СОСТАВ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА Российский патент 1995 года по МПК E02D3/12 C09K17/00 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для закрепления лессовых грунтов в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Известен однокомпонентный состав для закрепления лессовых грунтов, представляющий собой раствор силиката натрия плотностью 1,10-1,20 г/см³ [1]
Недостатком этого состава является то, что в процессе обменных реакций, происходящих в грунте, связывается не более 30-50% нагнетаемого раствора, а остальная часть не принимает участия в процессе силикатизации грунта, что ведет к уменьшению прочности закрепленного грунта. Это объясняется тем, что при нагнетании раствора силиката натрия в грунт происходит фильтрация раствора в неподвижной капиллярно-пористой среде. В результате в непосредственной близости от инъектора создаются более благоприятные условия для прохождения физико-химической реакции между лессовым грунтом и силикатным раствором, а в периферийную зону поступает раствор силиката натрия меньшей концентрации, частично прореагировавший с грунтом. В то же время в непосредственной близости от инъектора, через который раствор нагнетается в грунт, размещается непрореагировавший раствор, так как реакционная способность грунта в этой области уже исчерпана предыдущими порциями раствора.

Для улучшения проникновения в грунт раствора силиката натрия и повышения водостойкости закрепленного грунта в него вводят одну из добавок: NaCl, KCl, Na₂CO₃, Na₂SO₄.

За прототип выбран состав для закрепления грунта, включающий раствор силиката натрия 10-20%-ной концентрации с добавкой 1-5% Na₂SO₄ [2] При пересчете концентрация силикатного раствора 10-20% соответствует плотности 1,10-1,20 г/см³.

Недостатком прототипа является то, что использование добавки Na₂SO₄ в силикатном растворе лишь незначительно увеличивает прочностные характеристики закрепленного грунта, что явно не достаточно для повышения эффективности закрепления лессовых грунтов подвергаемых воздействию грунтовых вод. Кроме этого, химически чистый сульфат натрия является дефицитным и дорогим материалом.

Сущность изобретения заключается в том, что состав для закрепления грунта, включающий раствор силиката натрия, дополнительно содержит 2-9%-ный водный раствор содощелочного плава при следующем соотношении компонентов, об. ч. Раствор силиката натрия (плотностью 1,4-1,5 г/см³) 50-60 2-9%-ный водный раствор содоще- лочного плава 80-120
Содощелочной плав получают при термическом обезвреживании сточных вод. Содощелочной плав соответствует ТУ 84 512-19-86.

В зависимости от физико-химических показателей плав выпускают марок А и Б. По физико-химическим показателям плав должен соответствовать нормам, приведенным в табл.1.

Вводимый в заявляемый состав 2-9%-ный водный раствор содощелочного плава не обладает свойствами, обеспечивающими закрепление грунта. Самостоятельно введенный в грунт водный раствор содощелочного плава только дополнительно повышает водосодержание грунта.

Состав для закрепления грунта готовят следующим образом. Сначала приготавливают 2-9%-ный водный раствор содощелочного плава, после чего его вводят в раствор силиката натрия плотностью 1,4-1,5 г/см³. Полученный состав тщательно перемешивают в смесителе.

Состав нагнетают в грунт обычным способом через инъектор.

Были проведены лабораторные и опытно-производственные испытания грунтов, закрепленных раствором силиката натрия (аналог), смесью раствора силиката натрия плотностью 1,4-1,5 г/см³ с 1,2-5,4% -ным водным раствором Na₂SO₄ (прототип) и предлагаемым составом.

Составы приведены в табл. 2. Объектом лабораторного и опытно-производственного закрепления были лессовидные суглинки Ростова-на-Дону и Азова. Отбор монолитов с грунтом естественной структуры производили из котлованов и в соответствии с ГОСТ 12071-84 с глубины 3-4 м на площади не более 1,5 м², с тем чтобы уменьшить различие физико-химических свойств лессового грунта. Физико-химические свойства грунтов, отобранных для закрепления, определяли по методикам, изложенным в ГОСТ 5180-84.

Данные представлены в табл.3.

Для лабораторного закрепления грунт из монолитов отбирали в цилиндрические кольца высотой 5 см и диаметром 5 см в направлении, перпендикулярном преобладающему направлению пористости. Пропитку образцов осуществляли в фильтрационном приборе ПЗЛГ-1. Закрепление образца заканчивали при появлении 100 мм фильтрата в мерном сосуде. Образцы, пропитанные составами, до испытания хранили в воздушно-влажной среде (эксикаторе) в течение 28 сут.

Испытания закрепленных образцов в условиях одноосного сжатия проводили на гидравлическом прессе с "плавающей" верхней прижимной пластиной и устройством для плавного увеличения сжимающего напряжения по методике ГОСТ 26447-85. Водостойкость закрепленного грунта определяли на приборе ПРГ-1 в течение 1 сут.

В результате проведенных испытаний установлено, что предел прочности на сжатие грунта, закрепленного предлагаемым составом, возрастает на 15-30% по сравнению грунтом, закрепленным составом по прототипу и на 20-45% по сравнению с аналогом (табл.4).

Таким образом, предлагаемый состав для закрепления грунта позволяет повысить прочность закрепления грунта и уменьшить стоимость химического закрепления за счет введения в состав содощелочного плава, который является дешевым и не дефицитным.

Использование: для закрепления лессовых грунтов в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений. Сущность изобретения: состав для закрепления грунтов, преимущественно лессовых, содержит раствор силиката натрия плотностью 1,4 - 1,5 г/см³ 50 - 60 об.% и 2 - 9%-ный водный раствор содощелочного плава 80 - 120 об.%. Предел прочности на сжатие 0,39 - 0,78 МПа. 4 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, преимущественно лессового, включающий раствор силиката натрия, отличающийся тем, что он содержит раствор силиката натрия плотностью 1,4 1,5 г/см³ и дополнительно 2-9%-ный водный раствор содощелочного плава при следующем соотношении компонентов, об.ч.

Раствор силиката натрия плотностью 1,4-1,5 г/см³ 50 60
2-9%-ный водный раствор содощелочного плава 80 120