Kas geopolümeeride injekteerimisest võib saada usaldusväärne meetod ebastabiilse pinnase tugevdamiseks kandekonstruktsioonide all?
Seda küsimust uuritakse 2024.–2026. aasta teadusprojekti „Geopolümeeride injekteerimise arendamine“ raames, mida rahastab ELi majanduse elavdamise ja vastupidavuse taasterahastu NextGenerationEU.
Uuringu eesmärk ei ole mitte ainult hinnata, kuidas polüuretaanvaigud mõjutavad pinnast lokaalselt, vaid ka mõista, kuidas need muudavad kogu pinnase massi struktuuri ja mehaanilisi omadusi.
Miks see on oluline?
Geopolümeeride tehnoloogia põhineb spetsiaalselt formuleeritud polüuretaanvaigu injekteerimisel otse pinnasesse. Praktikas seostatakse seda tehnoloogiat sageli tühimike täitmise või vajunud konstruktsioonide tõstmisega.
Selle projekti olemus on aga laiem: hinnata, kas geopolümeere saab kasutada teaduslikult põhjendatud meetodina pinnaste tugevdamiseks, kandevõime suurendamiseks ja täpsete matemaatiliste mudelite loomiseks insenerarvutuste jaoks.
Uuringud – mitte ainult laboris
Uuringuprogramm viidi läbi viiel erineval katsealal Leedus: Telšiai, Klaipėda, Elektrėnai, Šakiai ja Šiauliai rajoonis. Testiti kuut erinevat pinnasetüüpi: lahtisest kruusast kuni orgaanilise turbani.
Esmalt tehti esialgne puurimine ja staatiline CPT-sondeerimine, mis võimaldasid meil määrata pinnase looduslikku seisundit. Pärast geopolümeeri injekteerimist tehti korduvaid sondeerimisi ja täiendavaid katseid, et saaks võrrelda muutusi teatud sügavustel.
Labori tulemused – väga selged
VILNIUS TECHi läbiviidud laborikatsed näitasid selgelt väljendunud pinnase tugevdamise efekti.
Liivsavi tugevus pärast süstimist suurenes umbes 4 korda – 0,073 MPa-lt 0,303 MPa-le. Liivases pinnases ulatus survetugevus 6,661 MPa-ni.
See näitab, et geopolümeer suudab moodustada süstitud pinnasele jäiga raamistiku ja muuta lahtise liiva tahkeks, kivitaoliseks massiks. Saadud efekti võib võrrelda materjaliga, mille omadused on lähedased betoonile.
Väliuuringud näitasid, et tulemuste tõlgendamisel on rohkem nüansse
Reaalses pinnases on tulemused keerukamad. Paisuv geopolümeer levib pinnases soonte või fragmentidena, nagu puujuured, seega sõltub mõju pinnasetüübist, sondeerimise asukohast ja süstimismaterjali jaotusest.
Selle tulemusena ei näita CPT abil staatiline sondeerimine alati otseselt reaalset paranemist. Mõnes kohas registreeritakse tihenemist või pinnase omaduste muutust Robertsoni skaala järgi ja mõnes kohas ei pruugi CPT muutusi registreerida.
Oluline läbimurre saavutati Telšiai polügoonil, kus matemaatilise mudeli ja uurimisprogrammi kohane permeatsioonisissepritse test õnnestus esimesel katsel.
Peamine järeldus
Geopolümeeri injekteerimine ei ole universaalne “kiirlahendus”. See on insenerimeetod, mis nõuab geotehnilisi uuringuid, laborikatseid, arvutusi vastavalt kehtivatele standarditele ja asjakohast kontrolli.
Enne lahenduse rakendamist on vaja hinnata pinnase omadusi, konstruktsiooni tüüpi, deformatsioonitundlikkust, toimivaid koormusi ning pinnase ja konstruktsiooni vastastikmõju.
Uuring kinnitab olulist suunda: geopolümeeride injekteerimine võib olla tõhus viis nõrkade ja ebastabiilsete pinnaste stabiliseerimiseks, vundamentide tugevdamiseks ja olemasolevate konstruktsioonide kandevõime suurendamiseks – kui tehnoloogiat rakendatakse teaduslikult, mitte ainult praktilisel intuitsioonil.
Allikas: koostatud leedukeelse artikli „Ką apie geopolimerų injekcijas į gruntą atskleidė moksliniai tyrimai?“ põhjal, mis avaldati Leedu ehitusvaldkonna uudisteportaalis „Statybų naujienos“: https://www.statybunaujienos.lt/index.php?page=naujienos&view=naujiena&naujiena_id=26360