Fără buletin

▲ Tixotropie

Posted in Chestii by Marius Delaepicentru on 2012/03/16

Aţi auzit desigur de nisipuri mişcătoare*. Cu cît te agiţi mai tare, cu atît te afunzi mai adînc în ele. Nisipurile mişcătoare nu sunt  o figură de stil, şi nici un mit holywoodian, ci un substrat material mai răspîndit în natură decît poate credeţi acum.

Tixotropie, etimologic înseamnă schimbare la atingere şi exprimă proprietatea unor materiale de a se transforma reversibil, sub acţiunea unei forţe mecanice, din solid aparent, în lichid aparent. De obicei materiile sunt constituite din două faze; una solidă, microgranulară, umectată şi dispersată într-un lichid (apos sau uleios).

Uneori, tixotropia este dezirabilă, ca în cazul vopselelor. Vopselele sunt compuse tot din particule solide dispersate în lichid. Cînd dai cu pensula, e preferabil ca ea să alunece frumos pe suprafaţa de vopsit. Cum ar veni, la aplicarea presiunii, vopseaua devine mai puţin vîscoasă, favorizînd depunerea în strat neted. Deîndată însă ce ai luat pensula, e de dorit ca vopseaua să nu se prelingă. Pentru a nu se prelinge, e necesar ca vopseaua să fie tixotropă. Pentru a fi tixotropă, mărimea şi forma granulelor de pigment şi de aditivi solizi se aleg în aşa fel, încît materialul să se întărească repede, dacă se poate, în prima secundă după aplicare. În practică, aşa se şi petrece. O vopsea bună nu se prelinge.

Dacă la vopsele tixotropia este de dorit, la supozitoare însă, fenomenul este dăunător. Te poţi trezi cu ele „topite”, ca urmare a hurducăielilor din timpul transportului. Dacă ar fi numai supozitoarele, ar fi bine. Dar ce te faci cînd, la un cutremur, terenul aluvionar (noroi nisipos) de sub tine începe să se înmlăştineze?

Fenomenul apare în special în lunci, dar şi acolo unde substratul este constituit din loess umed. În China, de plidă, sunt milioane de hectare de loess. Adesea, alunecările de teren se petrec ca urmare a înmuierii loessului (deja muiat de apa subterană) din cauza mişcărilor telurice. Au fost înghiţite sate întregi aşa. După seism, terenul se întărea la loc. Ia satele de unde nu-s.

La cutremurul din 11 martie 2011, 4.200ha de teren din jurul golfului Tokio s-au înmlăştinat. În special, în aria numită Urayasu. Străzile au devenit un deal şi-o vale. Oscilaţiile mecanice au făcut ca pămîntul să se înmoaie. Acolo unde pînza freatică e superficială, stratul tixotrop devine brusc permeabil, lăsînd apa să izvorască. Apar arteziene scunde de numai cîţiva centimetri, dar suficient de agresive cît să antreneze la suprafaţă nisip din substrat şi să lase goluri mari în substeran. Cînd golul îţi nimereşte sub talpa casei, nu e de mirare ca ea să îţi rămînă într-o rînă. O clădire cu mai mult de 1abatere de la verticală, provoacă vertij şi dureri de cap locatarilor. O clădire de nelocuit. Cînd ai casa pe teren tixotrop, totul devine complicat.

Forţa minimă de declanşare a tixotropiei nu este cunoscută. Poate fi aproximată prin teste de laborator. Însă s-a observat că, în cazul unui cutremur, importantă este amplitudinea, dar şi durata. Pe 14 martie 2012, la Urayasu, intensitatea locală a fost 5-tare (6 pe scara Mercali). Cutremurul a durat aproape un minut. Rezultatul: tixotropie.

La cutremurele din 11 martie 2011, deşi amplitudinea a fost mai mică, de 5-slab (5 pe scara Mercali) uneori, durata a fost de pînă la 5 minute. Rezultatul: tixotropie.

La inventarierea clădirilor din jurul golfului Tokio, s-a constatat că ele nu vor rezista la un cutremur de talia celui din 1 septembrie 1923; 6-tare (8 pe scara Mercali). Se vor prăbuşi şi avaria în jur de 33.500 de locuinţe din motive tixotrope.

Ce e de făcut? Fenomenul nu poate fi evitat, dar poate fi atenuat. Sunt două soluţii mari şi late, ambele scumpe. Una este săparea fundaţiei mai adînc şi ranforsarea terenului cu piloni îngropaţi. Pentru o clădire de 4 etaje, stîlpii subterani trebuie turnaţi cel puţin 6m în adînc.

Însă prioritatea trebuie să o aibă drumurile. Ele sunt cele mai vulnerabile, iar distrugerea lor cu cauze tixotrope, ar spori numărul victimelor prin imposibilitatea intervenţiei cu utilaj greu. Şi drumurile vor trebui construite pe o fundaţie mai adîncă. Alte cheltuieli.

O altă soluţie este uşurarea construcţiilor, pentru a putea fi redresate uşor în cazul în care se înclină. Ani de zile m-am întrebat de ce casele sunt atît de uşoare în Japonia. Acum am şi explicaţia.

O soluţie radicală (a treia) ar fi coborîrea artificială a pînzei freatice, însă ea nu poate fi aplicată fără riscuri, adesea şi mai mari. Coborîrea pînzei freatice aduce alt necaz: terenul se tasează. Adesea, rezistenţa mecanică a substratului este dată chiar de prezenţa apei freatice. S-a observat şi în Bucureşti, pe vremea cînd se săpa la metrou. Din motive tehnologice, pînza trebuia coborîtă. Şi a fost. Miliarde de metri cubi au fost pompaţi zi şi noapte, trimişi pe Dîmboviţa în jos. O serie de clădiri s-au şubrezit din cauza tasării terenului. Nici Tokio nu a scăpat de tasare, deşi din alte cauze: proporţia mare de asfalt. Reducera aportului de apă infiltrată a dus la lăsarea terenului cu 1 metru în mai puţin de 50 de ani. Tasarea pune ulterior probleme la drenajul pluvial. El se va face numai forţat. Adică cu pompe. Staţiile de pompare din Tokio sunt acţionate de motoare de Boeing. Sunt nişte mamuţi tehnologici. Magistralele de drenaj sunt adevărate palate subterane, înalte de 30-60m şi tot atît de largi.

Pentru a frîna tasarea prin ameliorarea bilanţului pluvial, de vreo 20 de ani încoace, trotuarele se confecţionează din agregate poroase (beton poros, gresie artificială etc.) Se speră astfel ca o proporţie mai mare din apă să se infiltreze în pămînt. Directiva se aplică şi în Hiroşima, oraş în mare parte aflat sub nivelul mării.

Bine, veţi zice, dar ce are tixotropia cu Bucureştii? Are. Şi în lunca Dîmboviţei, în special în zona Crîngaşi, Semănătoarea, Cişmigiu, Văcăreşti (partea din luncă) terenul este tot nisipos, tot aluvionar, aşadar, tot tixotrop. Iar ceasul ticăie.

Dacă doriţi să vedeţi cum se manifestă tixotropia, puteţi urmări filmuleţul de mai jos, tras în timpul cutremurului din 11 martie 2011.

————————-

* nu mă refer la nisipuri uscate

About these ads
Tagged with: , , ,

4 Răspunsuri

Subscribe to comments with RSS.

  1. Mihai said, on 2012/03/16 at 08:21

    Interesant articol nu auzim vreodata de cuvantul asta “Tixotropie” si ceea ce inseamna ms ,daca vine vreun cutremur mai tare sar putea sa se trasforme bucurestiu in nisipuri miscatoare

  2. DanSu said, on 2012/03/16 at 17:29

    Buna Marius :)
    vezi si aici un experiment simplu – cu un teren umed supus unor vibratii:

    http://www.220.ro/documentare/Pamantul-Se-Lichefiaza-Cand-E-Agitat/BBJKEZrsd6/

    Fenomenul de lichefiere apare mai ales in preajma umezelii (care are rol de lubrifiant). Practic particolelel de nisip stau in echilibru – se sprijina unele pe altele la fel cum stau cartile dintr-un castel de carti de joc,cu diverse goluri intre ele. exista trei factori ce pot tulbura acest echilibru. Primul este chiar presiunea exercitata asupra solului (eg. greutatea unei cladiri), care face ca particulele sa se rearanjeze in cautarea urmatoarei pozitii de echilibrare. Apoi, lubrifierea punctelor de sprijin dintre particole: cresterea stratului freatic – poate lubrifia multimea particulelor de teren, si acesta se pot rearanja, sau terenul poate deveni mlastinos – pana la restabilirea unui echilibru (la fel de bine la lubrifiere ar putea sa nu mai existe stare de echilibru intre particole, in sensul ca terenul isi pierde complet capacitatea de sustinere. In sfarsit, forta dinamica asupra masei particolelor (vezi cum se indeasa diverse prafuri intr-o cutie, cand aceasta e scuturata usor).
    Combinatia celor trei factori (presiune, lubrifiere, dinamica) devine fatala fara a exclude orice alta combinatie de doar 2 factori. Am vazut experimente facute intr-o lada de nisip, in care o macheta de cladire era practic inghitita de un teren nisipos – aparent uscat.

    • Marius Delaepicentru said, on 2012/03/17 at 01:55

      Mulţumesc, DanSu. Scuze pentru întîrziere.

      Sigur, se puteau spune mai multe, dar am socotit că aş plictisi dacă aş ţine un curs despre fluide nenewtoniene. :)


Lasă un răspuns

Completeaza detaliile de mai jos sau apasa click pe una din imagini pentru a te loga:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Schimbă )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Schimbă )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Schimbă )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Schimbă )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 2,367 other followers

%d bloggers like this: