Geochemie van waterglasinjecties

Waterglasinjectie is een effectieve bodemverbeteringstechniek voor het creëren van tijdelijke waterremmende lagen of als (permanente) versterking van grond voor het dragen van constructies. Vanuit de civiele techniek is in verleden met name aandacht besteed aan de sterkte-eigenschappen van waterglas en de praktische aspecten van bodeminjectie.

Waterglasinjectie is een effectieve bodemverbeteringstechniek voor het creëren van tijdelijke waterremmende lagen of als (permanente) versterking van grond voor het dragen van constructies. Vanuit de civiele techniek is in verleden met name aandacht besteed aan de sterkte-eigenschappen van waterglas en de praktische aspecten van bodeminjectie.

De (geo)chemische achtergrond van waterglas is daarbij echter veelal onderbelicht gebleven, terwijl dit potentieel vragen kan beantwoorden over de toepassing van waterglas en harders in de bodem en de effecten op het functioneren van bemalingen. Met name de laatste zorgt regelmatig voor moeilijk oplosbare en kostbare problemen. Door meer te weten over de chemische achtergrond kunnen uitvoeringsrisico’s gereduceerd worden. Daarbij komt nog dat gezien de ‘drukte’ in de bodem het gelijktijdig gebruik van de ondergond voor verschillende functies een activiteiten toeneemt. Met name vanwege de gevoeligheid van ondergrondse energieopslag (WKO’s) voor verstoring wordt het steeds belangrijker om de efficiëntie van de waterglasinjectie bij naastgelegen bouwprojecten te vergroten en de beïnvloeding van de ondergrond te monitoren en tevens te verminderen.

Waterglasinjectie

Toepassingen
In het vakblad Geotechniek heeft CRUX gepubliceerd over de chemie van waterglasinjecties met toepassing in de civiele techniek. In dit artikel worden veel voorkomende vragen beschouwd die tijdens de bouw opkomen. Hiervan is de levensduur van constructieve waterglasinjecties één van de openstaande vragen. Op basis van literatuuronderzoek en ervaring wordt geconcludeerd dat constructieve waterglasinjecties een lange levensduur kunnen hebben (50 tot 100 jaar), maar dit afhankelijk is zéér afhankelijk van de bodem- en grondwatersamenstelling die van nature aanwezig is evenals het ontwerp van de injectie. CRUX voert project-specifiek onderzoek uit om de levensduur van waterglasinjecties in te schatten op basis van lokale omstandigheden.

Een andere veelvoorkomende vraag is het potentiele verstoppingsrisico van bemalingsbronnen in bouwkuipen waar waterglas gebruikt wordt. De potentiele verstoppingsmechanismen van bemalingsfilters zijn gerelateerd aan de veranderde hydrochemie en een verhoging van pH van het grondwater in de bouwkuip. De grondwatersamenstelling van het grondwater en menging van waterstromen met een verschillende hydrochemische samenstelling binnen de bouwkuip. Een dergelijke menging zorgt vrijwel altijd voor het vormen van chemische neerslagen die tot verstopping leiden. Een beheersmaatregel om het risico op verstopping te minimaliseren is sturing op de mengverhouding in het opgepompte water door de positie van filters en drainages te optimaliseren.

Voorbeeld van verharding van waterglasinjectie mengsel, studie uitgevoerd middels een confocal microscoop.

Onderzoek
CRUX werkt mee aan de kennisontwikkeling van de (geo)chemie bij waterglasinjecties door het begeleiden van studentprojecten, project-specifieke onderzoeken en onderzoek aan de universiteiten. Op deze manier wordt het kennisniveau over op het gebied van waterglasinjecties voortdurend ontwikkeld.
Een voorbeeld hiervan is de opkomende vraag over het risico van waterglasinjecties op naastgelegen WKO-systemen voor grote gebouwen, die vanwege de “drukte” in de stad steeds dichter op elkaar worden geplaatst. Waarbij juist die gebouwen die een grote WKO-installatie hebben doorgaans gebouwen zijn met diepe ondergrondse constructies als parkeerkelders die gebouwd worden in diepe bouwkuipen met al dan niet waterglasinjecties. Om beïnvloedingsrisico’s te beoordelen is een complexe analyse van het reactief grondwatertransport nodig, welke dikwijls project-specifiek is. Gelukkig kan de analyse ook gemakkelijker uitgevoerd worden. CRUX heeft samen met de Universiteit Utrecht de randvoorwaardes bepaald voor de verschillende massa fluxen van erosie uit een waterglasinjectie. De resultaten zijn beschikbaar via de Hydrogeology Journal. Op basis van de analysis in dit artikel kan het risico op beïnvloeding van omliggende WKO-systemen ingeschat worden. Dat is relevant voor de planning en uitvoeringswijze van bouwwerkzaamheden die plaatsvinden vlak naast bestaande WKO-bronnen.

Site by Alsjeblaft!