محصولات تزریق و نفوذ در خاک و ترک‌های سنگ و سازه‌های بتنی

استفاده از تزریق یکی از روش‌های مرسوم برای ترمیم و تعمیر و همچنین آب‌بندی سازه‌های بتنی و بویژه ترک‌ها و درزهای آن می‌باشد. البته تزریق در ساخت و ساز فراتر از موارد مذکور است و به منظور تحکیم، پایدارسازی و کاهش نفوذپذیری خاک نیز از تزریق استفاده می‌شود.

بطور کلی کاربرد تزریق در ساخت و ساز شامل تزریق در سازه‌های بتنی و بنایی (به منظور ترمیم و مقاوم‌سازی) و تحکیم سنگ و خاک در پروژه‌های ساختمانی، تونل‌ها، معادن، سدها، سازه‌های زیرزمینی و نظایر آن می‌باشد.

2) انواع محصولات تزریق و نفوذ در ترک و خاک

تزریق در ترک یا خاک به مقاصد مختلف و با محصولات متنوعی انجام می‌شود.

برای تزریق در انواع ترک و درز در بتن یا سنگ، با توجه به اینکه هدف از تزریق پیوستگی و تحمل بار سازه‌ای، تحکیم خاک، تامین آب‌بندی و غیره باشد یا محصول پس از تزریق از خود خواص صلب نشان دهد یا منعطف، محصولات مختلفی استفاده می‌شود.

محصولات مورد استفاده برای تزریق و نفوذ در ترک معمولا دارای پایه‌های شیمیایی اپوکسی، سیمانی، پلی‌اورتانی، آکریلاتی، و سیلیکاتی دارند. معمولا محصولات با پایه شیمیایی پلی‌اورتان و آکریلات می‌توانند منعطف باشند. محصولات با پایه شیمیایی اپوکسی و سیمانی معمولا صلب هستند اما با تمهیداتی، تا حدودی می‌توان به آنها خاصیت انعطاف‌پذیری نیز اضافه نمود.

جمع‌شدگی محصولات تزریق در ترک باید ناچیز باشد و حتی در صورت امکان تاحدی انبساط نیز ایجاد نماید. در محصولات تزریق در خاک، با توجه به هدف مصرف، ممکن است جمع‌شدگی اهمیت داشته باشد و باید کنترل گردد.

3) روش‌های تزریق و نفوذ در انواع ترک و درز (سنگ و بتن)

تزریق در ترک‌ها یا درزهای یک سازه بتنی یا پس از ساخت سازه و با استفاده از نصب سوزن‌هایی (مشهور به پکر) انجام می‌شود یا در محل درزهای سازه، قبل از بتن‌ریزی، با شلنگ‌کشی و تعبیه نقاطی برای تزریق در درز (سیستم شلنگ تزریق)، انجام می‌گیرد.

تزریق در درزهای سازه بویژه درزهای اجرایی، به منظور آب‌بندی درزها انجام می‌شود. تزریق در ترک‌ها و درزهای سرد بتن و تزریق در سنگ‌ها، می‌تواند علاوه بر ایجاد آب‌بندی، به منظور ایجاد پیوستگی و باربری نیز انجام شود.

گاهی برای ترمیم یا آب‌بندی ترک‌ها و درزهایی که بر روی سطوح افقی هستند، با تمهیداتی می‌توان به جای تزریق (استفاده از فشار) از نفوذ ثقلی بهره گرفت. قطعا در این روش، شیوه اجرا، محصول مصرفی و کنترل اجرا با روش تزریق متفاوت خواهد بود.

4) روش‌های تزریق در خاک

تزریق در انواع خاک‌ها به منظور بهسازی، تحکیم، تثبیت، کاهش نفوذپذیری خاک یا پرکردن حفرات و فضاهای خالی انجام می‌شود. معمولا با توجه به اینکه خاک موجود از جنس رسی است یا خاک دانه‌ای (ماسه‌ای) می‌باشد یا ساختار موجود نزدیک به سنگ باشد، راهکار مورد استفاده و محصول مصرفی می‌تواند متفاوت باشد.

روش‌های تزریق مختلفی با توجه به هدف از تزریق و نوع ساختار خاک وجود دارد که پرکاربردترین آنها شامل تزریق نفوذی، تزریق تحکیمی، تزریق تراکمی، تزریق شکست هیدرولیکی، تزریق تماسی، تزریق پرفشار (جت گروتینگ)، و ریز شمع (میکروپایل) می‌باشد. در بیشتر موارد، ماده تزریق شده بصورت دوغاب پایه سیمانی یا سیلیکاتی یا دوغاب اصلاح‌شده می‌باشد. در برخی موارد ویژه از محصولات پلیمری نیز استفاده می‌گردد.

5) انتخاب محصولات تزریق و نفوذ در ترک و درز بتن و سنگ

همانطور که اشاره شد، معمولا با توجه به نوع ترک یا درز، عرض آن، بستر تزریق و اهداف تزریق، نوع محصول مصرفی و روش تزریق انتخاب می‌شود.

5-1) محصولات پایه سیمانی

محصولات پایه سیمانی می‌توانند هم پیوستگی و باربری سازه‌ای ترک را تامین نمایند و هم درزها و ترک‌ها را آب‌بند نمایند. این محصولات معمولا صلب هستند اما برخی محصولات پایه سیمانی اصلاح‌شده، تا حدودی می‌توانند منعطف باشند. در سیستم پکرگذاری یا سیستم شلنگ تزریق و حتی با نفوذ ثقلی، می‌توان از این نوع محصولات ویژه هر کاربرد بهره گرفت. جمع‌شدگی کنترل‌شده (و حتی مقداری انبساط)، اتصال مناسب به بدنه درز و ترک، مقاومت مکانیکی مناسب، و در صورت لزوم صلبیت یا انعطاف‌پذیری مدنظر، از مهم‌ترین خصوصیات محصولات پایه سیمانی تزریق و نفوذ در درزها و ترک‌ها می‌باشد. از این محصولات می‌توان برای تزریق در ترک‌ها و درزهای مرطوب اما بدون نشت فعال استفاده نمود. برخی انواع آن در برابر نشت‌های فعال جزئی مقاوم هستند.

5-2) محصولات پایه اپوکسی

از پرکاربردترین محصولات تزریق و نفوذ، محصولات پایه اپوکسی هستند. این محصولات باید بدون حلال (اصطلاحا دارای ماده جامد 100درصد) و با حداقل جمع‌شدگی باشند. از محصولات پایه اپوکسی تزریق و نفوذ برای پیوستگی، باربری و آب‌بندی درزها و ترک‌ها استفاده می‌شود. این محصولات نیز معمولا صلب هستند اما با برخی اقدامات، تا حدودی می‌توانند منعطف شوند. در سیستم پکرگذاری یا سیستم شلنگ تزریق و حتی با نفوذ ثقلی، می‌توان از این نوع محصولات ویژه هر کاربرد بهره گرفت. جمع‌شدگی ناچیز، اتصال بسیار مناسب به بدنه درز و ترک، مقاومت مکانیکی بسیار زیاد، و گرانروی کم، از مهم‌ترین خصوصیات محصولات پایه اپوکسی تزریق و نفوذ در درزها و ترک‌ها می‌باشد. بطور کلی از این محصولات می‌توان برای تزریق در ترک‌ها و درزهای خشک استفاده نمود. برخی انواع آن برای تزریق در ترک‌ها و درزهای مرطوب و نشیت‌های فعال جزئی قابل استفاده هستند.

5-3) محصولات پایه پلی‌اورتان

یکی دیگر از پرکاربردترین محصولات تزریق و نفوذ، محصولات پایه پلی‌اورتان هستند. این محصولات در دو نوع رزینی و فومی موجود هستند. پلی‌اورتان فوم‌شونده به منظور تزریق در ترک‌ها و به منظور توقف نشت فعال استفاده می‌شود و به محض تماس با رطوبت موجود در ترک، تبدیل به فوم شده و معمولا بطور موقت ترک‌ها را آب‌بند می‌نماید. نوع رزینی می‌تواند به منظور تزریق سازه‌ای و آب‌بندی مورد استفاده قرار گیرد و خواص مکانیکی، صلبیت، و انعطاف‌پذیری آن قابل تنظیم می‌باشد.

در سیستم پکرگذاری یا سیستم شلنگ تزریق و حتی با نفوذ ثقلی، می‌توان از محصولات رزینی ویژه هر کاربرد بهره گرفت. جمع‌شدگی ناچیز، اتصال بسیار مناسب به بدنه درز و ترک، مقاومت مکانیکی بسیار زیاد، صلبیت یا انعطاف‌پذیری مدنظر، و گرانروی مناسب، از مهم‌ترین خصوصیات محصولات پایه پلی‌اورتان تزریق و نفوذ در درزها و ترک‌ها می‌باشد. بطور کلی از این محصولات می‌توان برای تزریق در ترک‌ها و درزهای خشک، مرطوب و خیس استفاده نمود.

5-4) محصولات پایه آکریلاتی

از محصولات پایه آکریلاتی تزریق برای آب‌بندی درزها و ترک‌ها استفاده می‌شود. این محصولات دارای انعطاف‌پذیری زیادی هستند. در سیستم پکرگذاری یا سیستم شلنگ تزریق و حتی با نفوذ ثقلی، می‌توان از این نوع محصولات ویژه هر کاربرد بهره گرفت. جمع‌شدگی ناچیز، اتصال بسیار مناسب به بدنه درز و ترک، گرانروی کم، و قابلیت انبساط در تماس با رطوبت، از مهم‌ترین خصوصیات محصولات پایه آکریلاتی تزریق و نفوذ در درزها و ترک‌ها می‌باشد. بطور کلی از این محصولات می‌توان برای تزریق در ترک‌ها و درزهای خشک، مرطوب و خیس استفاده نمود.

6) انتخاب محصولات تزریق و نفوذ در فضاهای خالی سازه

گاهی در برخی اعضای سازه‌ای یا غیرسازه‌ای حفرات، فضاهای خالی و عدم پرشدگی اتفاق می‌افتد که برای ترمیم آنها بویژه اگر سطح گسترده باشد، گاهی نیاز به تزریق یا نفوذ محصولات ویژه وجود دارد. در ضمن گاهی در فضای بین خاک و سازه (درجا یا پیش‌ساخته) نیز نیاز به محصولی برای پرکردن فضای خالی (با فشار یا بصورت ثقلی) وجود دارد.

با توجه به اینکه معمولا حجم مصرف در این موارد نسبتا زیاد است، بیشترین کاربرد در این زمینه را محصولات پایه سیمانی دارند. اما گاهی با توجه به مشخصات مدنظر محصول مصرفی، استفاده از محصولات پایه اپوکسی اجتناب ناپذیر می‌باشد.

معمولا با توجه به ضخامت فضای خالی و نحوه اجرا، حداکثر اندازه ذرات محصول مورد استفاده انتخاب می‌شود. معمولا حداکثر اندازه‌های معمول، 2 میلی‌متر، 5/0 میلی‌متر و حدود 45 تا 75 میکرون می‌باشد.

مشخصاتی نظیر روانی یا گرانروی، چسبندگی، مقاومت مکانیکی، پایداری شیمیایی، جمع‌شدگی کنترل‌شده، آب‌بندی و پایداری در برابر ضربه و لرزش می‌تواند از مهم‌ترین ویژگی‌های مدنظر این محصولات می‌باشد.

7) انتخاب محصولات تزریق در خاک

همانطور که اشاره شد، تزریق در خاک می‌تواند به منظور بهسازی، تحکیم، تثبیت، کاهش نفوذپذیری خاک یا پرکردن حفرات و فضاهای خالی انجام شود.

به منظور کاهش نفوذپذیری انواع خاک، معمولا از محصولات سیلیکاتی، آکریلانی، و پلی‌اورتانی (بویژه نوع فوم آن) استفاده می‌شود. به منظور تحکیم و تثبیت انواع خاک معمولا از دوغاب سیمانی، محصولات سیلیکاتی، یا دوغاب سیمانی اصلاح‌شده با محصولات سیلیکاتی استفاده می‌شود. قابل ذکر است که در برخی کاربردها، خاک ماسه‌ای یا رسی بر عملکرد محصول و همچنین روش اجرا تاثیر قابل توجهی دارد.

6) سوالات متداول (FAQ)