روشهای تقویت خاک در راهسازی تقویت خاک با سیمان - قابلیت اطمینان برای سالها

توسعه روش هایی برای تثبیت شیمیایی خاک ها در سال 1931 آغاز شد، زمانی که دانشمند داخلی B.A. Rzhanitsyn یک روش منحصر به فرد دو محلول برای سیلیس کردن ماسه های اشباع از آب ایجاد کرد. سیلیس کردن خاک‌های لس نشسته طبق همین طرح انجام شد که در آن خود خاک نقش معرف دوم را بازی می‌کرد.

در مرحله اولیه، روش های تثبیت شیمیایی مبتنی بر استفاده از یک پلیمر معدنی - سیلیکات سدیم بود. در مرحله بعدی، دانشمندان شروع به مخلوط کردن سیلیکات سدیم با چگالی کم با محلول های سخت کننده اسیدها و نمک ها کردند. ویسکوزیته کم محلول ها (1.5--3.0 mPa.s) امکان تثبیت خاک های شنی با ضریب فیلتراسیون 0.2 تا 2.0 متر در روز را فراهم می کند.

امروزه با توجه به پیشرفت چشمگیر شیمی پلیمرهای آلی، محبوب ترین معرف ها رزین های تولید شده توسط صنایع شیمیایی، یعنی رزین اوره فرمالدئید (اوره) هستند. به عنوان سخت کننده از اسیدهای هیدروکلریک و اگزالیک استفاده می شود. با این حال، مقداری سمیت ناشی از آزاد شدن فرمالدئید آزاد در زمان ایجاد یک آرایه ثابت، به عنوان مثال، هنگام رانندگی یک تونل یا باز کردن یک گودال، استفاده از این روش را محدود می کند. در نتیجه مطالعات آزمایشگاهی، کاهش قابل توجهی از انتشار فرمالدئید آزاد ممکن شد. این کمی استحکام بست را کاهش داد، اما اجازه استفاده از رزین سازی را در هنگام رانندگی در کارهای زیرزمینی داد.

دکترهای علوم فنی V. V. Askalonov و V. E. Sokolovich سهم بزرگی در توسعه فرمولاسیون برای روش های شیمیایی تثبیت ماسه و لس داشتند.

تثبیت شیمیایی خاک در مفهوم وسیعتبدیل مصنوعی و هدفمند خصوصیات ساختمانی خاکهای طبیعی با عملیات شیمیایی آنها با معرفهای مختلف، بر اساس واکنشهای برهمکنش معرفها با یکدیگر یا با مشارکت بخش فعال شیمیایی خاک است. چنین تثبیت خاک ها برگشت ناپذیری و دوام خواص به دست آمده توسط آنها را تضمین می کند.

تثبیت شیمیایی تزریقی به طور غیر قابل برگشتی استحکام و پایداری مکانیکی را افزایش می‌دهد، تراکم‌پذیری و نفوذپذیری آب خاک‌ها را کاهش می‌دهد و همچنین در هنگام خیساندن خاک‌های لس و لس‌مانند نشست را از بین می‌برد که فرصت‌های فراوانی را برای کاربرد آن برای حل بسیاری از مشکلات عملی در ساخت و ساز فراهم می‌کند.

در صنعتی و مهندسی عمرانتثبیت شیمیایی تزریقی خاک برای موارد زیر استفاده می شود:

تقویت و چیدمان پایه ها، پایه های ساختمان ها و سازه های تازه ساخته شده؛

تقویت پایه ها و پایه های ساختمان ها و سازه های موجود؛

نصب دیوارهای حفاظتی و سایر سازه‌های زیرزمینی از خاک‌های ثابت به عنوان اقداماتی در برابر حرکات خاک در حین تضعیف آنها توسط معدن.

نصب دیوارهای حائل و تقویت شیب ها هنگام باز کردن گودال های ساختمانی و سایر کارهای باز.

بالا بردن ظرفیت تحملشمع ها و سایر تکیه گاه ها؛

به عنوان یک اقدام موقت هنگام رانندگی در خاک های نرم از کارهای مختلف زیرزمینی.

از دیدگاه شیمیایی، تثبیت شیمیایی تزریقی خاک ها بر اساس پدیده تراکم پلیمرهای معدنی و آلی (تثبیت کننده ها) در هنگام برهم کنش آنها با منعقد کننده ها (سخت کننده ها) است و شامل پخت پلیمرها در منافذ و ترک های خاک است. که تغییرات مثبت در خواص فیزیکی و مکانیکی خاک های ثابت را تضمین می کند.

تثبیت خاک ها بر اساس محلول های سیلیکات سدیم، صرف نظر از سخت کننده های مورد استفاده، سیلیسی شدن نامیده می شود، بر اساس رزین های کاربامید - رزین سازی، بر اساس ملات سیمان - سیمان.

مواد شیمیایی موجود در محلول ها یا گازهایی که در فرآیند تثبیت خاک دخالت دارند، معرف های تثبیت کننده نامیده می شوند.

مخلوطی از محلول‌های چسب‌کننده و سخت‌کننده‌ها با غلظت‌های کاری در حالت تثبیت شیمیایی یک‌محلولی خاک‌ها، مخلوط ژل‌ساز نامیده می‌شود.

از دیدگاه تکنولوژیکی تثبیت شیمیایی تزریقی عبارت است از تزریق تحت فشار به داخل منافذ خاک در وقوع طبیعی سخت شدن و تثبیت خاک معرف های شیمیایی مختلف در قالب دو محلول جداگانه تزریق شده (روش دو محلول)، یک محلول. (روش تک محلولی تک جزئی)، یک محلول و گاز (روشهای گاز دو جزئی)، مخلوطهای ژل ساز دو جزئی (روشهای دو جزئی تک محلولی).

هنگام تثبیت خاک ها در زیر ساختمان ها و سازه های موجود با پایه های فرسوده، به عنوان یک اقدام کمکی در برابر نشت احتمالی معرف های تثبیت کننده از طریق حفره ها و ترک های سنگ تراشی در حین تزریق، تزریق اولیه پایه ها در تماس کف با پایه (کمکی) ارائه می شود. تزریق).

روش های شیمیایی تزریقی که به طور ویژه توسعه یافته و با تجربه آزمایش شده اند برای تثبیت خاک در ساخت و سازهای صنعتی و عمرانی استفاده می شوند. هر یک از روش ها دامنه خاص خود را دارد که با مقادیر ضریب فیلتراسیون - برای خاک های شنی و مقادیر ضریب فیلتراسیون، ظرفیت جذب و درجه رطوبت - برای فرونشست خاک های لس محدود می شود. انتخاب روش‌های تثبیت برای خاک‌های خاص، با در نظر گرفتن ترکیب دانه‌سنجی، نام‌گذاری، ضریب فیلتراسیون و سایر ویژگی‌های خاک‌های طبیعی، و همچنین الزامات طراحی برای خواص مقاومت و تغییر شکل خاک‌های ثابت، با هدایت جدول مشخص شده انجام می‌شود. .

به منظور بهبود راندمان (مقاومت و شعاع) تثبیت خاک ها با روش های تک محلولی سیلیسی کردن و رزین سازی، به استثنای سیلیسی کردن خاک های لس نشسته، در بسیاری از موارد انجام عملیات شیمیایی اولیه خاک با سخت کننده ها توصیه می شود. . موضوع تصفیه اولیه شیمیایی در نتیجه مطالعات آزمایشگاهی خاص و کارهای تجربی در شرایط طبیعی برای تثبیت شیمیایی خاک ها حل می شود.

بسته به شرایط مهندسی و زمین شناسی، موقعیت جسم، محدوده کار، ابعاد و مشخصات فنیتجهیزات، یکی از طرح های تکنولوژیکی برای تولید کار اجرا می شود:

تقویت خاک از سطح روز (بسته به شرایط محلی، واحد ملات با پیشرفت جلوی کار در اطراف تاسیسات حرکت می کند یا در قسمت مرکزی باقی می ماند، محلول از طریق خطوط لوله گذاشته شده به محل تزریق تامین می شود).

تقویت خاک از کار زیرزمینی در یک مرحله یا در صورت وجود یک منطقه گسترده از خاک های ناپایدار، در مراحل، با فازهای متناوب تقویت و غرق (تجهیزات حفاری و تزریق در صورت قرار دارد).

تقویت خاک از کار زیرزمینی هنگام قرار دادن تجهیزات حفاری در صورت، تجهیزات تزریق (اختلاط ملات و پمپاژ) - در سطح روز.

محل چاه های تزریقی باید کانتور و تداوم لازم برای تقویت توده خاک را فراهم کند (فاصله چاه ها و ردیف چاه ها به ویژگی های خاک مورد تقویت و قابلیت نفوذ محلول های تزریقی بستگی دارد).

در صورتی که پس از تزریق محلول در چاه ها مناطقی با تلفات محلول بیش از 10 برابر میانگین تلفات برای این صف چاه ها، مناطق با تزریق ناقص یا مناطقی از چاه ها وجود داشته باشد، باید چاه های اضافی اختصاص داده شود. که با توجه به شرایط تولید نمی تواند به عمق طراحی حفاری شود.

تجهیزات تثبیت خاک باید بسته به روش تثبیت خاک (تزریق، تزریق جت)، محدوده کار، نوع محلول تزریق و طرح تکنولوژیکی تهیه و تزریق آن انتخاب شود.

تجهیزات حفاری، بسته به هدف، باید روش های کوبه ای-دوار و دوار حفاری چاه، جهت لازم آنها، عمق حفاری و قطر چاه ها را ارائه دهند.

تجهیزات اختلاط و تزریق، مجهز به تجهیزات کنترل و اندازه گیری، باید از اختلاط کامل اجزای محلول، فشار تخلیه مورد نیاز، سرعت بالای کار با حداقل کار و هزینه های مواد، کمترین شلوغی کارگاه های ساختمانی، حمل و نقل آسان، نصب، برچیدن و نگهداری ایمن.

بسته به شرایط هیدروژئولوژیکی محل و فناوری تزریق اتخاذ شده، هنگام تزریق محلول باید از دستگاه های حفاری یا پکرها استفاده شود. هنگام پردازش خاک های شکسته، تزریق محلول از طریق یک رشته حفاری یا ستون طوقی و برای درمان خاک های غیر چسبنده - از طریق انژکتورهای رانده، انژکتورهای تامپون یا ستون های طوقی انجام می شود.

هادی ها برای تثبیت و آب بندی سر چاه، اطمینان از جهت معین چاه در حین حفاری، برای نصب سر تزریق با دریچه های قطع و ابزار اندازه گیری بر روی چاه طراحی شده اند.

پکرها برای آب بندی چاه (تک پکر) یا جداسازی بخشی از چاهی که برای تزریق هدف گذاری شده است (پکر دوگانه) طراحی شده اند. بسته‌کننده به دلیل فشرده‌سازی مکانیکی یا انبساط هیدرولیکی کاف‌های لاستیکی در چاه ثابت می‌شود و روی رشته تزریق نصب می‌شود.

ستون های طوقی نصب شده در چاه ها امکان پردازش خاک های غیر منسجم را در هر ترتیبی، در هر ناحیه و انجام تزریق های متعدد انواع مختلف محلول ها به یک چاه فراهم می کنند.

تجهیزات چاه (رساناها، پکرها، رشته های آستین، انژکتورها، دستگاه های پیشگیری کننده و ...) بسته به شرایط مهندسی-زمین شناسی و هیدروژئولوژی جسم و روش تزریق خاک انتخاب می شوند.

روش های تقویت خاک با توجه به نوع مواد تزریقی مورد استفاده به سیمان، سیلیس و رزین سازی تقسیم می شوند. با توجه به روش ورود محلول به خاک - برای تزریق معمولی و تزریق جت.

سیمان کاری خاک به عنوان یک روش پر کردن حفره ها، شکاف ها و منافذ بزرگ در خاک های درشت آواری با محلولی است که در نهایت سیمان جامد یا سنگ سیمانی رسی را تشکیل می دهد.

برای تزریق می توان از سیمان، سیمان-ماسه و ملات سیمانی-رسی استفاده کرد. در هر مورد جداگانهلازم است هم ترکیب محلول و هم نسبت آب به سیمان آن (W / C) انتخاب شود که می تواند از 1 تا 0.4 متغیر باشد. علاوه بر این، محلول های تزریقی باید ویژگی های زیر را داشته باشند: تحرک محلول در امتداد مخروط AzNII 10-14 سانتی متر، جداسازی آب برای 2 ساعت 0-2٪، مقاومت فشاری پس از سخت شدن به مدت 28 روز 1-2 مگاپاسکال. چگالی اولیه چنین محلول هایی، به عنوان یک قاعده، 1.60-1.85 گرم در سانتی متر مکعب است. همه این ویژگی ها توسط پروژه تعیین می شود.

استفاده از ملات سیمان، همانطور که در عمل ثابت شده است، فیلتراسیون را به طور کامل متوقف نمی کند. این به دلیل افزایش ظرافت آسیاب سیمان است که در حال حاضر اندازه ذرات آن در حدود 50 میکرون است، به این معنی که ترک هایی با اندازه 0.2 میلی متر نمی توانند به صورت فیزیکی سیمان شوند.

برخلاف سیمان‌سازی، رس‌سازی را می‌توان برای پرکردن حفره‌های کارست تنها در سنگ‌های خشکی که پس از تزریق محلول رسی قادر به جذب آب از آن هستند، استفاده کرد. در این راستا پس از پر کردن فضاهای خالی، محلول رسی باید چند روز تحت فشار هیدرولیک باشد.

هنگام خاک رسی، از محلول رسی با چگالی 1.2--1.3 گرم بر سانتی متر مکعب استفاده می شود.

در نتیجه افزایش فشار (بیش از 2 مگاپاسکال)، آب از محلول رسی خارج می شود، خمیر رسی خشک شده به طور متراکم فضاهای خالی را پر می کند و سنگ غیر قابل نفوذ می شود.

خاک رسی و همچنین تزریق دوغاب را می توان تنها در دبی آب زیرزمینی پایین به منظور جلوگیری از انتقال محلول از ناحیه مسدود شده، به عنوان مثال، در خاک های شنی و شکسته، که در آن ضریب فیلتراسیون در محدوده 50 تا است، استفاده کرد. 5000 متر در روز

ساخت تزریق دوغاب

شکل 1 طرح فن آوری فرآیند تزریق پایه خاک: 1 - ظرف برای مخلوط کردن محلول. 2 - پمپ محلول; 3 - خط لوله فشار; 4 - خط لوله برگشت. 5 - انژکتورها; 6 - زمین تقویت شده

در سال 1931، یک روش دو محلولی برای سیلیس‌سازی ایجاد شد که ماهیت آن این بود که یک محلول سیلیکات سدیم (شیشه مایع سدیم) Na2OnSiO2 و یک محلول کلرید کلسیم CaCl2 به طور متناوب از طریق یک فلز مسدود شده به خاک شنی با هر رطوبتی تزریق می‌شدند. لوله سوراخ دار (انژکتور). در نتیجه واکنش شیمیاییبین آنها هیدروژل اسید سیلیسیک در منافذ خاک تشکیل می شود و خاک به سرعت و محکم ثابت می شود.

روش دو ملات استحکام خاک بالا و آبگیری تقریباً کامل را فراهم می کند. از معایب این روش می توان به هزینه بالا و پیچیدگی بالای کار اشاره کرد. بنابراین عمدتاً برای تقویت پی های زیر سازه ها استفاده می شود. خاک ثابت دارای مقاومت مکعبی 1.5 ... 3.5 مگاپاسکال است.

استحکام خاک ثابت در مواجهه با آبهای تهاجمی کاهش نمی یابد.

برای تثبیت ماسه های ریز و سیلتی با ضریب فیلتراسیون از 0.0006 تا 0.006 سانتی متر بر ثانیه، از روش یک محلول استفاده می شود. محلول ژل ساز شیشه مایع و اسید فسفریک یا شیشه مایع، اسید سولفوریک و سولفات آمونیوم به خاک تزریق می شود. فرمول اول ژل شدن سریعتر را فراهم می کند.

مقاومت خاک ثابت به طور قابل توجهی کمتر از روش دو ملات است. این روش عمدتاً در ساخت پرده های غیر قابل نفوذ کاربرد دارد.

روش سیلیسی شدن تک محلولی نیز برای تثبیت خاکهای فرونشست لس با ضریب فیلتراسیون از 0001/0 تا 0023/0 سانتی متر بر ثانیه استفاده می شود.

در همان زمان، محلول یک لیوان مایع به خاک تزریق می شود. ژل شدن به دلیل واکنش محلول شیشه ای مایع با نمک های محلول در آب خاک و مجتمع تبادلی آن اتفاق می افتد. نقش محلول دوم توسط خود خاک انجام می شود.

استفاده از سیلیس برای تثبیت خاک های آغشته به مواد نفتی، رزین ها و روغن ها در حضور آب های زیرزمینی با pH> 9 به روش دو محلول و در مورد pH> 7.2 به روش یک محلول توصیه نمی شود. سیلیس کردن ماسه های ریز و سیلتی

زمانی که سرعت آب زیرزمینی از 006/0 سانتی‌متر بر ثانیه بیشتر می‌شود، توصیه نمی‌شود خاک‌ها را در معرض سیلیسی شدن قرار دهیم.

شکل 2 طرح تکنولوژیکی فرآیند سیلیس کردن پایه خاک: 1 - پمپ پمپاژ آب از کاتد. 2 - هدبند; 3 - نوک پستان؛ 4- ژنراتور DC (برای الکتروسیلیکاسیون); 5 - مخزن با محلول; 6 - سیلندر با هوای فشرده (کمپرسور); 7 - قسمت سوراخ شده انژکتور; 8 - نوک انژکتور; 9 - انژکتور اضافی (برای الکتروسیلیکاسیون)

در مورد سیلیسی کردن خاکهای لس نشسته با رطوبت 16-20٪، تزریق محلول سیلیکات با چگالی 1.13-1.20 گرم بر سانتی متر مکعب را می توان با راندن انژکتورها یا از طریق دیواره چاه های حفر شده انجام داد. برای انجام این کار، دستگاه حفاری TsGB-50 از چاهی با عمقی برابر با طول اولین توقف عبور می کند. طول ورودی در عمل موجود 2-3 متر است سپس یک تامپون بادی در ناحیه بالای ورودی نصب می شود که از طریق آن محلول از طریق شیلنگ از پمپ به داخل زمین پمپ می شود. سپس تامپون را از چاه خارج کرده و تا طول توقف بعدی سوراخ می کنند. این کار برای تمام عمق رفع لس نشست تکرار می شود.

هنگام تثبیت شیمیایی خاک های شنی در عمق 50-150 متر، تزریق محلول های شیمیایی از طریق انژکتورهای آستینی که در چاه حفر شده تحت حفاظت محلول خاک رس با قطر 120-150 میلی متر پایین می آیند، انجام می شود. چاه در تمام عمق منطقه ثابت حفر می شود، سپس یک انژکتور با کاف های لاستیکی که سوراخ های آن را می پوشاند در چاه پر از محلول خاک رس غوطه ور می شود (به همین دلیل دیواره های آن نیازی به چفت شدن ندارند). پس از آن، یک ملات سیمانی رسی با استفاده از یک تامپون از طریق کاف پایینی تزریق می شود که شکاف بین انژکتور و دیواره گمانه را پر می کند. این گزینه به شما امکان می دهد تا محلول ثابت کننده را در هر ناحیه از انژکتور تزریق کنید. انژکتور آستین می تواند برای تثبیت خاک در زیر ساختمان های موجود با بیرون راندن آن از یک ترانشه مخصوص استفاده شود.

بدین ترتیب استفاده از انژکتورها در طرح های مختلف امکان تزریق محلول های شیمیایی را به عمق مورد نیاز می دهد.

رزین هایی که می توان برای تثبیت خاک ها استفاده کرد باید ویسکوزیته پایینی داشته باشند و در منافذ خاک در دمای 4 تا 10 درجه سانتی گراد پلیمریزه شوند. این رزین ها عبارتند از:

اوره فرمالدئید (کاربامید)، ناشی از چند متراکم شدن اوره و فرمالدئید.

فنولیک، ناشی از چند تراکم فنل ها و آلدئیدها؛

فوران که از تراکم فورفورال و فوریل الکل تشکیل می شود. اکریلیک - مشتقات اسید اکریلیک؛

اپوکسی، ناشی از تراکم اپی کلروهیدرین (یا دی کلروهیدرین) با پلی آمین ها، فنل ها، پلی الکل ها و سایر ترکیبات.

طبق تمام معیارها، قابل قبول ترین برای تثبیت خاک ها، رزین اوره فرمالدئید (اوره) با سخت کننده های مختلف است. این رزین به راحتی در آب حل می شود، ویسکوزیته پایینی دارد، در دمای پایین پخت می شود و از همه مهمتر توسط صنایع داخلی به صورت چسب در مقیاس بزرگ تولید می شود و با قیمتی که دارد، کاملاً مقرون به صرفه است. استفاده در تثبیت خاک

ماهیت روش شامل تزریق به خاک یک محلول ژل ساز متشکل از یک محلول رزین و یک سخت کننده به شکل اسید هیدروکلریک یا اگزالیک است. این روش یک تثبیت قوی را فراهم می کند، به خاک مقاومت در برابر آب می دهد. علاوه بر این، این روش اجازه می دهد تا خاک های کربناته را ثابت کنید. با افزایش محتوای کربنات ها (تا 3٪)، خاک از قبل با محلول اسید در حجمی برابر با حجم محلول ژل تشکیل می شود.

شکل 3 طرح تکنولوژیکی فرآیند رزین سازی پایه خاک: 1 - انژکتور. 2 - شلنگ کار؛ 3 - مانومتر; 4 - مخزن کار; 5 - شلنگ چوب پنبه ای؛ 6 - کمپرسور یا سیلندر هوای فشرده

سیمان کاری خاک

تکنولوژی خاک-سیمان بر پایه اختلاط همگن سیمان و خاک طبیعی در مقدار آب مشخص و تراکم به منظور ایجاد خواص خاصی به خاک تقویت شده است: استحکام، پایداری، مقاومت در برابر سرما و غیره.

برای اولین بار در روسیه از سیمان تقویت کننده خاک برای مسیرهای باغ استفاده شد. پس از انقلاب، اولین آزمایش برای تقویت خاک با سیمان پرتلند در سال 1927 در مسیرهای آزمایشی اداره تحقیقات جاده لنینگراد انجام شد.

مطالعات آزمایشگاهی در مورد تقویت خاک با سیمان نیز توسط CIAT و DorNII انجام شد. نتایج مثبتمطالعات امکان تقویت خاک با سیمان را در زیر روسازی های بتنی آسفالتی در جاده های دسترسی به قلمرو نمایشگاه کشاورزی اتحادیه ایجاد کرد. در دوره پس از جنگ، ورود گسترده خاک های سیمانی در ساخت و ساز جاده و فرودگاه آغاز می شود. در بزرگراه های مسکو-خارکف (1946-1949)، مسکو-لنینگراد (1949)، مسکو-ریازان (1950) و سایر بزرگراه ها به جای لایه های شن و ماسه به جای لایه های شن و ماسه از پی های سیمانی-خاک استفاده شد. ، در نتیجه سالها تحقیق، توسعه نظری و توصیه عملیتقویت خاک با سیمان همانطور که بزروک اشاره کرد، اثربخشی تقویت خاک با سیمان تنها دارد تاثیر مهمترکیب شیمیایی و کانی‌شناسی سیمان‌ها، پیدایش، ترکیب و خواص خاک‌ها، به‌ویژه جمعیت آن‌ها و ترکیب کاتیون‌های قابل تعویض. ورود برخی مواد به مخلوط سیمان و خاک (مثلاً نفتای صابون، استوک صابون و غیره) که با محصولات هیدرولیز سیمان، مواد آبگریز و سایر مواد پرکننده منافذ را تشکیل می دهند، در برخی موارد می تواند باعث افزایش نفوذپذیری آب به آنها شود. از دهه 80 قرن گذشته، کار با موفقیت برای تقویت خاک با سیمان با استفاده از روشی یکپارچه انجام شده است که تأثیر مستقیم بر فرآیندهای سیمان سازی خاک را فراهم می کند. اما بیشتر در مورد آن در زیر.

در خارج از کشور، فن آوری های سیمان-خاک نیز در نیمه اول قرن بیستم شروع به توسعه کردند. در دهه 1920، جاده های روستایی از خاک سیمانی در ایالات متحده آمریکا ساخته می شد. پس از جنگ جهانی دوم، این روش در انگلستان، بلژیک، هلند و غیره رواج یافت. کشورهای اروپایی. بنابراین، در هلند، از سال 1956، ده ها میلیون متر مربع خاک تقویت شده است. تقریباً همه جا شنی بود و به همین دلیل به این فناوری ماسه سیمان می گفتند. در دهه 1980، در آلمان، سالانه حدود 1 میلیون تن سیمان برای تثبیت شن‌های شمال کشور (تاسیسات بندری در هامبورگ، مناطق ذخیره‌سازی) و ساخت جاده‌های روستایی هزینه می‌شد. در فرانسه این فناوری از سال 1972 به لطف فعالیت شرکت های سیمان مورد استفاده قرار گرفت.

در اکثر نشریات خارجی به این نکته اشاره شده است که تقویت خاک ها با سیمان یا مخلوط سیمان و آهک برای پوشش جاده های روستایی، به جای ریپراپ فشرده شده مکانیکی، راه حلی بسیار اقتصادی به نظر می رسد. از خاک های سیمانی علاوه بر جاده های روستایی می توان برای ساختن پوشش برای انبارها، پارکینگ های اتومبیل، بستر پی های راه آهن، کانال ها، پی انواع ساختمان ها و همچنین خاک های در نظر گرفته شده برای ساخت سدهای خاکی بزرگ استفاده کرد. ظاهراً فناوری خاک – سیمان برای تولید آثار بسیار مورد توجه شرکت های راهسازی و خوانندگان مجله است.

بیایید سعی کنیم به طور خلاصه به این موضوع بپردازیم.

قبل از شروع کار برای تقویت خاک، لازم است یک تجزیه و تحلیل اولیه در آزمایشگاه انجام شود و سپس، در حین کار، نظارت مداوم انجام شود. خاکها عمدتاً از نظر ماهیت، گرانولومتری و محتوای آب متفاوت هستند.

خاک ممکن است کم و بیش منسجم باشد و حاوی لوم و رس به نسبت های مختلف باشد.

با محتوای خاک رس بالا، به اصطلاح تقویت کننده مخلوط استفاده می شود که در آن ابتدا آهک (2-5٪) به خاک اضافه می شود تا لخته سازی و در نهایت ریزش خاک در هنگام عبور اتومبیل ها بهبود یابد. خاک های حاوی سولفات (بیشتر از 1%) می توانند خطرناک باشند زیرا سولفات با سیمان واکنش می دهد. در این مورد، لازم است از سیمانی با محتوای کم آلومینات تری کلسیم (سیمان در نظر گرفته شده برای عملیات دریایی) یا سیمانی با محتوای مواد افزودنی معدنی بالا (خاکستر بادی، سرباره کوره بلند، پوزولان ها) استفاده شود. هنگام زهکشی جزئی خاک مرطوب یا اشباع از آب پس از بارندگی باید مراقب باشید. این کار با استفاده از آهک زنده یا با تهویه خاک با "ریپر" انجام می شود.

خاک های حاوی سولفات (بیشتر از 1%) می توانند خطرناک باشند زیرا سولفات با سیمان واکنش می دهد.

معمولاً آزمایش های خاک به منظور تعیین ویژگی های اصلی خاک انجام می شود: قدرت تسلیم، حد انعطاف پذیری، منحنی دانه سنجی و غیره. نرخ جریان بهینه آب و سیمان را تنظیم کنید. مصرف سیمان بسته به خاک می تواند بین 4 تا 12 درصد متفاوت باشد. اغلب 6-20٪ است. به عنوان مثال، در جدول. 2 داده های گرفته شده را نشان می دهد اسناد هنجاریآلمان

جدول 2. مصرف سیمان بسته به ماهیت خاک

طبیعت خاک	مصرف سیمان
طبیعت خاک	درصد خاک خشک	پایه فشرده کیلوگرم بر متر 3
شن و ماسه	4-7	80-120
ماسه لومی	6-10	120-160
با یک ردیف ذرات ماسه بزنید	8-12	150-200
خاک گلدانی	7-12	120-200
خاک رس	10-16	180-240

هنگام تقویت لوم پلاستیکی از مخلوط آهک (2-3٪) و سیمان استفاده می شود. علاوه بر این، آزمایش های انجماد برای خاک های پلاستیکی انجام می شود. هنگام پوشاندن کارهای کشور با خاک سیمان، کار در چند مرحله انجام می شود.

مرحله ی 1. تسطیح و پاکسازی خاک به منظور حذف مواد آلی (چمن، چمن، ریشه و ...) و برنامه ریزی بعدی. اگر خاک بیش از حد خشک باشد، آن را مرطوب می کنند تا محتوا یکسان شود و ترکیب یکنواختی حاصل شود. توزیع سیمان و آهک روی سطح با مقدار کمی کار دستی یا با کمک مکانیزم لولایی - "توزیع کننده" چسب انجام می شود.

مرحله 2. مخلوط کردن. خاک را در چند پاس متوالی دستگاه (4-6 بار تا زمانی که مخلوطی همگن به دست آید) با چسب مخلوط می کنند (شکل 1). چنین ماشینی مجهز به دیسک های افقی یا تیغه های افقی یا عمودی است. به طور معمول، ضخامت لایه سیمان-خاک 15-35 سانتی متر است.

مرحله 3. پروفایل و فشرده سازی. پروفایل یک پارچه توسط موتور گریدر انجام می شود. پس از آن، خاک با چندین پاس غلتک پنوماتیک یا ارتعاشی فشرده می شود. درجه تراکم باید حداقل به 90 درصد از میزان بدست آمده بر روی نمونه در آزمایشگاه برسد. پس از متراکم شدن خاک سیمانی با غلتک، طرح نهایی راه راه آغاز می شود.

مرحله 4. مرحله نهایی محافظت از سطح جاده با یک فیلم پلاستیکی یا سایر مواد پوشش دهنده است و به دنبال آن با یک لایه ماسه پوشانده می شود. چنین حفاظتی برای جلوگیری از تبخیر آب از خاک کشت شده و علاوه بر این، برای محافظت از جاده در برابر باران ضروری است. تقریباً از همین فناوری برای تقویت پایه های برخی از انواع بزرگراه ها استفاده می شود. فقط در این مورد، خاک صاف و برنامه ریزی شده با ماسه مخلوط می شود.

در هنگام بازسازی ساختمان ها و ساخت سازه های جدید، مشکل ضعیف بودن خاک اغلب به وجود می آید. چنین پایه ای ممکن است بارهای ناشی از ساخت و ساز را تحمل نکند. این مقاله به روش های مختلف تقویت آن می پردازد.

خاک لایه ای است که مجموع تمام بارهای وارده بر سازه را می گیرد. به طور معمول، تمام خاک ها را می توان به پایدار و ناپایدار تقسیم کرد. پایدار - به اندازه کافی متراکم و خشک برای تحمل بارهای ناشی از پایه یا جاده بدون آماده سازی خاص. ناپایدار نیاز به زهکشی اولیه و کار تراکم دارد.

روش مکانیکی

این به معنای معرفی محصولات فردی با مقاومت بالا (شمع) یا مواد (خاک، سنگ خرد شده) و همچنین فشرده سازی بدون تغییر ساختار (رمنگ / لرزش) است.

مقاوم سازی با شمع های بتن آرمه

نکته این است که یک توده بلند از لایه ای از خاک ضعیف عبور می کند و روی یک لایه متراکم قرار می گیرد. بار در امتداد شمع به صورت عمودی منتقل می شود. همچنین به دلیل اصطکاک خاک روی سطح شمع نگه داشته می شود. طبق روش غوطه‌وری، شمع‌ها رانده می‌شوند (با یا بدون حفاری اولیه به داخل زمین هدایت می‌شوند)، حفره می‌شوند (بتن مایع در لوله‌ای غوطه‌ور در زمین ریخته می‌شود) و شمع‌های فرورفتگی (غوطه‌ور شده توسط دستگاه جک مخصوص). این روش مستلزم استفاده از تجهیزات حجیم و گران قیمت و یک سایت ساختمانی بزرگ است.

توده های خاک

مخلوط آماده شده از سنگدانه های گرانولومتری از فراکسیون های مختلف در یک سوراخ از قبل حفر شده ریخته می شود. به صورت لایه ای رمیده شده است. این اثر با شمع های بتن مسلح قابل مقایسه است، اما بسیار ارزان تر و سازگارتر با محیط زیست است.

لنت های زمینی، کوبیدن/ارتعاش، تعویض خاک

با ضخامت لایه مورد نیاز نسبتاً کوچک از خواص مشخص شده استفاده کنید. رمینگ با غلطک (بادامک و صاف)، صفحات ارتعاشی و سایر تجهیزات با یا بدون لرزش انجام می شود. شن های غبار آلود با آب پر شده اند. این روش برای ساخت فرودگاه‌ها، جاده‌ها و سایر امکانات با مساحت بزرگ بهینه است. در صورت غیرممکن بودن اعمال روش، لایه ای از خاک ضعیف برداشته شده و با خاک قوی تر جایگزین می شود.

سیمان سازی و تزریق

نکته اصلی این است که با افزودن سیمان به خاک، خواص مورد نظر را به خاک بدهید.

اختلاط مکانیکی خاک با ملات شن و ماسه سیمان(سیمان کاری)

یک مته مته مخصوص با یک میله توخالی استفاده می شود که سوراخ هایی در طول طول دارد. از طریق آنها ملات سیمان همزمان با کار مارپیچ تغذیه می شود و با خاک مخلوط می شود. روش نسبتا ارزان و اثبات شده است. عمدتا در خاک های مرطوب استفاده می شود.

تزریق جت

به طور جداگانه، شایان ذکر است که یک رویکرد مدرن به کلاسیک: تزریق جت. دوغاب سیمان از طریق یک لوله با فشار بسیار بالا تغذیه می شود، در حالی که در محل تزریق سوراخ می شود و با خاک مخلوط می شود. نیاز به استفاده از تجهیزات ویژه دارد.

تزریق مکانیکی و جت برای تقویت خاک هایی که ساختمان ها در حال حاضر روی آن ها ایستاده اند، حتی در شرایط تنگ کاملاً قابل استفاده هستند. برای این کار از واحدهای تزریق فشرده (به اصطلاح "شمع های جت") استفاده می شود. آنها را می توان هم به صورت عمودی و هم در زاویه قرار داد. کار به سرعت، نسبتاً بی صدا و مناسب برای خیابان های شهر انجام می شود.

تقویت خاک در امتداد هواپیما (جاده سازی)

در ساخت پوشش های پیوسته از روش های ترکیبی تقویت خاک استفاده می شود. با توجه به طول آنها در سراسر زمین، چنین اشیایی می توانند مناطق وسیعی را پوشش دهند، و بر این اساس، ترکیب متفاوتی از پایه را پوشش دهند. روش های زیر همیشه در ترکیب با تقویت مکانیکی استفاده می شود.

مخلوط کردن با گرانول های طبیعی

تغییر خواص با افزودن سنگدانه های گرانولومتری یا دیگر. بسته به وضعیت خاک، از مواد طبیعی مختلفی برای تثبیت آن استفاده می شود: سنگ خرد شده، شن، ماسه، خاک رس، لوم. این روش نسبتا ارزان و سازگار با محیط زیست است، به اجزای شیمیایی نیاز ندارد. مخلوط کردن در یک قیف پیچ مخصوص انجام می شود.

اختلاط با چسب های معدنی

آهک کاری روشی است که از زمان های قدیم شناخته شده است. انعطاف پذیری و چسبندگی خاک های رسی را کاهش می دهد و آنها را در برابر خیساندن مقاوم می کند. از جمله کاستی ها - مقاومت کم در برابر سرما. در آماده سازی لایه های اصلی (پایین) جاده ها استفاده می شود.

مخلوط کردن خاک با چسب های آلی

این اصل با مواردی که در بالا توضیح داده شد تفاوتی ندارد. رزین های مختلف، قیر، امولسیون جامد و مایع به عنوان افزودنی استفاده می شود. تأثیر و دامنه نیز تقریباً یکسان است. از ویژگی ها، شایان ذکر است که هزینه بالای مواد آلی (یا جایگزین مصنوعی آن) و تهاجمی بودن این اجزا در رابطه با محیط طبیعی است. بنابراین امروزه این روش عملاً مورد استفاده قرار نمی گیرد.

از سه فناوری توصیف شده در عمل، می توانید به طور مستقل دو مورد اول را اعمال کنید. اجزای آسان در دسترس و نسبتا ارزان و فناوری اختلاط اولیه آنها را امروزه مورد تقاضا قرار داده است. تقویت بخشی از جاده خاکی یا محوطه حیاط با کولتیواتور معمولی کاملاً امکان پذیر است.

زهکشی خاک

یکی از عوامل اصلی ضعف خاک وجود آب در ترکیب آنهاست. حذف رطوبت از آنها منجر به فشردگی قابل توجه و از بین بردن سیالیت می شود.

تثبیت حرارتی یا پخت

برای خاک های رسی موثر است. لوله سوراخ دار ساخته شده از فولاد مقاوم در برابر حرارت در چاه حفر شده غوطه ور می شود. سپس گازهای گرم شده (هوای گرم) از طریق آن تغذیه می شود. رطوبت اضافی تبخیر می شود و اثر پخت در خاک رس ایجاد می شود. ویژگی این روش: برای گرم کردن گازها می توانید از سوخت محلی استفاده کنید: زغال سنگ، هیزم.

روش شیمیایی - مخلوط کردن خاک با محلول های شیمیایی

رایج ترین آنها سیلیسی شدن (سیلیسی شدن) است. یک روش بسیار "عریض" شامل افزودن شیشه مایع و محلول های آن به ترکیب خاک است. از طریق لوله های از پیش تعیین شده پمپ می شود و سپس جدا می شوند. در نتیجه چنین آماده سازی، خاک سنگ شده است. معایب - مقاومت کم در برابر سرما، سخت شدن سریع مواد، محدوده محدود. بسته به ترکیب خود خاک، مواد شیمیایی محلول برای کار نیز انتخاب می شود.

روش الکتریکی

در این مورد از پدیده الکترواسموز استفاده می شود. حرکت آب از «بعلاوه» به «منهای» وجود دارد. برای کم آبی خاک موثر است.

روش الکتروشیمیایی

استفاده از الکترواسموز با افزودن محلول های شیمیایی در مناطق از پیش محاسبه شده میدان. این کار برای تسهیل عبور آب از لایه ها و دادن جهت مطلوب به حرکت انجام می شود. فرآیندی پر انرژی که به مقدار قابل توجهی برق نیاز دارد.

با سطح دانش و در دسترس بودن کافی عناصر لازم، الکترواسموز را می توان در خانه مونتاژ کرد. دستورالعمل های دقیقبرای مونتاژ، به دفترچه راهنمای فنی مراجعه کنید. از الکترواسموز به عنوان یک سیستم زهکشی دائمی برای پی ها نیز استفاده می شود.

تقویت

هنگام چیدمان شیب ها، طراحی بانک ها و ایجاد مناظر، اغلب از یک روش مدرن استفاده می شود: تقویت با عناصر ساختاری پلیمری. هم روی سطوح صاف افقی (جاده ها، مسیرهای پیاده روی) و هم در صورت وجود شیب موثر است.

ژئوگرید

به عنوان یک قاعده، این یک ساختار سه بعدی است که از نوارهای پلیمری سوراخ شده تشکیل شده است. ساختار لانه زنبوری بسیار قوی به شما امکان می دهد حرکت را در همه هواپیماها حفظ کنید. هر گونه سنگدانه ریز یا خاک محلی به سادگی در لانه زنبوری ریخته می شود. نیازی به کوبیدن ندارد، آب بندی با ریختن آب انجام می شود. ضخامت لایه 10-25 سانتی متر

گوتکستایل

برای آماده سازی چند لایه استفاده می شود. این شبکه پلیمری چند لایه در واقع یک فیلتر با مقاومت بالا است. اجازه عبور آب را می دهد، اما اجازه نمی دهد لایه ها مخلوط شوند. در عین حال با داشتن مقدار مناسبی استحکام، بار را بین لایه ها توزیع می کند. حوزه: راه سازی، کشاورزی و اقتصاد شهری.

ژئوگرید

بارهای کششی را تحمل می کند. به ندرت در خاک استفاده می شود، به عنوان تقویت کننده لایه نازک و در ترکیب با سایر مواد پلیمری استفاده می شود.

کاشت علف

روش تزئینی برای تقویت شیب ها از ریزش (شیب بیش از 1:1.5). چمن در شیب‌هایی که به صورت مکانیکی فشرده نشده‌اند، کاشته می‌شود. از ریزش و فرسایش جلوگیری می کند.

هیچ قیمتی برای تقویت عناصر در یک طرح شخصی وجود ندارد. با کمک آنها می توان خارق العاده ترین سازه های چشم انداز را ایجاد کرد. آنها همچنین ایجاد لایه های بارور (وارداتی) برای گیاهان را ممکن می سازند.

ویتالی دولبینوف، rmnt.ru

http://www. rmnt . ru/ - وب سایت RMNT. en

تقویت خاک به عنوان مجموعه ای از اقدامات برای افزایش مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر آب درک می شود. تقویت شیمیایی خاک، تبدیل مصنوعی خاک ها با عملیات شیمیایی با معرف های مختلف است. در عین حال، واکنش‌های متقابل معرف‌ها با یکدیگر و با اجزای خاک صورت می‌گیرد و دوام خواص ساختمانی به دست آمده توسط آن (مقاومت، مقاومت در برابر آب و غیره) را تضمین می‌کند.

فرآیند تقویت خاک شامل تعدادی عملیات تکنولوژیکی (خرد کردن، اختلاط، دوز چسباندن، مرطوب کردن، تهیه محلول ها، تزریق، تراکم) است که در نتیجه تأثیر فعال چسب ها و سایر مواد بر روی خاک، فراهم می شود. چگالی بالا، استحکام و پایداری طولانی مدت خاک مسلح در شرایط خشک و خشک و حالت اشباع از آب.

هنگام توسعه روش هایی برای تقویت خاک، وظیفه اصلی به دست آوردن مصالح ساختمانی جدید با خواص ساختاری و مکانیکی مطلوب است.

انتخاب روش تثبیت خاک بستگی به کارهای ساخت و ساز یا مهندسی دارد که منطقه مناسب کاربرد خاک تقویت شده را تعیین می کند: ساخت جاده و فرودگاه. مهندسی پایه؛ مهندسی معدن؛ مهندسی هیدرولیک؛ امنیت محیط.

در ساخت و ساز جاده ها از کلاسورها برای تقویت خاک هنگام پی ریزی جاده ها و تقویت لبه های جاده استفاده می شود.

از ویژگی های بزرگراه ها و فرودگاه ها وابستگی زیاد آنها به شرایط اقلیمی، خاکی و هیدروژئولوژیکی منطقه است. ویژگی های ساخت و ساز استفاده از حجم عظیمی از مواد سنگی مختلف - شن و ماسه، سنگ خرد شده و غیره است. برای کاهش هزینه روسازی جاده ها و فرودگاه ها، در بسیاری از مناطق به جای آن از خاک های محلی، ضایعات یا محصولات جانبی شرکت های صنعتی استفاده می شود. از مصالح سنگی به عنوان یک قاعده، استفاده از چنین موادی مستلزم تقویت آنها با چسب هایی مانند سیمان پرتلند، سیمان سرباره پرتلند، آهک، شیشه مایع، قیر است. به عنوان اجزای روسازی از ضایعات صنعتی مانند خاکستر و سرباره سوخت، سرباره کوره بلند و متالورژی، لجن تولید آلومینا و غیره استفاده می شود.

در مهندسی پی، تقویت شیمیایی خاک ها با کمک چسب ها مشکلات زیر را حل می کند:
ساخت سازه های صنعتی و عمرانی در خاک های فرونشست و متورم که در قلمرو فدراسیون روسیه گسترده است.
تقویت پایه ها در زیر سازه های موجود (این عملیات بدون وقفه در عملکرد خود سازه انجام می شود).
افزایش ظرفیت باربری شمع ها و تکیه گاه های با قطر زیاد و به دنبال آن تثبیت خاک زیر کف آنها.

در معدن، از تثبیت خاک هنگام رانندگی در معدن در شرایط سخت معدنی و زمین شناسی به جای بستن گران قیمت آنها با سازه های ساختمانی و همچنین هنگام باز کردن گودال ها در خاک های اشباع از آب استفاده می شود.

در ساخت و ساز مهندسی هیدرولیک، با تقویت خاک، در خاک های آبرفتی، پرده های غیر قابل نفوذ برای ساخت سدهای خاکی و سنگی مرتفع بر روی آنها ایجاد می شود (مثلاً یک صفحه غیر قابل نفوذ 2 میلیون مترمکعبی خاک در پایه خاک ایجاد می شود. سد اسوان).

روش های تقویت شیمیایی خاک، پی های بتنی را از اثرات مضر آب های تهاجمی زیرزمینی و پساب های صنعتی بر روی آنها محافظت می کند. برای این کار با تزریق معرف های شیمیایی سخت کننده به خاک و همچنین وارد کردن مواد افزودنی ضد خوردگی ویژه به خاک در حین پرکردن، صفحات ضد فیلتراسیون ایجاد می شود.

تقویت خاک در حل مشکلات حفاظت از محیط زیست به ویژه در ساخت و بهره برداری از تأسیسات مختلف برای ذخیره سازی پسماندهای صنعتی و نیمه محصولات خطرناک برای طبیعت و انسان از اهمیت اقتصادی بالایی برخوردار شده است. چنین ضایعات و محصولاتی را می توان به خوبی پراکنده و خشک کرد که در این صورت یکی از وظایف مهندسی جلوگیری از پخش آنها در منطقه به دلیل گرد و غبار است. اگر ضایعات یک سوسپانسیون مرطوب باشد (مخصوصاً زمانی که حاوی ترکیبات محلول در آب باشد)، با تقویت خاک می توان یک صفحه غیر قابل نفوذ ایجاد کرد که مانعی در برابر انتشار مواد مضر به هنگام فیلتر شدن در خاک است.

خاکهای قابل تقویت با توجه به ترکیب گرانولومتری به دو گروه تقسیم می شوند:
1. خاک های سست درشت آواری و ریز آواری (سنگ ها) با گنجاندن مقدار قابل توجهی از کسرهای دانه ای که یک قاب دانه ای باربر جداگانه را در حداکثر تراکم تشکیل داده و حفظ می کنند. این قاب به دلیل اصطکاک داخلی بالا و چسبندگی خوب بین ذرات از پایداری کافی برخوردار است. چنین مخلوط های قاب می توانند به طور موثر یکپارچه با استحکام بالا، مقاومت برشی و مقاومت در برابر آب با وارد کردن چسب ها (سیمان پرتلند، قیر، آهک یا ترکیبی از هر ماده دیگر) و قطعات ریز که فضاهای خالی بین ذرات بزرگ و قوی (معمولاً صحرایی) را پر می کنند. دانه) اسپار و کوارتز یا قطعات سنگ).
2. لوم ها و رس ها، یعنی خاک های بسته بندی شده که دارای قاب پشتیبان دانه ای نیستند. یک موقعیت میانی توسط خاک های لومی شنی اشغال شده است. این گروه از خاک ها با وجود اتصال مشخص می شود، فاقد چارچوبی از ذرات قوی و بزرگ است، اما فعالیت فیزیکی، شیمیایی و شیمیایی بالایی را نشان می دهد.

هر یک از این گروه ها می توانند به طور گسترده ای از نظر خواص پتروگرافی، کانی شناسی، ترکیب شیمیایی و سایر خواص متفاوت باشند.

دو جهت اصلی در فناوری تثبیت شیمیایی خاک وجود دارد:
تقویت تزریق، با تزریق به زمین با کمک انژکتورها یا به چاه های محلول های شیمیایی و سیمانی (رزین، سیلیس، سیمان) انجام می شود. در این حالت، معرف ها به صورت محلول یا گاز در شرایط وقوع طبیعی (بدون ایجاد اختلال | ساختار خاک) با تزریق تحت فشار وارد خاک می شوند.
تقویت حفاری-اختلاط، از جمله توسعه و اختلاط خاک با سیمان یا سیمان، و همچنین سیمان-ماسه، ملات سیمان-رسی در چاه. با این روش تثبیت، ساختار طبیعی خاک در نتیجه اختلاط مکانیکی آن با سیمان یا سایر چسب ها با مواد افزودنی نقض می شود. خاک با استفاده از مکانیسم های خاص با یک چسب مخلوط می شود.

تقویت تزریق برای خاک هایی که با نفوذپذیری آب مشخصی مشخص می شود (شنی، درشت، سنگ شکسته و غیره) استفاده می شود. تقویت شیمیایی خاک با تزریق با محتوای بالای فرآورده های نفتی در خاک، شوری بالا و همچنین در نرخ های تصفیه آب زیرزمینی بالای 5 متر در روز غیرممکن است.

تقویت بورو اختلاط برای همه غیر سنگی قابل اجرا است. خاکها، از جمله خاک رس، بدون توجه به نفوذپذیری آب آنها.

گاهی اوقات نیز متمایز می شود:
تقویت سطح - معرفی بایندرهای معدنی (سیمان، آهک و غیره) و آلی (قیر، قیر)، رزین های مصنوعی با مولکولی بالا، تقویت پیچیده با چسب ها و سایر معرف ها.
تقویت عمیق - معرفی بایندرها یا محلول های غیر آلی، رزین های مصنوعی با مولکولی بالا، تزریق سوسپانسیون های خاک رس و سیمان، محلول های شیمیایی یا محلول های با ویسکوزیته کم، انجماد، تقویت حرارتی.
ایجاد مقاومت در برابر آب و نفوذ ناپذیری گاز - معرفی مواد و محلول های معدنی یا آلی، روش های پیچیده.

روش های موجود برای تقویت خاک از نظر استفاده از چسب های مختلف به چند دسته تقسیم می شود:
1. تقویت خاک ها با سیمان پرتلند یا مشابه آن (بلیت، لجن تف جوشی و ...).
2. تقویت خاک ها با آهک.
3. تقویت خاک ها با محلول های قلیایی سیلیکات با ترکیبات مختلف.
4. تقویت خاکها با اسیدها و نمکهای ترکیبات مختلف.
5. تقویت خاک با ضایعات تولید پتروشیمی (قیر، امولسیون قیر).
6. تقویت خاک ها با ترکیبات مصنوعی با مولکولی بالا (رزین های فورفورال و کاربامید، رزین های رزورسینول فرمالدئید و کلسیم آکریلات، پلی وینیل الکل و ...).
7. روش های مخلوط - تقویت خاک، به عنوان مثال، با محلول های سیلیکات سدیم و اسید سولفوریک، محلول های سیلیکات-آلی و غیره.

تقویت خاک هنگام استفاده به عنوان ترکیبات اتصال دهنده بر اساس محلول های سیلیکات سدیم، سیلیسی کردن خاک نامیده می شود، در صورت استفاده از رزین های کاربامید به عنوان چسبنده - رزین سازی و ملات های سیمانی - سیمان سازی خاک.

هنگام تقویت خاک با چسب های مختلف، فرآیندهای شیمیایی انجام می شود، از جمله: هیدراتاسیون دانه های سیمان، سخت شدن محصولات هیدراتاسیون و نئوپلاسم های آنها که در طی برهم کنش شیمیایی چسب ها با قسمت ریز پراکنده خاک رخ می دهد. پلیمریزاسیون و پلی تراکم ترکیبات با وزن مولکولی کم؛ برهمکنش شیمیایی با معرف‌های فعال که بخشی از ترکیب سخت‌کننده هستند.

فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در طول تثبیت خاک شامل جذب تبادلی محصولات هیدرولیز و هیدراتاسیون مواد معدنی سیمان (به عنوان مثال، Ca (OH) 2) توسط بخش ریز پراکنده خاک یا سایر مواد کاتیونی یا آنیونی است. در این حالت، جذب مولکولی مواد از محلول‌های سطح مشترک فاز، انعقاد خاک رس و مواد کلوئیدی، ریز تجمع و سیمان شدن آنها نیز می‌تواند صورت گیرد.

در جریان تقویت خاک، ذرات و سنگدانه های خاک خرد می شوند، آنها را با سیمان، قیر، آهک یا سایر چسب ها و معرف ها همگن می کنند، مخلوط خاک نهایی را مرطوب و فشرده می کنند و به دنبال آن یک رژیم طولانی مرطوب یا سخت شدن دیگر انجام می شود. این فرآیندهای پیچیده متنوع به طور نزدیک به هم مرتبط هستند و در زمان بر روی یکدیگر قرار می گیرند. بنابراین، در هنگام تقویت خاک های ریز پراکنده، فعل و انفعالات فیزیکی و شیمیایی رخ می دهد که هم به دلیل برهم کنش بایندر با اجزای خاک و هم به دلیل سخت شدن خود چسب (تشکیل چسب سیمان) منجر به پیدایش نئوپلاسم می شود.

انتخاب روش تقویت خاک متاثر از نوع کار مهندسی، کانی شناسی، گرانولومتری، ترکیب شیمیایی خاک، شرایط آب و هوایی و زمین شناسی و بازده اقتصادی یک روش خاص است.

رایج ترین روش تقویت خاک با استفاده از سیمان پرتلند و سیمان سرباره پرتلند با افزودنی هایی که فرآیند سخت شدن خاک سیمان را تنظیم می کنند (کلرید کلسیم، آهک، نمک های فلزات قلیایی، سورفکتانت ها). فرآیندهای اصلی که در طول تشکیل خاک سیمان رخ می دهد به تعامل سیمان با ذرات خاک رس بستگی دارد. این فعل و انفعال ناشی از انحلال سیلیس و آلومینا از ذرات رس و یک جزء آمورف در محیطی با pH بالا است که در نتیجه آزاد شدن Ca (OH) 2 بسیار واکنش پذیر توسط سیمان هیدراته تشکیل شده است. ماده ای با یون های کلسیم، که ذرات رس را در کنار هم نگه می دارد. برای سیمان کاری خاک از ملات سیمان، سیمان-ماسه، سیمان-رس-ماسه و ملات سیمان-رسی استفاده می شود. در برخی موارد لازم است نفوذپذیری ذرات سیمان در خاک افزایش یابد، برای این کار سیمان مجدداً آسیاب می شود (تر یا خشک) و یا ذرات بزرگ از هوا جدا می شود.

سیمان های پراکنده امکان تهیه ملات های تزریقی با نفوذپذیری بهتر در سنگ های شکسته را فراهم می کند. CaCl2 (0.5-3.0٪) برای تسریع افزایش استحکام تعلیق و بنتونیت (1-5٪) برای افزایش پایداری اضافه می شود. برای خاک های اسیدی، توصیه می شود افزودن های کوچک (0.6-3.2٪) Ca (OH) 2 را وارد کنید که به افزایش استحکام خاک تقویت شده کمک می کند.

مواد هوموس موجود در خاک بر سخت شدن آن تأثیر منفی می گذارد، تأثیر آنها با افزایش اسیدیته افزایش می یابد، که با تغییر نسبت کمی و ترکیب کیفی اسیدهای آلی و نمک های موجود در مواد هیومیک همراه است. اثر مواد هیومیک بر فرآیندهای تشکیل ساختار در خاک سیمانی را می توان با افزودن اندک آهک به تنهایی یا آهک در ترکیب با کلرید کلسیم تضعیف کرد. هنگامی که مخلوط مرطوب می شود، آهک با قسمت ریز پراکنده خاک و مواد هیومیک وارد برهمکنش تبادل یونی شده و آنها را با یون های کلسیم اشباع می کند. این یک محیط قلیایی مساعد برای سخت شدن دانه های سیمان هیدراته ایجاد می کند و وجود کاتیون های کلسیم در محلول منجر به تشکیل هومات های کلسیم نامحلول در آب می شود. به عنوان جزئی از خاک سیمان، همراه با سیمان پرتلند، در برخی موارد، از ضایعات و محصولات جانبی شیمیایی و متالورژی محلی و همچنین صنایع سوخت استفاده می شود - سرباره سوخت و خاکستر بادی، سرباره های کوره بلند، ضایعات تولید آلومینا. (لجن نفلین و لجن بوکسیت).

برای تقویت خاک هایی با محتوای بالای هوموس و همچنین خاک های شور، بیشتر از ترکیبات مبتنی بر سیمان پرتلند با افزودنی های آهک، سودا، شیشه مایع، پتاس، کرم ترکیبات معدنی و پلیمرها استفاده می شود.

چشم انداز استفاده از ترکیبات پلیمری مصنوعی به عنوان معرف های فعال مستقل که ایجاد یک ساختار قوی و آبگریز از خاک های تقویت شده با ترکیبات و پیدایش های مختلف را تضمین می کند، آشکار می شود.

اکثر ویژگی های مهمپلیمرها که نشان دهنده مناسب بودن آنها برای تقویت خاک است، موارد زیر باید در نظر گرفته شود:
ویسکوزیته کم، حلالیت یا امولسیون شدن در آب (به شکل مونومر یا پلیمری) در مرحله ورود پلیمر به خاک، مخلوط کردن، مرطوب کردن و فشرده سازی مخلوط.
نامحلول بودن در آب و خیس نشدن (آب گریز) پس از اتمام مرحله سخت شدن خاک تقویت شده، در حالی که پخت رزین باید در محیط هوا یا آب در محدوده دمایی 0 تا 35 درجه سانتیگراد انجام شود.
توانایی جذب انتخابی در رابطه با مواد معدنی خاک رس آبدوست؛
توانایی مقاومت در برابر تأثیرات فیزیکی و شیمیایی و تخریب بیولوژیکی؛
امکان انجام کارهای تصفیه خاک در رطوبت بالای آن در محدوده دمایی 0 تا 35 درجه سانتیگراد.

فرآیندهای شیمیایی اصلی که در طول تشکیل ترکیبات ماکرومولکولی رخ می دهد، پلیمریزاسیون و پلی تراکم است. رزین های فورفورال، رزین های کاربامید و غیره به عنوان ترکیبات مصنوعی با مولکولی بالا استفاده می شوند.

در طی تقویت شیمیایی خاک، پلیمرهای معدنی و آلی هر دو تشکیلات سیمانی را در خاک های تقویت شده به صورت ژل آبیاری شده در درجات مختلف ایجاد می کنند که در شرایط طبیعیممکن است ملاقات کنند یا نشوند. تقویت شیمیایی خاک، بر خلاف سیمان شدن طبیعی آنها، تقریباً بلافاصله (در مفهوم زمین شناسی) با دستیابی به مقاومت فشاری تک محوری در بهترین حالت بیش از 5 مگاپاسکال انجام می شود، در حالی که سیمان کاری طبیعی مدت بسیار طولانی با تشکیل سنگهای رسوبی با استحکام بالاتر

ترکیب حاصل با ترکیب متغیر یک نئوپلاسم سیمانی به شکل لایه های نازک در لایه نزدیک دیواره مویرگ است.

روش دو محلولی سیلیسی کردن خاک برای تقویت ماسه های کم رطوبت و اشباع از آب استفاده می شود، استحکام تقویت ماسه برای فشرده سازی تک محوری به 2-4 مگاپاسکال می رسد. ماسه غنی شده نفوذناپذیری کامل در آب، مقاومت در برابر یخبندان بالا، مقاومت در برابر اسیدها و محلول های نمک های خنثی و اسیدی را به دست می آورد، اما در محیط های قلیایی به دلیل حل شدن ژل سیمانی اسید سیلیسیک قلیایی چندان پایدار نیست. این روش یکی از ارزان ترین، غیر سمی است، به تجهیزات ساده نیاز دارد، اما برای تقویت خاک های کم نفوذ پذیری به دلیل ویسکوزیته بالای محلول سیلیکات سدیم غیرقابل قبول است.

ماهیت روش تک محلولی سیلیکات خاک شامل تزریق یک محلول سیلیکات سدیم به خاک ثابت است که قبلاً با مواد افزودنی شیمیایی مخلوط شده است که در زمان مشخصی منجر به تشکیل ژل اسید سیلیسیک می شود که خاک را سیمان می کند.

بنابراین مخلوطی از محلول سیلیکات سدیم و افزودنی های عامل سخت کننده به خاک تزریق می شود. محلول های اسید و نمک اسید و همچنین سخت کننده های آلی به عنوان معرف های شیمیایی منعقد کننده (سخت کننده) مورد استفاده برای پخت محلول سیلیکات سدیم استفاده می شوند. در این حالت، تشکیل دو ژل سیمانی اسید سیلیسیک امکان پذیر است: قلیایی و اسیدی.

سرعت تشکیل ژل تحت تأثیر ترکیب اسید یا نمک اسید، درجه خنثی شدن ژل، دمای تشکیل ژل، و تشکیل و ساختار لایه ای از اسید سیلیسیک هیدراته روی سطح ذرات است.

توسعه یافته تعداد زیادی ازترکیبات محلول های قلیایی و اسیدی ژل ساز، که در آن اسیدهای ضعیف و محلول های نمک های اسیدی با ظرفیت بافر زیاد - NaH2P04، NaHCC> 3، NaHS04، (NH4) HC03، A12 3، (NH4) 2S04 به عنوان سخت کننده استفاده می شود. .

بیشترین استفاده در ساخت و ساز، فرمولاسیون آلومینوسیلیکات و فلوروسیلیکن سیلیکات است.

اخیراً، فرآیندهایی با استفاده از سخت‌کننده‌های آلی، به‌ویژه استرها، به‌عنوان سخت‌کننده‌های چسباننده شیشه‌ای مایع توسعه یافته‌اند. از بین استرها برای پخت محلول های سیلیکات، در دسترس ترین و ارزان ترین اتیل استر CH3COOC2H5 (اتیل استات) بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

در یک محیط به شدت قلیایی محلول سیلیکات، واکنش صابونی شدن اتیل استات با تشکیل استات سدیم و الکل اتیل رخ می دهد:

CH3COOC2H5 + NaOH – CH3COONa + C2H5OH.

در نتیجه خنثی سازی قلیایی در محلول سیلیکات، ماژول سیلیکات افزایش می یابد و منجر به ژل شدن می شود (ژل Si02). مقدار افزودن اتیل استات حدود 6 درصد است.

فن آوری تقویت خاک تزریقی شامل تزریق تحت فشار به منافذ و حفره های خاک (در صورت وقوع طبیعی) مواد شیمیایی سخت کننده و تثبیت کننده به شکل دو محلول جداگانه تزریقی (روش دو محلول)، یک محلول (تک محلول) است. محلول روش تک جزیی)، یک محلول و گاز (روش های گاز دو جزئی)، مخلوط های ژل ساز دو جزء (روش های دو جزئی یک محلول).

تزریق معرف های تثبیت کننده به خاک توسط پمپ ها تحت فشار هوای فشرده عمدتاً مطابق با فناوری با نفوذ عمودی و شیب دار انژکتورها از بالا به پایین انجام می شود. انژکتورها وسایل خاصی هستند که به هر طریقی وارد خاک می شوند و به وسیله آنها اجزای ثابت کننده تحت فشار به خاک تزریق می شوند.

ساخت ساختمان‌های جدید یا بازسازی ساختمان‌های قدیمی نیاز به یک پایه محکم دارد تا محکم و ایمن باشند، اما خاک همیشه نمی‌تواند چنین شرایطی را فراهم کند، زیرا ممکن است ضعیف باشد. در این صورت نیاز به تقویت دارد و این کار بسته به ویژگی های قلمرو اشیایی که در حال ساخت هستند به طرق مختلف قابل انجام است.

اگر خاک خشک و متراکم باشد، می توان سازه های ساختمانی را بدون آماده سازی اضافی انجام داد - این یک خاک پایدار است. خاک ضعیف یا ناپایدار ممکن است نیاز به زهکشی یا تراکم داشته باشد. تراکم خاک اغلب با مواد جایگزین مانند دال های جاده انجام می شود که هم برای بخش خصوصی و هم برای تاسیسات صنعتی قابل خریداری است.

روش مکانیکی

در این حالت، خاک با وارد کردن عناصر یا مواد اضافی تقویت می شود: شمع ها، سنگ های خرد شده، خاک و غیره. و برای اینکه سازه را اندکی متراکم کنند می توانند از کوبیدن و عملیات مشابه استفاده کنند. ویژگی های آنها را در نظر بگیرید.

تقویت با شمع های بتن مسلح. ماهیت این روش این است که شمع از لایه ای از خاک ضعیف عبور می کند و به لایه متراکم تری می رسد و در آنجا ثابت می شود و در نتیجه خاک را تقویت می کند. برای ترتیب دادن چنین تقویتی، از چندین روش استفاده می شود: به عنوان مثال، می توان یک شمع را با یک دستگاه مخصوص فشار داد، می توان آنها را به داخل زمین هدایت کرد، سوراخی برای این کار یا بدون آن حفاری کرد. همچنین گزینه ای وجود دارد که یک لوله در زمین غوطه ور شود و سپس بتن در آن ریخته شود. در هر صورت، این روش مستلزم تلاش زیاد و یک سایت ساخت و ساز قابل توجه است، که عمدتاً در ساخت اجسام بزرگ استفاده می شود.
توده های خاک. اصل و اثر قابل مقایسه با نسخه قبلی است، فقط به نظر می رسد بسیار ارزان تر و سازگار با محیط زیست است. که در به طور کلی، اصل ایجاد آنها به این صورت است: سوراخی حفر می شود که در آن پرکننده از بخش های مختلف به تدریج ریخته می شود و به طور دوره ای همه اینها را می ریزند. در نتیجه، ما یک خاک غنی شده قابل اعتماد بدست می آوریم.
اگر لایه خاکی که مورد نیاز خواهد بود کوچک است، می توانید از وسایل استفاده کنید چکش با غلطک، صفحات ارتعاشیو چند دستگاه دیگر اگر پایه ماسه سیلتی باشد، رمینگ همراه با آب انجام می شود. این روش برای اشیایی مانند جاده ها، فرودگاه ها و غیره قابل استفاده است. اگر خاک آنقدر ضعیف است که این روش کمکی نمی کند، پس منطقی است که آن را حذف کرده و با دیگری جایگزین کنید.

سیمان کاری

روشی که شایسته توجه است. در اینجا، برای قوی تر کردن خاک، یک محلول سیمانی به آن اضافه می شود، اما ممکن است فناوری ها متفاوت باشند:

تزریق سادههنگامی که خاک به سادگی با ملات سیمان مخلوط می شود: دومی با استفاده از مکانیسم خاصی تغذیه می شود که در همان زمان بلافاصله خاک را با ملات مخلوط می کند. این روش بسیار ارزان است، اغلب در مناطقی که خاک غرقابی است استفاده می شود.
تزریق جت- یک روش کمی بهبود یافته است. در اینجا ملات سیمان تحت فشار زیاد تامین می شود مکانیزم خاصمستقیم به زمین تحت فشار، یک سوراخ ایجاد می شود و بلافاصله با سیمان مخلوط می شود.

هر دوی این روش ها عالی عمل می کنند. حتی اگر اگر ساختمان قبلا ساخته شده باشدو زمین باید تقویت شود. در عین حال، کار تقریباً بی صدا انجام می شود و سیمان برای اختلاط می تواند هم عمود بر سطح و هم در زاویه عرضه شود.

تقویت

تقویت در حال حاضر یک روش مدرن تر است، که در آن تقویت با استفاده از عناصر ساختاری پلیمری انجام می شود. این روش نه تنها برای مناطق مسطح، بلکه برای مناطق شیبدار، برای تقویت شیب ها، سواحل، هنگام ایجاد مناظر مناسب است. نوع مختلف. از رایج ترین طرح هایی که استفاده می شود، شایان ذکر است:

تقویت در طول هواپیما

هنگامی که شما نیاز به ساخت شیئی دارید که طول آن به شدت کشیده می شود، از ترکیب کاملی از روش ها استفاده می شود، زیرا در نقاط مختلف ترکیب و ویژگی های خاک می تواند بسیار متفاوت باشد. بنابراین، در کنار روش‌های مکانیکی، استفاده از این روش‌ها رایج است: افزودن متفاوت مواد طبیعی: سنگ خرد شده، خاک، رس، ماسه، لوم و غیره. - بسته به ویژگی های پایه. اختلاط در یک دستگاه خاص انجام می شود و در نتیجه روشی نسبتاً سازگار با محیط زیست برای تثبیت مناطق بزرگ به دست می آوریم.

زهکشی خاک

اغلب، برای اینکه خاک بسیار متراکم تر و قابل اطمینان تر شود، فقط کافی است آب اضافی را از آن خارج کنید و این کار از طریق استفاده از مواد شیمیایی یا فرآیندهای خاص انجام می شود:

بنابراین، بسته به اینکه کدام شی در سایتی با خاک ضعیف قرار می گیرد، بهینه ترین راه برای تثبیت آن انتخاب می شود.

شاید خواندن آن مفید باشد: