Ce este stabilizarea enzimatică a solului cu PERMA-ZYME 11X ?

PERMA-ZYME 11X este un produs unic multi-enzimatic, special dezvoltat ca un ajutor efectiv la lucrabilitate, legarea și compactarea solului.
PERMA-ZYME 11X îmbunătățește semnificativ stabilitatea în construcția de drumuri, baraje și multe alte proiecte conexe.
PERMA-ZYME 11X este un produs complet natural bio-degradabil. Prin acțiunile sale, modifică și îmbunătățește proprietățile fizice și chimice ale solurilor, care au ca rezultat, un efort mecanic semnificativ mai mic pentru a realiza densități mai mari de compactare.
PERMA-ZYME 11X oferă o metodă convenabilă pentru îmbunătățirea solurilor și o durabilitate mai mare, permițând costuri de construcție mai mici, mai puțină întreținere și performanțe rutiere mai mari.
PERMA-ZYME 11X are acțiuni ionice, care leagă particulele de praf împreună, pentru a reduce praful din mediul inconjurator.

Beneficiile utilizării PERMA-ZYME 11X:

PERMA-ZYME 11X oferă:

Pentru structura rutieră, stabilizarea stratului de bază și/sau sub-bază cu PERMA-ZYME 11X:

a) Îmbunătățește structura solului suficient de mult, pentru a realiza economii confirmate mai mari de 25% din costurile de construcție de drumuri împietruite.

b) Întărește structura rutieră de autostrăzi, care  au nevoie de reasfaltare și elimină necesitatea de a îndepărta și arunca asfaltul vechi. Reciclarea și stabilizarea structurii rutiere creşte durabilitatea asfaltului de două până la trei ori.

c) Întărește straturile de bază și sub-bază pentru operațiuni de etanșare.

d) Crește capacitatea suprafeței drumului de a suporta sarcini de trafic mai mare.

e) Reduce unele probleme comune a suprafeţei drumului, precum cracarea și relaxarea de suprafață.

f) Reduce costul de achiziționare și transport a materialelor de construcție pentru recondiţionarea drumurilor, prin refolosirea materialelor în situ și modernizarea și ameliorarea solurilor existente, de calitate mai slabă.

g) prelungește durata de viață utilă a suprafețelor de asfalt și beton rutier. Economii de construcții realizate în mare parte din achizitionarea, transportul si aşternerea agregatelor.

Pentru drumurile stabilizate cu PERMA-ZYME 11X, rămase neasfaltate:

a) Îmbunătățește integritatea structurală, capacitatea de încărcare și reduce apariția unor defecte grave cum ar fi gropi și crăpături, rezultând scăderea costurilor de întreținere şi creşterea gradului de confort.

b) Întărește straturile de bază și straturile de formă din structura drumului, pentru construcția sau restaurarea drumurilor rurale, forestiere, naţionale sau autostrăzi.

c) Scade consumul de materiale agregate și parte fină și reduce formarea prafului.

d) Rezultă suprafețe semnificativ mai durabile și de viaţă mai lungă, pentru drumurile secundare.

Beneficii pentru mediu

a) Minimizează pierderile de materiale de suprafață(pietriş, sol, etc.) ale drumurilor, datorită eroziunii sau abraziunii prin trafic.

b) Reduce costurile de achiziție și impactul asupra mediului, transportului și împrăștierii de pietriș de înlocuire.

c) Minimizează producția(dăunătoare pentru mediu) și utilizarea de rocă sfărâmată și/sau stabilizatori minerali clasici, în construcția și întreținerea drumurilor.

d) Reduce consumul de combustibil asociat cu frecventele reparații, în acelaşi interval de timp.

e) elimină impactul minelor de pietriș și a gropilor deschise. PERMA-ZYME 11X are la baza vechea tehnologie militara americana de drumuri, permitand folosirea resurselor existente.

Permazyme 11 X fiind un produs natural, este prietenos cu mediul.

Cum funcţionează:

Solurile sunt substanțe chimice. Ele au tendința de a reacționa cu alte substanțe chimice , dacă condițiile sunt favorabile. Aceste reacții rezultă din atragerea de sarcini pozitive și negative din componentele solului și a substanțelor chimice. De multe ori, compușii reacționează cu aceste componente pentru a modifica proprietatea generală a solului.

Aceste efecte sunt determinate prin schimburi electrolitice, diferențele de gradienţi de presiune osmotică, electrochimice și fizice, având efecte asupra activității coloidale a solurilor. Efectele fizice sunt legate de mișcarea browniană, laminare, viteza de forfecare și distribuția mărimii porilor, în timp, efectele electrochimice sunt legate de forţele Van der Vaal.

Adăugarea de stabilizatori, afectează proprietățile și scade capacitatea de umflarea a solurilor (argile). Unii stabilizatori utilizaţi în prezent sunt: ciment, var, minerale de amoniu, polimeri acrilici și enzime.

Enzimele ca stabilizator de sol

Enzimele sunt absorbite de sol, cauzând iniţial  extensia şi apoi compresia acestuia.

Enzimele ajută de asemenea bacteriile din sol să elibereze ioni de hidrogen, care conduc la gradienţi ai pH-ului la suprafeţele particulelor de sol, ceea ce ajută la spargerea structurii solului.

O enzimă este prin definiție un catalizator organic care accelerează o reacție chimică, care altfel s-ar întâmpla cu o viteză mult mai scazută, fără a deveni  parte a produsului final.

Enzima se combină cu molecule organice pentru a forma un  reactiv intermediar, care schimbă  ioni cu structura solului, spărgând reţeaua  și provocând efectul de acoperire, care împiedică absorbția ulterioară a apei și deci, pierderi  de densitate.

Enzima este regenerată prin reacție și continuă să acționeze.

Compactarea agregatelor de către utilajele de construcţii, aproape de umiditatea optimă, produce  caracteristica dorită, de înaltă  densitate a solului.

Suprafața rezultată are proprietățile unui „șist” durabil, produs doar într-o fracțiune de timp, faţă de cât i-ar trebui naturii (milioane de ani) .

Când sunt adaugate în sol, enzimele cresc capacitatea de umezire și coeziune a particulelor de sol.

Enzima permite materialelor din sol să poată fi mai ușor umezite și mai dens compactate.

De asemenea, îmbunătățește legăturile chimice care ajută particulele de sol să fuzioneze, creând o structură mai persistentă în timp,  mai rezistentă la intemperii, uzură și pătrunderea apei.

Conceptul de stabilizare enzimatică

Stabilizarea enzimatică este frecvent demonstrată de termite în America Latină, Africa și Asia.

Saliva de furnică, plină de enzime, este folosită pentru a construi structuri de sol, care sunt  tari ca stânca și  înalte de câţiva metri.

Este cunoscută rezistenţa acestor structuri în pofida  anotimpurilor  tropicale extrem de ploioase.

Analiza efectuată (A.R Tolleson, E, Mahdavian, F.M Shatnawi, N.E Harman, Septembrie 2003, O EVALUARE A SCHIMBĂRII REZISTENȚEI SOLURILOR INFERIOARE STABILIZATE CU SOLUŢII  CU CATALIZATOR ENZIMATIC, FOLOSIND COMPARAŢII CBR ȘI SSG) pentru lucrările  tratate şi de control din diferite eșantioane  de sol a arătat că schimbarea rezistenței, în condiții  de umidificare, a variat de la o schimbare neglijabilă,  pentru probele cu un conținut ridicat de parţi fine,  până la o creştere a rezistenţei cu 140%, pentru proba de sol cu aproximativ 20% părţi fine.

Câștigul mediu  de rezistență a fost de aproximativ 52%, cu o abatere standard de 58%.

Rezultatele testelor pentru eşantioanele de sol inferior testate în condiţii CBR,  atât  uscat cât și îmbibat cu apă, au indicat un câștig  mediu mai mare  al rezistenţei, ca rezultat al tratamentului cu enzime în starea uscată, în comparație cu câștigul mediu de rezistență în condiții de umiditate.

Efectele de bază ale acțiunii enzimei în structura solului pot fi rezumate după cum urmează:

Inițial, filmul de apă absorbită este mult redus și, de fapt complet distrus, cum se arată schematic în figurile de mai jos:

Problema cea mai dificilă este ridicată de prezența apei absorbite în sol care aderă la întreaga suprafață a fiecărei particule de sol.

Acest film de apă care îmbracă particulele, care în cele din urmă controlează extinderea și contracția constituenților  coloidali din sol, nu poate fi complet eliminată prin metode pur mecanice.

Totuşi, prin efectele temperaturii, adăugarea sau îndepărtarea apei cu presiune mecanică, este posibil să se varieze cantitatea de apă reţinută în acest mod.

Astfel de variații sunt urmate de umflare sau contracție.

Acest lucru oferă un punct ideal de funcționare pentru enzimă.

Trebuie, de asemenea, să fie luate în considerare  caracteristicile electrostatice ale particulelor de sol, pentru a înțelege mecanismul de interacțiune  sol-enzima.

Ca urmare a scăderii de către enzimă, a momentului de dipol al moleculei de apă, se produce disocierea într-un  ion hidroxil(-) și un ion de hidrogen(+).

Ionul de hidroxil, la rândul său, se disociază în oxigen și hidrogen, în timp ce atomul de hidrogen al hidroxilului este transformat într-un ion de hidroniu.

Cel din urmă poate accepta sau respinge sarcini pozitive sau negative, în funcție de circumstanțe.

În mod normal , cele mai fine particule coloidale de sol sunt încărcate negativ.

Pelicula înfășurătoare de apă absorbită conține un număr suficient de ioni pozitivi metalici – cum ar fi sodiu, potasiu, aluminiu și magneziu, care asigură egalizarea sarcinii, relativ la  ionii negativi din sol. La declanşarea acestui fenomen, sarcinile pozitive a ionilor de hidroniu sau  de hidroxil încărcaţi negativ se vor combina în mod normal,  în apă, cu ionii metalici încărcaţi pozitiv, aderenţi la suprafața particulelor.

Din cauza efectului enzimei de reducere a sarcinii electrice a moleculei de apă, există suficientă sarcină negativă pentru a exercita o presiune corespunzătoare asupra ionilor metalici încărcați pozitiv în filmul de apă absorbită.

Ca urmare a acestui fapt, bariera de potenţial electrostatic existentă, este ruptă.

Când se produce această reacție, ionii metalici migrează prin osmoză în apă, care ulterior este îndepărtată prin evaporare.

Astfel, pelicula de apă absorbită, care învăluie  particulele, este redusă.

Particulele își pierd astfel capacitatea lor de umflare și solul în ansamblu dobândește o structură compactă.

Ionii de hidrogen, care sunt eliberaţi la disocierea moleculelor de apă, pot încă o dată sa reacționeze cu ionii de  hidroxil liberi și să formeze apă şi hidrogen gazos.

Este important de ştiut că umiditatea solului afectează tensiunea superficială și este, prin urmare, un factor care afectează compactarea.

Enzima reduce tensiunea superficială şi uşurează  compactarea  solului.

După ce apa absorbită este redusă, particulele de sol tind să se aglomereze și, ca rezultat al mișcării relative între particule, suprafața este redusă și mai puțină apă absorbită poate fi reţinută, ceea ce reduce capacitatea de umflare.

Performanța în teren

Produsele cu enzime au fost utilizate, în ultimii 30 de ani, în mai mult de 40 de țări la construcția structurilor rutiere, de la drumuri rurale până la autostrăzi.

O scurtă trecere în revistă a unora dintre proiectele în care enzimele au fost folosite ca stabilizator rutier este prezentat mai jos.

Un studiu al Băncii Mondiale, în Paraguay, privind stabilizarea solului folosind enzime, a raportat îmbunătățiri semnificative ale drumurilor și performanțe mai bune pentru drumurile tratate cu stabilizator enzimatic de sol, comparativ cu drumurile  netratate.

Concluziile au fost întocmite pe baza datelor colectate într-un studiu la scară largă din multiple site-uri, folosind enzime comerciale și documentația de performanță a drumurilor pe aproape 33 de luni.

Stabilizarea cu enzime a fost folosită şi în India.

Au fost găsite bune performanțe la aceste drumuri, în ciuda traficului intens și a ploilor abundente.

Pe langă  creșterea rezistenței și durabilităţii drumurilor, s-a realizat, de asemenea,  şi o reducere a costurilor proiectului.

Enzimele au fost utilizate cu succes pentru a stabiliza drumurile din Malaezia, China și  SUA, la un cost redus.

In Districtul Mendocino, California , Departamentul Transporturilor a efectuat mai multe teste de compactare aditivă bazată pe enzime.

Acest produs natural a ajutat infrastructura  drumului să se aseze  foarte strâns, reducând praful și îmbunătățind impermeabilizarea.

În condiţiile în care, agenţiile pentru calitatea aerului și  calitatea apei, reclamă reducerea prafului, acesta este un potenţial nou produs eficient, mai ieftin decât asfaltul.

Districtul Emery din Utah are mai mult de 40 de mile de drumuri reabilitate la suprafață tratate cu enzime de stabilizare a solului care au fost utilizate timp de mai mulți ani.

Climatul este extrem de arid și conținutul de argilă  de 15 până la 20% în agregate are un indice foarte scăzut de plasticitate (PI) (<3%).

O procedură practică pentru aplicarea tratamentul a fost apoi dezvoltată.

Districtul Jerome din Idaho, a raportat o experiență similară.

Două străzi ale orașului în Stillwater, Oklahoma, au fost de asemenea tratate cu stabilizatori cu enzime.

Argila a avut un indice de plasticitate de  20% și a fost raportată o bună performanță .

O serie de proiecte au fost finalizate în Panaji(India), prin utilizarea stabilizatorilor cu enzime.

Un drum rural și un drum urban în Maharashtra au durat mai mult de doi ani fară nici un fel de deteriorări.

Tronsoanele rutiere amplasate în vestul Pennsylvania , în toamna anului 1992, peste care au trecut ierni geroase și peste patruzeci de cicluri de îngheț-dezgheț, fără a fi necesară nici o întreținere pentru făgaşe, gropi sau rigole,  pe parcursul a trei  ani.

Secțiunile de drum au primit apoi straturi de impermeabilizare cu asfalt.

Enzimele au fost folosite pentru a stabiliza mai mult de 160 mile de drumuri inferioare și suprafețe rutiere în locuri situate pe teritoriul National Forest al Departamentului de Agricultură al Statelor Unite, expuse ploilor torențiale, cu suprafeţe agregate, puternic erozive si argilă expansivă.

Performanța secțiunilor de testare arată îmbunătățiri față de secțiunile de control nestabilizate și faţă de performanțele istorice ale acestor secțiuni înainte de stabilizare.

Unele dintre proprietățile modificate prin procesul de stabilizare

• Creșterea rezistenței la compresiune: enzima acționează ca un catalizator pentru accelerarea și întărirea adezivului în materialul rutier. Enzima creează un sol mai dens, mai coeziv și mai stabil.
• Reducerea efortului de compactare  și  îmbunătățirea lucrabilităţii solului: lubrifiază particulele de sol. Acest lucru face solul mai ușor de îmbunătăţit și permite compactorului sa atingă o densitate dorită a solului cu mai puține treceri.
• Densitate crescută a solului: ajută la reducerea golurilor dintre particulele de sol prin modificarea atracției electrochimice în particulele de sol și eliberarea de apă de legătură. Rezultatul este o fundație rutieră  mai strânsă, mai uscată și  mai densă.
• Reduce permeabilitatea la apă: o configurație mai stransă a solului reduce migrația apei , care în mod normal , apare în golurile dintre particule. Ea produce o rezistență mai mare la deteriorare prin penetrarea apei în conjuncţie cu fenomenele de îngheţ-dezgheţ.