СОСТАВ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПЕСЧАНОГО ГРУНТА Российский патент 1997 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к закреплению грунтов в строительстве и может быть использовано для закрепления песчаных грунтов.

Известно использование для закрепления грунтов карбамидной смолы с различными отвердителями: соляной или щавелевой кислотой,хлорным железом,сернокислым алюминием и др. [1]
Наиболее близким к изобретению является состав для закрепления песчаного грунта, содержащий карбамидную смолу 27-47, 62 мас. и комплексный отвердитель, содержащий сернокислый алюминий 0,13-0,3 мас. хлорное железо 0,32-0,4 мас. и воду остальное [2]
Недостатком указанных смесей является невысокая прочность закрепленного грунта.

Целью изобретения является повышение прочности закрепления песчаного грунта.

Это достигается тем, что состав для закрепления песчаного грунта, включающий карбамидную смолу и комплексный отвердитель, содержащий сернокислый алюминия, соль трехвалентного железа и воду, отвердитель в качестве соли трехвалентного железа содержит сернокислое железо при содержании комплексного отвердителя в количестве 200-260 от массы карбамидной смолы. Причем состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас. карбамидная смола 27,7-35,6; сернокислый алюминий 0,65-0,70; сернокислое железо (III) 0,65-0.70; вода остальное.

При приготовлении гелеобразующего раствора исходная смола разбавляется не водой, как это принято при приготовлении известных гелеобразующих растворов, а раствором комплексного отвердителя.

Пример. Для получения сравнительных данных во всех опытах брали один и тот же объем грунта и пропускали через него одинаковое количество гелеобразующего раствора. Опыты проводили с песчаным грунтом, содержащим 1,5% карбонатов СаСО₃ Коэффициент фильтрации грунта был равен 10 м/сут.

Закрепление грунта осуществлялось на инъекционной установке по следующей методике. В металлическую трубку диаметром 40 мм, внутренняя поверхность которой была запарафинирована, загрузили 75 см³ песчаного грунта.

Для обработки грунта во всех опытах нагнетали по 70 см³ гелеобразующего раствора при давлении не более 0,5 кгс/см³.

Для получения более высокой прочности грунт предварительно обрабатывали раствором Fe₂(SO₄)₃ 5%-ной концентрации. В каждую трубку нагнетали по 20 см³ этого раствора, вслед за ним инъектировали 70 см³ гелеобразующего раствора. Закрепленные образцы через 7 сут извлекали и испытывали на гидравлическом прессе на одноосное сжатие.

Рецептура гелеобразующего раствора применялась различная. Карбамидная смола (крепитель N 2) заводской концентрации плотностью 1,17 г/см³ разбавлялась от 1,4 до 1,8 раза раствором комплексного отвердителя.

При разбавлении в 1,4 и 1,5 раза комплексный отвердитель состоял из раствора Al₂(SO₄)₃ плотностью 1,05 г/см³ и раствора Fe₂(SO₄)₃ плотностью 1,046 г/см³ в объемных соотношениях 1:1. При большем разбавлении смолы отвердитель состоял из раствора Al₂(SO₄)₃ плотностью 1,03 г/см³ и раствора Fe₂(SO₄)₃ плотностью 1,025 г/см³, смешиваемых в объеме 1:1.

Результаты опытов приведены в таблице.

Прочность закрепленного грунта без предварительной обработки колеблется от 1,6 до 2 МПа, а обработанного раствором сернокислого железа (III) достигает 3,8 МПа.

Кроме того, положительным свойством комплексного отвердителя является то, что с его применением можно достигнуть дополнительного разбавления смолы в 1,8 раза, в то время как по стандартной рецептуре разбавить смолу можно только в 1,4 раза в противном случае происходит выпадение хлопьевидного осадка, который исключает возможность инъектирования раствора в грунт.

Совместное использование растворов солей Al₂(SO₄)₃ и Fe₂(SO₄)₃ для отверждения карбамидной смолы позволяет увеличить прочность закрепления грунта за счет гидролиза этих солей в водной среде с образованием гидроксидов Аl(OH)₃ и Fe(OH)₃, несущих положительный заряд в кислой среде.

В свою очередь длинные органические цепи карбамидной смолы, имеющие активные функциональные группы, притягивают коллоидные частицы гидроксидов, сообщая дополнительную прочность при закреплении грунта.

На повышение прочности при закреплении грунта с применением комплексного отвердителя также влияет взаимодействие частиц закрепляемого грунта с положительно заряженными гидроксидами.

Использование: изобретение относится к строительству, в частности для закрепления грунтов. Сущность изобретения: состав для закрепления песчаного грунта содержит карбамидную смолу и 200-260% комплексного отвердителя, содержащего сернокислый алюминий, сернокислое железо (III) и воду. Компоненты состава содержатся в следующем соотношении%: карбамидная смола 27,7-35,6, сернокислый алюминий 0,65-0,70, сернокислое железо (III) 0,65-0,70, вода остальное. состав позволяет повысить прочность закрепленного песчаного грунта, а также снизить содержание карбамидной смолы. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Состав для закрепления песчаного грунта, включающий карбамидную смолу и комплексный отвердитель, содержащий сернокислый алюминий, соль трехвалентного железа и воду, отличающийся тем, что отвердитель в качестве соли трехвалентного железа содержит сернокислое железо при содержании комплексного отвердителя в количестве 200 260% от массы карбамидной смолы. 2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты, при следующем соотношении, мас.

Карбамидная смола 27,7 35,6
Сернокислый алюминий 0,65 0,70
Сернокислое железо (III) 0,65 0,70
Вода Остальное