nieuws

Sterkte poreuze grond hoger met geheimzinnige vloeistof

bouwbreed Premium

In de natuur worden korrelige of poreuze materialen in uitermate langdurige processen omgezet in samenhangende steenachtige formaties. Een recente methode bereikt hetzelfde in een fractie van de tijd. Proefprojecten in Australië en het Verenigd Koninkrijk geven aan dat de Calcite In-Situ Precipitation Method (CIPS) mechanische eigenschappen van dergelijke materialen aanzienlijk kan verbeteren.

De methode is midden jaren negentig ontwikkeld door twee Australische wetenschappers, Edward Kucharski en Graham Price. Centraal in de nieuwe methode staan twee, niet giftige, oplossingen in water die gemengd over poreus materiaal (zand, grond of rots) worden gesproeid of in de grond worden geïnjecteerd. Na het mengen zorgen de oplossingen ervoor dat calciet (calciumcarbonaat) ontstaat, dat neerslaat op de korrels van het poreuze materiaal. De neergeslagen kristallen vormen een laag rond de korrels die uiteindelijk het losse materiaal aan elkaar kit.

Dit verhoogt de mechanische sterkte en de stijfheid van het behandelde materiaal. Met de methode wordt in korte tijd bereikt wat in de natuur tijdperken heeft geduurd, namelijk sediment omvormen tot rots.

De techniek wordt wereldwijd inmiddels aan de man gebracht via Lithic Technology Pty Ltd (Australië), een bedrijf dat de ontwikkelaars met onderzoeker Bob Middleton hebben opgericht..

Dramatische

Groot voordeel van de methode is dat met het versterken van het materiaal de doorlatendheid niet veel toeneemt. Dat betekent dat herhaalde behandeling mogelijk is. Daardoor kan vrijwel elke gewenste sterkte worden behaald. Onderzoek in de laboratoria van Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) en de Universiteit van Western Australia bevestigen de toename van de sterkte (triaxiaal proeven, unconfined compression tests en schuifproeven). In hun publicatie schrijven de onderzoekers dat het gaat om een ‘dramatische’ toename met het aantal CIPS-behandelingen. In eerste instantie is de ontwikkeling bedoeld voor toepassing in de offshore om relatief losse sedimenten te versterken, maar de methode lijkt ook geschikt voor gebruik in allerlei geotechnische toepassingen op het land, zoals het verhogen van de stabiliteit van taluds.

De methode is onder meer beproefd bij een talud van een buiten gebruik gesteld spoor van London Underground Central Line in Essex. Het talud bestaat voor een groot gedeelte uit as. Een eerste poging om het talud ter plaatse te stabiliseren mislukte, doordat de as zich anders gedroeg dan de as die in Australië al was gestabiliseerd. Bovendien was het Britse materiaal doorlatender, terwijl ook de lagere temperatuur van invloed bleek op de werking van de CIPS-vloeistof. De laatste proefnemingen op een traject in Essex hebben echter aangetoond dat de CIPS-techniek goed te gebruiken is voor het stabiliseren van as in taluds en in de aardebaan.

Ook de restauratie van de Whalers Tunnel in Perth toont de mogelijkheden van de methode. De tunnel is in 1837 in een kalksteenformatie uitgehakt. Na 160 jaar doorsijpelen van water bleek de kalksteen aan de binnenzijde zo verzwakt door uitloging van kalk dat de tunnel in 1996 werd gesloten uit vrees voor instorten. Na het uitvoeren van een restauratie is de tunnel inmiddels weer open voor het publiek. De muren zijn behandeld met de CIPS-methode. Daarmee is de sterkte van de oppervlakte van de muren zo toegenomen dat ze weer jaren de invloed van wind en water kunnen weerstaan. Omdat de doorlatendheid van het gesteente weinig wordt beïnvloed, blijven de waterdrukken in de poriën van het gesteente ongewijzigd, hetgeen belangrijk is bij een tunnel. De restauratie met de CIPS-methode kostte ongeveer een vijfde van het bedrag dat voor een traditionele methode zou worden uitgegeven. De ontwikkelaars denken dat de methode ook voor metselwerk geschikt zou kunnen zijn.

Terughoudend

De CIPS-methode blijkt goed te werken in een kalkachtige omgeving. Onderzoek loopt nog naar toepassing in andere chemische omgevingen. Pas daarna komt grootschalige en wijdverbreide toepassing in zicht. Een woordvoerder van geotechnisch kennisinstituut GeoDelft is terughoudend over de methode. De echte werking bij het afzetten van de calcietkristallen blijft natuurlijk het geheim van de smid, maar het blijft volgens GeoDelft toch maar een variatie op de techniek van het chemisch injecteren om verkitting te bereiken.

De woordvoerder heeft zijn bedenkingen over de manier van inbrengen van de vloeistof en de invloedssfeer rond het punt van inbrengen. Want injecteren is duidelijk iets anders dan de vloeistof op de grond sproeien.

Reageer op dit artikel