СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОГО ЭКРАНА В ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК E02B3/16 

Описание патента на изобретение RU2342484C1

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для восстановления водонепроницаемости грунтовых гидротехнических сооружений или понижения водопроницаемости, а также при создании и ремонте противофильтрационных завес, экранов в грунтовых плотинах.

Известен способ изготовления водонепроницаемого экрана в грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающий кольматацию грунтового материала путем нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, при этом может использоваться полимерцементный раствор, а нагнетание осуществляют с определенным шагом скважин на различной глубине от подошвы сооружения (поинтервального нагнетания) (Андреева Л.Г. и др. Химические способы закрепления песчаных и горных пород. Часть II. Глубинные методы закрепления, Ленинград: ВНИИ гидротехники им. Б.Е.Веденеева, 1971, С.20-22, 58-59).

Недостатками аналога является то, что водонепроницаемость и структурная прочность экранов по данному способу недостаточны, также недостаточны гидроизоляционные свойства и сцепление с грунтовым карбонатным материалом, при этом полимерцементный раствор может разбавляться и выноситься водой, как и цементные растворы.

Известен способ возведения грунтовой плотины мерзлого типа, в котором возводят ледогрунтовый противофильтрационный элемент путем послойной отсыпки мерзлого грунта в прудок с последующим уплотнением, перед отсыпкой каждого слоя мерзлого грунта прудок на глубину отсыпаемого слоя заполняют водовоздушной пеной, приготовленной из водного раствора пенообразователя, пластифицированного глицерином поливинилового спирта (А.с. №1600406, ДСП, Е02В 7/06).

Недостатком этого способа является разрушение противофильтрационного элемента при положительных температурах из-за водорастворимости поливинилового спирта при оттаивании противофильтрационного элемента.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающий кольматацию грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, при этом в качестве гидроизоляционного полимерного состава используют состав, включающий поливиниловый спирт - структурообразователь, воду и борную кислоту, способный образовывать гель при положительных температурах и криогель в процессах замораживания - размораживания, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: поливиниловый спирт - 3,0-10,0, борная кислота - 0,2-1,0, вода - остальное (Патент РФ №2276703, Е02В 3/16, опубл. 20.05.2006 г.).

Указанный состав при температуре от 0° до +10°С образует гель, создающий противофильтрационный экран, который в процессе замораживания - размораживания превращается в криогель, при этом его противофильтрационные и прочностные характеристики улучшаются. Чем в большем количестве циклов замораживания - размораживания участвует криогель, тем лучше становятся его механические свойства.

Основными недостатками прототипа являются: высокая стоимость, связанная с большими расходами поливинилового спирта - наиболее дорогостоящего компонента используемого состава и возможность использования способа только при низких температурах.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении стоимости изготовления водонепроницаемого экрана и возможность его использования в широком диапазоне температур.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, включающем кольматацию грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом, состоящим из водного раствора поливинилового спирта и борной кислоты, путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, согласно изобретению нагнетание гидроизоляционного полимерного раствора проводят одновременно с подачей воздуха и добавлением пенообразователя и пластификатора для поливинилового спирта, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

поливиниловый спирт3,0-12,0соединения бора: бураили борная кислота0,2-1,0пластификатор0,1-9,0пенообразователь0,1-2,0водаостальное.

Кроме этого, заявленное техническое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения, либо особые условия его использования, а именно:

- в качестве пластификатора используют глицерин или этиленгликоль, или триметиленгликоль, или мочевину и др.,

- в качестве пенообразователя используют пенообразователь ПО-1, или ПО-6, или «Волгонавт» и др.,

- одновременно или перед закачиванием гидроизоляционного полимерного раствора добавляют фосфорную кислоту или соединения железа или хрома, или хлорное железо, или хроматы и бихроматы.

Отличительными признаками предложенного способа являются нагнетание гидроизоляционного полимерного раствора, производимого одновременно с подачей воздуха, и добавление пенообразователя и пластификатора для поливинилового спирта. Таким образом, наличие пенообразователя и подача в скважину воздуха превращают закачанный гидроизоляционный полимерный раствор в сцепленную с частицами грунта пену, которая создает фильтрационное сопротивление потоку воды и его останавливает.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале приготавливают пенообразующий водный раствор пластифицированного поливинилового спирта путем растворения в воде его компонентов. Порошок поливинилового спирта растворяют при помешивании в нагретой воде (температура воды определяется маркой используемого поливинилового спирта), далее в гидроизоляционный полимерный раствор добавляют пластификатор и пенообразователь.

В качестве пластификатора для поливинилового спирта можно использовать глицерин, этиленгликоль, триметиленгликоль, мочевину и др. В качестве пенообразователя возможно применение пенообразователей ПО-1, ПО-6, «Волгонат» и др., распространенных для получения противопожарных пен.

Затем гидроизоляционный полимерный раствор закачивают с одновременной подачей воздуха через нагнетательные скважины в тело и основание плотины или другого гидротехнического сооружения при давлении, меньшем давления гидроразрыва грунта. Непосредственно перед закачиванием этого раствора или одновременно с ним в него добавляют соединения бора: борную кислоту, буру и др. Также возможно использовать фосфорную кислоту, соединения железа и хрома, включая хлорное железо, хроматы и бихроматы, т.е. все те вещества, которые при взаимодействии с поливиниловым спиртом образуют с ним водонерастворимые комплексные соединения.

Закачанный в грунт, полученный после введения пенообразователя и пластификатора гидроизоляционный полимерный раствор отверждается в поровом пространстве за счет химического взаимодействия поливинилового спирта с соединением бора, которое переводит поливиниловый спирт из водорастворимого состояния в водонерастворимое. После окончательного взаимодействия поливинилового спирта с соединением бора и уноса потоком излишков воды в грунте образуется водонепроницаемый противофильтрационный элемент, представляющий собой композит, состоящий из частиц грунта в пластифицированной поливинилспиртовой (полимерной)пене.

Водонепроницаемость противофильтрационного элемента определяется:

- закрытопористой структурой пены из поливинилового спирта,

- кольматацией пеной всего пространства между частицами грунта за счет снижения поверхностного натяжения воды и обволакивания раствором поливинилового спирта дисперсных частиц грунта,

- нерастворимостью пены, образованной из нерастворимого в воде комплексного соединения поливинилового спирта с соединением бора.

Прочность противофильтрационного элемента определяется упрочняющим действием поливинилового спирта на грунт, как при положительных температурах, так и при отрицательных температурах. Трещиностойкость и эластичность элемента при низких температурах обеспечивается пластифицированием поливинилового спирта - основного компонента тяжей образованной пены.

Использование в предлагаемом способе поливинилового спирта определяется его свойствами: упрочняющими грунт, стабилизирующими пену, регулируемой водорастворимостью, нетоксичностью и даже биосовместимостью. Количество поливинилового спирта менее 3 мас.% не обеспечивает создания устойчивой противофильтрационной пены. Содержание поливинилового спирта в растворе более 12 мас.% затрудняет накачивание гидроизоляционного полимерного раствора в скважину из-за его большой вязкости.

В качестве пластификатора для этого полимера наиболее распространенным является глицерин. Глицерин совмещается с поливиниловым спиртом (ПВС) в количестве до 75% по весу ПВС. Обычно используют 35% от веса ПВС. Это и определяет диапазон содержания пластификатора (0,1%-9,0%) в водном растворе, используемом в предлагаемом способе. Границы диапазона содержания пенообразователя от 0,1 до 2,0 мас.% обусловлены пенообразующими способностями используемого пенообразователя. Добавление в раствор соединений бора в количестве от 0,2 до 1,0 мас.%. необходимо для изменения состояния ПВС - из водорастворимого в водонерастворимое. Добавление соединений бора следует проводить непосредственно перед накачиванием гидроизоляционного полимерного раствора в скважину или одновременно с ним, т.к. эти соединения в течение некоторого времени повышают вязкость накачиваемого раствора, что затрудняет проникновение его между частицами грунта.

Накачивание гидроизоляционного полимерного раствора с подачей воздуха обеспечивает пористую структуру получаемого противофильтрационного элемента и достижение одной из целей предлагаемого способа - снижение стоимости за счет снижения требуемых количеств компонентов, особенно дорогостоящего ПВС. Достижение другой цели - применимости предлагаемого способа в широком диапазоне температур, обеспечивается такими свойствами кольматирующей грунт пены, как ее водонерастворимость, трещиностойкость и эластичность как при отрицательных, так и при положительных температурах.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет восстанавливать водонепроницаемость сооружения и создавать противофильтрационные экраны для грунтовых плотин в широком диапазоне температур при экономии расхода материалов за счет вспенивания инъектируемого гидроизоляционного полимерного состава. Используемый состав экологически безопасен.

Похожие патенты RU2342484C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОГО ЭКРАНА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ 2004
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Кувшинов Владимир Александрович
  • Стасьева Любовь Анатольевна
  • Долгих Сергей Николаевич
  • Мельник Геннадий Анатольевич
RU2276703C1
СОСТАВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВ И ПОРОД 2007
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Кувшинов Владимир Александрович
  • Стасьева Любовь Анатольевна
  • Долгих Сергей Николаевич
RU2344229C2
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЙ ЗАВЕСЫ 2014
  • Васильев Николай Константинович
  • Сокуров Владимир Владиславович
  • Шаталина Ирэн Николаевна
  • Иванов Андрей Алексеевич
RU2569965C1
СОСТАВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВ И ПОРОД 2004
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Кувшинов Владимир Александрович
  • Стасьева Любовь Анатольевна
  • Долгих Сергей Николаевич
  • Мельник Геннадий Анатольевич
RU2289652C2
СПОСОБ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ИНЪЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОГО СОСТАВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО ВНУТРИГРУНТОВОЙ ЗАЩИТЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ 2016
  • Цыгельнюк Елена Юрьевна
  • Свистун Владимир Владимирович
RU2675825C2
СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИНЪЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОГО СОСТАВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО ВНУТРИГРУНТОВОЙ ЗАЩИТЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ (ВАРИАНТЫ) 2016
  • Цыгельнюк Елена Юрьевна
  • Свистун Владимир Владимирович
RU2675820C2
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПЛОТИН ОТ РАЗРУШЕНИЯ 2018
  • Максимович Николай Георгиевич
  • Хмурчик Вадим Тарасович
  • Деменев Артем Дмитриевич
  • Сединин Алексей Михайлович
RU2697272C1
СОСТАВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТАХ И ПОРОДАХ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТОГО СОСТАВА 2008
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Кувшинов Владимир Александрович
  • Стасьева Любовь Анатольевна
  • Лихолобов Владимир Александрович
  • Раздьяконова Галина Ивановна
  • Кохановская Ольга Андреевна
RU2382138C1
ГИДРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2015
  • Манжай Владимир Николаевич
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Фуфаева Мария Сергеевна
  • Бондалетов Владимир Григорьевич
  • Бондалетова Людмила Ивановна
RU2605112C2
Гидроизоляционная композиция 2022
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Манжай Владимир Николаевич
  • Фуфаева Мария Сергеевна
  • Бондалетов Владимир Григорьевич
RU2789739C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОГО ЭКРАНА В ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к восстановлению водонепроницаемости грунтовых гидротехнических сооружений. Способ состоит в кольматации грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом, состоящим из водного раствора поливинилового спирта и борной кислоты, путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала. Нагнетание гидроизоляционного полимерного раствора производят одновременно с подачей воздуха и добавлением пенообразователя и пластификатора для поливинилового спирта при следующих соотношениях компонентов, мас.%: поливиниловый спирт - 3,0-12,0, соединения бора: бура или борная кислота - 0,2-1,0, пластификатор - 0,1-9,0, пенообразователь - 0,1-2,0, вода - остальное. В качестве пластификатора используют глицерин, или этиленгликоль, или триметиленгликоль, или мочевину и др. В качестве пенообразователя используют пенообразователь ПО-1, или ПО-6, или «Волгонат» и др. Одновременно или перед закачиванием гидроизоляционного полимерного раствора добавляют фосфорную кислоту, или соединения железа или хрома, или хлорное железо, или хроматы и бихроматы. Изобретение обеспечивает снижение стоимости изготовления водонепроницаемого экрана и возможность его использования в широком диапазоне температур. 3 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 342 484 C1

1. Способ изготовления водонепроницаемого экрана в грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающий кольматацию грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом, состоящим из водного раствора поливинилового спирта и борной кислоты, путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, отличающийся тем, что нагнетание гидроизоляционного полимерного раствора производят одновременно с подачей воздуха и добавлением пенообразователя и пластификатора для поливинилового спирта при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

поливиниловый спирт3,0-12,0соединения бора: бураили борная кислота0,2-1,0пластификатор0,1-9,0пенообразователь0,1-2,0водаостальное.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют глицерин, или этиленгликоль, или триметиленгликоль, или мочевину и др.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пенообразователя используют пенообразователь ПО-1, или ПО-6, или «Волгонат» и др.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно или перед закачиванием гидроизоляционного полимерного раствора добавляют фосфорную кислоту, или соединения железа или хрома, или хлорное железо, или хроматы и бихроматы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2342484C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОГО ЭКРАНА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ 2004
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Кувшинов Владимир Александрович
  • Стасьева Любовь Анатольевна
  • Долгих Сергей Николаевич
  • Мельник Геннадий Анатольевич
RU2276703C1
Способ закрепления оттаявшего грунта 1990
  • Лозинский Владимир Иосифович
  • Вайнерман Ефим Семенович
  • Рогожин Сергей Васильевич
  • Барковская Елена Николаевна
  • Разбегин Виктор Николаевич
  • Чапаев Александр Александрович
  • Максимяк Римма Владимировна
SU1705500A1
Состав для гидроизоляционного покрытия 1991
  • Андресон Борис Арнольдович
  • Бочкарев Герман Пантелеевич
  • Галимов Дамир Анварович
  • Рудаков Сергей Дмитриевич
  • Гареева Татьяна Борисовна
SU1772303A1
Тампонажный раствор 1983
  • Эткин Гарри Семенович
  • Сухов Геннадий Константинович
  • Долотказин Вячеслав Измайлович
  • Иполитова Тамара Григорьевна
  • Хасин Михаил Федорович
SU1110873A1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЙ ЗАВЕСЫ 1991
  • Бакулин В.Н.
  • Бакулин А.В.
RU2039150C1
СОСТАВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРУНТОВ И ПОРОД 2004
  • Алтунина Любовь Константиновна
  • Кувшинов Владимир Александрович
  • Стасьева Любовь Анатольевна
  • Долгих Сергей Николаевич
  • Мельник Геннадий Анатольевич
RU2289652C2

RU 2 342 484 C1

Авторы

Васильев Николай Константинович

Сокуров Владимир Владиславович

Иванов Андрей Алексеевич

Шаталина Ирэн Николаевна

Разговорова Екатерина Львовна

Даты

2008-12-27Публикация

2007-05-15Подача