Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XCIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 21 мая 2020 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Архитектура, Строительство

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Селиверстов Н.С. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XCIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(93). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/10(93).pdf (дата обращения: 05.06.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ

Селиверстов Никита Сергеевич

студент 2 курса, кафедра промышленного и гражданского строительства, Ульяновский государственный технический университет,

РФ, г. Ульяновск

Научный руководитель Азизов Загид Керимович

канд. геогр. наук, доц., Ульяновский государственный технический университет,

РФ, г. Ульяновск

Важным этапом при строительстве на просадочных грунтах является обеспечение прочности оснований и фундаментов инженерных сооружений, путем преобразования строительных свойств слабых грунтов. Существуют различные методы улучшения свойств просадочных грунтов, которые можно объединить в три основные группы:

1. конструктивные методы, направленные на создание более благоприятных условий работы грунтов как оснований путем регулирования напряженного состояния и условий деформирования;

2. физико-механические методы (уплотнение грунтов), осуществляемые различными способами и направленные на уменьшение пористости грунтов, создание более плотной упаковки минеральных агрегатов;

3. физико-химические методы (закрепление грунтов), заключающиеся в образовании прочных искусственных структурных связей между минеральными частицами.

Как показывает опыт российских и зарубежных ученых, наиболее эффективным методом предотвращения неравномерных осадок и последующих деформаций зданий и сооружений является инъекционное закрепление грунтов основания фундаментов. Инъекционное закрепление просадочных грунтов обеспечивает повышение несущей способности грунтов, водостойкости, долговечности и прочности. Значительную роль в развитие теории и практики инъекционного закрепления просадочных грунтов внесли A.M. Голованов, Б.Н. Исаев, А. Камбефор, Б.А. Ржаницын, В.Е. Соколович, И.Я. Харченко, Н.А. Клескина, Э.И. Мулюков, В.К. Соколович и многие др.

Под инъекционным закреплением грунтов подразумевают такие методы их упрочнения, при которых между частицами грунта искусственным путем (нагнетанием инъекционных растворов) создаются дополнительные связи,  в результате чего возрастает прочность грунта и уменьшается его сжимаемость.

В отличие от методов уплотнения, инъекционное закрепление грунтов не оказывает существенное влияние на их структуру. При инъекционном закреплении введенные составы образуют в массиве грунта прочные структурные связи. В результате этого обеспечивается увеличение прочности грунтов, снижение их сжимаемости, уменьшение водопроницаемости и чувствительности к изменению внешней среды, особенно влажности.

Существуют различные методы закрепления просадочных грунтов, в зависимости от технологии закрепления, химических процессов, происходящих в грунте при нагнетании растворов и характера изменения свойств грунтов (рис.1).

Химические способы закрепления грунтов (однорастворная, двухрастворная и газовая силикатизация, смолизация и аммонизация) заключается в преобразовании свойств грунтов химическими растворами в их естественном залегании. Химические способы закрепления грунта основаны на взаимодействии между химическими реагентами, введенными в грунт, или реакцией между химическим раствором и активной частью грунта, образовывая при этом грунтобетонный массив с повышенной прочностью, долговечностью и водонепроницаемостью.

При химических способах закрепления грунта происходит нагнетание химических растворов в грунты с коэффициентом фильтрации κФ равным от 0,1 до 80 м/сут.:

  • при κФ= 0,1-0,2 м/сут. – газовая силикатизация;
  • при κФ= 0,5-5 м/сут. –однорастворная силикатизация и смолизация;
  • при κФ= 5-80 м/сут. –двухрастворная силикатизация.

 

Рисунок 1. Существующие методы закрепления грунтов

 

Основные характеристики грунтов, влияющие на процесс химического закрепления, делятся на две группы:

  1. В первую группу входят коэффициент фильтрации, плотность, пористость и природная влажность грунта, и оказывают влияние на технологические параметры закрепления;
  2. Во вторую группу входят показатели, оказывающие влияние на физико-химические процессы, происходящие в грунте при закреплении, т.е. закрепляемость грунта: РН грунта и грунтовые воды, емкость поглощения грунта, содержание в грунтах карбонатов, гипса и органических веществ.

Однорастворная силикатизация применяется для закрепления мелкозернистых, пылеватых песков и легких супесей с κФ= 0,5-5 м/сут, где достаточно небольшой прочности грунтобетона – до 0,5 МПа, или устройства водонепроницаемой завесы в песках.

Существует несколько рецептур однорастворного способа силикатизации: силикатно-кремниевофтористо-водородная, силикатно-фосфорнокислая, силикатно-алюмосернокислая, аммонитно-силикатная, силикатно-фтористовернокислая и силикатно-органические.

Все эти рецептуры представляют собой гелеобразующие растворы с малой вязкостью, которая должна сохраняться в течение всего времени их нагнетания в грунт.

Двухрастворная силикатизация основана на закреплении средне- и крупнозернистых песках с κФ от 5 до 80 м/сут, и обеспечивает прочность закрепленного грунта от 2,0 до 6,0 МПа. Осуществляется двухрастворная силикатизация путем поочередного нагнетания раствора (закрепителя) силиката натрия (Na2O · nSiO2) и раствора (отвердителя) хлористого кальция (CaCl2) через инъекторы, что приводит к образованию гидрогеля кремниевой кислоты (СaО · 3SiO2), который быстро и прочно закрепляет грунт.

Газовая силикатизация предназначена для закрепления песчаных и лессовидных грунтов с κФ от 0,1 до 0,2 м/сут, и показывает прочность закрепления от 0,5 до 2 МПа. Газовая силикатизация отличается от обычной тем, что дополняется обработкой силикатизированного грунта небольшим количеством углекислого газа (CO2). То есть сначала обрабатывается лесс углекислым газом, затем силикатом натрия, а затем снова нагнетается углекислый газ для отверждения силикатного раствора.

Смолизация применяется для закрепления мелкозернистых, пылеватых песков и легких супесей с κФ = 0,5-5 м/сут с проектной прочностью грунта до 5 МПа. При смолизации в грунт вводят высокомолекулярные органические соединения (карбомидные, фенолформальдегидные и другие синтетические смолы) совместно с отвердителями (кислотами, кислыми солями и т.п., где через какое-то время начинается процесс полимеризации смолы. Этот процесс протекает в три стадии: 1 – раствор теряет первоначальную вязкость, т.е. густеет, 2 – раствор переходит в желеобразное состояние, 3 – раствор превращается в твердое вещество. При этом получается грунтобетон с достаточной высокой водонепроницаемостью и прочностью до 5 МПа.

Электрохимические способы закрепления направлены для укрепления суглинистых, илистых и глинистых грунтов с κФ менее 0,2 м/сут. Однако следует отметить, что прочность, приобретаемая при таких способах закрепления, имеет невысокие показатели – до 0,6 МПа.

Возможность применения перечисленных методов закрепления осуществляется по следующим параметрам: вид грунта, коэффициент фильтрации грунта и требуемая прочность закрепленного грунта.

Анализируя полученные данные необходимо сделать вывод о том, что: инъекционные способы закрепления имеют наиболее широкий спектр закрепляемых грунтов с κФ от 0,1 до 80 м/сут, позволяют получить грунтобетонные массивы с высокими прочностными показателями, что дает возможность обеспечить стабилизацию деформаций оснований зданий и сооружений и ликвидацию их осадок.

 

Список литературы:

  1. Абуханов, А. З. Инъекционная технология закрепления грунтов оснований зданий / А. З. Абуханов, В. Х. Хадисов // Инновационные технологии в производстве, науке и образовании: Сборник трудов II Международной научно-практической конференции. Часть 2. – Махачкала. 2012. – С. 19-25.
  2. Ржаницын, Б. А. Химические закрепления грунтов в строительстве / Б. А. Ржаницын. – М.: Стройиздат, 1986. – 263 с.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом