Sodyum Silikat Enjeksiyonlarında Sodyum Silikat Oranı, Viskozite, Sinerez ve Jelleşme Zamanları Arasındaki İlişkinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada sodyum silikat enjeksiyonlarında kullanılan sodyum silikat oranı, sinerez, jelleşme süresi ve viskozite parametreleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Bu amaca yönelik olarak, 56 farklı oranda hazırlanmış sodyum silikat ve formamide karışımları için sinerez yüzdesi, viskozite ve jelleşme sürelerine ait veriler elde edilmiştir. Solüsyonların viskozite değerleri karışım öncesinde hesaplanmış ve belirli sürelerde gözlemler yapılarak solüsyonların jelleşme süresi tespit edilmiştir. Jelleşme süreleri belirlenmiş olan solüsyonların zamana bağlı olarak 1, 3, 5, 12, 15, 180 ve 720. günlerde sinerez yüzdeleri bulunmuştur. Çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, sinerez yüzdesinin tahminine yönelik modeller oluşturulmuştur. Oluşturulan toplam 21 modelde girdi olarak sodyum silikat/solüsyon oranı, viskozite ve jelleşme süresi çıktı olarak ise sinerez kullanılmıştır. Modeller lineer ve nonlineer (üstel ve exponansiyel) fonksiyonlardan oluşmaktadır. Sinerez değerinin tahmini için oluşturulan tüm modeller oldukça iyi performans göstermiştir. En düşük tahmin performansını 1 günlük sinerez değerleri gösterirken diğer sinerez değerlerinde daha iyi tahmin performansı elde edilmiştir. İkinci aşamada ise solüsyonların viskozite değerlerinin tahmini için modeller oluşturulmuştur. Bu aşamada girdi olarak sodyum silikat/toplam solüsyon oranı çıktı olarak ise viskozite değeri kullanılmıştır. İlgili verilerin dağılımı nonlineer özellik gösterdiğinden dolayı üstel fonksiyon kullanılmıştır. Çalışmada geliştirilen model viskozite değerinin tahmini için oldukça iyi performans göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Sinerez
• Viskozite
• Enjeksiyon
• Sodyum Silikat

Investigation of the Relationship Between Sodium Silicate Content, Viscosity, Syneresis and Gelling Times in Sodium Silicate Grouts

Öz

In this study, the relationship between sodium silicate ratio, syneresis, gelling time and viscosity data used in sodium silicate injections was investigated. For this purpose, gelling time, viscosity and percentage of syneresis were obtained for sodium silicate and formamide mixtures prepared in 56 different ratios. The viscosity values of the solutions were calculated before mixing and the gelling time of the solutions was determined by making observations at certain times. Syneresis percentages of the solutions were found on days 1, 3, 5, 12, 15, 180 and 720 depending on time. The study consists of two stages. In the first stage, models were created for the estimation of the percentage of syneresis. In a total of 21 models created, sodium silicate/solution ratio, viscosity and gelling time were used as inputs, and syneresis was used as output. The models consist of linear and nonlinear (power and exponential) functions. All models created for the estimation of syneresis value performed quite well. While 1-day syneresis values showed the lowest estimation performance, better estimation performance was obtained in other syneresis values. In the second stage, models were created for the estimation of the viscosity values of the solutions. At this stage, sodium silicate/total solution ratio was used as input and viscosity value was used as output. Since the distribution of the data is nonlinear, the exponential function is used. The model developed in the study performed quite well for the estimation of the viscosity value.

Anahtar Kelimeler

• Syneresis
• Viscosity
• Grouting
• Sodium Silicate

Kaynakça

1. Anagnostopoulos CA. Laboratory study of an injected granular soil with polymer grouts. Tunneling and Underground Space Technology 2005; 20(6): 525-533.
2. Anagnostopoulos CA., Papaliangas T., Monolopoulou S., Dimopoulas T. Physical and mechanical properties of chemically grouted sand. Tunneling and Underground Space Technology 2011; 26(6): 718-724.
3. ASTM D2196. Standard test methods for rheological properties of non-newtonian materials by rotational viscometer. America: Publisher; American Society for Testing and Materials (ASTM); 2015.
4. Ata A., Vipulanandan C. Cohesive and adhesive properties of silicate grout on grouted-sand behavior. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 1998; 124(1): 38-44.
5. Bodocsi A., Bowers MT. Permeability of acrylate, urethane, and silicate grouted sands with chemicals. Journal of Geotechnical Engineering 1991; 117(8): 1227-1244.
6. Clifton W. Chemical grouts for potential use in bureau of reclamation projects: Denver/USA: U.S. Department of the Interior-Bureau of Reclamation; 1986.
7. Clough W., Kuck M., Kasali G. Silicate-stabilized sands. Journal of Geotechnical Engineering 1979; 105(1): 65–81.
8. Diefenthal DC., Borden RH., Baker WH., Krizek RJ. Strength and stiffness of silicate grouted sand with different stress histories. Geotechnical Testing Journal 1979; 2(4): 200–205.

9. Haussman MR. Engineering Principles of Ground Modification. New York: Mc Graw-Hill; 1990.
10. Henn RW. Practicle Guide to Grouting of Underground Structures. New York: ASCE Press; 1996.
11. Holmboe M., Wold S., Petterson T. Effects of injection grout Silica sol on bentonite. Physics and Chemistry of the Earth 2011; 36(17): 1580-1589.
12. Kaga M., Yonekura R. Estimation of strength of silicate grouted sand. Soils and Foundation 1991; 31(3): 43–59.
13. Karol RH. Chemical Grouting and Soil Stabilization, Revised and Expanded. 3rd ed. Boca Raton: Taylor & Francis Inc; 2003.
14. Porcino D., Ghionna VN., Granata R., Marcianò V. Laboratory determination of mechanical and hydraulic properties of chemically grouted sands. Geomechanics and Geoengineering 2016; 11(2): 164-175.
15. Shroff AV., Shah DL. Grouting Technology in Tunneling and Dam Construction. Second edition. Rotterdam: A.A. Balkema; 1999.
16. Tan DY., Clough GW. Ground Control for Shallow Tunnels by Soil Grouting. ASCE Journal of the Geotechnical Engineering Division 1980; 106(9): 1037-1057.
17. USA Army Corps of Engineers. Engineering and Design Chemical Grouting: EM 1110-1-3500. Washington DC: USACE; 1995.
18. Vaheddoost B., Safari MJS., Zeynali RI. Discharge coefficient for vertical sluice gate under submerged condition using contraction and energy loss coefficients. Flow Measurement and Instrumentation 2021; 80(4): 102007.
19. Verfel J. Rock Grouting and Diaphragm Wall Construction. Prague: Elsevier Press; 1989.
20. Warner J. Strength properties of chemically solidified soils. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division 1972; 98(11): 1163-1185.