Penetration av cementbaserade injekteringsbruk beroende på kornkurva och cementkemi
Preface
The Scandinavian methodology for design and construction of tunnels and rock caverns depend on grouting to reduce water influx, and here cement grout is the dominating material. The demands of sealing traffic tunnels and tunnels in urban areas increase successively. With the development of finer cement particles in the grout mix, it is today possible to penetrate and seal fractures as thin as 70 μm. The grain size is very small in the fine material, and the smallest grain sizes cause problems due to flocculation and maybe also other chemical processes in the cement material. This reduces penetration into finer fractures then 70 μm, which generated research of the function of fine material and its impact on the grouting result.
Large efforts are made in the underground construction projects in rock to handle ingress of water and this is a time consuming and costly process to handle. Research that leads to a better result within this field is therefore important and a good reason to continue to support these efforts.
This research project studies mechanisms why the fine-ground cement is not penetrating the finer fractures. Research shows that the ability for the cement material to penetrate is not only based on amount of fine particles, but is more complex since also the chemical components are important.
A project group consisting of Almir Draganovi (KTH) och Conny Björk (Nauplion AB) carried out the work. A reference group assisted the project group with valuable support and consisted of Håkan Stille (KTH), Pernilla Amsköld fd Petersen (Sika Sverige), Pentti Koski (Cementa) and Per Tengborg (BeFo). The project work was financed by Rock Engineering Research Foundation (BeFo) while Nauplion AB and Sicomant AB are part financer of a new cement milling machine.
Stockholm in October 2014
Per Tengborg
Förord
Den skandinaviska bergbyggnadstekniken bygger på att tunnlar och bergrum tätas genom injektering, där cement är det helt dominerande materialet. Kraven på tätning av trafiktunnlar och tunnlar i tätbebyggda områden ökar successivt. Med de finmalda cementbruk som har utvecklats är det idag möjligt att täta sprickor ner till 70 μm. Man har mycket liten kornstorlek i finmaterialet, och de minsta partiklarna har visat sig skapa problem genom flockning och kanske andra kemiska processer. Dessa hindrar inträngning i finare sprickor än 70 μm, vilket gett upphov till att studera finmaterialets funktion och dess betydelse för injekteringsresultatet.
Stora insatser görs i berganläggningsprojekten under jord för att hantera vatteninträngning till anläggningarna och det är både en tids- och kostnadskrävande process. Forskning som kan ge ett bättre resultat inom detta område är därför viktig och en anledning till att fortsatt satsa inom området.
Detta forskningsprojekt studerar mekanismerna till varför finmalda cement inte tränger in i de finaste sprickorna. Forskningen visar att penetrationsförmågan inte enbart har med mängden finpartiklar att göra utan är mer komplex än så eftersom den tyder på att de kemiska beståndsdelarna är av betydelse.
En projektgrupp bestående av Almir Draganovi (KTH) och Conny Björk (Nauplion AB) genomförde arbetet. Den referensgrupp som bistått projektgruppen och bidragit med värdefullt stöd har bestått av Håkan Stille (KTH), Pernilla Amsköld fd Petersen (Sika Sverige), Pentti Koski (Cementa) och Per Tengborg (BeFo). Projektarbetet finansierades av Stiftelsen Bergteknisk Forskning (BeFo) medan Nauplion AB och Sicomant AB delfinaniserar tillverkning av en ny cementkvarn.
Stockholm i oktober 2014
Per Tengborg