Хімічне закріплення ґрунту: призначення і особливості

1. Методи хімічного закріплення ґрунтів
2. Спосіб 1. Бітумізація
3. Спосіб 2. Цементація
4. Спосіб 3. Смолізация
5. Спосіб 4. Силікатизація
6. Спосіб 5. Електрохімічне закріплення
7. Яке обладнання потрібно для хімічного закріплення ґрунтів?
8. Підведемо підсумки

Закріплюються грунти повинні підходити за деякими критеріями, найважливішим з яких є проникність. Справа в тому, що малопроникні грунти (наприклад, глинисті) не піддаються хімічному закріпленню, тому що немає можливості впровадження в них в'яжучих матеріалів. Способи хімічного закріплення повинні підбиратися відповідно до результатів аналізу грунту в певній місцевості.

Зміст статті

У 1931 році, коли тільки почали з'являтися перші способи хімічного закріплення, все розробки були засновані на застосуванні силікату натрію, який є неорганічним полімером. Даний метод не мав перспектив, тому фахівці стали проводити дослідження з метою впровадження гелеобразующіх розчинів в дану сферу. А з розвитком технологій з'являлися все нові і нові способи.

Хімічне закріплення грунтів

Методи хімічного закріплення ґрунтів

В даний час існує дуже багато методів, що дозволяють грамотно провести хімічне закріплення ґрунту. Давайте виділимо найбільш ефективні з них.

Спосіб 1. Бітумізація

Метод гарячої бітумізації використовують, коли необхідно провести закріплення напівскельних або навіть скельних порід, він застосовується не так часто, але згадати його варто. Цей спосіб заснований на нагнітанні розплавленого бітуму через спеціальні свердловини, пророблені заздалегідь. Коли він повністю остигає порода набуває така важлива якість, як водонепроникність. На жаль, остигає бітум відносно повільно, так як він володіє дуже низьким показником теплопровідності.

Недоліком методу є те, що до застигання процес може зірватися через грунтових вод, які здатні виштовхнути бітум, який не досяг низької температури і високого рівня міцності.

Існує також і метод, заснований на холодній бітумізації, він відрізняється тим, що використовується для хімічного закріплення піщаного ґрунту. Також холодна бітумізація передбачає введення емульсії замість розплавленого бітуму. Цей спосіб застосовується, коли необхідно надати грунту хорошу водонепроникність. Емульсії повинні бути однорідні! Тільки так можна досягти хорошого результату.

Спосіб 2. Цементація

Під поняттям цементації грунтів потрібно розуміти заповнення всіх пустот і інших пір, утворюються в великоуламкових грунтах. Згодом повинен утворитися цементний камінь. Дуже уважно поставтеся до вибору розчину, для цього підійдуть такі суміші:

1. Цементні.
2. Цементно-глинисті.
3. Цементно-піщані.

Важливо! Вибирайте розчин не тільки за складом, але і по водоцементному змістом, яке має маркування «В / Ц». Даний показник може варіюватися від 0,4 до 1.

Звертайте увагу і на ці показники при покупці, жоден з них не повинен відхилятися від норми:

• Водовідділення за 2 години - до 2%.
• Рухливість по конусу (АзНІІ) - від 10 до 14 см.
• Міцність після затвердіння (через 4 тижні) при стисненні - 1-2 МПа.

На жаль, фільтрація повністю не припиняється, тому що частинки цементу, які використовуються для хімічного закріплення відносно великі (50 мкм) для боротьби з микротрещинами!

Спосіб 3. Смолізация

Для закріплення ґрунтів можна використовувати і смоли, температура яких під час полімеризації не повинна перевищувати 10 градусів. Ось найпоширеніші смоли, які застосовуються для цього:

1. Фенольні. Вони утворюються через поліконденсації фенолів.
2. Мочевино-формальдегідні. Їх також називають карбамідними, а утворюються вони внаслідок поліконденсації формальдегіду і сечовини.
3. Фурановиє. Такі смоли утворюються під час конденсації фурілового спирту.
4. Акрилові, що є похідними акрилової кислоти.

Фахівці рекомендують використовувати для хімічного закріплення ґрунтів саме сечовини-формальдегідні смоли, тому що вони легко розчиняються в звичайній воді, містять унікальні отвердители, мають невелику в'язкість, тверднуть навіть при низьких температурах. Ціна на такі смоли цілком прийнятна, що і робить їх популярними.
Суть даного способу полягає в нагнітанні спеціальних смол в грунт, вони повинні бути змішані зі спеціальним затверджувачем (найчастіше застосовується соляна кислота). Таким чином, досягається водонепроникність і міцність.

Ін'єктор, занурений в грунт

Спосіб 4. Силікатизація

Метод, що носить назву силікатизації, прийнято розділяти на два варіанти застосування:

1. Двухрастворного. Такий спосіб силікатизації був придуманий ще в 1931 році, коли тільки з'явилося таке поняття, як хімічне закріплення грунтів. Він полягає у введенні спеціальної труби в піщаний грунт. Через цю трубу відбувається нагнітання силікату натрію (хімічна формула - Na2OnSiO2) і спеціального розчину, заснованого на хлористом калії (хімічна формула - CaCl2). Дані компоненти утворюють речовину, необхідне для закріплення ґрунту - гідрогель кремнієвої кислоти. Таким чином, грунт набуває досить велику міцність. Єдиний недолік такого способу - це висока вартість.
2. Однорозчинної. Такий спосіб підійде для закріплення пісків, коефіцієнт фільтрації яких - 0,0006-0,006 см / сек. У грунт нагнітають фосфорну кислоту, змішану зі склом (в рідкому стані). Міцність такого грунту, на жаль, буде не такою міцною і водостійкою, як при двухрастворного методі. Але для влаштування протифільтраційних завіс він підійде добре.

Силікатизація використовувати не варто, якщо грунт, який необхідно закріпити, просочений різними маслами, смолами або навіть нафтовими продуктами. А також важливим критерієм є швидкість руху ґрунтових вод, вона не повинна перевищувати 0,006 см / сек, інакше даний спосіб буде неефективний!

Спосіб 5. Електрохімічне закріплення

Даний метод прийнято розділяти на три частини:

1. Електроосмос (для ущільнення і зневоднення ґрунту).
2. Обмін натрію і кальцію на алюміній і водень (спеціальні хімічні процеси для закріплення ґрунту).
3. Освіта алюмогель (структуроутворення).

Електрохімічний спосіб закріплення ґрунтів на увазі комбіноване застосування електричного струму і хімічних речовин. Він підійде тільки для грунтів, що володіють низькою проникністю! Всі речовини повинні вводитися тільки під дією електричного струму. Таким чином, відбувається хімічна реакція, що робить грунт більш міцним!

Яке обладнання потрібно для хімічного закріплення ґрунтів?

До проведення робіт необхідно грунтовно підготуватися, вам буде потрібно наступне обладнання:

1. Ін'єктори.
2. Установки, які призначені для буріння.
3. Пневматичні молотки (призначення - забивання ін'єкторів).
4. Насос для нагнітання хімічного розчину.
5. Компресор (мінімальний тиск - 5 атмосфер).
6. Гідравлічні домкрати для підйому ін'єкторів (мінімальна вантажопідйомність - 7-10 тонн).

На особливу увагу заслуговують ін'єктори, які призначаються для доставки хімічних речовин на певну глибину, вони забиваються в землю за допомогою пневматичних молотків. Вибирайте ін'єктори, спираючись на необхідну глибину занурення, тому що дане обладнання відрізняється довгою і міцністю. Від цього залежить і маса ін'єкторів, знаючи яку можна вибрати гідравлічний домкрат, призначений для підйому всього обладнання на поверхню після завершення робіт. Якщо ін'єктор має масу 5 тонн, то вантажопідйомність домкрата повинна становити не менше 7-8 тонн!

Зверніть увагу! У списку вказано тільки універсальне обладнання, заздалегідь дізнавайтеся про необхідність придбання додаткового для будь-якого конкретного способу!

Схеми занурення ін'єкторів

Підведемо підсумки

Хімічне закріплення грунтів - це складний процес, до якого необхідно поставтеся максимально серйозно. Виберіть спосіб, який підійде для вашої грунту і знайдіть необхідне обладнання!

Автор статті: Максим Кузнєцов, написано статей: 17 . Коментував: 1.