Injektering används bl a för att täta och förstärka berg, jord och betong. Detta uppnås genom att permeabiliteten och kompressibiliteten minskar, medan hållfastheten ökar. Även om cementinjektering utgör basen i all tätning, finns läckageproblem där poly-uretanbaserade injekteringsmedel måste användas som komplement. Största fördelen med sådana medel är att de reagerar med vatten och expanderar till ett skum eftersom koldioxid produceras. Andra viktiga egenskaper för dessa medel är det tidsberoende härdningsförloppet, flödesegenskaperna för både oreagerad och reagerande polyure-tan, samt den fysikaliska inverkan av koldioxiden.
Ett forskningsprojekt om kemiska injekteringsmedel avslutades 1998 vid Chalmers tekniska högskola. I stora drag var syftet med projektet att lära mer om beteendet hos enkomponents polyuretan och genom att studera bakomliggande mekanismer kunna förklara varför resultatet ibland har varit otillfredsställande, även om polyuretaner oftast har lyckats där andra material misslyckats. Inom ramen för projektet utfördes omfattande laboratorietester; dels enkla expansionsförsök där typiska egenskaper för polyuretanbaserade injekteringsmedel studerades, dels rörströmningsförsök som var baserade på en konceptuell modell (se framsidan). Rörströmningsförsöken omfattade injektering med polyuretan både mot grundvattentryck och in i strömmande vatten. Beteendet hos polyuretanmedel i en fältsituation studerades i ett försök i forsknings-anläggningen Röda Sten som drivs av Chalmers i Göteborg.
Projektet utmynnade i praktiska anvisningar för bergtätning med polyuretanbaserade injekteringsmedel. Den viktigaste slutsatsen kring användning av sådana medel är att ett volymskriterium, tillsammans med insikt om det tidsberoende beteendet hos materialet, ska nyttjas för att få ett optimalt tätningsresultat. Tidsberoendet gör det möjligt för polyuretanmedel, som fortfarande är i flytande skumfas, att sprida sig mot zoner med lägre tryck. Som resultat av det tidsberoende beteendet hos ett polyuretan-baserat injekteringsmedel tätas också de olika sprickorna i ett spricksystem efter olika lång tid. När polyuretan injekteras in i en vattenström ska ett resolut injekteringstryck användas för att bryta vattenströmmen och möjliggöra inträngning av polyuretan uppströms. Koldioxidgasen som produceras när polyuretanen reagerar med vatten inverkar på medlets inträngning på två sätt: (i) genom att orsaka polyuretanskummets volymsexpansion, och (ii) genom att öka trycket bakom fronten av reagerande medel.
Med tanke på beteendet hos polyuretanbaserade injekteringsmedel föreslås följande användningsområden för dessa medel som komplement till cementinjektering; (i) för tätning av stora vattenförande bergsprickor där cementsuspension både späds ut och transporteras iväg av flödande vatten och (ii) för tätning av fina sprickor med kvar-stående läckage, till exempel beroende på cementens begränsade inträngningsförmåga under förinjekteringen. För båda dessa användningsområden bör tillräckligt långa injekteringshål, samt användning av ett volymskriterium i kombination med anpassad induktionstid för polyuretanmaterialet, öka chansen för ett tillfredsställande tätnings-resultat. Ett systematiskt angreppssätt med god kontroll i fält och grundlig upp-följning är av stor vikt och har visat sig vara framgångsrikt.
Polyuretan som injekteringsmedel
Författare:
Helen Andersson
Rapportkategori:
SveBeFo-rapport
Rapportnummer:
41
Utgivningsår:
1999