Método para la consolidación de terrenos mediante inyección de resinas expansivas.

Método para la consolidación de terrenos inyectando dentro de al menos un orificio allí realizado una resina bicomponente (A o B) derivada de una reacción entre polioles e isocianato,

caracterizado por el hecho que incluye la inyección alternada y continua en el mismo orificio de al menos dos de dichas resinas bicomponentes (A y B) que exhiben diferentes densidades nominales, la alternancia entre las resinas inyectadas siendo una función de una variación de la presión de inyección y/o del caudal de la resina inyectada a través de una boquilla.

Método para la consolidación de terrenos mediante inyección de resinas expansivas La presente invención se refiere a un método para la consolidación de terrenos debajo de fundaciones de edificios que han sufrido un hundimiento elástico o de consolidación por presentación de cavidades debido a la acción erosiva de agua subterránea o debido a una compactación insuficiente del suelo localmente circunscrita que fue subestimada cuando se ha proyectado la fundación, o más en general, debido a modificaciones geológicas, hidrogeológicas o geomecánicas del terreno de la fundación.

Para solucionar tales inconvenientes se conocen métodos con los cuales vienen inyectados materiales expansivos, especialmente resinas expansivas de consolidación (sistemas poliuretánicos) a través de orificios hechos en el terreno de la fundación de edificios existentes que han sufrido hundimientos.

En el documento EP 0.851.064 A1 se da a conocer un método según el preámbulo de la reivindicación 1.

Las resinas expansivas utilizadas en procesos de consolidación son materiales con dos componentes, y aquellas con una base poliuretánica, que son las de mayor utilización, se componen de una mezcla de un poliol y un isocianato, ambos en estado líquido.

Los dos materiales, cuando entran en contacto, reaccionan formando una espuma que aumenta el volumen hasta alcanzar su total expansión en la atmósfera, que sucede cuando ha terminado la reacción química entre los dos componentes.

Un proyectista de resinas está muy familiarizado con las reglas que rigen la elección del poliol o de los polioles y la dosificación con isocianato necesaria para obtener una determinada expansión en la atmósfera.

El volumen logrado por el material cuando ha terminado la expansión en la atmósfera determina la densidad nominal de la resina, es decir el peso específico de la resina expandida, que es igual al peso de los componentes puestos en contacto dividido por el volumen total logrado por la masa de material que se expande libremente en la atmósfera.

Generalmente la densidad nominal viene expresada en kg/m3.

Si el material es obligado a expandirse dentro de un espacio delimitado, cuyo volumen es menor que el volumen que presentaría la masa si le fuera permitido expandirse libremente en la atmósfera, obviamente el material que se obtendrá será más denso.

El peso específico de la resina expandida, que es el peso de los componentes que han sido puestos en contacto dividido por el volumen total logrado, viene definido densidad final.

Por lo tanto, por un lado la densidad final corresponde a la densidad nominal cuando la expansión tiene lugar en la atmósfera y, por otro lado, cuanto menor es el espacio delimitado dentro del cual se hace expandir la resina tanto mayor será la densidad final.

La densidad del material influye su resistencia mecánica, la cual es directamente proporcional a su densidad.

Por lo tanto la misma formulación exhibe diferentes características de prestaciones mecánicas en función de que su expansión pueda efectuarse libremente en la atmósfera o que sea delimitada: su resistencia mecánica es directamente proporcional a su densidad final.

A título ejemplificador, nótese que mezclando 14 litros de un cierto poliol con 14 litros de isocianato, con un peso específico promedio de 1, 08 kg/dm3, y permitiéndole a la mezcla expandirse libremente en la atmósfera, se obtiene un metro cúbico de material sólido cuya densidad es de aproximadamente 30 kg/m3. La mezcla de componentes, por ende, ha expandido aproximadamente 36 veces su volumen inicial.

Delimitando la expansión de los mismos componentes dentro de un espacio cerrado con un volumen de 0, 25 m3, se obtienen 250 litros de material expandido y endurecido, con una densidad de aproximadamente 120 kg/m3. En este caso, la mezcla de componentes se ha expandido de aproximadamente 9 veces su volumen inicial.

Si bien los componentes son los mismos, la resistencia mecánica al aplastamiento del primer material es de aproximadamente 2, 5 kg/cm2, mientras que aquella del segundo material está comprendida entre 16 y 20 kg/cm2.

Intuitivamente, si una mezcla con dos componentes es obligada a expandirse, no al aire libre sino dentro de un volumen reducido, la tendencia de la mezcla que viene delimitada a expandirse dentro del volumen reducido, dará lugar a un empuje en todas las direcciones hasta la terminación de la reacción química que genera la espuma.

Las resinas utilizadas en los procesos de consolidación están caracterizadas principalmente por su densidad nominal.

Los proyectistas de resinas, por lo tanto, poseen los medios para determinar la densidad nominal de una resina, eligiendo apropiadamente los materiales iniciales y su dosificación.

Este es el parámetro más significativo que caracteriza los varios métodos conocidos de consolidación y que los distingue entre sí.

La elección de las características de la resina es esencial para el éxito del proceso de consolidación, cuyo éxito también depende de las características del terreno, las cuales no siempre se pueden prever de antemano.

En efecto, las características del terreno ejercen una cierta influencia sobre la facilidad con que la resina penetra dentro del terreno, o dicho de otro modo, sobre la resistencia que opone el terreno a la penetración por parte de la resina.

La técnica conocida favorece el uso de resinas de baja densidad que permiten reducir costos y tiempos, así como controlar mejor el proceso de consolidación.

Si la naturaleza del terreno fuera homogénea, entonces en general sería conveniente elegir una resina de baja densidad.

Si, por el contrario, como sucede normalmente, el terreno no es homogéneo, es decir exhibe porciones confinantes que presentan una resistencia muy diferente para recibir la resina, por ejemplo debido a la presencia de cavidades debido a una acción erosiva provocada por una pérdida de un tubo enterrado, o a la presencia de concreciones que crean puentes subterráneos que delimitan áreas con una densidad del terreno muy baja, o incluso áreas huecas, la elección de la resina, en la técnica conocida, es una solución de compromiso.

El objetivo de las inyecciones es el de penetrar dentro de un área o volumen del terreno, en el cual la resina expansiva genera su propio espacio y compacta el terreno circunstante a la fundación, ejerciendo un empuje en todas las direcciones. El empuje hacia arriba actúa sobre la fundación, hasta el punto de obtener una verdadera reactivación de una fundación que se ha hundido y dejó de estar en condiciones de soportar el edificio, que en el ínterin ha hallado un equilibrio provisorio.

El cometido de la resina, además de crear un empuje isotrópico en el terreno durante la etapa de expansión, es el de poner a disposición un volumen sólido de resina endurecida que presenta determinadas características mecánicas: cuanto menos se expande la resina en el espacio donde queda delimitada, tanto más elevadas serán esas características.

En terrenos no homogéneos, es decir terrenos que exhiben porciones confinantes con resistencias muy diferentes para recibir la resina, la resina expansiva encuentra una resistencia diferenciada a su expansión y, por consiguiente, ejerce un empuje variable.

Además, bajo las condiciones descritas, una vez que la resina se ha endurecido, la misma exhibe una densidad variable y una resistencia mecánica variable entre las distintas zonas.

Por ejemplo, si el material expansivo viene inyectado dentro de un terreno homogéneo, el material encontrará una determinada resistencia a la expansión y logrará una cierta densidad local.

El material endurecido exhibirá una resistencia mecánica suficiente para delimitar la expansión de la resina que viene inyectada paulatinamente y, una vez terminada la operación de inyección, para soportar el edificio dispuesto arriba.

Si por otro lado el terreno no es homogéneo, cuando la resina encuentra menos resistencia, la misma se expandirá con mayor facilidad, endureciendo a una densidad menor y, por ende, oponiendo una menor resistencia mecánica a la expansión de la resina que será inyectada posteriormente.

Si la menor resistencia encontrada por la resina fuera debido a una cavidad verdaderamente dicha, entonces la resina podría expandirse en esa zona hasta alcanzar la densidad y el volumen nominales.

Si la resistencia mecánica opuesta a la expansión de la resina que viene inyectada posteriormente no es suficiente para la contención del empuje durante la expansión, el volumen de la resina de menor densidad tiende a desmenuzarse, agregando así... [Seguir leyendo]

1. Método para la consolidación de terrenos inyectando dentro de al menos un orificio allí realizado una resina bicomponente (A o B) derivada de una reacción entre polioles e isocianato, caracterizado por el hecho que incluye la inyección alternada y continua en el mismo orificio de al menos dos de dichas resinas bicomponentes (A y B) que exhiben diferentes densidades nominales, la alternancia entre las resinas inyectadas siendo una función de una variación de la presión de inyección y/o del caudal de la resina inyectada a través de una boquilla.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que la resina de alta densidad exhibe una densidad nominal comprendida entre 160 kg/m3 y 230 kg/m3, preferentemente cerca de 220 kg/m3.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho que la resina de alta densidad ejerce un empuje isotrópico menor que 3 kg/cm2 sobre el terreno.

4. Método según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho que la resina de alta densidad exhibe una resistencia mecánica al aplastamiento de al menos 30 kg/cm2.

5. Método según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho que las resinas de alta densidad que son adecuadas para poner en acto la presente invención vienen elegidas entre las que se indican a continuación:

- BAYER – poliol BAYTHERM 31 BD11/GO con isocianato DEMODUR ISL

- DOW – poliol VORACOR CS 617 con isocianato VORACOR CS 679.

6. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho que la resina de baja densidad exhibe una densidad nominal comprendida entre 24 kg/m3 y 36 kg/m3, preferentemente de 30 kg/m3.

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho que la resina de baja densidad ejerce un empuje isotrópico de al menos 12 kg/cm2 sobre el terreno.

8. Método según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho que la resina de baja densidad, si no viene delimitada en volumen, exhibe una resistencia mecánica al aplastamiento de aproximadamente 2, 5 kg/cm2.

9. Método según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho que la resina de baja densidad, si viene delimitada en volumen, exhibe una resistencia mecánica al aplastamiento de hasta 30 kg/cm2.

10. Método según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho que las resinas de baja densidad que son adecuadas para poner en acto la presente invención vienen elegidas entre las que se indican a continuación:

- BAYER – poliol BAYTHERM 55620/AO con isocianato DESMODUR ISL

- DOW – poliol VORACOR CR 919 con isocianato VORACOR CR 761.