home  

discl. / ©, lid NVJ

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z


waterglasinjectie

 

waterglasinjectie

Waterglasinjectie is het inbrengen van waterglas, harder en water om de grond te stabiliseren óf om de grond waterremmend te maken. Eigenschappen als sterkte en waterremmendheid van de ondergrond kunnen worden verbeterd. De waterglasinjectietechniek richt zich op het vullen van de poriën in zand terwijl de korrelstructuur in stand blijft, het zogenoemde permeation grouting
Na injectie zal het waterglas onder invloed van de harder een gel worden de zandkorrels met elkaar verlijmd, waardoor het grondpakket een grotere draagkracht krijgt óf waterremmend wordt.

Waterglas zelf:
-
is waterafstotend (hydrofoob; dus niet overschilderbaar met watergedragen verf)
- vult de poriën (maakt de poriën kleiner; onderbreekt of vertraagt de capillaire werking)
- laat (water)damp door (is dampdiffuus)
- is verdunbaar in water
- is oplosmiddelvrij.
De meer technische term voor waterglas is natriumsilicaat (Na2SiO3). 

Meestal zal bij waterglasinjecties als eerste actie een bodemonderzoek plaatsvinden, om te beoordelen of de grond geschikt is voor injecties met waterglas en (eventueel) of het permanent verstenen van de grond op die locatie is toegestaan.

Let op: 
- een waterglasinjectie kan uitsluitend worden toegepast in zandige gronden met voldoende porievolume (het porievolume is de ruimte tussen de zandkorrels)
- een waterglasinjectie is óf stabiliserend (constructief, verstevigend) óf waterremmend (afdichtend, bodemafsluiter)
- een waterglasinjectie wordt uitgevoerd óf met een softgel óf met een hardgel (beide zijn verzurende harders)
- wanneer water in de grond op enige manier wordt gebruikt, bijvoorbeeld bij bronbemaling of warmte-koude-opslag (wko) moet de samenstelling van de bodem steeds gecontroleerd worden (gemonitord).

Het injecteren van het waterglasmengsel kan alleen toegepast worden bij zand met voldoende porievolume. Voor andere grondsoorten, zoals klei en veen, moeten andere technieken worden ingezet, zoals funderingspalen, hardschuim, jetgrouting of de grondverdringende compaction grouting (zie bij grondverbetering).

Onder invloed van een verzurende harder (een softgel of een hardgel) ontstaat een langzame, beheersbare verharding van de gel, al of niet resulterend in een min of meer harde silica ("zandsteen").
De verhouding water, waterglas en harder bepaalt of het een softgel of een hardgel wordt.

De belangrijkste technieken waterglasinjectie zijn:

  • hardgel (voor een permanente, stabiliserende zandlaag, funderingsversterking)

  • softgel (een tijdelijke waterremmer, bodemafsluiter)

De keuze voor een bepaalde techniek van injecteren wordt voornamelijk bepaald door de aard van het werk (de toepassing), de bodemgesteldheid (zand, situatie grondwater) en het materiaal dat moet worden geïnjecteerd (welk injectiemiddel, welke verhoudingen in het injectiemiddel aan waterglas, water en harder). Onderaan de pagina staat een vergelijking tussen de verschillende injectietechnieken expansiehars, bevriezing, hardschuim, jetgrout, schuimbeton en waterglasinjectie.


de verhouding water, waterglas en harder bepaalt of het een softgel of een hardgel wordt, een voorbeeld;
klik voor groter! (uit "geochemie van waterglasinjecties", geotechniek juni 2019):



Hardgel geeft een permanente, stabiliserende, constructieve laag (funderingsversterking door bodeminjectie ofwel permeation grouting)

Doel: 
- als constructieve grondinjectie, waardoor permanente, stabiliserende verharding optreedt; door de hoge concentratie aan waterglas en harder zorgt hardgel voor een permanente verandering van de bodem; hardgel wordt na verharding in de grond daarom gezien als "vormgegeven bouwstof" (volgens BRL 9339).
Toepassingen o.m.:
- versterken van een fundering (hardgel vormt een harde laag onder de bestaande fundering op staal of onder betonnen poeren; het is ook mogelijk paalpunten te versterken)
- bouw van kleinere bouwkuipen en kelders (door de zandige grond te verstevigen en wellicht door het licht waterremmende karakter; bij liftputten en kleinere kelders; bijvoorbeeld om direct naast een fundering verdiept uit te graven voor een kelder).

Met een hardgel wordt een verhard zandlichaam gemaakt dat zo sterk is dat het overbodige zand met een boorhamer verwijderd moet worden.
Voor het versterken van een fundering op staal wordt de sterkte van het grondpakket verhoogd. 

Een funderingsversterking kan op meerdere wijzen worden uitgevoerd:
- het verbreden van de voet van de fundering, waardoor de druk over een groter oppervlak wordt verdeeld
- het verlengen van de fundering tot een meer draagkrachtige laag
- een combinatie van beide.

Een funderingsversterking begint altijd met een gedegen grondonderzoek. Meestal in de vorm van handboringen en handsonderingen. Deze methoden hebben het voordeel dat ze ook werkelijk onder de bestaande fundering uitgevoerd kunnen worden. De grond precies onder de fundering kan namelijk verschillend zijn van die er vlak naast (bijvoorbeeld als gevolg van grondverbetering tijdens de bouw). 
De uitkomsten van het bodemonderzoek geven aan:
- of er zand aanwezig is met voldoende porievolume 
- waar zich de meer- en minderdraagkrachtige lagen bevinden.

Op basis van die gegevens worden vervolgens een geotechnische berekening en een vormtekening van het injectiemassief gemaakt. Uit alle onderzoeken en berekeningen wordt een injectieschema opgesteld, waarbij onder meer mogelijk zijn:
- het aantal injectiepunten
- het stramien (welke afstand tussen de punten en op welke plaats, in meters) 
- de hoeveelheid liters injectievloeistof (totaal in liters per injectiepunt)
- het injectiedebiet (in liters/min)
- de injectiedruk (druk die de injectievloeistof uitoefent op de bodem, in bar)
- de diepte van het injectiepunt (in meters).

Bij de uitvoering van het werk worden stalen lansen op diepte gebracht door middel van inspoelen met het waterglasmengsel. De injectie wordt aangebracht van beneden naar boven en volgens het injectieschema.

Voordelen van funderingsversterking via waterglas en hardgel (ten opzichte van schuiminjecties):
- lage kosten
- nauwelijks ruimte nodig voor uitvoering
- korte uitvoeringstijd
- trillingvrij
- lage CO2 belasting.

Nadelen van funderingsversterking via waterglas en hardgel:
- constructies kunnen op deze manier goed gestabiliseerd worden, maar niet gelift (voor een verzakte fundering die omhoog moet worden gebracht, is een andere techniek nodig, bijvoorbeeld via een tweecomponenten expansiehars, zie de vergelijking injectiemethoden van Uretek)
- bij het bouwen van een bouwkuip of kelder moet opdrijven vermeden worden; soms moeten grondankers geplaatst worden
- uitsluitend in zandige grond uit te voeren.

Methode stabiliseren van grond uitgraven, bijvoorbeeld voor een nieuwe kelder direct naast of onder een gebouw, bij een bestaande fundering:
- met een injecteerlans wordt een mengsel van waterglas, water en harder in de bodem ingebracht, naast en onder de fundering)
- de locatie waar de lansen worden ingebracht vormen een gelijkmatig patroon zodat de gehele oppervlakte ondergronds wordt bestreken 
- het waterglas verkleeft de zandkorrels van de ondergrond aan elkaar
- de harder verhardt waterglas en grondmengsel tot een zandsteenachtige massa (hoe lang dit verharden duurt is afhankelijk van de samenstelling van het mengsel, van enkele dagen tot soms een week)
- het draagvermogen van de grond neemt toe; de kelder kan worden aangelegd zonder dat de grond eromheen het gat voor de kelder weer vult; een fundering wordt goed ondersteund en is duurzaam, voor 50 jaar of langer (wel afhankelijk van bodem- en grondwatereigenschappen).


waterglasinjectie hardgel onder en naast een fundering;
klik voor groter (soil-id bouwkundige bodeminjecties):


waterglasinjecties hardgel toegepast bij de bouw van een kelder onmiddellijk naast een woning; let op de ondergrondse doorgang naar de kelder;
klik voor de volledige afbeelding (grondinjectie nederland):



Softgel
,
een tijdelijke waterremmer

Doel van een softgel: 
- een waterremmende laag te vormen in een zandige grond, waardoor een tijdelijke afdichting ontstaat (bodemafsluiter); deze tijdelijke waterremmer heeft een levensduur van 1 à 2 jaar.
Toepassingen o.m.: 
- vormen van een horizontale bodemafsluiter bij een bouwkuip, met een vrijwel waterdichte bodem van de bouwkuip (wel onder voorwaarden)
- herstellen van een lekkage in een damwand (door de softgel zal er minder water komen door kieren tussen damwanddelen). 

Voordelen waterglas als bodem van een bouwkuip:
- snelle bouwtijd in vergelijking met onderwaterbeton
- damwanden zijn gemakkelijker te verwijderen
- er wordt minder grondwater onttrokken.

Voordelen waterglas als waterremmer (algemeen):
- tijdelijke versteviging van zandige grond
- nauwelijks ruimte nodig voor de uitvoering
- korte uitvoeringstijd
- trillingvrij
- lage CO2 belasting.

Nadelen waterglas als waterremmer:
- bij bronbemaling en bij systemen voor warmte-koude-opslag kan het filter verstoppen (periodieke of continue controle van het filter is noodzakelijk als bepaald wordt dat het filter kan verstoppen)
- de waterremmer als bodemafsluiter van een bouwkuip heeft in de praktijk wat problemen gegeven maar met vooronderzoek, beleid en monitoring is het mogelijk
- uitsluitend in zandige grond uit te voeren.

Voorwaarden waterglas als bodem voor bouwkuip (om onvolledig vullen met injectievloeistof, holle ruimten en scheuren te vermijden):
- geen trillingen door bijvoorbeeld het intrillen van damwanden of het heien van palen in de buurt (minimaal 30 m afstand aanhouden)
- geen té hoge gronddruk vergeleken met de druk van de waterglaslaag en bovenliggende grond (er moet een evenwicht zijn tussen de gronddruk onder de waterglaslaag en op dezelfde diepte naast de bouwkuip; om scheuren van de injectielaag te vermijden; zie afbeelding hieronder)
- de snelheid van injecteren mag niet te hoog zijn (anders wordt de injectiedruk te hoog en scheurt de grond, het zogenoemde fracturing)
- er mogen geen holle ruimtes in het zandpakket ontstaan (door te snelle injectie, te veel trillen e.d.)
- het blijkt dat sonisch inboren van de injectiepunten gunstig is wat betreft snelheid en nauwkeurigheid van boren en dus een minder kans op te weinig injectievloeistof zoals bij intrillen soms voorkwam.

Opmerking:
- softgel verdwijnt na een aantal jaren in de bodem (door de lage concentratie van het waterglas; door middel van uitlogingsproeven is aangetoond dat het mengsel in een laag tempo afbreekt waardoor er geen risico is op bodemvervuiling; die proeven zijn onderdeel van het besluit bodemkwaliteit, zoals wettelijk is bepaald).

Bij het gebruik van softgel als bodemafsluiting van een bouwkuip wordt op basis van o.m. een geotechnische berekening en een vormtekening een injectieschema opgesteld, waarbij onder meer mogelijk zijn:
- het aantal injectiepunten
- het injectiestramien (welke afstand tussen de punten en op welke plaats, meestal in de vorm van een gelijkzijdige driehoek, in meters, afbeelding van een proefbak met stramien
- de hoeveelheid liters injectievloeistof (totaal in liters per injectiepunt)
- het injectiedebiet (voorzichtig uitvoeren, in liters/min)
- de injectiedruk (druk die de injectievloeistof uitoefent op de bodem, voorzichtig uitvoeren, in bar)
- de diepte van het injectiepunt (in meters).

De levensduur van de softgel (waterremmer) is, naast de concentratie van het waterglas e.d., onder meer afhankelijk van de mate waarin de gel plaats maakt voor poriewater, fysische erosie door stromend grondwater en chemische erosie door relatief zuur grondwater.


waterglasinjectie softgel bodemafsluiting bouwput;
klik voor groter! (uit "horizontale bodemafsluiting door middel van waterglasinjectie" van robin gerssen en edward van de werfhorst, 2017):


waterglasinjectie softgel;
klik voor groter (grondinjectie nederland):


beeld van de benodigde evenwichtstoestand, om opdrijven of barsten van de bodem te vermijden (soil-id bouwkundige bodeminjecties):


evenwichtstoestand met berekening, een voorbeeld waaruit blijkt dat de injectielaag iets dieper moet (prof.dr.ir.a.e.c. van der stoel, crux engineering, uit geotechniek okt 2013):



Vergelijking injectiemethoden (bron Uretek)

Onderstaand een uitgebreide tabel met een vergelijking van de injectietechnieken expansiehars, bevriezing, hardschuim, jetgrout, schuimbeton, waterglasinjectie.
Voor een niet-zandige bodem of wanneer de fundering verzakt is, moet sowieso een alternatieve injectiemethode gekozen worden.


klik voor groter! (uretek):


Met dank aan:
- Soil-ID bouwkundige bodeminjecties 
- Crux engineering (o.m. geotechniek en grondverbetering) 
- Grondinjectie Nederland 
- B&P Bodeminjectie 
- Volker Staal en Funderingen (VSF) 
- Injection 
-
Uretek fundamenteel herstel


Waterglas zelf wordt ook toegepast:
- om beton, metselwerk of ongeglazuurd keramiek waterwerend te maken (denk aan keldermuren e.d., maar ook aan muren en vloeren tegen optrekkend vocht; bij de bouw kan door de specie waterglas gemengd worden; na de bouw worden gaten geboord om het waterglas te injecteren in muur of vloer)
- als ontweringswater van hout (om verweerde plekken uit hout te verwijderen)
- om hout brandvertragend te maken
- om nicotine/teer of vochtplekken van muren te isoleren 
- als bestanddeel van sommige schoonmaakmiddelen.
Let op: 
- muren die met waterglas behandeld zijn, kunnen alleen met synthetische (grond)verf behandeld worden.

Waterglas is in water oplosbaar en reageert met CO2 (koolzuur) tot SiO2 (silica) en Na2CO3 (natriumcarbonaat).

Zie ook Gebruiksvoorschrift (van Werken met merken) en Informatie over waterglas (van Verfbestelsite).

Andere benamingen voor waterglas zijn: natriumwaterglas (er bestaan ook kaliumwaterglas en lithiumwaterglas), natriumsilicaat, natriummetasilicaat, natriumzout van kiezelzuur, kiesol, glasvernis.

Zie ook stabiliseren van grond, grondverbetering, groutinjectie en eventueel Bodem+ (Bodemplus, van Rijkswaterstaat).

Eng. silicate grouting, Sodium silicate grout, sodium silicate chemical grouting