Ar vājas nestspējas grunts izaicinājumiem saskaras daudzi ģeotehniskie un būvniecības projekti. Tradicionālās risinājumu metodes svārstās no vājas nestspējas materiālu norakšanas un aizstāšanas ar augstākas nestspējas materiāliem līdz ķīmiskai stabilizācijai vai mehāniskai stiprināšanai. Vēsturiski visbiežāk pielietotā metode ir bijusi vājas nestspējas materiāla aizvietošana ar blīvētiem birstošiem materiāliem. Pasaules praksē, un tagad arī Latvijā, progresīvi domājoši inženieri izvēlas efektīvāku alternatīvu - zema blīvuma šūnbetonu.
Pastāv divi šūnbetona veidi - necaurlaidīgais un caurlaidīgais. Caurlaidības īpašību atšķirību veido izgatavošanas procesā pielietotā putu reaģenta ķīmiskais sastāvs. Caurlaidīgajam mikro gaisa šūnas savienojas veidojot caurlaidīgus kanālus, turpretī necaurlaidīgajam katrai mikro gaisa šūnai ir apvalks, kas nesavienojas ar citām gaisa šūnām. Šī raksta fokuss ir uz caurlaidīgo zema blīvuma šūnbetonu.
Caurlaidīgs zema blīvuma šūnbetons šai nozarei ir salīdzinoši jauns risinājums (~ 20 gadi). Taču, pateicoties savām unikālajām fizikālajām īpašībām šūnbetons ir materiāls, kas apvieno sevī vieglu iestrādi ar kontrolējamām un viendabīgām īpašībām, un ir jau pierādījis sevi, kā spēcīgu, efektīvu, ilgtspējīgu un finansiāli izdevīgu alternatīvu vēsturiskajai metodei.
Nulles neto slodzes metode
Visizplatītākais šūnbetona izmantošanas ieguvums ir svara vai slodzes samazināšana, ko izvērtē izmantojot neto slodzes projektēšanas metodi. Šī metode ir paredzēta izmaiņu analīzei efektīvajā grunts vertikālajā noslodzē, kas var izraisīt konstrukcijas īstermiņa vai ilgtermiņa nosēšanos vājas nestspējas grunts slāņos. Šādos gadījumos bieži tiek izvēlēta nulles neto slodzes metode, kas nozīmē, ka no zemes virsmas noraktā grunts tiek aizstāta ar zema blīvuma šūnbetona aizpildījumu, lai grunts apakšslāņos nepalielinātu efektīvo vertikālo noslodzi.
Šūnbetona zemā svara (AirForm400 ir ~ 5 reizes vieglāks nekā blīvēts birstošo materiālu pildījums) un augstās spiedes stiprības kombinācija ļauj izbūvēt stipru, bet vieglu pamatni, kuras spiediens uz balstošo grunti pat kopā ar konstrukciju, kas tiek būvēta uz tās, nav lielāks vai ir pat mazāks kā noraktās vājas nestspējas grunts sākotnējais spiediens, tādējādi pilnīgi novēršot jebkādu konstrukcijas iegrimes vai nosēšanās risku.
Vēsture
Lai gan necaurlaidīgs zema blīvuma šūnbetons pastāv jau kopš 1940. gadiem, caurlaidīgs zema blīvuma šūnu betons ir salīdzinoši svaigs izgudrojums, kas parādījās tikai 2000. gadu sākumā. Caurlaidīgā šūnbetona unikālā īpašība, salīdzinot ar tā necaurlaidīgo pārinieku ir tā, ka gaisa burbuļi, ko izmanto vieglās struktūras radīšanai savstarpēji savienojas un nodrošina vieglu ūdens caurplūdi vietējās augsnes caurlaidības pakāpē vai virs tās.
Pateicoties tam, caurlaidīgais zema blīvuma šūnbetons nodrošina tādu tipummasas un spiedes pretestības, stabilitātes un elastības attiecību, kas nav pa spēkam nevienam no tradicionālajiem - birstošajiem uzpildes materiāliem.
Raksturojums
Blīvums un stiprība
Pateicoties ražošanas metodei, izmantojot putu ģeneratoru, zema blīvuma šūnbetonam ir salīdzinoši augsta spiedes stiprība. Būtībā, tilpums, ko zema blīvuma šūnbetonā aizņem gaisa šūnas ir tik pat liels cik tilpums ko aizņem rupjš agregāts tradicionālā pildījuma materiālā. Šīs gaisa šūnas iztur iestrādāšanas procesam raksturīgo sajaukšanos, sūknēšanu un hidratāciju un pat pie 400 kg/m3 blīvuma sacietējušais šūnbetons sasniedz spiedes stiprību, kas ir augstāka, nekā tradicionālajam - blīvētajam birstošo uzpildes materiālu aizpildījumam.
Ir svarīgi saprast un atcerēties, ka gan necaurlaidīgais gan caurlaidīgais šūnbetons aizstāj tradicionālo blīvēto aizbērumu un nav paredzēti kā projekta galējā - dilstošā virsma.
Blīvētā aizbēruma spiedes stiprība ideālā gadījumā ir 0,34 - 0,55 MPa, kas ļauj veikt pildījuma izrakšanu nepieciešamības gadījumā. Salīdzinājumam, 400 kg/m3 šūnbetons nodrošinās prognozējamu un vienmērīgu 1,22 MPa, krietni pārsniedzot tradicionālā blīvetā aizbēruma stiprību, joprojām saglabājot izrakšanas iespēju.
1. tabulā ir norādītas tipisku šūnbetona materiālu blīvuma un stiprības attiecības. Tieši šī augstas spiedes stiprības un zemās tilpummasas kombinācija padara zema blīvuma šūnbetonu par efektīvu risinājumu vājas nestspējas grunts aizvietošanai..
Tabula Nr.1. Šūnbetona blīvums, stiprība un siltumvadītspēja.
Caurlaidība
Salīdzinot ar citiem tradicionāliem pildījuma materiāliem caurlaidīgs zema blīvuma šūnbetons ir ļoti caurlaidīgs, (sk. 2. tabulu par augsnes caurlaidības pakāpi, kas svārstās no 10-1 līdz 10-9 cm/sek). 2. tabulā atzīmēti arī tradicionālo pildījuma materiālu, piemēram, smilšu un māla caurlaidības rādītāji, kas parasti svārstās no 10-3 līdz 10-7 cm/sek. Turpretī caurlaidīgā šūnbetona minimālais caurlaidības ātrums ir 10-3 cm/sek.
Tabula Nr. 2. Caurlaidības koeficients.
Viena no caurlaidīga zema blīvuma šūnbetona unikālajām īpašībām ir tā, ka tā caurlaidība neietekmē tā spiedes stiprību. Ir zināmi daudzi caurlaidīgi materiāli, kam caurlaidība, materiālam piesātinoties var samazināt spiedes stiprību. Tas neattiecas uz šūnbetonu, kam spiedes stiprība paliek nemainīga, neatkarīgi no tā, vai materiāls ir sauss, daļēji piesātināts vai pilnībā piesātināts.
Hidrostatiskā spiediena samazināšana
Šūnbetona caurlaidības īpašības var palīdzēt ievērojami samazināt grunts hidrostatisko spiedienu. Hidrostatiskais spiediens samazinās apgriezti proporcionālo materiāla infiltrācijas ātrumam, kas samazinās proporcionāli aizpildes materiāla caurlaidībai. Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai gan caurlaidība un infiltrācija palielinās proporcionāli vienai otrai, šūnbetona materiāla tilpummasa samazinās proporcionāli šiem palielinājumiem.
Ietekme uz vidi
Šūnbetons ir videi draudzīgs materiāls ar ļoti mazu CO2 nospiedumu. Salīdzinot ar tradicionālajiem pildījuma materiāliem, tā iegūšanai/ražošanai un transportēšanai ir nepieciešams krietni mazāk resursu. Tā lielākā sastāvdaļa (70% - 80%) ir gaiss, kas vienmēr ir pieejams uz vietas, objektā, neierobežotā daudzumā. Ar vienu cementa vedēja piegādi, uz vietas objektā var saražot līdz pat 100m3 šūnbetona, ko var iestrādāt 5 stundās. Tas ir materiāla apjoms, kura ieguvei būtu nepieciešami dabas resursi un smagā traktortehnika, transportēšanai būtu nepieciešamas veselas 8-10 kravas automašīnas un iestrādei būtu nepieciešami lieli darba un laika resursi. Tradicionālo birstošo materiālu – grants, smils, šķembu aizvietošana ar šūnbetonu būtiski samazina:
vides degradāciju, kas saistīta ar šo materiālu ieguvi,
piesārņojumu, kas saistīts ar šo materiālu ieguvi, transportēšanu un iestrādi,
ar to visu saistīto laika patēriņu un izmaksas.
pieminēšanas vērta ir arī krietni augstāka darba drošība strādniekiem.
Secinājumi
Vājas nestspējas grunts ir būtisks izaicinājums ģeotehniskās inženierijas un būvniecības nozarēm. Kā liecina tā unikālās fizikālās īpašības, augstā caurlaidība, augstā infiltrācija, augstā spiedes izturība un zemā tilpummasa, šūnbetonu var efektīvi izmantot vājas nestspējas grunts aizvietošanā. Tā sniegumu un priekšrocības šāda veida pielietojumā apliecina daudzi pētījumi un daudzi pasaules praksē īstenoti projekti. Par to vart pārliecināties ievadot pārlūkprogrammā atslēgvārdus "cellular concrete", dažkārt arī sauktu par "foam concrete".
Iedvesmojošus piemērus un padziļinātu informāciju var redzēt šeit:
Tagad arī Latvijā ir pieejams šis risinājums. Caurlaidīgs zema blīvuma šūnbetons, īpaši ar tilpummasu no 400 līdz 500 kg/m3, piedāvā spēcīgu, efektīvu, ilgtspējīgu risinājumu vājas nestspējas grunts aizvietošanai ar vērā ņemamām papildu priekšrocībām.
Sazinieties ar mums zvanot uz 29 83 63 43, vai rakstot uz info@skystoneprof.com un mēs labprāt atbildēsim uz visiem jūsu jautājumiem par šūnbetonu un tā izmaksām jūsu konkrētajam objektam.
Izmantotās literatūras saraksts:
ACI (Amerikas Betona Institūta) komiteja 523. (2007). "Rokasgrāmata zema blīvuma šūnbetonam". ACI, Farmington Hills, MI.
ACI (Amerikas Betona Institūta) komiteja 229. (2013). "229R-13 ziņojums par kontrolētiem zemas stiprības materiāliem." ACI, Farmington Hills, MI.
Aerix Industries. (2013). "Vadlīnijas šūnbetona stiprībai un blīvumam". Aerix Industries, Golden, CO.
Aerix Industries. (2017). "Caurlaidīgs šūnbetons (25-35 PCF)." STGEC, Savanna, GA, 2017. gada decembris.
UMKC (Misūri Universitāte, Kanzassitija). (2018). "Caurlaidīga betona pamatraksturojums".
Comments