زمانی که در سال 1952 وارد صنعت تزریق شدم، این فن به طور کلی توسعه نیافته بود و اکثر مجریان آن قدرت جادویی برای این کار تصور می کردند. کار بر اساس نتایجی که از پروژه های قبل حاصل می شد، اجرا می گردید که نتیجه آن می توانست از عالی تا شکست کامل متفاوت باشد. تجهیزات کمی برای تزریق ساخته شده و در دسترس بود و بیشتر کارها با دوغاب آب و سیمان و بدون هیچگونه افزودنی انجام می شد که معمولاً در نسبت آب به سیمان بالا در معرض نشت زیاد، انقباض و دوام ضعیف قرار می گرفت. خوشبختانه، همه چیز تغییر کرده است. اگرچه ما هنوز افرادی داریم که به قدرت های جادویی ادعا می کنند، تزریق دوغاب به یک علم توسعه یافته تبدیل شده است و امروزه می توان کار را بر اساس اصول مهندسی صحیح و با درک درست از فرآیندهایی که رخ می دهد طراحی و اجرا کرد. برای پوشش تمام موضوعات مرتبط و تسهیل بررسی آن، کتابچه راهنمای عملی تزریق به سه بخش خاک، سنگ و سازه تقسیم شده است:
- بخش اول فرآیند تزریق را به طور کلی مورد بحث قرار می دهد و باید برای همه خوانندگان جالب باشد. در اینجا، بسیاری از شرایطی که تزریق دوغاب می تواند راه حلی برای آنها باشد، توضیح داده شده است که شامل هم مواد تزریق و هم اصول تزریق است. پنج نوع کلی تزریق – نفوذ، تراکم، شکست، جایگزینی و پر کردن – به عنوان روش مناسب برای کاربردهای اصلی تزریق، در سنگ، خاک و در سازه های بتنی و بنایی مورد بحث قرار می گیرند. فصل های جداگانه کتابچه راهنمای عملی تزریق کاربردهای تخصصی مانند دوغاب کاری، تزریق در لوله ها و مجراها، کنترل نشتی در سازه ها، تزریق سازه های زیرزمینی و تزریق در محیط‌های با شرایط آب و هوایی شدید را مورد بحث قرار می دهند. پس از بحث در مورد کاربرد بسیار تخصصی استفاده از مواد منفجره در تزریق، این بخش با بحث در مورد تزریق در شرایط اضطراری به پایان می رسد.
- بخش دوم کتابچه راهنمای عملی تزریق برای طراحان، مهندسان و کسانی که مسئولیت کنترل کیفیت را بر عهده دارند، جالب توجه است، اگر چه مطالب ارائه شده باید برای همه شرکت کنندگان در تزریق مفید باشد. این بخش معیارهایی را که یک برنامه تزریق باید بر اساس آنها باشد مورد بحث قرار می دهد. مسائل طراحی شامل بررسی سطحی و زیرسطحی منطقه مورد تزریق، نظارت و کنترل عملیات تزریق نیز پوشش داده شده است. بخش بعدی شامل فعالیت های متعددی است که عملکرد مناسب را تضمین می کند و از جمله فصل هایی در کتابچه راهنمای عملی تزریق است که در مورد درک زمین شناسی، طراحی و مشخصات تزریق، کنترل کیفیت و تجزیه و تحلیل عددی برای تزریق مفید می باشد. این بخش با بحث در مورد تهیه اسناد قرارداد، اقلام پرداخت به پایان می رسد که باید هنگام تهیه آن اسناد در نظر گرفته شود.
- بخش سوم به جزئیات تجهیزات حفاری و تزریق می پردازد و مطمئناً برای پیمانکاران و همچنین کارکنان کارگاهی ضروری است. از آنجایی که بسیاری از افراد مشغول به حرفه تزریق، تجهیزات خود را می سازند یا به طور قابل توجهی تجهیزات موجود تجاری را تغییر می دهند، بخش با فصلی در مورد درک انتقال نیرو شروع می شود که شامل پوشش کامل بسیاری از جنبه های انتقال مستقیم، هیدرولیک و پنوماتیک نیرو می شود. مشخصات تجهیزات حفاری، از جمله جزئیات بسیاری از انواع مختلف میله مته، پوشش (کیسینگ) و محفظه های دوغاب ارائه شده است. در مکانیک پمپ، بررسی کاملی از انواع مختلف پمپ های مورد استفاده و مزایا و محدودیت های نسبی آنها ارائه شده است. فضای وسیعی به بحث در مورد موارد جزئی اما حیاتی تجهیزات، از جمله خطوط تحویل و اتصالات، گیج ها، گیج محافظ ها، و فلومترها، و بسته بندی ها اختصاص داده شده است. فصل 38 کتابچه راهنمای عملی تزریق برخی از تجربیات شخصی و همچنین برخی از نظرات در مورد آینده فناوری تزریق را شرح می دهد.
مقدمه
تزریق فشاری شامل تزریق پر فشار یک ماده (گروت) تحت فشار به منظور پر کردن درزها و سایر عیوب در سنگ، خاک، بتن و مواد مشابه است. همچنین می تواند خاک را از طریق پر کردن فضای منافذ یا فشرده شدن به حالت متراکم تر تغییر دهد. علاوه بر این، از تزریق برای پر کردن و چسباندن ترک ها و عیوب در بتن سازه و مصالح بنایی استفاده می شود. در ساخت و ساز جدید، برای اطمینان از پر شدن کامل زیر اعضای پیش ساخته، صفحات پی و مجموعه های مشابه استفاده می شود. می توان از آن برای بتن ریزی در محل استفاده کرد که در آن یک دوغاب سیمانی به سنگدانه های بزرگی که قبلاً قرار داده شده است (بتن سنگدانه از قبل قرار داده شده) پمپ می شود. چندین روش تخصصی ژئوتکنیکی از تزریق فشاری به عنوان یک جزء اصلی استفاده می کنند. اینها طیف وسیعی از عملیات را شامل می شود، از تزریق شمع های پی گرفته تا جامد کردن یا بی حرکت کردن خاک آلوده از طریق تزریق جت یا مخلوط کردن خاک عمیق با دوغاب. نصب انکرهای خاک، بولت های سنگی و شمع های پی را می توان با تزریق تکمیلی تسهیل کرد و ظرفیت آنها را به میزان قابل توجهی افزایش داد. ماده اصلی یک گروت ممکن است مواد سیمانی، یک ماده شیمیایی مایع یا جامد از جمله قیر داغ یا هر یک از رزین های مختلف باشد. اغلب از ترکیب دو یا چند جزء استفاده می شود. طیف گسترده ای از مواد پرکننده مختلف ممکن است شامل شود. گروت می تواند تقریباً هر لزجتی داشته باشد، از یک سیال واقعی تا حالت ملات مانند بسیار سفت. معمولاً پس از تزریق در نقطه ای سخت می شود، به طوری که بی حرکت می شود و می توان آن را به گونه ای طراحی کرد که دارای مقاومت های باندی و فشاری متنوعی باشد. ممکن است به یک توده سخت تبدیل شود یا با توجه به طراحی، تا حدودی انعطاف پذیر باقی بماند. دوغاب هایی در دسترس هستند که به صورت جامد، ژل انعطاف پذیر یا فوم سبک تبدیل می شوند.
استفاده از دوغاب و استفاده از روش های تزریق در بسیاری از تلاش ها سودمند است. برای اصلاح مفید مواد ژئومتریال، اکنون به طور معمول برای دستیابی به یکی از موارد زیر استفاده می شود:
کاربردها در ساخت و تعمیر سازه ها عبارتند از:
- برگرداندن بتن متلاشی شده به سازه
- ترمیم و جوش ترک در اعضای بتنی سازه ای
- ایمن سازی پیچ ها، میله ها و لنگرها در سوراخ های حفر شده
- پر کردن حفره های زیر و پشتیبانی کامل از اعضای پیش ساخته، صفحات پی و موارد مشابه
- محافظت در برابر خوردگی برای لنگرهای پیش تنیده
- بتن ریزی سنگدانه های پیش ساخته
- پر کردن ترک ها، شکاف ها و سایر عیوب در تعمیر اعضای الوار
همانطور که آشکار است، کاربردهای سودمند تزریق فشاری دیگر محدود به کنترل نشت آب نیست، بلکه در حال حاضر تقویت و بهبود تقریباً تمام موارد مرتبط با زمین را تسهیل می کند. آنها همچنین برای تعمیر و بازسازی سازه های بتنی و بنایی یک راه حل اجباری به نظر می رسند. اگر چه دلایل تزریق و همچنین مواد و روش های موجود بسیار زیاد است، اما اصول تزریق یکسان است.
تاریخچه تزریق
تزریق چیز جدیدی نیست. در واقع، سوابق فراوانی وجود دارد که پروژه های تزریق را در دهه 1800 و حتی قبل از آن مستند می کند. بیشتر کارهای اولیه شامل تزریق مخلوط های آبی یا دوغاب، اغلب حاوی سیمان، آهک یا خاک رس، به درزها و درزهای سنگ بستر سدهای زیرین به منظور کاهش نشت آب بود. از آنجایی که کاربرد اولیه شامل پر کردن درزها یا فضاهای خالی بود، دوغاب باید بسیار روان باشد، با حداکثر اندازه ذرات به طور قابل توجهی کوچکتر از ضخامت ناپیوستگی مورد نظر. از آنجا که فضاهای منافذ در خاک به طور کلی بسیار کوچکتر از فضای سنگدانه های معمولی است، تزریق دوغاب در خاک موفقیت محدودی داشت. بر این اساس، دوغاب های محلول شیمیایی با ویسکوزیته پایین که می توانستند داخل سازندهای خاک دانه ای نفوذ کرده و سپس از نظر شیمیایی سخت شوند، توسعه یافتند. در سال 1887 یک حق اختراع برای جزی اورسکی برای فرمولاسیون مبتنی بر سیلیکات سدیم صادر شد که می توان آن را در محل مخلوط کرد و تزریق کرد. متأسفانه، مواد شیمیایی بلافاصله پس از اختلاط واکنش نشان دادند و نیاز به تزریق بسیار سریع داشتند و اغلب در پمپ و سیستم تحویل سخت می شدند که کاربرد آنها را محدود می کرد.
