Artikel Process och kvalitetskontroll av injektering

Publicerad

Bro & Anläggning
CSR-baserade flödeskurvorna för cemenbruk beror ofta på mätprotokollet, testgeometri och mätintervall.
Cementbaserade injekteringsmedels reologiska egenskaper har en stor påverkan på strömning och inträngningslängd i sprickigt berg. Medlens reologi är komplex, inklusive tixotropi, men strömningen beskrivs ändå oftast med den enkla så kallade Binghammodellen i injekteringssammanhang. De två parametrarna från denna modell, flytgräns och viskositet, används sedan inom injekteringsdesign, för till exempel tunnlar och dammar, för att bedöma inträngningen. 

Eftersom cementbaserade medel är tixoptropa suspensioner försvåras utvärderingen vid mätning med konventionella rotationsviskometrar på grund av glidning vid fasta begränsningsytor, sedimentation/separation av partiklarna och instabila flöden vid låga deformationshastigheter. En systematisk mätprocedur för att studera ovanstående problem med rotationsviskometer och koncentriska cylindrar samtolika vanliga vattencementtal, har utförts inom ramen för detta licentiatarbete.

I det här projektet har särskilt intresse varit att studera effekten av olika geometrier och tidsintervallet mellan mätningarna, inklusive den instabila delen av flödeskurvan då deformationshastigheten är lägre än ett kritiskt värde. Denna del av kurvan har i litteraturen beskrivits som karakteristisk för tixotropa suspensioner, till exempel cementbaserade injekteringsmedel.

Syftade med detta arbetet har varit att bättre förstå reologiska mätningar gjorda på cementbruk och andra ”Yield-stress fluids” (YSF) och deras tillämpning vid injektering av bergsprickor.

De viktigaste slutsatserna från detta arbete sammanfattas enligt följande:

  • I allmänhet beror de CSR-baserade flödeskurvorna för cemenbruk på mätprotokollet, inklusive testgeometri och mätintervall. De resulterande flödeskurvorna kan separeras i två regioner: (i) instabilt flöde under en kritisk skjuvhastighet, där flödeslokalisering (skjuvlokalisering och skjuvbandning) förekommmer, särskilt vid längre testintervall (ii) ett stabilt homogent skjuvområde för skjuvhastigheter ovan den kritiska skjuvhastigheten. Väggglidningseffekter som ses med släta geometrier under kan elimineras med hjälp 𝛾𝑁𝑆 av att använda en vinge. Vingen är emellertid mer lämpad för korta testintervall, eftersom den är mer mottaglig för tixotropa effekter, sekundära flöden och sedimentation.

  • För radiell strömning användes ultraljudshastighetsmätningen framgångsrikt för att mäta radiella hastighetsprofiler. Mätningarna visade att det finns distinkta pluggregioner, och för längden på den använda experimentella modellen var pluggen relativt konstant. De aktuella resultaten är emellertid inte helt entydiga eftersom det fanns en viss skillnad med analytiska förutsägelser som behöver ytterligare undersökning. Dessa skillnader förklaras av närvaron av glidning vid väggarna, otillräckliga längder för att uppnå utbildad strömning, vissa felaktigheter i data nära väggarna och den troliga förekomsten av sekundära flöden.

  • I framtiden kommer arbetet med mätning av cementbruk att fokuseras på att utveckla de befintliga inlinemetoderna för kontinuerlig mätning baserat på ultraljud, samtidigt som man använder den kunskap som samlas in från de off-line mätningar som idag utförs. När det gäller den radiella modellen kommer några justeringar av den existerande modellen att utföras.
Slutrapport
Kontakt