Ústav geoniky AV ČR, v. v. i.

Documenta Geonica 1 / 2007

Stavba a vlastnosti geokompozitních materiálů s polyuretanovými pojivy
(metody, postupy a výsledky laboratorního a in situ studia v ÚGN AV ČR)

Architecture and Properties of Geocomposite Materials with Polyurethane Binders
(Methods and Results of Laboratory and in situ Research at IGN AS CR)

The paper deals with architecture and properties of polyurethane geocomposites - specific materials created in the field of grouting technologies by pressure grouting of polyurethane resins into soils, disturbed rocks or into damaged building structures. A long-term systematic research on grouting processes, properties of chemical grouts and geocomposite materials is realized at the Institute of Geonics of the Academy of Sciences of the Czech Republic. This subject represents one of crucial trends in the research carried out there. The new findings achieved in laboratories of the Institute of Geonics in this research area during the last 5 years are summarized in the paper.

Obsah

Struktury a textury geokompozitů z hornin a stavebních materiálů injektovaných polyuretanovými injektážními hmotami (J. Ščučka)
- Úvod
- Struktura geokompozitu
  - Opracování a tvar částic
  - Velikost zrn
  - Množství pojiva
  - Rozložení, velikost a morfologie bublinových pórů v pojivu
- Textura geokompozitu
  - Uspořádání stavebních jednotek
  - Charakter průniku pojiva do injektované horniny
  - Rozmístění horninových částic v pojivu
  - Stupeň zaplnění prostoru
  - Prostorové uspořádání
  - Příčiny velké texturní variability geokompozitů
- Metody studia struktur a textur geokompozitních materiálů
  - Klasické metody studia struktur a textur
  - Zpracování a analýza obrazu v geomateriálovém výzkumu
    - Klasické metody studia struktur a textur
    - Zpracování a analýza obrazu v geomateriálovém výzkumu
      - Digitální zobrazování geomateriálů
      - Rekonstrukce mikroskopického obrazu
        
        Rekonstrukce ostrého obrazu trojrozměrných mikroskopických objektů
        Rekonstrukce velkých mikroskopických obrazů
      - Fluorescenční mikroskopie
      - Zpracování obrazu
        
        Předzpracování obrazu
        Segmentace obrazu
        Zpracování segmentovaného obrazu
        Analýza obrazu
  - Vybrané metodiky pro analýzu obrazu geokompozitů
    - Ověření přítomnosti injektážní hmoty v injektovaném prostředí
      - Injektážní hmota v pórech jemnozrnné zeminy
      - Injektážní hmota v mikrotrhlinách
    - Stanovení stupně napěnění polyuretanového pojiva v geokompozitu
    - Stanovení množství pojiva v geokompozitu
    - Stanovení rozměrových a tvarových parametrů zrn nesoudržné zeminy
- Literatura k části I
Laboratorní výzkum injektážních procesů a fyzikálně-mechanických vlastností geokompozitních látek (J. Ščučka, K. Souček)
- Úvod
- Laboratorní zkoušky chemických injektážních hmot
  - Základní charakteristika polyuretanových injektážních hmot
  - Měření viskozity injektážního média
  - Stanovení pevnostních a přetvárných vlastností chemických injektážních hmot
    - Zkoušky pevnosti v prostém tlaku
    - Zkoušky pevnosti v prostém tahu
    - Pevnostní a přetvárné vlastnosti polyuretanových pryskyřic
- Laboratorní výzkum injektážních procesů
  - Injektážní zkoušky v tlakových nádobách
  - Zkoušky injektáže diskontinuit
    - Zkoušky těsnících vlastností
    - Zjišťování přilnavosti injektážních hmot k povrchu hornin
- Stanovení pevnostních a přetvárných vlastností geokompozitů
  - Příprava vzorků a zkušebních těles
  - Laboratorní zkoušky geokompozitů
  - Stav poznatků o pevnostních a přetvárných vlastnostech polyuretanových geokompozitů
- Literatura k části II
Vliv strukturně-texturních parametrů geokompozitu na jeho fyzikálně-mechanické vlastnosti - modelová studie (J. Ščučka)
- Úvod
- Materiály v experimentu
- Experimentální a analytické postupy
  - Vizualizace strukturně-texturních parametrů
  - Kvantifikace strukturně-texturních parametrů
  - Stanovení fyzikálně-mechanických vlastností komponent tvořících geokompozit
  - Stanovení fyzikálně-mechanických vlastností geokompozitů
- Výsledky a diskuze
  - Vícerozměrná statistická analýza
    - Shlukovací analýza
    - Faktorová analýza všech sledovaných parametrů
    - Faktorová analýza fyzikálně-mechanických parametrů
    - Faktorová analýza strukturně-texturních parametrů
  - Párové korelace
  - Texturní nehomogenita a její příčiny
- Dílčí závěr
- Literatura k části III
Polyuretanové injektáže v podmínkách uhelných dolů (K. Souček)
- Úvod
- Význam chemické injektáže při ochranně důlních děl ražených v mocných uhelných slojích
- Výzkum vlastností uhelných geokompozitů
  - Vlastnosti vybraných chemických injektážních hmot ve vytvrzeném i kapalném stavu
    - Příprava zkušebních těles vytvrzených injektážních pryskyřic
    - Výsledky zkoušek pevnostních a přetvárných vlastností vytvrzených injektážních pryskyřic
    - Termomechanické vlastnosti studovaných injektážních hmot
    - Měření viskozity studovaných injektážních hmot
    - Dílčí závěr
  - Vlastnosti použitého černého uhlí
  - Výzkum pevnostních a přetvárných vlastností uhelných geokompozitů připravených v laboratoři
    - Příprava zkušebních těles uhelných geokompozitů v laboratoři
    - Metodika laboratorních zkoušek uhelných geokompozitů
    - Diskuze výsledků
  - Studium porušení vzorků uhelných geokompozitů pomocí rentgenové počítačové tomografie
    - Postup analýzy porušování uhelných geokompozitů
    - Diskuze výsledků RTG počítačové tomografie
  - Závěr k výzkumu vlastností uhelných geokompozitů
- Výzkum vlastností geokompozitů se zainjektovanou diskontinuitou
  - Zkušební metody a testované materiály
    - Vlastnosti vybraných epoxidových systémů
  - Diskuze výsledků zkoušek mechanických vlastností geokompozitů se zainjektovanou diskontinuitou
    - Tahové adhezní pevnosti
    - Střihové adhezní pevnosti
    - Adhezní pevnosti stanovené zkouškou „Bond Strength Test“
  - Závěr k výzkumu vlastností geokompozitů se zainjektovanou diskontinuitou
- Praktické poznatky použití chemických injektážních médií in situ v podmínkách OKR
  - Poznatky ze zpevňování počvy mocné sloje kotevně-injektážní metodou s využitím polyuretanového injektážního média
  - Poznatky z parametrického ověřování únosnosti hydraulických kotevních a kotevně-injektážních svorníků Boltex 13, resp. Boltex-Parkan 5
  - Poznatky z praktického ověřování možnosti zpevnění mocné uhelné sloje v boku porubní chodby
  - Poznatky ze zpevňování silně porušených hornin v nadloží mocné uhelné sloje
  - Zkušenosti se zpevněním uhelné sloje v boku důlního díla postižené důlním otřesem
- Závěry pro realizaci v praxi a doporučení pro další rozvoj v oblasti využití chemických injektážních médií v uhelném hornictví
- Literatura k části IV
- Seznam obrázků / Figures
- Seznam tabulek / Tables
- Přílohy k části III