Isolatie, materialen voor diepwandconstructies, componenten van materialen in diepwandmengsels
Componenten van materialen in diepwandmengsels
Bentoniet
Bentoniet is een categorie klei die voornamelijk uit montmorilloniet bestaat. Dit kleimineraal heeft een negatieve lading omdat een deel van de 3-waardige aluminiumionen in het kristalrooster door 2-waardige magnesiumionen vervangen zijn. Het ladingstekort wordt gecompenseerd door de adsorptie van vooral Ca- en/of Na-ionen aan het mineraaloppervlak.
Door toevoeging van water aan bentoniet omhullen de kleideeltjes zich met een waterlaagje. Door deze zwelling, die tot 350%-800% van het oorspronkelijke volume kan oplopen, stoten de mineralen elkaar af. Na-bentoniet zwelt circa 5 x meer dan Ca-bentoniet en wordt meer gebruikt in steunvloeistoffen. Omdat Ca-ionen een hogere positieve lading hebben dan Na-ionen heeft Ca-bentoniet een geringere neiging tot ionen-uitwisseling en is daarom meer resistent tegen in de bodem aanwezige verontreinigende stoffen.
De samenstelling en fabricage van bentoniet is in diverse literatuur behandeld (zie literatuurverwijzing 3 en 4). Een belangrijke factor in de karakterisering van bentoniet is de wateropnamecapaciteit in verband met het zwelvermogen van de bentoniet. Het montmorillonietgehalte kan betrouwbaar met een methyleenblauw-adsorptietest worden gemeten (zie literatuurverwijzing 2). In Europa wordt meestal tot Na-bentoniet geactiveerde Ca-bentoniet toegepast.
Hydraulische bindmiddelen
Als bindmiddel wordt voornamelijk cement gebruikt. Hoogovencement heeft de voorkeur boven Portlandcement omdat het beter reageert met bentoniet en, als gevolg van het lage gehalte vrije kalk, meer resistent is tegen aantasting. Door een hoger slakgehalte wordt met diepwanden waarin Hoogovencement is verwerkt een lagere doorlatendheid verkregen dan bij het gebruik van Portlandcement. In literatuurverwijzing 2 wordt op het gebruik van cement ingegaan.
Vulstoffen
Door het gebruik van vulstoffen neemt de stabiliteit en de dichtheid van een diepwand toe. Als de korrelverdeling van het mengsel de zogenaamde ‘Fuller-kromme’, een korrelverdelingsdiagram van een bodem met een zo laag mogelijke porositeit, benaderd is er sprake van een mengsel met optimale dichtheid ten aanzien van de reductie van de doorlatendheid. Als inerte vulmiddelen kunnen kalk, zand, grind en gemalen klei worden toegepast. Als laatstgenoemde voor een deel uit zwelbare kleimineralen bestaat is sprake van een chemisch actieve vulstof. Ook kunnen filterassen als vulstof worden toegepast.
Voordat vulstoffen gebruikt kunnen worden, moeten worden vastgesteld of ze zelf niet-toxisch zijn en moeten hun mineralogische, chemische en fysische eigenschappen (waaronder korrelverdeling en dichtheid etc.) worden vastgesteld.
Toeslagmiddelen
Toeslagmiddelen worden in relatief geringe hoeveelheden aan het mengsel toegevoegd om de verhardingstijd te beïnvloeden (versnellers en vertragers) of de viscositeit tot een gewenste waarde te brengen (plastificeerders). De in dichtwanden meest toegepaste mengsels zijn cement-bentoniet en plastisch beton. Laatstgenoemde wordt in het twee-fasensysteem toegepast en bevat een hoog percentage vulstof. Mengsels die toegepast worden in het één-fasesysteem hebben een gehalte vaste stof van 1.150-1.350 kg/m3. Daarentegen bedraagt het percentage vaste stof in mengsels in het twee-fasensysteem 1.800- 2.000 kg/m3.
Het in cement-bentoniet toe te passen water moet voldoen aan NEN 5995, mag geen verontreinigende stoffen bevatten die de kwaliteit van het mengsel kunnen beïnvloeden en moet een geleidbaarheid hebben lager dan 900 µS/cm. Een te hoge geleidbaarheid als gevolg van een hoog electrolytgehalte kan tot ‘samenvlokken’ van de bentonietdeeltjes in het mengsel aanleiding geven. Hierdoor kan de slurry gaan uitzakken en verliest deze zijn dragend vermogen.