Metode de consolidare a solului în construcția drumurilor. Consolidarea solurilor cu ciment - fiabilitate de ani de zile

Dezvoltarea metodelor de consolidare chimică a solurilor a început în 1931, când savantul intern B.A. Rzhanitsyn a dezvoltat o metodă unică cu două soluții pentru silicatizarea nisipurilor saturate cu apă. Aceeași schemă a fost folosită și pentru silicatizarea solurilor de loess în trezire, în care rolul celui de-al doilea reactiv a fost îndeplinit de solul însuși.

În etapa inițială, metodele de fixare chimică s-au bazat pe utilizarea unui polimer anorganic - silicatul de sodiu. În etapa următoare, oamenii de știință au început să amestece silicatul de sodiu cu densitate scăzută cu soluții de întărire de acizi și săruri. Vâscozitatea scăzută a soluțiilor (1,5--3,0 mPa.s) a făcut posibilă consolidarea solurilor nisipoase cu un coeficient de filtrare de 0,2 până la 2,0 m/zi.

Astăzi, datorită dezvoltării semnificative a chimiei polimerilor organici, cei mai populari reactivi sunt rășinile produse de industria chimică și anume rășina uree-formaldehidă (uree). Ca întăritori se folosesc acizii clorhidric și oxalic. Cu toate acestea, o anumită toxicitate cauzată de eliberarea de formaldehidă liberă în timpul dezvoltării unei mase fixe, adică la săparea unui tunel sau la deschiderea unei gropi, limitează utilizarea acestei metode. Ca rezultat al studiilor de laborator, a fost posibilă reducerea semnificativă a eliberării de formaldehidă liberă. Acest lucru a redus oarecum rezistența fixării, dar a făcut posibilă utilizarea rășinizării la excavarea lucrărilor subterane.

Doctorii în științe tehnice V.V. Askalonov și V.E. Sokolovici au adus o mare contribuție la dezvoltarea rețetelor pentru metode chimice de fixare a nisipurilor și a loessului.

Consolidarea chimică a solurilor în în sens larg este o transformare artificială, intenționată, a proprietăților de construcție a solurilor naturale prin tratarea lor chimică cu diverși reactivi, bazată pe reacțiile de interacțiune a reactivilor între ei sau cu participarea părții active chimic a solului. O astfel de consolidare a solurilor asigură ireversibilitatea și durabilitatea proprietăților lor dobândite.

Consolidarea chimică prin injecție crește ireversibil rezistența mecanică și stabilitatea, reduce compresibilitatea și permeabilitatea la apă a solurilor și, de asemenea, elimină tasarea la înmuierea solurilor de loess și loess-like, ceea ce oferă posibilități largi de utilizare a acestuia în rezolvarea multor probleme practice în construcții.

În industrial și inginerie civilă Consolidarea chimică prin injecție a solurilor este utilizată pentru:

consolidarea și amenajarea fundațiilor clădirilor și structurilor nou construite;

consolidarea fundațiilor clădirilor și structurilor existente;

instalarea pereților de protecție și a altor structuri subterane din soluri fixe ca măsuri împotriva mișcărilor solului în timpul excavației acestora prin minerit;

instalarea pereților de sprijin și întărirea pantelor la deschiderea gropilor de construcție și a altor lucrări deschise;

promovare capacitate portantă piloți și alte suporturi;

ca măsură temporară la excavarea diverselor lucrări subterane în soluri moi.

Din punct de vedere chimic, la baza consolidării chimice prin injecție a solurilor se află fenomenul de condensare a polimerilor anorganici și organici (fixatori) în timpul interacțiunii acestora cu coagulanții (întăritori) și constă în întărirea polimerilor în porii și fisurile solurilor. , care asigură modificări pozitive ale proprietăților fizice și mecanice ale solurilor în curs de consolidare.

Consolidarea solurilor pe bază de soluții de silicat de sodiu, indiferent de întăritorii utilizați, se numește silicatizare, cele pe bază de rășini ureice – rășinizare, iar cele pe bază de mortare de ciment – cimentare.

Substanțele chimice din soluții sau gaze implicate în procesul de consolidare a solului se numesc reactivi de consolidare.

Un amestec de soluții de elemente de fixare și întăritori cu concentrații de lucru pentru fixarea chimică într-o singură soluție a solurilor se numește amestec formator de gel.

Din punct de vedere tehnologic, consolidarea chimică prin injecție constă în injectarea sub presiune în porii solurilor în apariția lor naturală a diverșilor reactivi chimici care întăresc și consolidează solurile sub forma a două soluții injectate separat (metoda cu două componente), o soluție ( metoda cu o singură soluție, cu o singură soluție, o soluție și gaz (metode cu două componente cu gaz), amestecuri formatoare de gel din două componente (metode cu o soluție cu două componente).

La consolidarea solurilor de sub clădiri existente și structuri cu fundații dărăpănate, ca măsură auxiliară împotriva eventualelor scurgeri de reactivi de consolidare prin cavități și fisuri din zidărie în timpul injectării, se asigură cimentarea preliminară a fundațiilor la contactul bazei cu soclu (auxiliar). cimentare).

Pentru consolidarea solurilor din constructii industriale si civile se folosesc metode chimice de injectie special dezvoltate si dovedite. Fiecare dintre metode are propriul domeniu de aplicare, limitat de valorile coeficientului de filtrare - pentru solurile nisipoase și de valorile coeficientului de filtrare, capacitatea de absorbție și gradul de umiditate - pentru atenuarea solurilor de loess. Alegerea metodelor de fixare pentru anumite soluri se realizează pe baza tabelului specificat, ținând cont de distribuția dimensiunii particulelor, nomenclatura, coeficientul de filtrare și alte caracteristici ale solurilor naturale, precum și cerințele de proiectare pentru proprietățile de rezistență și deformare ale solurilor fixe. .

Pentru a crește eficiența (rezistența și raza) consolidării solurilor folosind metode de silicatizare și rășinizare cu o singură soluție, cu excepția silicatizării solurilor de loess cedat, în multe cazuri este recomandabil să se efectueze un tratament chimic preliminar al solurilor cu întăritori. . Problema epurării chimice preliminare este rezolvată ca urmare a cercetărilor speciale de laborator și a lucrărilor experimentale în condiții naturale privind consolidarea chimică a solurilor.

În funcție de condițiile inginerești și geologice, locația instalației, domeniul de activitate, dimensiuni și caracteristici tehnice echipamente, se implementează una dintre schemele tehnologice pentru producția de muncă:

întărirea solurilor de la suprafața zilei (în funcție de condițiile locale, unitatea de mortar este mutată în jurul șantierului pe măsură ce lucrările progresează sau este lăsată în partea centrală, soluția este furnizată prin conducte așezate la locul de injectare);

consolidarea solurilor din săpăturile subterane într-o etapă sau, în cazul unei zone extinse de soluri instabile, pe etape, alternarea fazelor de întărire și excavare (se pun echipamente de foraj și injecție în față);

întărirea solurilor din săpăturile subterane la amplasarea echipamentelor de foraj în față, echipamentelor de injecție (amestecare și pompare mortar) - pe suprafața de zi.

Amplasarea puțurilor de injecție trebuie să asigure conturul și continuitatea necesare întăririi masei solului (distanța dintre puțuri și rândurile de puțuri depinde de caracteristicile solului care este întărit și de capacitatea de penetrare a soluțiilor de injectare).

Ar trebui să fie alocate puțuri suplimentare dacă, după injectarea soluției, zone cu absorbția soluției care depășește de 10 ori absorbția medie pentru o anumită secvență de puțuri, zone cu injecție defectuoasă sau secțiuni de puțuri care nu au putut fi forate până la adâncimea de proiectare. standardele de producţie se găsesc în puţuri.împrejurări.

Echipamentele pentru lucrările de întărire a solului trebuie selectate în funcție de metoda de întărire a solului (injecție, jet grouting), volumul de lucru, tipul de soluție de injectare și schema tehnologică pentru pregătirea și injectarea acesteia.

Echipamentul de foraj, în funcție de scopul său, trebuie să ofere metode de percuție-rotație și rotație de forare a puțurilor, direcția necesară, adâncimea de forare și diametrul puțurilor.

Echipamentele de amestecare și injecție, echipate cu echipamente de control și măsurare, trebuie să asigure amestecarea minuțioasă a componentelor soluției, presiunea de injectare necesară, ritmuri ridicate de lucru cu forță de muncă minimă și costurile materiale, dezordine minimă pe șantiere, ușurință în transport, instalare, demontare și întreținere în siguranță.

În funcție de condițiile hidrogeologice ale amplasamentului și de tehnologia de injecție adoptată, la injectarea soluției trebuie să se utilizeze conductori sau packer. La prelucrarea solurilor fracturate, injectarea soluției se efectuează printr-un șir de foraj sau coloană de guler, iar pentru prelucrarea solurilor necoezive - prin injectoare antrenate, injectoare de tampoane sau coloane de guler.

Conductorii sunt proiectați pentru a asigura și etanșa capul sondei, pentru a asigura o direcție dată a sondei în timpul forajului și pentru a instala un cap de injecție cu supape de închidere și instrumente de măsurare pe sondă.

Ambalatoarele sunt proiectate pentru a sigila puțul (ambalare unică) sau izola secțiunea puțului destinată injectării (ambalaj dublu). Ambalatorul este asigurat în puț datorită compresiei mecanice sau expansiunii hidraulice a manșetelor de cauciuc montate pe tija de injecție.

Coloanele de guler instalate în puțuri fac posibilă prelucrarea solurilor necoezive în orice secvență, în orice zonă și efectuarea de injecții multiple de soluții de diferite tipuri în aceeași sondă.

Echipamentul puțului (conductori, packer, coloane de guler, injectoare, dispozitive de prevenire etc.) se selectează în funcție de condițiile inginerie-geologice și hidrogeologice ale obiectului și de metoda de injectare a solului.

Metodele de întărire a solurilor în funcție de tipul de materiale de injectare utilizate sunt împărțite în cimentare, silicatizare și rășinizare; după metoda de introducere a soluției în sol – injecție convențională și cimentare cu jet.

Cimentarea solului ca metodă este umplerea golurilor, crăpăturilor și a porilor mari din solurile grosiere cu o soluție, care în timp formează un ciment solid sau piatră de ciment-argilă.

Pentru cimentare se pot folosi soluții de ciment, ciment-nisip și ciment-argilă. În fiecare caz special este necesar să se selecteze atât compoziția soluției, cât și raportul apă-ciment (W/C), care poate varia de la 1 la 0,4. În plus, soluțiile de injectare trebuie să aibă următoarele caracteristici: mobilitate soluției de-a lungul conului AzNII 10--14 cm, separarea apei în 2 ore 0-2%, rezistență la compresiune după întărire timp de 28 de zile 1--2 MPa. Densitatea inițială a unor astfel de soluții, de regulă, este de 1,60-1,85 g/cm3. Toate aceste caracteristici sunt determinate de proiect.

Utilizarea mortarelor de ciment, așa cum se stabilește prin practică, nu oprește complet filtrarea. Acest lucru se explică prin dimensiunea de măcinare crescută a cimentului, care are în prezent o dimensiune a particulelor de aproximativ 50 de microni, ceea ce înseamnă că fisurile de 0,2 mm fizic nu pot fi cimentate.

Spre deosebire de cimentare, argilizarea poate fi folosită pentru a umple golurile carstice numai în rocile uscate care sunt capabile să absoarbă apă din aceasta după injectarea unei soluții de argilă. În acest sens, după umplerea golurilor, soluția de argilă trebuie menținută sub presiune hidraulică timp de câteva zile.

La argilare se folosește o soluție de argilă cu o densitate de 1,2-1,3 g/cm3.

Ca urmare a creșterii presiunii (mai mult de 2 MPa), apa este stoarsă din soluția de argilă, aluatul de argilă deshidratat umple dens golurile și roca devine impermeabilă.

Argilarea, ca și cimentarea, poate fi utilizată numai la debite scăzute ale apei subterane pentru a evita transferul soluției din zona tamponată, adică în solurile pietrișoase și fracturate în care coeficientul de filtrare variază de la 50 la 5000 m/zi.

construcție prin injecție de cimentare

Figura 1 Schema tehnologică a procesului de cimentare a solului: 1 - recipient pentru amestecarea soluției; 2 - pompa de solutie; 3 - conducta de presiune; 4 - conducta de retur; 5 - injectoare; 6 - sol armat

În 1931, a fost dezvoltată o metodă de silicatizare în două soluții, a cărei esență a fost aceea că o soluție de silicat de sodiu (sticlă lichidă de sodiu) Na2OnSiO2 și o soluție de clorură de calciu CaCl2 au fost injectate alternativ în sol nisipos cu orice conținut de umiditate printr-un metal înfundat. teava perforata (injector). Ca urmare reactie chimicaÎntre acestea, în porii solului se formează un hidrogel cu acid silicic, iar solul se fixează rapid și ferm.

Metoda cu două mortar asigură o rezistență ridicată a solului și o impermeabilitate aproape completă. Dezavantajele acestei metode sunt costul ridicat și intensitatea mare a muncii a muncii. Prin urmare, este utilizat în principal pentru consolidarea fundațiilor sub structuri. Solul fix are o rezistență cubică de 1,5...3,5 MPa.

Rezistența solului fix nu scade atunci când este expus la ape agresive.

Pentru fixarea nisipurilor fine și mâloase cu un coeficient de filtrare de la 0,0006 la 0,006 cm/sec, se folosește o metodă cu o singură soluție. O soluție formatoare de gel de sticlă lichidă și acid fosforic sau sticlă lichidă, acid sulfuric și sulfat de amoniu este injectată în sol. Prima formulă asigură o gelificare mai rapidă.

Rezistența solului fix este semnificativ mai mică decât în cazul metodei cu două mortar. Această metodă este utilizată în principal în construcția de perdele antifiltrare.

Metoda de silicizare cu o singură soluție este utilizată și pentru consolidarea solurilor cu subsidență de loess având un coeficient de filtrare de la 0,0001 la 0,0023 cm/sec.

În acest caz, o soluție dintr-un pahar lichid este injectată în sol. Gelificarea are loc datorită reacției unei soluții lichide de sticlă cu sărurile solubile în apă ale solului și complexul său de schimb. Rolul celei de-a doua soluții este îndeplinit de solul însuși.

Nu se recomandă utilizarea silicatării pentru consolidarea solurilor impregnate cu produse petroliere, rășini și uleiuri, în prezența apelor subterane cu pH>9 cu metoda cu două soluții, iar în cazul pH>7,2 cu metoda cu o singură soluție. de silicatizare a nisipurilor fine si mâloase.

Nu se recomandă silicarea solurilor atunci când viteza apei subterane depășește 0,006 cm/sec.

Figura 2 Schema tehnologică a procesului de silicatizare a bazei solului: 1 - pompă pentru pomparea apei din catod; 2 - tetiera; 3 - mamelon; 4- generator de curent continuu (pentru electrosilicatizare); 5 - rezervor cu soluție; 6 - cilindru de aer comprimat (compresor); 7 - partea perforată a injectorului; 8 - varf injector; 9 - injector suplimentar (pentru electrosilicizare)

La silicarea solurilor de loess cedat cu un conținut de umiditate de 16-20%, injectarea unei soluții de silicat cu o densitate de 1,13-1,20 g/cm3 poate fi efectuată prin introducerea în injectoare sau prin pereții puțurilor forate. Pentru a face acest lucru, se folosește o instalație de foraj TsGB-50 pentru a găuri o gaură cu o adâncime egală cu lungimea primei intrări. Lungimea opritorului în practica curentă este de 2-3 m. Apoi, în zona superioară a opritorului este instalat un tampon gonflabil, prin care soluția este injectată în pământ printr-un furtun de la pompă. Apoi tamponul este scos din puț și este forat până la lungimea următoarei opriri. Acest lucru se repetă pe toată adâncimea loessului de subsidență.

La consolidarea chimică a solurilor nisipoase la adâncimea de 50-150 m, injectarea soluțiilor chimice se efectuează prin injectoare cu buze coborâte într-un puț forat sub protecția unei soluții de argilă cu diametrul de 120-150 mm. Fântâna este forată la toată adâncimea zonei fixe, apoi un injector cu manșete de cauciuc care îi acoperă găurile este scufundat în puțul umplut cu soluție de argilă (din cauza căreia pereții săi nu necesită fixare). După aceasta, o soluție de ciment-argilă este injectată prin manșeta inferioară folosind un tampon, care umple golul dintre injector și peretele puțului. Această opțiune vă permite să pompați ulterior soluția de fixare în orice zonă a injectorului. Un injector cu buze poate fi folosit pentru a consolida solul de sub clădirile existente prin presarea acestuia dintr-un șanț special pregătit.

Astfel, utilizarea injectoarelor de diferite modele face posibilă injectarea soluțiilor chimice la adâncimea necesară.

Rășinile care pot fi folosite pentru consolidarea solurilor trebuie să aibă vâscozitate scăzută și să polimerizeze în porii solului la o temperatură de 4 până la 10 ° C. Aceste rășini includ:

uree-formaldehidă (uree), formată ca urmare a policondensării ureei și formaldehidei;

fenolice, formată ca urmare a policondensării fenolilor și aldehidelor;

furanul, format prin condensarea furfuralului și a alcoolului furilic; acrilic - derivați ai acidului acrilic;

epoxidic, obținut prin condensarea epiclorhidrinei (sau diclorhidrinei) cu poliamine, fenoli, polialcooli și alți compuși.

Cea mai potrivită pentru consolidarea solurilor după toate criteriile este rășina uree-formaldehidă (ureea) cu diverși întăritori. Această rășină este ușor solubilă în apă, are vâscozitate scăzută, se întărește la temperaturi scăzute și, cel mai important, este produsă de industria autohtonă sub formă de adezivi la scară largă și este destul de accesibilă la prețul său pentru utilizarea pe scară largă în consolidarea solurilor. .

Esența metodei este injectarea în sol a unei soluții formatoare de gel, constând dintr-o soluție de rășină și un întăritor sub formă de acid clorhidric sau oxalic. Metoda asigură o fixare puternică și face solul impermeabil. În plus, metoda vă permite să consolidați solurile carbonatice. Dacă conținutul de carbonat este mare (până la 3%), solul este pretratat cu o soluție acidă într-un volum egal cu volumul soluției care formează gel.

Figura 3 Schema tehnologică a procesului de rezinizare a solului: 1 - injector; 2 - furtun de lucru; 3 - manometru; 4 - rezervor de lucru; 5 - furtun de pluta; 6 - compresor sau cilindru de aer comprimat

Cimentarea solului

Tehnologia ciment-sol se bazează pe amestecarea cimentului și a solului natural într-o stare omogenă la un conținut de apă specificat și compactare pentru a conferi solului armat anumite proprietăți: rezistență, stabilitate, rezistență la îngheț etc.

Pentru prima dată în Rusia, cimentul a fost folosit pentru întărirea solurilor pentru construirea căilor de grădină. După revoluție, primele experimente de întărire a solurilor cu ciment Portland au fost efectuate în 1927 pe piste experimentale ale Biroului de Cercetare Rutieră Leningrad.

Studii de laborator privind consolidarea solurilor cu ciment au fost realizate și de CIAT și DorNII. Rezultate pozitive cercetările au făcut posibilă întărirea solului cu ciment sub pavaje din beton asfaltic pe căile de acces către teritoriul Expoziţiei Agricole Unisionale. În perioada postbelică a început introducerea pe scară largă a solurilor de ciment în construcția de drumuri și aerodromuri. Pe autostrăzile Moscova-Harkov (1946-1949), Moscova-Leningrad (1949), Moscova-Ryazan (1950) s-au folosit fundații de ciment și sol în locul straturilor de piatră zdrobită și nisip, etc. Lucrările lui V. M. Bezruk, care, ca urmare a multor ani de cercetare, a dezvoltat teoretic şi recomandari practiceîntărirea solurilor cu cimenturi. După cum notează Bezruk, eficiența întăririi solului cu ciment este influențată exclusiv de influență importantă compoziția chimică și mineralogică a cimenturilor, geneza, compoziția și proprietățile solurilor, în special populația acestora și compoziția cationilor schimbabili. Introducerea anumitor substanțe în amestecurile ciment-sol (de exemplu, nafta de săpun, saapstock etc.), care formează substanțe hidrofobe și alte substanțe care umplu porii cu produsele hidrolizei cimentului, le poate conferi în unele cazuri o permeabilitate crescută la apă. Începând cu anii 80 ai secolului trecut, s-a desfășurat cu succes lucrări de întărire a solurilor cu cimenturi folosind o metodă integrată, care prevede o influență direcționată asupra proceselor de cimentare a solului. Dar mai multe despre asta mai jos.

În străinătate, tehnologiile ciment-sol au început să se dezvolte și în prima jumătate a secolului XX. În anii 1920 în Statele Unite, soluri de ciment au fost folosite pentru a face suprafețe pentru drumurile de țară. După al Doilea Război Mondial, această metodă a devenit răspândită în Anglia, Belgia, Olanda și altele. tari europene. Astfel, în Olanda, din 1956, au fost consolidate zeci de milioane de metri pătrați de sol. Aproape peste tot era nisipos și de aceea această tehnologie a fost numită tehnologie nisip-ciment. În anii 80 ai secolului trecut, în Germania, aproximativ 1 milion de tone de ciment au fost cheltuite anual pentru stabilizarea nisipului în nordul țării (facilități portuare din Hamburg, zone de depozitare) și în timpul construcției drumurilor de țară. În Franța, această tehnologie a început să fie utilizată în 1972 datorită activității companiilor de ciment.

Majoritatea publicațiilor străine notează că întărirea solurilor cu ciment sau un amestec de ciment și var pentru acoperirea drumurilor de țară, în loc de umplutură de rocă compactată mecanic, pare a fi o soluție foarte economică. Pe lângă drumurile de țară, solurile de ciment pot fi folosite pentru a construi acoperiri pentru spații de depozitare, parcări, fundații de cale ferată, canale, fundații ale anumitor tipuri de clădiri, precum și soluri destinate construcției de baraje mari de pământ. Aparent, tehnologia de lucru ciment-sol prezintă un mare interes pentru companiile de construcție de drumuri și pentru cititorii revistei.

Să încercăm să acoperim pe scurt această problemă.

Înainte de a începe lucrările de întărire a solului, este necesar să se efectueze o analiză preliminară în laborator și apoi, în timpul lucrărilor, să se efectueze o monitorizare constantă. Solurile diferă în principal prin natura lor, granulometrie și conținutul de apă.

Solul poate fi mai mult sau mai puțin coeziv și poate conține lut și argilă în proporții diferite.

Când conținutul de argilă este mare, se folosește așa-numita întărire mixtă, în care se adaugă mai întâi var (2-5%) în sol pentru a îmbunătăți floculația și, în final, prăbușirea solului în timpul trecerii vehiculelor. Solurile care conțin sulfați (mai mult de 1%) pot fi periculoase deoarece sulfatul reacţionează cu cimentul. În acest caz, este necesar să se folosească fie ciment cu un conținut scăzut de aluminat tricalcic (ciment destinat lucrărilor marine), fie ciment cu un conținut ridicat de aditivi minerali (cenusa zburătoare, zgură de furnal, puzolane). Trebuie să fii deosebit de atent când vine vorba de drenarea parțială a solului umed sau saturat cu apă după ploaie. Acest lucru se face folosind var nestins sau prin aerarea solului cu un „ripper”.

solurile care conțin sulfați (mai mult de 1%) pot fi periculoase deoarece sulfatul reacţionează cu cimentul

În mod obișnuit, testele de sol sunt efectuate pentru a determina principalele caracteristici ale solului: limita de curgere, limita de plasticitate, curba granulometrică etc.; stabiliți consumul optim de apă și ciment. Consumul de ciment poate varia intre 4-12% in functie de sol. Cel mai adesea este de 6-20%. De exemplu, în tabel. 2 furnizează date preluate din documente de reglementare Germania.

Tabelul 2. Consumul de ciment în funcție de natura solului

Natura solului	Consumul de ciment
Natura solului	% sol uscat	kg/m 3 bază compactată
Pietriș-nisip	4-7	80-120
Nisip argilos	6-10	120-160
Slefuiți cu un rând de particule	8-12	150-200
Lut	7-12	120-200
Lut	10-16	180-240

La întărirea argintului plastic, se folosește un amestec de var (2-3%) și ciment. În plus, se efectuează teste de îngheț pentru solurile din plastic. La acoperirea drumurilor de țară cu pământ de ciment, lucrarea se desfășoară în mai multe etape.

Etapa 1. Nivelarea și curățarea solului pentru îndepărtarea materiei organice (gazon, iarbă, rădăcini etc.) și nivelarea ulterioară. Dacă solul este excesiv de uscat, acesta este umezit pentru a nivela conținutul și a obține o compoziție uniformă. Distribuția cimentului și varului pe suprafață se realizează cu cantități mici de muncă manuală sau cu ajutorul unui mecanism articulat - un „distribuitor” al liantului.

Etapa 2. Amestecarea. Amestecarea solului cu liantul se efectuează în mai multe treceri succesive ale mașinii (de 4-6 ori până se obține un amestec omogen) (Fig. 1). O astfel de mașină este echipată cu discuri orizontale sau lame orizontale sau verticale. De obicei, grosimea stratului de ciment-sol este de 15-35 cm.

Etapa 3. Profilare si compactare. Profilarea pânzei se realizează cu ajutorul motonivelarelor. După aceasta, solul este compactat cu mai multe treceri ale unei role pneumatice sau vibratoare. Gradul de compactare trebuie sa atinga cel putin 90% din cel obtinut pe proba in laborator. După compactarea solului de ciment cu o rolă, începe planificarea finală a suprafeței drumului.

Etapa 4. Etapa finală este protejarea suprafeței drumului cu folie de plastic sau alt material de acoperire, urmată de acoperirea acesteia cu un strat de nisip. O astfel de protecție este necesară pentru a evita evaporarea apei din solul tratat și, în plus, pentru a proteja suprafața drumului de ploaie. Aproximativ aceeași tehnologie este folosită pentru a consolida fundațiile anumitor tipuri de autostrăzi. Numai în acest caz solul nivelat și nivelat este amestecat cu nisip.

La reconstrucția clădirilor și la construirea de noi structuri, apare adesea problema solului slab. Este posibil ca o astfel de fundație să nu suporte sarcinile din clădire. Acest articol va discuta diferite metode de consolidare a acestuia.

Solul este un strat care absoarbe suma tuturor sarcinilor din structură. În mod convențional, toate solurile pot fi împărțite în stabile și instabile. Stabil - suficient de dens și uscat pentru a rezista la sarcini de la o fundație sau un drum fără pregătire specială. Instabil necesită lucrări preliminare de drenare și compactare.

Metoda mecanica

Aceasta presupune introducerea de produse individuale de înaltă rezistență (piloți) sau materiale (pământ, piatră zdrobită), precum și compactarea fără modificarea structurii (tașare/vibrare).

Consolidare cu piloți din beton armat

Ideea este că o grămadă lungă trece printr-un strat de sol slab și se sprijină pe unul mai dens. Sarcina este transmisă vertical de-a lungul grămezii. De asemenea, este menținută pe loc prin frecarea solului cu suprafața grămezii. Conform metodei de acționare, piloții pot fi turnați la locul lor (înfipți în pământ cu sau fără forare preliminară), găuriți (betonul lichid este turnat într-o țeavă de carcasă scufundată în pământ) și piloți de indentare (conduși cu un cric special). mașinărie). Metoda necesită utilizarea de echipamente voluminoase și costisitoare și un șantier mare.

grămezi de pământ

Un amestec preparat de umplutură granulometrică din diferite fracțiuni este turnat într-o gaură pre-forată. Se compactează în straturi. Efectul este comparabil cu piloții din beton armat, dar mult mai ieftin și mai ecologic.

Construire perne de sol, compactare/vibrare, înlocuire sol

Folosit cu o grosime de strat necesară relativ mică cu proprietăți specificate. Tașarea se realizează cu role (cam și netede), plăci vibratoare și alte echipamente cu sau fără vibrații. Nisipurile prăfuite sunt compactate cu apă. Metoda este optimă pentru construcția de aerodromuri, drumuri și alte suprafețe mari. Dacă metoda este imposibilă, stratul de sol slab este îndepărtat și înlocuit cu unul mai puternic.

Cimentare și injecții

Esența se rezumă la a da solului proprietățile dorite prin adăugarea de ciment în compoziția sa.

Amestecarea mecanică a solului cu mortar de ciment-nisip(cimentare)

Se folosește un burghiu cu melc special cu o tijă tubulară cu găuri pe lungime. Mortarul de ciment este furnizat prin ele concomitent cu funcționarea melcului și se amestecă cu solul. Metoda este relativ ieftină și dovedită. Folosit în principal în soluri umede.

Chituire cu jet

Separat, merită remarcată abordarea modernă a clasicilor: cimentarea cu jet. Mortarul de ciment este alimentat printr-o conductă la presiune foarte mare, străpungând simultan locul de injectare și amestecându-se cu solul. Necesită utilizarea unui echipament special.

Chituirea mecanică și jet grouting sunt destul de potrivite pentru întărirea solurilor pe care se află deja clădiri, chiar și în condiții înghesuite. În acest scop, se folosesc instalații compacte de injecție (așa-numitele „pilote cu jet”). Ele pot fi introduse fie vertical, fie în unghi. Lucrarea se desfășoară rapid, relativ silentios și este potrivită pentru străzile orașului.

Consolidarea solului de-a lungul unui plan (construcție de drumuri)

La construirea de acoperiri continue, se folosesc metode combinate de consolidare a solului. Datorită întinderii lor pe teren, astfel de obiecte pot acoperi zone semnificative și, în consecință, o compoziție diferită a bazei. Metodele de mai jos sunt folosite întotdeauna în combinație cu întărirea mecanică.

Amestecarea cu granule naturale

Modificarea proprietăților prin adăugarea de materiale de umplutură granulometrică sau de altă natură. În funcție de starea solului, pentru stabilizarea acestuia se folosesc diferite materiale naturale: piatră zdrobită, pietriș, nisip, argilă, argilă. Metoda este relativ ieftină și ecologică și nu necesită componente chimice. Amestecarea are loc într-un buncăr special cu șurub.

Amestecarea cu lianți minerali

Calarea este o metodă cunoscută din cele mai vechi timpuri. Reduce plasticitatea și lipiciitatea solurilor argiloase, făcându-le mai rezistente la înmuiere. Dezavantajul este rezistența scăzută la îngheț. Folosit la pregătirea straturilor de bază (inferioare) ale drumurilor.

Amestecarea solului cu lianți organici

Principiul nu este diferit de cele descrise mai sus. Ca aditivi se folosesc diverse rășini, bitumuri, gudroane, emulsii solide și lichide. Efectul și domeniul de aplicare sunt, de asemenea, aproximativ aceleași. Printre caracteristici, este de remarcat costul ridicat al materialului organic (sau substitutul său sintetic) și agresivitatea acestor componente în raport cu mediul natural. Prin urmare, această metodă practic nu este utilizată astăzi.

Dintre cele trei tehnologii descrise, puteți aplica în mod independent primele două în practică. Componentele ușor disponibile și relativ ieftine și tehnologia de amestecare de bază le fac să fie solicitate astăzi. Este foarte posibil să întăriți o secțiune a unui drum de pământ sau a unei curți folosind un motocultor convențional.

Drenajul solului

Unul dintre principalii factori ai slăbiciunii solului este prezența apei în compoziția sa. Eliminarea umezelii din ele duce la compactarea semnificativă și eliminarea fluidității.

Setarea căldurii sau arderea

Eficient pentru solurile care conțin argilă. O țeavă perforată din oțel rezistent la căldură este scufundată în puțul forat. Apoi gazele încălzite (aerul cald) sunt furnizate prin el. Excesul de umiditate se evaporă și are loc un efect de coacere în argilă. Particularitatea acestei metode: pentru a încălzi gazele, puteți folosi combustibil local: cărbune, lemn de foc.

Metoda chimică - amestecarea solului cu soluții chimice

Cea mai comună dintre ele este silicarea (silicația). O metodă foarte „largă” constă în adăugarea sticlei lichide și a soluțiilor sale la compoziția solului. Este pompat prin țevi pre-așezate, care sunt apoi îndepărtate. Ca urmare a acestei pregătiri, solul se împietrește. Dezavantaje - aceeași rezistență scăzută la îngheț, întărire rapidă a materialului, domeniu limitat. În funcție de compoziția solului în sine, reactivii chimici pentru soluție sunt selectați pentru lucru.

Metoda electrica

În acest caz, se utilizează fenomenul electroosmozei. Există o mișcare a apei de la „plus” la „minus”. Eficient pentru deshidratarea solului.

Metoda electrochimică

Utilizarea electroosmozei cu adăugarea de soluții chimice în zonele precalculate ale câmpului. Acest lucru se face pentru a facilita trecerea apei prin straturi și a da mișcării direcția dorită. Un proces consumatoare de energie care necesită un consum semnificativ de energie.

Cu un nivel suficient de cunoștințe și disponibilitate elementele necesare, electroosmoza poate fi asamblată acasă. Instrucțiuni detaliate instrucțiunile de asamblare sunt cuprinse în cărțile tehnice de referință. Electroosmoza este folosită și ca sistem de drenaj permanent pentru fundații.

Armare

La construirea pantelor, decorarea malurilor și crearea peisajelor, se folosește adesea o metodă modernă: armarea cu elemente structurale polimerice. Este eficient atat pe suprafete plane orizontale (drumuri, poteci), cat si atunci cand exista panta.

Geogrilă

De regulă, aceasta este o structură tridimensională constând din benzi perforate din polimer. Construcția foarte durabilă în fagure permite mișcarea în toate planurile. Orice agregat fin sau pământ local este pur și simplu turnat în faguri. Nu necesită compactare; compactarea se realizează prin turnarea apei. Grosimea stratului 10–25 cm.

Goetekstil

Folosit la prepararea cu mai multe straturi. Această țesătură polimerică multistrat este în esență un filtru de înaltă rezistență. Permite trecerea apei, dar nu permite straturilor să se amestece. În același timp, având o rezistență considerabilă, distribuie sarcina între straturi. Domeniul de aplicare: construcție de drumuri, agricultură și management urban.

Geogrilă

Rezistă la sarcini de tracțiune. Este rar folosit în sol; este folosit ca armare în strat subțire și în combinație cu alte materiale polimerice.

Semănat cu iarbă

O modalitate decorativă de a întări pantele de la prăbușire (abruptitate nu mai mare de 1:1,5). Iarba se seamănă pe versanți compactați mecanic, neinundați. Previne spălarea și eroziunea.

Pe o parcelă personală, nu există niciun preț pentru elementele de întărire. Cu ajutorul lor, devine posibil să se creeze cele mai fantastice modele de peisaj. Ele permit, de asemenea, crearea de straturi fertile (importate) pentru plante.

Vitali Dolbinov, rmnt.ru

http://www. rmnt. ru/ - site-ul RMNT. ru

Întărirea solului este înțeleasă ca un set de măsuri pentru creșterea rezistenței lor mecanice și a rezistenței la apă. Întărirea chimică a solului este transformarea artificială a solurilor prin tratare chimică cu diverși reactivi. În același timp, au loc reacții de interacțiune a reactivilor între ei și cu componentele solului, asigurând durabilitatea proprietăților de construcție dobândite de acesta (rezistență, rezistență la apă etc.).

Procesul de întărire a solului include o serie de operații tehnologice (zdrobire, amestecare, dozare a lianților, umectare, preparare soluții, injectare, compactare), asigurând, ca urmare a influenței active a lianților și a altor substanțe asupra solului, densitate mare, rezistența și stabilitatea pe termen lung a solului întărit atât în stare uscată, cât și în stare saturată de apă.

Atunci când se dezvoltă metode de întărire a solurilor, sarcina principală este obținerea unui nou material de construcție cu proprietăți structurale și mecanice specificate.

Alegerea metodei de întărire a solului depinde de sarcinile de construcție sau de inginerie care determină zona adecvată de aplicare a solului întărit: construcția drumurilor și a aerodromului; ingineria fundațiilor; Inginerie minieră; inginerie hidraulică; Securitate mediu inconjurator.

În construcția drumurilor, lianții sunt folosiți pentru a întări solul atunci când se pun fundații pentru drumuri și se întăresc marginile drumurilor.

Particularitatea autostrăzilor și aerodromurilor este marea lor dependență de condițiile climatice, pedoclimatice și hidrogeologice ale zonei. Specificul construcției este utilizarea unui volum uriaș de diverse materiale de piatră - nisip, piatră zdrobită etc. Pentru a reduce costul pavajelor de drum și aerodrom în multe zone, în locul materialelor din piatră, solurilor locale, deșeurilor sau subproduselor de se folosesc întreprinderi industriale. De regulă, utilizarea unor astfel de materiale necesită întărirea lor cu ajutorul lianților, de exemplu, ciment Portland, ciment de zgură Portland, var, sticlă lichidă și bitum. Deșeurile industriale, cum ar fi cenușa și zgura de combustibil, furnalul și zgura metalurgică, nămolul de producție de alumină etc. sunt utilizate ca componente ale pavajului rutier.

În construcția fundațiilor, întărirea chimică a solurilor folosind lianți rezolvă următoarele probleme:
construirea de structuri industriale și civile pe soluri înclinate și umflate, care sunt larg răspândite în Federația Rusă;
consolidarea fundațiilor sub structurile existente (această operațiune se efectuează fără întrerupere în funcționarea structurii în sine);
creşterea capacităţii portante a piloţilor şi suporturilor de diametru mare cu consolidarea ulterioară a solului de sub faţa acestora.

În minerit, consolidarea solului este utilizată la excavarea lucrărilor miniere în condiții miniere și geologice dificile, în loc de asigurarea costisitoare a acestora cu ajutorul structurilor de construcție, precum și la deschiderea carierelor în soluri saturate cu apă.

În inginerie hidraulică, prin întărirea solului, se creează ecrane impermeabile în soluri aluvionare pentru construirea de baraje înalte de pământ și de umplutură de stâncă pe acestea (de exemplu, a fost creat un ecran impermeabil alcătuit din 2 milioane m3 de sol la baza Barajul Aswan).

Metodele de întărire chimică a solului protejează fundațiile din beton de efectele nocive ale apelor subterane agresive și ale apelor uzate industriale. Pentru a realiza acest lucru, perdelele anti-infiltrații sunt create prin injectarea de substanțe chimice de întărire în sol, precum și prin introducerea de aditivi speciali anticorozivi în sol în timpul procesului de umplere.

Întărirea solului a căpătat o importanță economică importantă în rezolvarea problemelor de mediu, în special în timpul construcției și exploatării diferitelor structuri de depozitare a deșeurilor industriale și a produselor intermediare care prezintă pericol pentru natură și oameni. Astfel de deșeuri și produse pot fi fine și uscate, caz în care una dintre sarcinile de inginerie este de a preveni răspândirea lor în zonă din cauza prafului. Dacă deșeurile sunt o suspensie umedă (mai ales când conține compuși solubili în apă), atunci prin întărirea solului se poate crea un ecran impermeabil, care reprezintă o barieră pentru răspândirea substanțelor nocive pe măsură ce acestea se filtrează prin sol.

Solurile care pot fi întărite sunt împărțite în două grupe în funcție de compoziția lor granulometrică:
1. Soluri afanate (roci) cu granulație grosieră și cu granulație fină cu includerea unei cantități semnificative de fracții granulare care formează și mențin separat un cadru granular portant, cu compactare maximă. Acest cadru are o stabilitate suficientă datorită frecării interne ridicate și aderenței bune între particule. Astfel de amestecuri de cadru pot fi efectiv monolitice, oferindu-le rezistență ridicată, rezistență la forfecare și rezistență la apă prin introducerea de lianți (ciment Portland, bitum, var sau o combinație de orice alte substanțe) și fracții mici care umplu golurile dintre particulele mari și durabile (de obicei boabe de câmp).spar și cuarț sau fragmente de rocă).
2. Loamuri și argile, adică soluri coezive care nu au un cadru suport granular; solurile lut nisipoase ocupă o poziţie intermediară. Acest grup de soluri se caracterizează prin prezența coeziunii; îi lipsește un cadru de particule puternice și mari, dar prezintă o activitate fizico-chimică și chimică ridicată.

Fiecare dintre aceste grupuri poate varia mult în ceea ce privește compoziția sa petrografică, mineralogică, chimică și alte proprietăți.

Există două direcții principale în tehnologia consolidării chimice a solului:
consolidarea prin injecție, realizată prin injectarea de soluții chimice și de cimentare în sol cu ajutorul injectoarelor sau în puțuri (rășinizare, silicatizare, cimentare). În acest caz, reactivii sub formă de soluții sau gaze sunt introduși în sol în condițiile apariției sale naturale (fără a perturba structura solului) prin injectare sub presiune;
consolidarea forajului-amestecare, inclusiv dezvoltarea și amestecarea solului cu ciment sau ciment, precum și soluții de ciment-nisip, ciment-argilă în puțuri. Cu această metodă de consolidare, structura naturală a solului este perturbată ca urmare a amestecării sale mecanice cu ciment sau alți lianți cu aditivi. Amestecarea solului cu liantul se realizează folosind mecanisme speciale.

Întărirea prin injecție este utilizată pentru soluri caracterizate de o anumită permeabilitate la apă (nisipoase, cu granulație grosieră, rocă fracturată etc.). Întărirea chimică a solurilor prin injecție cu un conținut ridicat de produse petroliere în sol, salinitate ridicată și, de asemenea, cu rate de filtrare a apei subterane de peste 5 m/zi este imposibilă.

Armătura de foraj-amestecare este aplicabilă pentru toate non-rocile. solurile, inclusiv cele argiloase, indiferent de permeabilitatea lor la apă.

Uneori disting și:
întărirea suprafeței - introducerea de lianți anorganici (ciment, var etc.) și organici (bitum, gudron), rășini sintetice cu molecule înalte, întărire complexă cu lianți și alți reactivi;
întărire în profunzime - introducere de lianți sau soluții anorganice, rășini sintetice cu molecule înalte, injectare de suspensii de argilă și ciment, soluții chimice sau soluri cu vâscozitate scăzută, congelare, întărire termică;
realizarea impermeabilă și etanșă la gaz - introducerea de substanțe și soluții anorganice sau organice, metode complexe.

Metodele existente de întărire a solului din punctul de vedere al utilizării diverșilor lianți pot fi împărțite în mai multe clase:
1. Întărirea solurilor cu ciment Portland sau analogii acestuia (belită, nămol de sinterizare etc.).
2. Întărirea solurilor cu var.
3. Întărirea solurilor cu soluții alcalino-silicatice de diverse compoziții.
4. Întărirea solurilor cu acizi și săruri de diverse compoziții.
5. Consolidarea solurilor cu deșeuri din producția petrochimică (bitum, emulsii de bitum).
6. Întărirea solurilor cu compuși sintetici cu molecule înalte (rășini furfural și ureic, rășini de rezorcinol-formaldehidă și acrilat de calciu, alcool polivinilic etc.).
7. Metode mixte - întărirea solurilor, de exemplu, cu soluții de silicat de sodiu și acid sulfuric, soluții silicato-organice etc.

Întărirea solurilor atunci când se utilizează compoziții pe bază de soluții de silicat de sodiu ca liant se numește silicatizare a solului, când se folosesc rășini ureice ca liant - rășinizare și mortare de ciment - cimentare a solului.

La întărirea solurilor cu diverși lianți au loc procese chimice, printre care: hidratarea boabelor de ciment, întărirea produselor de hidratare și a noilor lor formațiuni care apar în timpul interacțiunii chimice a lianților cu partea fin dispersată a solului; polimerizarea și policondensarea compușilor cu greutate moleculară mică; interacțiune chimică cu reactivii activi incluși în compoziția de întărire.

Procesele fizico-chimice din timpul întăririi solului includ absorbția prin schimb a produselor de hidroliză și hidratare a mineralelor de ciment (de exemplu, Ca(OH)2) de către o parte fin dispersată a solului sau alte substanțe cationice sau anionice. În acest caz, pot avea loc și adsorbția moleculară a substanțelor din soluții de la interfață, coagularea argilei și substanțelor coloidale, microagregarea și cimentarea acestora.

În timpul întăririi solului, particulele și agregatele de sol sunt zdrobite, omogenizate cu ciment, bitum, var sau alți lianți și reactivi, amestecul de sol finit este umezit și compactat, urmat de un regim umed pe termen lung sau alt regim de întărire. Aceste diferite procese complexe sunt strâns interconectate și se suprapun în timp. Astfel, la întărirea solurilor fine, apar interacțiuni fizico-chimice, ducând la apariția de noi formațiuni atât datorită interacțiunii liantului cu componentele solului, cât și datorită întăririi proprii a liantului (formarea adezivului de ciment).

Alegerea metodei de consolidare a solului este influențată de tipul problemei inginerești, mineralogice, granulometrice, compoziția chimică a solului, condițiile meteorologice și geologice și eficiența economică a unei anumite metode.

Cea mai comună metodă de întărire a solului este utilizarea cimentului Portland și a cimentului de zgură Portland cu aditivi care reglează procesul de întărire a solului de ciment (clorură de calciu, var, săruri de metale alcaline, agenți tensioactivi). Principalele procese care au loc în timpul formării solului de ciment depind de interacțiunea cimentului cu particulele de sol argilos. Această interacțiune este cauzată de dizolvarea siliciului și a aluminei din particulele de argilă și componenta amorfă într-un mediu cu pH ridicat, formată ca urmare a eliberării de Ca(OH)2 foarte reactiv prin hidratarea cimentului.Componentele dizolvate pot forma material cimentant suplimentar. cu ioni de calciu, care ține particulele de argilă împreună. Pentru cimentarea solului se folosesc soluții de ciment, ciment-nisip, ciment-argilă-nisip și ciment-argilă. În unele cazuri, este necesară creșterea permeabilității particulelor de ciment în sol; în acest scop, se efectuează măcinarea cimentului (umedă sau uscată) sau separarea în aer a particulelor mari.

Cimenturile dispersate fac posibilă prepararea soluțiilor de injectare care au o permeabilitate mai bună în rocile fracturate. Pentru a accelera creșterea rezistenței suspensiilor, se adaugă CaC12 (0,5-3,0%) și se adaugă bentonită (1-5%) pentru a crește stabilitatea. Pentru solurile acide, este indicat să se introducă mici (0,6-3,2%) adaosuri de Ca(OH)2, care ajută la creșterea rezistenței solului întărit.

Substanțele humice conținute în sol au un efect negativ asupra întăririi acestuia; efectul lor crește pe măsură ce aciditatea crește, ceea ce este asociat cu o modificare a raportului cantitativ și a compoziției calitative a acizilor organici și a sărurilor incluse în substanțele humice. Efectul substanțelor humice asupra proceselor de formare a structurii în solul de ciment poate fi slăbit prin mici adaosuri de var singur sau var în combinație cu clorură de calciu. Când amestecul este umezit, varul intră într-o interacțiune de schimb ionic cu partea fin dispersată a solului și substanțele humice, saturându-le cu ioni de calciu. Acest lucru creează un mediu alcalin favorabil pentru întărirea boabelor de ciment hidratat, iar prezența cationilor de calciu în soluție duce la formarea de humați de calciu insolubili în apă. Ca componentă a solului de ciment, împreună cu cimentul Portland, în unele cazuri, deșeurile și subprodusele chimice și metalurgice locale, precum și producția de combustibil - zgură de combustibil și cenușă zburătoare, zgură de furnal, deșeuri din producția de alumină (nămol nefelin). şi nămol de bauxită).

Pentru întărirea solurilor cu conținut ridicat de humus, precum și a solurilor saline, se folosesc cel mai des compoziții pe bază de ciment Portland cu adaos de var, sodă, sticlă lichidă, potasiu, cremă de compuși anorganici și polimeri.

Au fost dezvăluite perspectivele utilizării compușilor polimeri sintetici ca reactivi activi independenți care asigură crearea unei structuri puternice și hidrofobe a solurilor armate de diverse compoziții și geneze.

Cel mai caracteristici importante polimeri, indicând adecvarea lor pentru întărirea solurilor, trebuie luate în considerare următoarele:
vâscozitate scăzută, solubilitate sau emulsionare în apă (sub formă de monomer sau polimer) în etapa de introducere a polimerului în sol, amestecare, umezire și compactare a amestecului;
insolubilitate în apă și neumectabilitate (hidrofobicitate) după finalizarea etapei de întărire a solului armat, în timp ce procesele de întărire a rășinii trebuie să aibă loc într-un mediu de aer sau apă în intervalul de temperatură de la 0 la 35 ° C;
capacitatea de adsorbție selectivă în raport cu mineralele argiloase hidrofile;
capacitatea de a rezista atacurilor fizice și chimice și degradării biologice;
capacitatea de a efectua lucrări de tratare a solului la umiditate ridicată în intervalul de temperatură de la 0 la 35 ° C.

Principalele procese chimice care au loc în timpul formării compușilor cu molecule înalte sunt polimerizarea și policondensarea. Rășinile furfurale, rășinile ureice etc. sunt utilizate ca compuși sintetici cu moleculare înaltă.

În timpul întăririi chimice a solurilor, atât polimerii anorganici, cât și cei organici formează formațiuni de ciment în solurile întărite sub formă de geluri saturate cu apă în diferite grade, care conditii naturale s-ar putea să nu se întâlnească. Întărirea chimică a solurilor, spre deosebire de cimentarea lor naturală, se realizează aproape instantaneu (în sens geologic) cu atingerea unei rezistențe la compresiune uniaxiale de, în cel mai bun caz, nu mai mult de 5 MPa, în timp ce cimentarea naturală durează foarte mult timp. cu formarea de roci sedimentare de rezistenţă mai mare.

Compusul rezultat cu compoziție variabilă este o nouă formațiune de cimentare sub formă de pelicule subțiri în stratul de perete al capilarului.

Metoda cu două soluții de silicificare a solului este utilizată pentru a întări nisipurile cu umiditate scăzută și saturate cu apă; rezistența la compresiune uniaxială a întăririi nisipului ajunge la 2-4 MPa. Nisipul întărit capătă rezistență completă la apă, rezistență ridicată la îngheț, rezistență la acizi și soluții de săruri neutre și acide, dar nu este foarte stabil în medii alcaline datorită dizolvării gelului de cimentare alcalin al acidului silicic. Această metodă este una dintre cele mai ieftine, netoxice, necesită echipament simplu, dar este inacceptabilă pentru consolidarea solurilor cu permeabilitate scăzută datorită vâscozității ridicate a soluției de silicat de sodiu.

Esența metodei de silicificare a solului cu o singură soluție este injectarea în solul în curs de consolidare a unei soluții de silicat de sodiu, preamestecată cu aditivi chimici, care conduc, la un moment strict definit, la formarea unui gel de acid silicic care cimentează. pamantul.

Astfel, se injectează în sol un amestec de soluție de silicat de sodiu și aditivi de întărire. Soluțiile de acizi și săruri acide, precum și întăritorii organici, sunt utilizați ca reactivi chimici de coagulare (întărire) folosiți pentru întărirea soluției de silicat de sodiu. În acest caz, este posibilă formarea a două geluri de cimentare de acid silicic: alcalin și acid.

Viteza de formare a gelului este afectată de compoziția acidului sau a sării acidului, de gradul de neutralizare a gelului, de temperatura de gelificare și de formarea și structura unui film de acid silicic hidratat pe suprafața particulelor.

Dezvoltat un numar mare de compoziții de soluții alcaline și acide care formează gel, în care se folosesc ca întăritor acizi slabi și soluții de săruri acide cu o capacitate tampon mare - NaH2P04, NaHCC>3, NaHS04, (NH4)HC03, A12 3, (NH4)2S04 .

Cele mai utilizate în construcții sunt formulările de aluminosilicat și silicofluorosilicat.

Recent, au fost dezvoltate procese folosind întăritori organici, în special esteri, ca întăritori pentru lianții de sticlă lichidă. Dintre esterii pentru întărirea soluțiilor de silicați, se folosește cel mai accesibil și mai ieftin acetat de etil CH3COOC2H5 (acetat de etil).

Într-un mediu puternic alcalin al unei soluții de silicat, reacția de saponificare a acetatului de etil are loc cu formarea de acetat de sodiu și alcool etilic:

CH3COOC2H5 + NaOH – CH3COONa + C2H5OH.

Ca urmare a neutralizării alcaline într-o soluție de silicat, modulul de silicat crește, ducând la gelificare (gel Si02). Cantitatea de acetat de etil adăugată este de aproximativ 6%.

Tehnologia de întărire a solului prin injectare constă în injectarea sub presiune în porii și golurile solurilor (în apariția lor naturală) a unor reactivi chimici care întăresc și consolidează solul sub forma a două soluții injectate separat (metoda cu două soluții), o soluție ( metoda cu o singură soluție cu un component), o soluție și gaz (metode cu două componente cu gaz), amestecuri formatoare de gel din două componente (metode cu o singură soluție cu două componente).

Injectarea reactivilor de fixare în sol se realizează cu ajutorul pompelor sub presiune de aer comprimat, utilizând în principal tehnologia cu penetrare verticală și înclinată a injectoarelor de sus în jos. Injectoarele sunt dispozitive speciale introduse într-un fel sau altul în sol, prin care componentele de fixare sunt injectate în sol sub presiune.

Construcția de clădiri noi sau reconstrucția celor vechi necesită o fundație fiabilă, astfel încât acestea să fie bine ținute și în siguranță, dar solul nu poate oferi întotdeauna astfel de condiții, deoarece poate fi slab. În acest caz, trebuie consolidat, iar acest lucru se poate face în mai multe moduri, în funcție de caracteristicile teritoriului obiectelor construite.

Dacă solul este uscat și dens, atunci construcția clădirii poate fi efectuată fără pregătire suplimentară - acesta este un sol stabil. Solul slab sau instabil poate necesita drenare sau compactare. Compactarea solului se realizează adesea folosind materiale alternative, cum ar fi plăcile de drum, care pot fi achiziționate atât pentru dezvoltarea sectorului privat, cât și a instalațiilor industriale.

Metoda mecanica

În acest caz, solul este întărit prin introducerea de elemente sau materiale suplimentare: grămezi, piatră zdrobită, pământ etc. Iar pentru a compacta puțin structura, pot folosi tasare și operațiuni similare. Să luăm în considerare caracteristicile lor.

Întărirea cu piloți din beton armat. Esența acestei metode este că grămada trece printr-un strat de sol slab și ajunge la un strat mai dens, asigurându-se acolo și întărind astfel solul. Pentru a aranja o astfel de întărire, se folosesc mai multe metode: de exemplu, grămada poate fi presată cu o mașină specială sau poate fi introdusă în pământ, forând o gaură pentru aceasta sau fără. Există, de asemenea, o opțiune atunci când o țeavă este scufundată în pământ, iar betonul este apoi turnat în ea. În orice caz, această metodă necesită un efort enorm și un șantier considerabil; este folosită în principal la construcția de obiecte mari.
grămezi de pământ. Principiul și efectul sunt comparabile cu opțiunea anterioară, doar că se dovedește mult mai ieftin și mai ecologic. ÎN schiță generală, principiul creării lor arată astfel: se forează o gaură, în care se toarnă apoi treptat umplutură din diferite fracțiuni și toate acestea sunt compactate periodic. Ca rezultat, obținem un sol întărit în mod fiabil.
Dacă stratul de sol care va fi necesar este mic, atunci puteți folosi mijloacele compactare cu role, plăci vibranteși alte câteva dispozitive. Dacă baza este nisip mâloasă, atunci tamponarea se efectuează împreună cu apă. Această metodă este aplicabilă pe obiecte precum drumuri, aerodromuri etc. Dacă solul este atât de slab încât această metodă nu va ajuta, atunci este logic să îl îndepărtați și să îl înlocuiți cu altul.

Cimentare

O metodă care merită atenție. Aici, pentru a face solul mai puternic, i se adaugă o soluție de ciment, dar tehnologiile pot diferi:

cimentare simplă atunci când solul este pur și simplu amestecat cu mortar de ciment: acesta din urmă este alimentat folosind un mecanism special, care în același timp amestecă imediat solul cu mortarul. Metoda este foarte ieftină și este adesea folosită în zonele în care solul este îmbibat cu apă;
jet grouting- o metodă ușor îmbunătățită. Aici mortarul de ciment este furnizat la presiune ridicată mecanism special direct în pământ. Sub presiune, se formează o gaură și se amestecă imediat cu ciment.

Ambele metode funcționează excelent. chiar si in cazul dacă clădirea a fost deja construită, iar solul trebuie întărit. În acest caz, lucrarea se desfășoară aproape în tăcere, iar cimentul pentru amestecare poate fi furnizat atât perpendicular pe suprafață, cât și în unghi.

Armare

Armarea este o metodă mai modernă, în care armarea se realizează folosind elemente structurale polimerice. Metoda este potrivită nu numai pentru zonele plate, ci și pentru cele în pantă, pentru consolidarea pantelor, malurilor și la crearea peisajelor tipuri diferite. Printre cele mai comune modele care sunt utilizate, merită remarcat:

Armare plană

Când trebuie să construiți un obiect care se întinde mult în lungime, utilizați o întreagă combinație de metode, deoarece compoziția și caracteristicile solului pot varia foarte mult în diferite puncte. Astfel, alături de metodele mecanice, utilizarea unor astfel de metode este comună: adăugarea diferită materiale naturale: piatra sparta, pamant, argila, nisip, lut etc. - in functie de caracteristicile bazei. Amestecarea are loc într-un dispozitiv special, iar în final obținem o modalitate destul de ecologică de a stabiliza suprafețe mari;

Drenajul solului

Adesea, pentru ca solul să devină mult mai dens și mai fiabil, este suficient să eliminați pur și simplu excesul de apă din el, iar acest lucru se face prin utilizarea anumitor substanțe chimice sau procese:

Astfel, în funcție de ce obiect va fi amplasat într-o zonă cu sol slab, se alege cea mai optimă metodă de stabilizare a acestuia.

Ar putea fi util să citiți: