Состав для укрепления грунта Советский патент 1992 года по МПК C09K17/00 E21D1/10 

Изобретение относится к составам для химического укрепления водоносных, сыпучих и трещиноватых грунтов и может быть использовано в горной промышленности при проходке шахтных стволов и других выработок и строительстве для укрепления оснований плотин, фундаментов.

Известен состав для укрепления грунтов, содержащий, мас.ч.:

Ненасыщенная полиэфирная смола100

Инициатор радикальной полимеризации1-8

Ускоритель полимеризации 0,5-5 Полиизоцианат25-80

Катализатор отверждения0,5-2

Полиизоцианаты0,01-5

Анилин3-6

Вода0,5-5

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является состав для укрепления грунта, содержащий, мас.%:

Полиольный компонент50

Полиизоцианат 50

Состав получают путем перемешивания полиольного компонента с полиизоцианатом.

Однако известный состав для укрепления грунта не обладает достаточно высокой прочностью сжатия при 10 и 50% линейной деформации грунта.

Целью изобретения является повышение прочности при сжатии при сохранении плотности укрепленного грунта.

Поставленная цель достигается тем, что состав для укрепления грунта, содержащий полиольный компонент и полиизоцианат, дополнительно содержит стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиольный компонент 33-50

VJ

GJ СЛ СО

ю

Полиизоцианат50-67

Стеклянные микросферы 5-20

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава готовят 19 смесей компонентов. Для получения состава для укрепления грунта используют полиольный компонент на основе полиэфиров, полиизоцианат, стеклянные микросферы. Их получают путем аппретирования микросфер кремнийорганическим соединением. Средняя плотность 0,24-0,30 г/см3, содержание 10,3%, диаметр микросфер 5-200 мкм. Перемешивание компонентов осуществляют с помощью мешалки РТ-1 в режиме 1000 об/мин. После перемешивания массу помещают в форму, смазанную парафином, выдерживают при 22 ±2°С в течение 24 ч. Испытание образцов на прочность сжатия при 10 и 50% линейной деформации и водо- поглощение осуществляют по ГОСТ 17177- 87, воспламеняемость- по ГОСТ 21207-81.

Состав для укрепления грунта получают следующим образом.

К необходимому количеству полиольно- го компонента добавляют полиизоцианат и перемешивают в течение 1 мин со скоростью 1000 об/мин. Затем массу помещают в форму, смазанную парафином, и выдерживают в ней 24 ч при 22 ± 2°С. Испытания проводят так, как описано выше. Свойства полученного состава для укрепления грунта хорошо воспроизводимы от серии к серии.

П р и м е р 1. В мешалку загружают 3,3 г полиизоцианата, добавляют 6,7 г полиоль- ного компонента и перемешивают в течение 5 мин. Затем полученную массу помещают в форму, смазанную парафином, и выдерживают 24 ч при 22 ± 2°С.

Состав приведен в табл. 1; свойства состава - в табл. 2.

Поставленная цель не достигается, если содержание полиизоцианата ниже предлагаемого интервала, а содержание полиоль- ного компонента выше предлагаемого интервала. Предел прочности при 10 и 50% .линейной деформации ниже, чем у известного состава и составляет соответственно 15,8 и 35,7 кг/см2.

Примеры 2-4. Аналогично примеру 1, изменяют лишь время перемешивания полиизоцианата и полиольного компонента - 4 мин и добавляют стеклянные микросферы соответственно 10; 20; 30 г. Затем снова перемешивают 1 мин.

П р и м е р 5. Состав содержит следующие компоненты, мас.%:

Полиольный компонент50

Полиизоцианат50.

Примеры 6-8. В мешалку соответственно загружают 5,0; 5,0; 5,0 г полиизоцианата, добавляют 5,0; 5,0; 5,0 г полиольного компонента и перемешивают в течение 4

5 мин, затем добавляют соответственно 0,5; 1,0; 2,0 г стеклянных микросфер и перемешивают в течение 1 мин. Далее поступают как описано в примере 1. Если содержание микросфер ниже предлагаемого интервала

10 (пример 6), то поставленная цель не достигается, предел прочности почти такой же как у прототипа. Если содержание микросфер в пределах предлагаемого интервала (примеры 7,8), то поставленная цель достигает5 ся. Предел прочности при 10% линейной деформации 22,2-45,4 кг/см2. Предел прочности при 50% линейной деформации 50,0- 53,8 кг/см . При этом снижается водопоглощение и составляет 5,2; 4,4 и

0 3,6°П и воспламеняемость (время горения) и составляет 4,11,18 с.

П р и м е р 9. Аналогично примерам 2-4, но изменяют количество стеклянных микросфер соответственно 3 г. Предел прочности

5 при 50% линейной деформации такой же, как у прототипа и составляет 38,6 кг/см2.

ПримерЮ. Аналогично примеру 1, но изменяют соответственно количество поли0 ольного компонента на 3,3 г, а полиизоцианата на 6,7 г. Предел прочности при 10 и 50% линейной деформации ниже, чему прототипа и составляет 22,1 и 32,8 кг/см .

Примеры 11-14. Аналогично примеру

5 1, но изменяют содержание полиольного компонента соответственно на 3,3 г, а полиизоцианата на 6,7 г и добавляют стеклянные микросферы соответственно 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 г. При содержании микросфер

0 ниже предлагаемого интервала (пример 11) или выше (пример 14) предел прочности ниже, чем у прототипа. При содержании микросфер в пределах предлагаемого интервала ( примеры 12, 13 табл.2 ) по5 ставленная цель не достигается.

П ри ме р 15. Аналогично примеру 1, но изменяют содержание полиизоцианата соответственно 7,50 г и полиольного компонента 2,5 г. Предел прочности значительно

0 выше, чем у прототипа. Однако при этом значительно увеличивается плотность материала (пример 15).

Примеры 16-19, Аналогично примеру 15, но добавляют стеклянные микросферы

5 соответственно 0,5; 1,0; 2; 3 г. Предел прочности при 10% линейной деформации соот- ветсвенно 60,6 ; 64,1 ; 65,4 63.4 кг/см2 Значительно возрастает плотность материала - 280-320 кг/м3.

0 Приведенные в табл. 2 данные показывают, что в пределах предлагаемого интервала компонентов предел прочности на сжатие предлагаемого состава для укрепления грунта выше, чем у известного (примеры 7,8, 12, 13, табл. 2).

По сравнению с известным прочность сжатия при Ши50% линейной деформации предлагаемого состава повышается на 51- 112 и 80-89% соответственно при сохранении плотности.

Кроме того, предлагаемый состав для укрепления грунта обеспечивает понижение воспламеняемости и водопоглощения.

Воспламеняемость состава, выраженная временем горения образца после воздействия пламени газовой горелки в течение 60 с, увеличивается с ростом количества микросфер. Образцы пенополиуре0

тана, не наполненные микросферами, сгорают полностью в пламени газовой горелки. Водопоглощение предлагаемого состава уменьшается с увеличением количества микросфер в композиции.

Формула изобретения Состав для укрепления грунта, включающий полиольный компонент и полиизоци- анат, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при сжатии при сохранении плотности укрепленного грунта, он дополнительно содержит стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов, мае.ч.:

Полиольный компонент 33-50 Полиизоцианат50-67

Стеклянные микросферы 5-20

Использование: укрепление водоносных сыпучих и трещиноватых грунтов в горном деле, гидротехническом и гражданском строительстве. Сущность изобретения: состав содержит, мас.ч.: полиольный компонент 33-50, полиизоцианат 50-67, стеклянные микросферы 5-20. Состав готовят путем смешивания полиольного компонента с полиизоцианатом с последующим введением в смесь стеклянных микросфер. Прочность при сжатии укрепленного грунта при 10% линейной деформации 17,4- 45,4 кг/см2, при 50% линейной деформации 30,5-59,1 кг/см2. 2 табл.

Таблица 1

Таблица- 2