بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق سعی بر آن است تا با معرفی و ساخت یک دستگاه آزمایشگاهی و تجزیه و تحلیل آن چه در بعد فنی و چه در بعد اقتصادي، کمک بزرگی در طراحی و اجراي پروژه هاي تزریق گردد. ساخت دستگاه تزریق بتن در مقیاس آزمایشگاهی با هدف ایجاد نمونه در مقیاس کوچک، انجام فرآیند تزریق دوغاب سیمانی بر روي آنها و بررسی تأثیر این فرآیند بر پارامترهاي مکانیکی و مقاومتی نمونه ها می باشد. این پروژه در دانشگاه یزد انجام شده و در ساخت این دستگاه از یک کمپرسور 50 لیتري با توان تولید فشاري در حدود 8 بار استفاده شده است. مخزن دوغاب 20 لیتري به همراه اهرم هم زن، نازل و گیج فشار دیگر اجزاي اصلی این دستگاه را تشکیل می دهند. از این دستگاه می توان براي تزریق دوغاب یا ملات سیمان در نمونه هاي خاکی، شن و ماسه هاي دانه بندي شده و کلوخه یا سنگ هاي خرد شده استفاده کرد. امید بر آن است که این دستگاه در پیش بینی بازدهی، امکانپذیري و درصد موفقیت پروژه هاي تزریق در مقیاس هاي بزرگ، کمک شایانی را ارائه دهد.
واژههاي کلیدي:دستگاه تزریق، نازل، کمپرسور، قالب تزریق
١- مقدمه
با توجه به حجم زیاد پروژههاي در دست مطالعه و اجرا در کشور از قبیل سد سازي، تونل سازي، معدنکاري و نظایر آنها که به طور عمده در توده سنگها انجام میشود، شناخت روشهاي بهسازي توده سنگ امري ضروري است. براي مثال در یک معدن روباز یک درجه افزایش شیب دیواره به وسیله بهسازي می تواند باعث کاهش صدها هزار تنی در باطله برداري شود که با توجه به هزینهي باطله برداري - تقریبا هر تن 50000 ریال - این امر میتواند هزینه معدنکاري را کاهش داده و حتی در مواردي دلیل بر اقتصادي بودن یا نبودن استخراج معدن باشد.بهسازي زمین روشهاي مختلفی از قبیل میخ کوبی، شمع کوبی، دیوار چینی، روشهاي شیمیایی، تزریق و غیره دارد. عملیات تزریق حدود دویست سال قبل توسط یک مهندس مبتکر فرانسوي آغاز شده و با وسایل بسیار مقدماتی انجام گردید. تزریق جز روشهایی است که تاکنون در سنگ بسیار کم مورد بررسی قرار گرفته است. به عبارت دیگر این پدیدهبراي زمان طولانی به عنوان یک هنر تلقی میشد و از بررسیهاي علمی و پیشرفت به دور مانده بود. تکنیکهاي جدید تزریق عملا در بیست سال آخر قرن پیش توسعه یافته است. از آن زمان به طور پیوسته کاملتر شده و گسترش یافته و امروزه به عنوان یک روش استاندارد در مهندسی درآمده است.[2]
-2 تکنولوژي تزریق
تزریق روشی است که به علت طبیعت نامنظم آن و تغییر پذیري شرایط، نمی توان آن را استاندارد نمود. تزریق عموما مشتمل بر توالی عملیات مختلف به شرح زیر است:
-حفاري گمانه با قطر مناسب در محل ها و عمق هاي پیش بینی شده
-تهیه، توزیع و تعیین نسبتهاي مواد مختلف و مخلوط نمودن سوسپانسیون تزریق انتخابی
- تزریق سوسپانسیون تهیه شده در مقاطعی از گمانه و در نتیجه پر نمودن شکافها تزریق تا حدي یک هنر است که براي داشتن بهترین نتیجه، همکاري
نزدیک مهندس طراح و پیمانکار را می طلبد. هر دو بایستی به خوبی با روشها و و.سایل تزریق آشنا باشند، علاوه بر اینها بایستی درك صحیحی از مشخصات محلی سنگها و نتایج حاصل از اکتشافات صحرایی که در ضمن عملیات حفاري به دست می آید را داشته باشند.
-3 فشار تزریق
اگر فشار اشباع خیلی کم باشد، آمیزه تزریق در حجم کمی از مصالح اطراف مقطع تزریق نفوذ می نماید. بنابراین باید فاصله گمانه ها کاهش یابد که موجب افزایش هزینه می شود.اگر فشار اشباع خیلی زیاد باشد، شکافها عریضتر، باز شده و شکافهاي تازه اي به وجود می آید و منفذهایی کهایجاد می شوند مجدداً با آمیزه تزریق پر می شوند که در نتیجه زمان کار با تجهیزات را طولانی تر می نماید.بنابراین فشار تزریق را باید بسته به شرایط سنگ - نفوذپذیري، نوع شکافها، مقاومت - انتخاب نمود تا هدف از تزریق به بهترین نحوه انجام شود - غیر قابل نفوذ نمودن، مقاومت، تغییر شکل پذیري - .[1]
-4 ساخت دستگاه
هدف از ساخت دستگاه مورد نظر، تزریق دوغاب درون نمونه هاي آزمایشگاهی با هدف پر کردن درزه ها و افزایش پارامترهاي مکانیکی و مقاومتی می باشد. قالب تزریق، مخزن دوغاب، کمپرسور، هم زن، نازل و گیج فشار اجزاي اصلی این دستگاه را تشکیل می دهند.
-1 خط تزریق
-2 فشار سنج
-3 والوهاي تنظیم
-4 پیچ
-5 پکر
-6 قطعه مورد تزریق
-7 خط برگشت
-4-1 کمپرسور
تأمین فشار مورد نیاز در فرآیند تزریق توسط کمپرسور انجام می گیرد. بسته به هدف عملیات تزریق از کمپرسور با ظرفیت مخزن و توان مورد نیاز استفاده می شود. در این پروژه با توجه به ابعاد قالب هاي نمونه و ظرفیت تزریق آنها، کمپرسور با مشخصات ذیل مورد استفاده قرار گرفته است.
-4-3 فشارسنج و نازل
براي انتقال دوغاب به درون قالب هاي تزریق، از شیلنگ لاستیکی و سر نازل استفاده شده است . فشار تزریق نیز از طریق فشارسنج و والوهاي تنظیم کنترل می شود.
-4-2 مخزن دوغاب
شامل یک منبع 20 لیتري، اهرم هم زن، ورودي هواي فشرده و خروجی دوغاب می باشد. بدین ترتیب که ملات با ترکیب تعیین شده درون مخزن ریخته می شود، سپس با بستن درب فوقانی که همراه با واشر براي جلوگیري از نشتی طراحی گردیده، مخزن آماده به کار می شود. براي همگن کردن ملات، اهرمی بالاي مخزن تعبیه شده که با چرخش آن ملات همگن می شود. این اهرم داراي 4 پره با زاویه 90 درجه نسبت به هم بوده و از پایین تا بالاي مخزن را فرا گرفته اند. بدین ترتیب با گردش اهرم و پره ها، تلاطم مورد نیاز براي ایجاد مخلوطی همگن و یکنواخت بوجود می آید. خروجی دوغاب در انتهاي مخزن تعبیه شده و اهرم هم زن به همراه ورودي همواي فشرده در درب بالاي مخزن قرار گرفته اند.
-4-4 قالب تزریق
براي ساخت نمونه هاي آزمایشگاهی و همچنین تزریق دوغاب در آنها، نیاز به قالب هاییست که بتوان از نمونه هاي ایجاد شده توسط آن، در دستگاه تست برش استفاده نمود تا عملکرد فرآیند تزریق ارزیابی شود و همچنین به گونه اي باشد که نازل تزریق بتواند بر آن سوار شود. بدین ترتیب قالب هاي مکعبی با ابعاد 15×15 که از قطر به دو نیمه تقسیم و با پیچ و مهره به هم متصل شده تشکیل شده است. در واقع هدف از دو تکه بودن قالب ها، دو تکه شدن نمونه ها جهت ایجاد درزه و زبري مورد نظر و انجام تست برش بر روي نمونه، قبل و بعد از تزریق می باشد تا بتوان عملکرد دستگاه و فرآیند تزریق را ارزیابی کرد. لازم به ذکر است که جنس قالب ها را ورقه هاي فولادي تشکیل می دهد. هنگام تزریق، نازل بر روي درپوش قالب ها سوار شده و عملیات تزریق انجام می گیرد.
