Menu
Categories
NAUE: Impermeabilizarea digurilor si a barajelor cu geocompozite cu bentonita (II)
30/09/2008 * hidroizolatii
Share

(Urmare din  numarul 35, martie 2008)

Excavatii in sectiunea pilot 1 (HOW)

Dupa 3 si respectiv 5 ani, au fost prelevate cate doua mostre (de aproximativ 50 cm x 50 cm fiecare) din sistemul de etansare utilizat la HOW, una fiind luata chiar de deasu­pra nivelului operational al apei si una de sub acest nivel, la o adancime a apei de 15 pana la 40 cm. Au fost observate mici tasari locale, ca rezultat al acoperirii cu anrocamente (fig. 1).

Dupa 3 ani, mostrele prelevate din zona de deasupra nivelului apei au relevat o proportie de ioni de sodiu de 32 pana la 47%, in timp ce, dupa 5 ani, proportia era de doar 0,8 pana la 1,1%, ceea ce inseamna ca transformarea din bentonita sodica in bentonita calcica a fost realizata. O transformare completa s-a produs la mostrele prelevate din zona submersata dupa 3 ani. Cauza schimbului mult mai rapid de ioni poate fi explicata prin abundenta de ioni liberi care se regasesc in apa din canal.

Conform ZTV-W (2006), valoarea permeabilitatii hidraulice -k- poate sa creasca cu cel mult un ordin de marime la mostrele luate de la un sistem de etansare existent, aici luandu-se in considerare si imponderabilitatea prezenta in cazul mos­trelor. Aceasta inseamna ca valorile permeabilitatii hidraulice determinate pe mostre nu trebuie sa depaseasca 5 x 10-10 m/s 14 din cele 18 specimene testate care s-au incadrat in aceste limite. Cresterile cu maxim un ordin de marime inre­gistrate in cazul acestor mostre se datoreaza, in principal, schimbului de ioni. Nu poate fi exclusa nici varianta in care fenomene de inghet au aparut din cauza lipsei unui strat de protectie din pietris. Motivul cresterii cu mai mult de un ordin de marime a permeabilitatii hidraulice in cazul celorlalte 4 mostre il constituie fenomenele de com­presie a bento­nitei in zonele de impact cu anrocamentele (fig. 1). La momentul constructiei, nu exista nicio restrictie in ceea ce priveste inaltimea de la care puteau fi lasate sa cada anrocamentele. In zilele noastre, tinan­du-se cont de expe­rienta din trecut, anrocamentele din zona cuprinsa intre nivelul minim si cel maxim al apei trebuie asternute pe geocompo­zitul bentonitic cu ajutorul unui excavator. Totodata, este necesara existenta unei protectii suplimentare asigurate de stratul de pietris de protectie impotriva inghe­tului din zona cuprinsa intre nivelul minim si cel maxim al apei.

Excavatii in sectiunea pilot 2 (DEC)

In 2004/2005 (la aproximativ 4 ani de la instalare), din DEC au fost prelevate mostre din zonele de deasupra si dedesubtul nivelului apei, acolo unde geocompozitul bentonitic este acum protejat cu un strat de pietris, in conformitate cu reglementarile ce au fost adaptate intre timp, precum si din zonele de pe fundul canalului si partea inferioara a malului, acolo unde anrocamentele au fost instalate direct pe stratul de impermeabilizare.

Mostrele prelevate de sub stratul din pietris de protectie impotriva inghetului sunt intr-o stare foarte buna. Grosimea stratului este uniforma si se situeaza in jurul valorii de 1 cm; valorile obtinute pentru permeabilitatea hidraulica se inca­dreaza in limite. Pe de alta parte, in cazul mostrelor care au suferit impactul imediat cu anrocamentele, au putut fi identificate, din nou, mici adancituri. Permeabilitatile hidraulice obtinute in cazul acestor mostre sunt similare celor obtinute in sectiunea pilot 1, deci valorile limita au fost depasite in cateva cazuri, cateodata considerabil. Din nou, cauza o constituie compresia bentonitei. Analizele chimice au demonstrat ca bentonita sodica s-a transformat in bentonita calcica dupa doar 4 ani.

Concluziile rezultatelor obtinute

Rezultatele obtinute au demonstrat ca, in cazul utilizarii la cai navigabile, se poate presupune ca bentonita sodica se transforma aproape total in bentonita calcica intr-o perioada de 3 pana la 4 ani. Aceasta poate sa duca la cresteri ale permeabilitatii hidraulice cu pana la un ordin de marime. In plus, valoarea permeabi­litatii hidraulice poate sa inregis­treze cresteri locale in zonele de impact cu anrocamentele. Chiar daca per ansamblu aceste imperfectiuni locale duc doar la o crestere limitata a permeabilitatii hidraulice a sistemului de etansare, acest sistem nu are niciun fel de rezerve care sa faca fata acestei cresteri, deoarece valorile permeabilitatii hidraulice se incadreaza in limite doar in zonele neafectate. Din acest motiv, aceste imperfectiuni locale sunt inaccep­tabile, in special in cazul unor sectiuni de dig inalte. Problema poate fi rezolvata prin utilizarea unor anrocamente care fac parte din categoria LMB5/40 (fara depasiri ale acestor dimensiuni) cel mult, in conformitate cu TLW 2003 – cu alte cuvinte, blocuri cu o greutate maxima de cel mult 40 kg fiecare pot fi asternute pe geocompozitul bentonitic. In urma testelor efectuate cu astfel de anrocamente nu au fost depistate fenomene de compresie a bentonitei, deci, in consecinta, nici cresteri ale valorii permeabilitatii hidraulice „k“ in zonele de impact cu blocurile lasate sa cada. In final, trebuie subliniata din nou ideea ca o instalare in cele mai bune conditii a geocompozitelor bentonitice trebuie demonstrata inaintea inceperii constructiei printr-o testare elementara a procedurii de instalare, iar in timpul instalarii prin teste de control (ZTV-W 2006).

 

Excavatii la diguri

Digul Lippe

• anga Haltern-Lippramsdorf si Marl

La inceputul anilor ’80, au fost construite diguri de protectie impotriva inundatiilor cu  inaltimi de maximum 5 m, pe ambele maluri ale raului Lippe, in zona Haltern-Lippramsdorf si Marl (HaLiMa). Digurile sunt situate in zona coastelor miniere din apropierea exploatarii Auguste Victoria. Din cauza extractiei de huila, s-au produs fenomene de subsidenta la nivelul terenului, ceea ce a influentat de asemenea si modul in care s-a rea­lizat protectia impotriva inundatiilor. Ca o consecinta, structura digu­rilor HaLiMa s-a modificat de-a lungul anilor. La mijlocul anilor ’90, odata cu inaltarea digu­rilor a fost extins si consolidat si paramentul amonte. In locul unui strat de etansare din argila sau praf argilos, a fost instalat un geocompozit bentonitic pentru impermeabilizarea paramentului amonte, pe sectiuni ale digului nordic si ale celui sudic. Panta digurilor ajunge la 1:2 sau chiar mai mult. Geocompozitul bentonitic („Bentofix B 4000“, produs de firma Naue) a fost instalat pe un strat subtire de egalizare din nisip concasat pentru a creste rezistenta la frecare si apoi acoperit cu un strat de protectie cu o grosime de cel putin 40 cm (nisip, pietris, pamant vegetal) (fig. 2).

In contextul suprainaltarii digului nordic de pe Lippe, in apropiere de Lippramsdorf, a fost prelevata o mostra de geocompozit bentonitic de aproximativ 5 mp, la km 3.025 al digului, din zona de ancorare a saltelei, sub supravegherea specia­lizata a ICG Leonhardt-Veith GmbH & Co. KG Ingenieur Consult Geotechnik in martie 2006 si  s-au facut teste pentru a se detecta orice posibile modificari ale caracteristicilor materialului.

Rezultatele testelor

Rezistenta la tractiune a mos­trelor excavate a fost de 24 kN/m in directie longitudinala si de 41.2 kN/m in directie transversala. Prin urmare, rezistentele la tractiune de 16, respectiv 30 kN/m (longitudinal, respectiv transversal) mentio­nate in fisele tehnice au fost depasite considerabil. Totodata, mostrele de geocompozit bentonitic excavate au fost supuse unui test de poansonare, cu o sarcina de 600 Nm. Nicio deteriorare vizi­bila nu a fost observata in urma acestui experiment.

Rezistenta la eroziune a geocom­po­zitului bentonitic a fost testata in conformitate cu prevederile ghidului privind testarea geotextilelor (RPG), pe baza testului de turbulenta. Pentru acest experiment, mostra a fost acoperita cu un sol tip 4 (BT4; praf argilos, praf nisipos). Particulele de pamant care au trecut prin mostra cantareau 1,7 g (dupa 4 ore) si 3,65 g (dupa 100 de ore). Corelat cu suprafata testata, aceasta corespunde unei pierderi de bentonita de 196.98 g/m2 (dupa 100 de ore). Pierderile de material in cazul unui geocompozit bentonitic hidratat trebuie sa fie sub 5% (EAO 2002), conditie respectata in acest caz. Permeabilitatea la apa a fost determinata la livrare si dupa efectuarea testului de turbulenta. La livrare, au fost obtinute valori ale permeabilitatii hidraulice k = 3 … 8 x 10-11 m/s. Conform fisei tehnice, va­loarea k trebuie sa fie ú 5 x 10-11 m/s. In medie, aceasta a fost valoarea obtinuta. In ceea ce priveste permeabilitatea la apa dupa efectuarea testului de turbulenta, au fost obtinute permeabilitati hidraulice de k = 3 … 8 x 10-11 m/s, cu o valoare medie de k = 4,5 x 10-11 m/s. Altfel spus, nu a existat nicio diminuare a capacitatii de etansare ca urmare a spalarii bentonitei.

Toate rezultatele testelor au demonstrat ca nu exista scaderi semnificative ale calitatii geocompozitelor bentonitice dupa o perioada de exploatare de mai mult de 10 ani. Cele mai importante caracteristici ale geocompozitelor bentonitice, cum ar fi permeabilitatea hidraulica si robustetea, s-au incadrat in valorile mentionate in fisa tehnica. Acesta este un lucru remarcabil in conditiile in care geocompozitele bentonitice au fost acoperite cu un strat relativ redus, de 40 pana la 50 cm. Prin urmare, geocompozitele bentonitice folosite la digurile HaLiMa indeplinesc si astazi cerintele impuse pentru stratul de etansare.

Digul Kinzig langa Offenburg

In 2001, in zona promontoriului digu­rilor Kinzig, in apropiere de Offenburg, pentru testare, a fost instalat un geocompozit bentonitic cu un strat de acoperire de 80 cm, cu scopul de a castiga experienta in ceea ce priveste asternerea saltelei si comportamentul acesteia, inainte de a se trece la activitatile propriu-zise de etansare a digurilor. Dupa o perioada de 6 ani de la instalare, au fost prelevate mostre de material din aceasta zona. In conditii normale de curgere a raului Kinzig, promontoriul digului este uscat, dar au existat perioade cu inundatii in intervalul in care geocompozitul bentonitic a fost in exploatare. Bentonita excavata s-a prezentat in conditii foarte bune. In mod particular, o sectiune prin saltea a relevat un strat uniform de bentonita, fara deformari cauzate de anrocamente, chiar daca terenul pe care a fost instalata continea parti­cule mai mari de 63 mm. Rezultatele testelor de laborator nu sunt inca disponibile.

 

Concluzie

Geocompozitele reprezinta o alternativa pentru impermeabilizarea barajelor din pamant si a digurilor. Datorita grosimii lor mici (ceea ce inseamna mai putin material excavat pentru reabilitarea digu­rilor existente, prin comparatie cu etansarea cu argila), datorita disponibi­litatii in cantitati practic nelimitate – produs industrial – si productivitatii mari la punerea in opera, ele ofera avantaje deloc de neglijat prin comparatie cu alte tipuri de etansari demne de mentionat. Totusi, grosimea redusa a stratului de etansare, de aproximativ 1 cm, face ca geocompozitele bentonitice sa fie mai sensibile la impactul mecanic.

Testele efectuate pe mostrele prelevate de la barajele si digurile mentionate mai sus releva faptul ca, atunci cand sunt instalate corespunzator, geocompozitele bentonitice indeplinesc cerintele de etansare chiar si dupa perioade indelungate de exploatare. In ingineria cailor de navigatie, efectele sunt chiar mai mari, ceea ce face imperios necesara o instalare corespunzatoare a materialului, dublata de cerinte si teste specifice. Rezultatele obtinute in urma excavatiilor au fost luate in considerare la elaborarea RPW (2006), iar specificatiile EAO (2002) au fost modificate in consecinta. Nu a fost inca elaborat un catalog cu ce­rinte specifice pentru constructia de diguri. Din acest motiv, este oportuna acumularea de experienta in acest domeniu, prin excavari viitoare, pentru a putea sintetiza astfel de cerinte pe baza cat mai multor rezultate concrete.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 41 – septembrie 2008

 

Autori:
dipl. ing. Petra FLESICHER,
dipl. ing. Roland HAARER (Federal Waterways Engineering and Research Insistute, Karlsruhe),
dr. ing. Michael HEIBAUM (ICG Leonhardt-Veith GmbH & Co. KG, Düsseldorf)



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share
Lasă un răspuns
**** *