Applikation och provning av injekteringsbruk

Transkript

1 Applikation och provning av injekteringsbruk Per-Erik Thorsell, Vattenfall Research & Development AB Title of presentation Author YYYY.MM.DD

2 Civil Engineering at BU Engineering Consulting (32) R&D (18) Patrik Gatter Holger Ecke Rock Civil Testing & Civil Works Engineering Engineering Certification Maria Jalvemo Magnus Lundin Per-Erik Thorsell Bojan Stojanovic 2 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

3 Rock Engineering Underground storage Tunnels (e.g. hydropower, cooling water) Site investigations Mining, geochemical processes Geological modelling Grouting design Seepage and infiltration RFR02 RFR03 RFR01 3 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

4 Civil Engineering Construction Plant layout and logistics Heavy concrete structures FE analysis Aging Steel and concrete Maintenance & inspection Design criteria 4 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

5 Civil Works R&D R&D of all kind of concrete structures in the energy sector Technology development, testing, condition assessment, measurement, data evaluation: - Degradation - Service life - Repair - Rebuild - New build - Maintenance strategy - Green concrete 5 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

6 Testing and Certification Accredited Concrete Laboratory Sampling Testing (frost durability, under-water concrete, chloride, shotcrete, concrete joints, strength ) Assessment of concrete structures Methods for repairing concrete structures Education Certification EU approved body for certification Customers: aggregate plants (142), concrete plants (84), producers of precast concrete products (4), producers of concrete admixtures (Mapei + 2), producer of joint gaskets (1) 6 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

7 Utbildningar Sprutbetong - i samarbete med CBI - behörighet för arbetsledare / operatör - Kursen förankrad hos Trafikverket, Vattenfall, LKAB, entreprenörer, materialtillverkare osv - praktisk & teoretisk del (3 + 3 dagar, gruva) - skriftligt prov - minst 2 mån praktisk erfarenhet innan kurs - uppfyller kraven för Svenska Betongföreningens råd för vidareutbildning, samt krav i AMA 2010 Undervattensbetong - motsvarande som för sprutbetong Injektering - upplägg diskuteras. Ev. kurs under 2013 Bultning? Utbildningarna kan vara ett underlag till personcertifiering. Jmf svetsare. 7 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

8 Injektering Historik - provning av nya material (bl.a. Staffan Hjertström Mapei, fd Cementa) - provning & certifiering av tillsatsmedel (bl.a. Mapei) - R&D & provning i laboratorium i Älvkarleby - provning i fält (förprovning i tunnlar) - provning av injekteringsblandare (optimera blandningstid, varvtal, volym osv) Inledning: - täta sprickor & håligheter - material inpressas under tryck Syfte: - täta (grundvatten, dropp, fuktighet) - förstärka (betong) - skydda (armering) 8 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

9 Injekteringsprocess Förstudie - spricksystem, - analys av borrkärnor, OFP-metoder Borrning - kärn- & hammarborrning - skärmar, hålavstånd Spolning (borrkax sätter igen sprickmynningar & försvårar injekteringen) Ev vattenförlustmätning (hur tätt är berget, betongen. Förundersökning & efterkontroll) Injektering 9 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

10 Utrustning Blandare - varvtal (>1750rpm), blandningtid (3-5min), rengöring, slitage - cementpartiklar slås & hålls isär Omrörare - utjämningskärl, undvik separation Pump - jämt tryck & flöde, kapacitet, registrering, lagom tryck (jmf Norge-Sverige) - ökat tryck kan ge bättre inträngning, men riskerar att skada berg / betong Manschetter & slangar 10 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

11 Material Cementbaserade medel Cement - väldigt grov tumregel kornmax 1/3 - injekteringsbara sprickvidder: 0,5 0,3 mm - kända beständighetsegenskaper - möjligt att injektera & härda under vattentryck - fuktkänslig! Bäst före-datum Vatten (drickbart) Tillsatsmedel - flytmedel (tidsbegränsning), accelerator Vct - successiv förtjockning, stabila bruk Övriga medel - polyuretan, vattenglas, epoxi osv - god inträngningsförmåga, reglerbar härdningstid, dyrt, miljö & hälsa Vilket medel ska man välja? - Beständighet - Pris - Miljöaspekter - Finhet på sprickor 11 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

12 Provning & kontroll Förprovning - kan utgöra grund för val av material & utrustning - filtreringsbenägenhet, härdning, separation, densitet, reologi (flytgräns & viskositet), lämplig blandningstid, varvtal Fortlöpande - okulärt samt någon av ovanstående prioriterade egenskaper - prioritera viktiga egenskaper så att de verkligen blir utförda! Dokumentera arbetet - borrning, vattenförlust, material, vct, tryck, volymer, utrustning, kärnor, samband mm 12 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

13 Materialegenskaper Egenskap Innebörd Metoder Filtreringsstabilitet Flytgräns Viskositet Bindetid Inträngningsförmåga utan att bilda plugg vid sprickmynning. (filterpump 250ml för 75µm) Skjuvspänning som krävs för att få ett bruk att flöda. Bestämmer hur långt in i en spricka bruket kan tränga. Hur trögflytande en vätska är. Bestämmer hastigheten för strömningen. Gelnings & härdningstid Injekteringscykel (borrning, sprängning) Filterpump, NES, spalter Reometer, stigrör Reometer Fallkon, vicat-mätning, muggprov Densitet Indirekt kontroll av vct. Vågkontroll. Mud-balance, våg/volym Tixotropi Viskositeten sjunker vid omrörning. Blir samma vid stillastånde. Reometer, marshkon. Vattenseparation Överskott på vatten anrikas på ytan. (<5%) Mätrör Temperatur Mäter indirekt blandarens slitage. Hög temperatur försämrar inträngningsförmågan. (< +20 C) Termometer vct Förhållandet mellan vatten & cement. (max 1,0) Se densitet 13 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

14 Täthet & beständighet Täthet - beror främst av vct, hydratiseringsgrad & fyllnadsgrad Beständighet - urlakning & sulfatangrepp kan bryta ner bruket. Lågt vct (max vct 0,7) & hög fyllnadsgrad ger god beständighet. 14 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

15 Ekonomi Kostnadsfördelning: Injekteringsmaterial 10 % Utförande av injektering 30 % Borrning 60 % Bättre material & utrustning kan tillåta glesare med borrhål och ger en bättre ekonomi Lagom finmald cement 15 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

16 Design av cementbruk Oftast ett motsattsförhållande i prioriterade egenskaper: Viskositet Flytgräns Filtrerings- Separation Bindetid stabilitet Sänkning av vct Flytmedel Accelerator Tabell hämtad från Elforsk rapport 11:60. M Rosenqvist Kompromisser & prioriteringar designar bruket. 2-3 olika bruk kan behövas (god inträngning eller snabbhet ) 16 Title of presentation Author YYYY.MM.DD

17 Tack för uppmärksamheten! Per-Erik Thorsell Vattenfall Research & Development AB tel Title of presentation Author YYYY.MM.DD