Langdurig onderzoek aan de Universiteit van Strathclyde heeft een aantal spannende, praktische innovaties ontwikkeld, die het gezicht van de grondtechniek voor altijd kunnen veranderen.
Innovatie kan in vele vormen komen, of het nu een nieuw proces is om een ??aspect van de bouw te verbeteren, of de laatste apparatuur upgrade die radicaal verandert hoe een baan gedaan kan worden.
Een rijk nadeel van innovatie kan ook worden gevonden in materiaalonderzoek. Elk bouwproject zal sterk afhangen van het verkrijgen van de meest geschikte materialen om het werk veilig en efficiënt te doen. En met het gebruik van materialen in de bouw die onder de brandstapel van Grenfell Tower onderhevig worden onderzocht, wordt het onderzoek door de industrie verwelkomd met het onderzoek naar het verbeteren ervan.
Een dergelijk onderzoeksprogramma is goed aan de gang bij de Universiteit van Strathclyde in Glasgow, die nauw samenwerkt met Bam Nuttall om een ??aantal problemen in de geotechnische techniek aan te pakken.
Academisch werk wordt vaak gekritiseerd omdat het te ver verwijderd is van praktische toepassingen ter plaatse, maar dit onderzoek wordt al getest of geïmplementeerd op de sites van Bam Nuttall en heeft het potentieel om zijn bedrijf radicaal te verbeteren.
Construction News kreeg een exclusieve tour van de laboratoria aan de Universiteit van Strathyclyde om drie van de innovaties in actie te zien, die allemaal werken aan verbeterde oplossingen voor bodemgrouting.
Er zijn drie hoofdgebieden van onderzoek naar de show: microbiële geïnduceerde calcietafbreking (of in leeknaam, losse zand in zandsteen); Colloïdale siliciumdioxide grout injectie; En magnetisch detecteerbare grout.
Terwijl alles betrekking heeft op bodemstabilisatie en -grouting, hebben alle verschillende toepassingen en het potentieel om verschillende onderdelen van het grondtechnische proces te verbeteren.
Zand tot zandsteen
De eerste experimenten die we zien zijn de microbiële geïnduceerde calciet precipitatie.
Hier injecteert het team los zand met een natuurlijk voorkomende bodembacterie, die zich aan de oppervlakken van de zanddeeltjes hecht.
Een voedselbron, ureum, wordt vervolgens ingespoten met calciumchloride om een ??biochemische reactie te creëren. Dit leidt tot het opbouwen van calciumcarbonaat langs de contactpunten tussen het zand en uiteindelijk het vormen van solide zandsteen.
"In de natuurlijke wereld duurt dit proces duizenden jaren," legt de postdoctorale onderzoeker James Minto uit. 'Hier kunnen we het over een half uur doen.'
Een mogelijke toepassing voor deze technologie kan worden gevonden bij de verwijdering van nucleaire afvalstoffen.
Universiteit van Strathclyde Sand veranderde in zandsteen met biogrout
Zand veranderde in zandsteen met biogrout
zoom in
zoom out
Momenteel is het nucleaire afval geneigd om honderden meters ondergronds te worden begraven in repositories, waar het veilig kan worden opgeslagen voor honderdduizenden jaren. Maar zelfs de meest solide steen bevat enkele fracturen, die waterstroming zullen bevatten, en tunnelboring kan ook de gebrokenheid van de tunnelwand veroorzaken.
Traditionele cement grouting technieken zijn prima, tot het grondwater in contact komt met het, wanneer het zal reageren en zeer alkalisch worden. Dit kan leiden tot veranderingen in de zwelling eigenschappen van de klei barrières die het kernafval omringen - die mogelijk tot gevolg hebben dat radioactieve deeltjes uit de opslagplaats komen.
De microbiële geïnduceerde calciteprecipitatie heeft dit probleem niet, aangezien het op deze manier niet met grondwater reageert.
Het team experimenteert met het injecteren van de kleine steenfracturen met bacteriën om een ??dunne strook calciet te vormen, evenals het invullen van bredere openingen met los zand en vervolgens met bacteriën te injecteren om een ??vaste stof te vormen.
"Een nieuwere applicatie waarnaar we kijken, is of het gebruikt kan worden bij het afsluiten en remediëren van putten," zegt Dr Minto.
"Op dit moment wordt er een cementplug in de put geplaatst, maar er zijn nog steeds kleine stromingsroutes rond de randen die moeilijk in te vullen zijn met cement. We denken dat calciet zou kunnen worden gebruikt, na traditionele cement, als een secundaire afdichting. "
Herhaalde cycli van bacteriën en calciumcarbonaat kunnen worden ingespoten om de permeabiliteit verder te verminderen en ook de sterkte te verhogen, hoewel het materiaal niet als beton geneest. Eenmaal gevormd na elke cyclus, is het op zijn maximale sterkte; Elke cyclus handelt om meer calciet in de porie ruimte te precipiteren.
Het team heeft ook geëxperimenteerd met meerdere injecties in een ruimte om lagen van calciet op te bouwen en een zegel te maken over een oppervlakte van 3 vierkante meter - 'het gebied dat we in het veld moeten afdichten', zegt Dr Minto.
Alasdair Henderson is mensen- en cultuurdirecteur bij Bam Nuttall, die bijdraagt ??tot het financieren en ondersteunen van het onderzoek. "Dit zou grote reducties van CO2-uitstoot kunnen zien, aangezien u geen cement zou moeten vervaardigen," zegt hij.
Maar hoe dicht moet er op sites worden gebruikt? "We zijn slechts een zinvolle veldproef weg van wijdverspreid gebruik," zegt dr. Minto.
Super stabilisatie
Het tweede onderzoeksgebied dat we zien is colloïdale silica injectie.
Colloïdaal betekent dat een oplossing microscopische onoplosbare deeltjes heeft die in een andere stof gesuspendeerd zijn, die in dit geval betrekking heeft op micro-silica deeltjes in water.
Een oplossing met 40 procent silica wordt voor onze ogen gemengd met natriumchloride, en als de vloeistof heen en weer wordt gegoten van een plastic beker naar een andere, wordt het langzaam weggegroeid en sterker geworden, waardoor het een gelachtige stof.
Een andere Universiteit van Strathclyde postdoctorale onderzoekskamer, Matteo Pedrotti, laat ons dan een kop zien die een oplossing bevat die twee dagen geleden gemengd is, wat nu een solide is. De aanvraag hier? Bodemstabilisatie, waarbij volledig natuurlijke stoffen gebruikt worden en de behoefte aan cementmengsel elimineren.
oor praktische innovaties die een verschil kunnen maken.