiele materiałów przeznaczonych do iniekcji geotechnicznych i uszczelniających. Obecnie coraz częściej stosowane są w budownictwie także materiały (iniekty) do stabilizacji podłoża gruntowego na bazie żywic. Zwane są często inteligentnymi, szybkosprawnymi, szybkowiążącymi. Materiały iniekcyjne tej grupy to najczęściej żywice poliuretanowe, epoksydowe, żywice silikatowe oraz krzemianowe o różnych parametrach i właściwościach.

Zasadniczymi warunkami doboru materiału iniekcyjnego są rodzaj i stan ośrodka gruntowego wymagający stabilizacji, rodzaj konstrukcji oraz uwarunkowania geotechniczne i eksploatacyjne. Istotny jest dobór takich parametrów materiału iniekcyjnego, jak własności reologiczne, lepkość, gęstość, czas wiązania, oraz parametrów wtłaczania, tj. ciśnienia, objętości, wydatku [1].

Najczęściej stosowane są iniekty poliuretanowe, które charakteryzują się ekspansywnością podczas wiązania oraz wysokimi parametrami wytrzymałościowymi przy jednoczesnym zachowaniu pewnej elastyczności. Żywice epoksydowe cechuje wysoka wytrzymałość, duża odporność na zarysowania i obciążenia mechaniczne, a także wysoka sztywność. Żywice silikatowe z dodatkami krzemianów to materiały o wysokich parametrach wytrzymałościowych, z możliwością wiązania w środowisku wodnym. Charakteryzują się też brakiem przyrostu objętości podczas wiązania.

Materiał iniekcyjny w przenośnych metalowych beczkach. Fot. Agnieszka Poteraj-Oleksiak

Uszczelnienie gruntu na przykładzie tunelu drogowego w Świnoujściu

W ramach realizacji zadania polegającego na wydrążeniu tunelu pod rzeką Świną konieczne było zabezpieczenie gruntu poprzez uszczelnienie czołowej ściany komory startowej przed przejściem TBM. To zadanie zostało zaprojektowane w technologii iniekcji ciśnieniowej na bazie szybkowiążących materiałów iniekcyjnych.

Uszczelnienie komory startowej miało się odbyć w trzech etapach. W ramach każdego należało wykonać pierścień iniekcji wokół obszaru, przez który przejdzie tarcza TBM. Etap pierwszy i trzeci zakładały zastosowanie materiału spienialnego, szybkowiążącego, aby zahamować napływ wody. Etap drugi (pierścień skrajny) polegał na wypełnieniu dwóch ringów iniekcyjnych trzecim, ale z wykorzystaniem materiału o właściwościach niespienialnych i wysokich parametrach wytrzymałościowych. Rozstaw punktów iniekcyjnych po okręgu został zaprojektowany w odległościach ok. 0,5–0,6 m. Kluczowym elementem wykonania iniekcji uszczelniającej w tym przypadku był dobór właściwości materiałów iniekcyjnych w celu bezpiecznego i swobodnego przejścia głowicy TBM w komorze startowej przez ośrodek wokół. Do tego celu zostały wytypowane żywice iniekcyjne silikatowe przeznaczone do wykonywania wzmocnień i uszczelnień oraz wypełnienia pustek.

W dalszej części artykułu:

1. Realizacja tunelu w Świnoujściu:

• charakterystyka żywic wykorzystywanych do uszczelnienia,
• korzyści stosowania technik iniekcji niskociśnieniowych do stabilizacji na bazie żywic.

2. Stabilizacja podłoża gruntowego na przykładzie autostrady A2:

• stabilizacja płyt drogowych na autostradzie A2,
• żywice iniekcyjne wykorzystywane do stabilizacji – charakterystyka,
• zalety stosowania technik iniekcji niskociśnieniowych do stabilizacji na bazie żywic.

3. Uszczelnienia połączeń między tubingami tunelu na przykładzie warszawskiego metra:

• żywice iniekcyjne wykorzystywane do uszczelnienia – charakterystyka,
• zalety żywicy uszczelniającej.

Agnieszka Poteraj-Oleksiak Cover Technologies sp. z o.o.

Cały artykuł znajdziesz w nr 10/2022 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”

Literatura

1. PN-EN 12715:2003 Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych – iniekcja.
2. Krajowa ocena techniczna Geofiller 2K.
3. Karta techniczna Zaczyny iniekcyjne z żywic syntetycznych do napraw konstrukcyjnych i niekonstrukcyjnych betonu Geopur 2K.
4. J. Bzówka, A. Juzwa, K. Knapik, K. Stelmach, Geotechnika Komunikacyjna, Politechnika Śląska, Gliwice 2015.
5. Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni. Załącznik do zarządzenia Nr 30 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 16.06.2014 r.
6. A. Szydło, Nawierzchnie drogowe z betonu cementowego, Polski Cement Sp. z o.o., Kraków 2004.
7. A. Poteraj-Oleksiak, Wzmacnianie podłoża gruntowego i podbudowy dróg betonowych przy pomocy iniekcji geopolimerowych, II Suwalskie Forum Drogowe, Suwałki, 16.03.2018 r.
8. Krajowa Ocena Techniczna Stickfoam 1K.
9. www.covertechnologies.com.
10. Karta techniczna Zaczyny iniekcyjne z żywic syntetycznych do napraw konstrukcyjnych i niekonstrukcyjnych betonu Geolift 2K.
11. Krajowa Ocean Techniczna Geopur 2K.
12. Krajowa Ocena Techniczna Geolift 2K.
13. P. Hellmeier, E. Soranzo, W. Wu, R. Niederbrucker, A. Pasquetto, An experimental investigation into the performance of polyurethane grouting in soil, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 64th Canadian Geotechnical Conference, October 2–6 2011, Toronto, Ontario, Canada.