Составы и характеристики инъекционных растворов - Укрепление грунтов химическими методами

Для инъекции грунтов используются цементные, цементно-глинистые, цементно-песчаные, цементно-полимерные, цементно-силикатные растворы, растворы на основе тонкодисперсных цементов, глинистые и глино-силикатные, силикатные и растворы на основе полимерных смол, в том числе вспененные. Для укрепления грунтов используются различные виды и рецептуры инъекционных растворов. Вид раствора определяется материалом, на основе которого его приготавливают, рецептура - различными компонентами, добавками, улучшающими и регулирующими свойства раствора.

В зависимости от инженерно-геологических условий, цели и принятого метода инъекции для укрепления грунтов следует применять инъекционные растворы на основе минеральных вяжущих (ГОСТ 13078, ГОСТ 30459, ГОСТ 31108, ГОСТ 25795, ТУ 5735-001-17466563-09) или полимерных материалов (ГОСТ 14231), обладающих широким диапазоном реологических и физико-механических характеристик.[1]

К инъекционным растворам предъявляются следующие требования:

Высокая проникающая способность;

Минимальная усадка тампонажного камня;

Возможность регулирования технологических (реологических) параметров (вязкость, сроки схватывания или отверждения и др.);

Прочность и водонепроницаемость укрепленного грунта, соответствующая цели инъекции.

При выборе вида и состава инъекционного раствора следует учитывать:

Геологические и гидрогеологические условия конкретного участка;минералогический и химический состав грунта и грунтовых вод (карбонатность, загипсованность, содержание глинистых и гумусовых частиц);

Цель инъекции (повышение прочности, стабильности или водонепроницаемости грунтов, заполнение крупных пустот или трещин, предотвращение водопритока и т. п.);

Назначение раствора (инъекционный, буровой, для устройства обоймы, грунтоцементных свай и др.);

Требования к физико-механическим характеристикам укрепленного грунта и к технологическим параметрам раствора (прочность, водонепроницаемость грунта, плотность, вязкость, сроки схватывания раствора и др.);

Требования технологии приготовления (высокая растворимость и смешиваемость материалов, простота приготовления, возможность полной механизации работ), стоимость и дефицитность исходных материалов, требования техники безопасности;

Экологические требования к материалам для приготовления растворов, правила безопасности при приготовлении растворов и производстве работ по укреплению грунта.[2]

Для достижения необходимого эффекта укрепления грунтов в определенных инженерно-геологических условиях могут быть использованы комплексы растворов, нагнетаемые в грунт в последовательности, установленной опытным путем.

Свойства растворов регулируют соотношением исходных компонентов и инертных и активных минеральных и химических добавок (ГОСТ 5802, ГОСТ 30459).

В каждом конкретном случае рабочие рецептуры инъекционных растворов назначают после проведения лабораторных исследований по укреплению грунтов и опытных инъекций в производственных условиях.

При обычной инъекции грунтов для обеспечения высоких прочностных характеристик грунтов (более 1,0 МПа) используются все виды растворов на основе цемента с различными добавками, тонкодисперсные минеральные вяжущие, силикатные (твердые гели) с органическими и неорганическими отвердителями (в том числе двухрастворная силикатизация), а также растворы полимерных смол.

Для повышения водонепроницаемости, устойчивости и обеспечения прочности укрепленного грунта от 0,3 до 1,0 МПа рекомендуется использовать цементные растворы жидких консистенций с силикатом натрия (ГОСТ 13078) и бентонитовой глиной (ГОСТ 25795, ТУ 5751-001-41219638-2010), растворы на основе тонкодисперсных вяжущих (ТУ 5735-001-17466563-09), силикатные растворы с неорганическими отвердителями (однорастворная силикатизация), растворы на основе полимерных смол малой концентрации.

Для струйной цементации грунтов рекомендуется использовать растворы минеральных вяжущих (цемент, бентонитовая глина и др.) жидких консистенций (В:Ц=0,8-1,2) с химическими добавками разного назначения.[2]

Инъекционные растворы (суспензии) на основе минеральных материалов (цемент, глина, зола и т. п.) с химическими добавками, регулирующими свойства раствора, следует использовать для заполнения пустот, крупных пор и трещин, повышения прочности и снижения водопроницаемости крупнопористых несвязных грунтов с коэффициентом фильтрации 50 м/сут, а также трещиноватых скальных грунтов с величиной раскрытия трещин от 0,1 мм и более и удельным водопоглощением грунта от 0,01 л/(мин-м-м вод. ст.).

Тонкодисперсные минеральные вяжущие рекомендуется использовать для инъекции:

Несвязных грунтов (в том числе пылеватых и мелкозернистых песков) с коэффициентом фильтрации 0,3 м/сут;

Скальных грунтов с раскрытием трещин более 0,05 мм, при необходимости значительного (более 2,0 МПа) повышения прочности несвязных грунтов;

В случаях, когда применение растворов смол запрещается экологическими требованиями (СанПиН 1.2.2363-08*) или требованиями проекта на укрепление грунтов.[2]

Инъекционные растворы на основе тонкодисперсных минеральных вяжущих обладают свойствами обычных цементных суспензий, отличаясь от них гранулометрическим составом, вязкостью, сопоставимой с вязкостью воды и водорастворимых полимерных смол и силикатов.

Силикатные растворы рекомендуется использовать для повышения прочности и водонепроницаемости пористых грунтов с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 80,0 м/сут и скальных грунтов с раскрытием трещин более 0,05 мм, а также для вторичной (после инъекции растворов на основе обычного цемента) обработки грунтов.

Для обеспечения высоких прочностных характеристик грунта (2,0 МПа и выше) должна использоваться двухрастворная силикатизация и однорастворная рецептура с отвердителем кремнефтористоводородной кислотой.

Силикатные рецептуры с другими отвердителями обеспечивают прочность укрепленного грунта от 0,3 до 1,0 МПа и водонепроницаемость грунта. Они рекомендуются для обработки грунтов до и после их цементации, а также самостоятельно, в зависимости от гидрогеологических характеристик грунтов и требований к укреплению грунта.

Инъекционные растворы на основе полимерных смол (как правило, карбамидные смолы марок КМ, с отвердителем щавелевой кислотой) следует использовать для инъекции несвязных грунтов с коэффициентом фильтрации 0,3 м/сут.

Если укрепляемые грунты имеют повышенное содержание карбонатов или органических частиц (от 0,1% до 3,0%), а также при необходимости снизить степень отфильтровывания жидкой фазы суспензий на основе минеральных вяжущих, рекомендуется проводить предварительную обработку грунтов слабыми растворами кислот (отвердителей к растворам смол).

Вспененные полимерные растворы на основе полиуретановых или полимерсиликатных материалов рекомендуется использовать для водоподавления, ликвидации выносов воды и грунта, герметизации течей или стабилизации водонасыщенных несвязных грунтов.

Похожие статьи




Составы и характеристики инъекционных растворов - Укрепление грунтов химическими методами

Предыдущая | Следующая