Вся электронная библиотека >>>

 Общестроительные работы >>

 

Общестроительные работы

Основания и фундаменты


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Глава VIII. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ

Однорастворная силикатизация

 

 

Возводить фундаменты и подземные сооружения часто приходится в сложных гидрогеологических условиях. Особую опасность представляют мелкие пески и плывуны, обладающие подвижностью. Коэффициент фильтрации их незначителен и колеблется в пределах 0,5—1 м/сут.

Для закрепления мелких песков и плывунов разработан способ однорастворной силикатизации. Он основан на введении в грунт гелеобразующего раствора, состоящего из двух или трех компонентов, с вязкостью, близкой к вязкости воды (2—5 спз) и с замедленным (заранее заданным) временем гелеобразования. Одаорастворная силикатизация сообщает грунту водонепроницаемость, достаточно высокую механическую прочность и применяется для защиты котлованов от притока грунтовых вод; закрепления грунтов при проходке подземных выработок; создания водонепроницаемых завес в гидротехнических сооружениях; увеличения несущей способности грунтов под фундаментами зданий и сооружений (рецептура: силикат натрия+кремнефтористоводородная кислота).

Силикатно-фосфорнокислая рецептура. В качестве отвердителя в данной рецептуре используется ортофосфорная кислота — Н3Р04. Выделение геля из гелеобразующего раствора происходит по реакции

Широкого применения в строительной практике из-за дефицитности фосфорной кислоты рецептура не получила.

Силикатно-алюмосернокислая рецептура. Отвердителем в этой рецептуре является жидкое стекло кислого золя, состоящее из двух компонентов — серной кислоты и сернокислого алюминия. Использование серной кислоты в качестве коагулянта рентабельно. Однако она слишком быстро коагулирует жидкое стекло, вследствие чего затрудняется  регулирование  времени   гелеобразования. Для замедления процесса коагуляции в раствор серной кислоты добавляют реагенты, выполняющие роль буфера в процессе гелеобразования. Таким реагентом и является сернокислый алюминий.

 

 

Общий ход реакции между компонентами смеси можно представить следующим уравнением:

Na20«Si02 + H2S04 + A12(SQ4)3 + wH20 -> ->/iSi02(/w — I)H20 + Na2S04 + AI2(S04)3.

По тампонажным качествам силикатно-алюмосерно-кислый раствор не уступает силикатно-фосфорнокислому, но в состав его входят дешевые и недефицитные реактивы: серная кислота и сернокислый алюминий, что в 3—4 раза уменьшает стоимость материалов.

Силикатно-фтористосернокислая рецептура. В качестве отвердителя в указанной рецептуре используется серная кислота (в составе кислого золя). Буферные свойства кислоте придает фтористый натрий. Кислый золь готовится на 5%-ном растворе серной кислоты, в которую добавляется 0,5% фтористого натрия. Отдельно готовится раствор жидкого стекла плотностью 1,05 г/см3. Эти два раствора сливаются в соотношении 1:1. Приготовленный кислый золь вводится в раствор силиката натрия плотности 1,19 г/см3 в соотношении 4,3—3,4 части кислого золя (в зависимости от времени гелеобразования) на 2 части раствора силиката натрия.

Аммонийно-силикатная рецептура. В качестве коагулянтов в рецептуре используются сернокислый аммоний (NH4)2S04 и углекислый аммоний (NH4hC03.

На месте работ из кристаллических аммонийных солей готовятся растворы нужной концентрации, которые затем смешиваются с разбавленным жидким стеклом в соотношении, соответствующем заданному времени гелеобразования, после чего приготовленный силиказоль нагнетается в грунт.

Реакция между компонентами силиказоля протекает по схеме

Na20/zSi02 + (NH4)2S04-> -+ nS\02 + Na2S04 + 2NH3 + 2Н20.

Аммонийно-силикатные золи и гели обладают необходимыми для тампонажа качествами: легко регулируемым временем гелеобразования и малой вязкостью 2,2 спз, а грунт, закрепленный ими, приобретает водонепроницаемость и прочность порядка 0,25 МПа. Реакция раствора щелочная (рН=10,8), что позволяет применять его для закрепления карбонатных грунтов.

Жидкое стекло недефицитной кремнефтористоводородной кислоты H2SiF6 применено в качестве отвердителя данной рецептуры.

Кремнефтористоводородная кислота имеет комплексное строение, которое обеспечивает медленное ее разложение в щелочной среде. Высокая потенциальная кислотность, возникающая при разложении кислоты, позволяет применять ее как эффективную коагулирующую добавку к раствору силиката натрия, а наличие в составе кислоты Si02 обеспечивает большой выход геля кремнекислоты. Реакция взаимодействия ее с жидким стеклом протекает по уравнению

3Na20rtSi02 + H2SiF6 + 3H20 -> 6NaF + 4Si02 + 4Н20.

Предложенная рецептура экономична, так как в ней используются очень разбавленные растворы, например, жидкое стекло плотностью 1,04 г/см3 и кислота плотностью 1,037 г/см3 в соотношении 9:1. Время гелеобразования раствора колеблется в пределах от 15 мин до 3 ч и легко регулируется; вязкость   его—1,2—1,5   спз.

Ввиду малых концентраций применяемых растворов этот способ пригоден для закрепления маловлажных песков. Дальнейшие исследования привели к разработке второго варианта силикатно-кремнефтористоводородной рецептуры раствора, очень эффективной, позволяющей закреплять сильновлажные и водонасыщенные    пески.

В основу рецептуры положено использование растворов— компонентов гелеобразующей смеси повышенной концентрации: жидкого стекла плотностью 1,3 г/см3 и H2SiF6 плотностью 1,1 г/см3 в соотношении от 10:3 до 10:2,5.

Сочетание водонепроницаемости и значительной механической прочности закрепленного грунта расширяет область применения данной рецептуры в строительной практике, так как она может быть рекомендована для создания водонепроницаемых завес и экранов и для закрепления грунта с целью усиления основания фундамента зданий и сооружений. Высокие качества закрепленного грунта делают пригодной эту рецептуру и для проходки подземных выработок в мелких песках.

Вязкость гелеобразующего раствора незначительна и составляет 3—5 спз. Время гелеобразования в отличие от более разбавленного силикатно-кремнефтористо-водородного раствора занимает всего 18—20 мин, что потребовало разработки специальной технологии нагнетания, предусматривающей использование специального растворонасоса, в котором совмещено приготовление небольшого объема золя с одновременным его нагнетанием в закрепляемый грунт.

Рецептура на основе силиката натрия и кремнефто-ристоводородной кислоты повышенной концентрации закрепляет трехфазные слабопроницаемые и водонасы-щенные грунты, содержащие карбонаты, глинистые фракции и гумусовые вещества, что делает рецептуру универсальной.

Алюмосиликатная рецептура. Эта рецептура основана на применении в качестве отвердителя кристаллической соли алюмината натрия.

Алюмосиликатный гелеобразующий раствор представляет собой смесь двух растворов — силиката натрия (плотность 1,15 г/см3) и алюмината натрия (плотность 1,05 г/см3) в соотношении 5 : 1. Он имеет щелочную реакцию (рН=13,7), малую вязкость (2,3 спз) и легко регулируемое время гелеобразования. При закреплении им грунт приобретает практическую водонепроницаемость и небольшую прочность порядка 0,15—0,2 МПа.

Рекомендуется для тампонажа аллювиальных мелкозернистых песков (/Сф = 5—10 м/сут), супесей (Кф=г-= 0,2—0,5 м/сут) и мелкозернистых дюнных песков (/Сф = 5—10 м/сут).

 

К содержанию книги:  Основания и фундаменты

 

Смотрите также:

 

 ТАМПОНИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД - бурение наклонно-направленных ...

Особенности силикатизации и смолизации пород обусловлены небольшой глубиной ... При двухрастворном способе силикатизации и наличии фильтрации

 

 Пропиточная и инъекционная гидроизоляция

Силикатизация бетона состоит в последовательном нагнетании в конструкцию через ... Наиболее целесообразно применять силикатизацию, если

 

 ТАМПОНИРОВАНИЕ ПОРОД - тампонажный раствор. Способы силикатизации ...

В зависимости от того, какой материал нагнетают в массив горных пород, различают следующие способы тампонажа: цементация, глинизация, силикатизация, ...

 

 Гидроизоляция. Классификация видов гидроизоляции

Инъекционные способы защиты конструкций и сооружений разделяются на следующие виды: цементация, силикатизация и смолизация. ...

 

 Производство земляных работ

силикатизация, цементизация, смолизация и термическое закрепление. Технология закрепления грунтов ... Этот способ называется однорастворной силикатизацией. ...

 

 СПОСОБЫ ИСКУССТВЕННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ. Земляные работы

Способ термического закрепления применяют для лессовых грунтов. Он состоит в обжиге грунтов горячими газами, образующимися от сжигания

 

 Основания. Методы улучшения оснований

К химическим методам относятся цементация, электрохимическое и термическое закрепления грунтов, однорастворный и двухрастворный химические

 

 Строительство и ремонт. Технология и организация сельского ...

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ. СПОСОБЫ ИСКУССТВЕННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ ...

 

 Глубина промерзания грунта. Фундаменты

12. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ · § 13. СПОСОБЫ ИСКУССТВЕННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ

 

 Взрывные работы. ПРОИЗВОДСТВО БУРОВЫХ И ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Вращательный способ бурения широко применяют при инженерных изысканиях, искусственном закреплении грунтов, устройстве свайных фундаментов,

 

 СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО. Технология строительного производства

ИСКУССТВЕННОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ · РАЗРАБОТКА ГРУНТА МЕХАНИЗИРОВАННЫМ СПОСОБОМ · РАЗРАБОТКА ГРУНТА
www.bibliotekar.ru/spravochnik-125-tehnologia/index.htm

 

 Буронабивные сваи с уширенной пятой Камуфлетные сваи. Сваи-инъекторы

Используя данные, разработанные НИИ оснований по классификации способов химического закрепления грунтов, можно выбрать более рациональный способ закрепления ...

 

 Земляные работы

Способы закрепления зависят от качества грунта, от быстроты выполнения работ и погодных условий. В сухую погоду стенки траншей держатся долго,

 

 Производство земляных работ

Этот способ называется смолизацией. Для закрепления пористых суглинистых грунтов применяют термический способ. Суть его заключается в том,