PL179514B1 - Sposób stabilizacji kompleksowej gruntów - Google Patents

Abstract

Sposób stabilizacji kompleksowej gruntów, zwłaszcza przeznaczonych na podbudowy drogowe i kolejowe polegający na kolejnymłączeniu i pielęgnacji komponentów, znamienny tym, że na 100 części wagowych gruntu zużywa się 2 -12 części wagowych cementu, 0,1-6 części wagowych licząc suchąmasę lateksu butadienowo-styrenowego i wody łącznie 2-14 części wagowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób kompleksowej stabilizacji gruntów, zwłaszcza przeznaczonych na podbudowy drogowe i kolejowe.

Stabilizacją gruntów nazywamy stosowanie odpowiednich środków trwałego wzmocnienia i utrwalenia gruntów do celów budowlanych, przy czym nazywana jest ona stabilizacją, wzmocnieniem, uszczelnieniem i stosowana jest również w innych dziedzinach techniki na przykład w górnictwie. Wyróżniamy między innymi stabilizacje cementem lub innymi spoiwami hydraulicznymi, stabilizację bitumami lub innymi lepiszczami działającymi na skutek twardnienia i adhezji lepkich materiałów, stabilizację polimerami działającymi wskutek powstających przy polimeryzacji różnych wysokomolekulamych połączeń, stabilizację kompleksową przy stosowaniu co najmniej dwóch różnych spoiw i lepiszczy. W zależności od stosowanej metody wprowadzania środka stabilizującego grunt, wyróżniamy iniekcję lub nasycanie powierzchniowe gruntów·', wprowadzenie środka do gruntu, wymieszanie i zagęszczenie· uzyskanej mieszaniny. Znaną i stosowaną w drogownictwie metodą stabilizacji kompleksowej jest jednoczesna stabilizacja gruntu cementem i bitumem, głównie w postaci emulsji asfaltowej. Podejmowano próby stabilizacji gruntów do celów drogowych między innymi cementem i różnymi polimerami jak na przykład wodorościeńczalne żywice epoksydowe, emulsje kumaronowe, polioctanowe, środki powierzchniowo czynne. Znany jest z opisu patentowego polskiego nr 120 818 środek do powierzchniowego utwardzania i uszczelniania wyrobisk górniczych, wykopów ziemnych oraz konstrukcji budowlanych, charakteryzujący się tym, że stanowi mieszaninę produktu polimeryzacji 1-30 części wagowych akryloamidu, 10-30 części wagowych akrylanu magnezu, w obecności 50 - 170 części wagowych wody i 0,05 - 2 części wagowych znanych inicjatorów polimeryzacji oraz 100 - 150 części wagowych cementu, ewentualnie do 10 części wagowych poliakryloamidu oraz ewentualnie do 400 części wagowych piasku. Znany jest również z patentu polskiego nr 138 114 sposób umacniania skał lub warstw skalnych i uodpornienia ich na działanie wody za pomocą szybkowiążących, elastycznych hydrożeli o wysokiej wytrzymałości oraz preparat do tego sposobu. Sposób według tego patentu polega na tym, że wodny układ tworzący żel (komponent A) zawierający 10 - 50% wagowych akrylamidu i/lub metakrylamidu, łącznie 0-5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie komonomeru winylowego, 0 - 2% wagowych rozpuszczalnego w wodzie poliakryloamidu lub rozpuszczalnego w wodzie kopolimeru akrylamidowego, 0,1 - 5% wagowych (korzystnie 0,5 - 2% wagowych) rozpuszczalnych w wodzie inicjatorów tworzących wolne rodniki i 0,1 -10% wagowych (korzystnie 0,5 - 2% wagowych) soli aminy z kwasem nieorganicznym lub organicznym doprowadza się do zetknięcia, w miejscu obróbki, z wodnym roztworem ługu zawierającego ług w ilości co najmniej równoważnej zawartości kwasu w soli aminowej, korzystnie jednak równej jego wielokrotności i ewentualnie substancje pomocnicze korzystnie jedną lub więcej stałą substancję ziarnistą i/lub włóknistą i/lub sól alkalicznąpolimeru kwasu akrylowego lub jego kopolimeru ewentualnie sól alkaliczną innego polimeru polielektrolitycznego - i/lub wodnązawiesinę cementu i/lub roztwór szkła wodnego (komponent B). Preparat do tego sposobu składa się z komponentu A zawierającego 10 - 50% wagowych akrylamidu i/lub

179 514 metakrylamidu, łącznie 0 - 5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie komonomeru winylowego, 0 - 2% wagowych rozpuszczalnego w wodzie kopolimeru akrylamidowego, 0,1 - 5% wagowych (korzystnie 0,5 - 2% wagowych) rozpuszczalnych w wodzie inicjatorów tworzących wolne rodniki i 0,1 - 2% wagowych (korzystnie 0,5 - 2% wagowych) soli aminy z kwasem nieorganicznym lub organicznym oraz z komponentu B zawierającego wodny roztwór ługu o zawartości ługu co najmniej równoważnej zawartości kwasu w soli aminowej, korzystnie jednak równej jej wielokrotności i ewentualnie substancje pomocnicze - korzystnie jedną lub więcej stałą substancję ziarnistą i/lub włóknistą i/lub sól alkaliczną polimeru kwasu akrylowego lub jego kopolimeru ewentualnie sól alkaliczną innego polimeru polielektrolitycznego - i/lub wodną zawiesinę cementu i/lub roztwór szkła wodnego. Znany jest również z opisu patentowego polskiego nr 142 438 sposób sporządzania zaczynu do uszczelniania wyrobisk górniczych, złożonego z cementu i wody polegający na tym, że do zaczynu wprowadza się 4-40 części wagowych roztworów nienasyconych poliestrów ftalowych lub maleinowych w monomerach winylowych lub allilowych, około 0,015 do 1,0 części wagowej soli nadtlenowych, zwłaszcza amonowych rozpuszczalnych w wodzie, oraz 1 - 2 części wagowych środka powierzchniowo czynnego zawierającego grupę karboksylową. Z polskiego opisu patentowego nr 151 668 znany jest sposób wzmacniania i uszczelniania gruntów przez iniekcje i powierzchniowe powlekanie wodnymi roztworami monomerów akrylowych zawierającymi składniki sieciujące, nadtlenkowe inicjatory polimeryzacji oraz wypełniacze w postaci estrów wieloalkoholi lub związków nieorganicznych. Do wzmocnienia i uszczelnienia gruntów według tego sposobu stosuje się roztwór wodny o pH 2 - 7 zawierający 5 - 40% wagowych akryloamidu i/lub 5 - 40% wagowych kwasu akrylowego lub jego pochodnych 0,1- 1,5% wagowych inicjatorów nadtlenkowych, 0,1 - 5% wagowych urotropiny i 0,1- 5% wagowych węglanów metali alkalicznych lub węglanu amonu 0,05 5% wagowych dwuwinylowych związków sieciujących oraz ewentualnie wypełniaczy i środków podwyższających wytrzymałość mechaniczną i adhezję do składników gruntu w ilości do 3% wagowych. Jako wypełniacze stosuje się cement, piasek, gips, pyły dymicowe, szkło wodne, i/lub żywice organiczne wieloalkohole i ich estry. Omawiane rozwiązania nie mają większego zastosowania w drogownictwie.

Istotą sposobu stabilizacji kompleksowej gruntów, zwłaszcza przeznaczonych na podbudowy drogowe i kolejowe polegającego na kolejnym łączeniu i pielęgnacji komponentów jest to, że na 100 części wagowych gruntu zużywa się 2 -12 części wagowych cementu, 0,1-6 części wagowych licząc suchą masę lateksu butadienowo-styrenowego i wody łącznie 2-14 części wagowych.

Przykład I. Piasek średnioziamisty o WP = 87 i d₆₀/d₁₀ = 2,74 zmieszano na sucho z 8 częściami wagowymi cementu portlandzkiego 35 i dodano do mieszanki wody w odpowiedniej ilości i ponownie wymieszano. Po uformowaniu, zagęszczeniu i pielęgnacji uzyskano warstwę charakteryzującą się właściwościami: nasiąkliwość n = 10,4%, wytrzymałość na ściskanie (próbki h = 0 = 8 cm, dojrzewanie 28 dni) R²⁸s = 2,25 MPa, wytrzymałość na ściskanie (próbki h = 0 = 8 cm, dojrzewanie 90 dni) R⁹°s = 3,5 MPa, wytrzymałość na rozciąganie (rozłupywanie h = 0 = 8 cm, dojrzewanie 28 dni) Rr = 0,18 MPa. Stabilizacji poddano piasek jak wyżej przy pomocy 8% wagowych cementu portlandzkiego 35 i 2% wagowych LBS 6041 (licząc suchą masę), przy czym cement zmieszano z piaskiem na sucho, dodano rozcieńczony wodą lateks w wymaganej ilości wody i powtórnie wymieszano. Po uformowaniu, zagęszczeniu i pielęgnacji uzyskano warstwę charakteryzującą się właściwościami : nasiąkliwość n = 8,9%, wytrzymałość na ściskanie (próbki h = 0 = 8 cm, dojrzewanie 28 dni) R²⁸s=2,4 MPa, wytrzymałość na ściskanie (próbki h = 0 = 8 cm, dojrzewanie 90 dni) R9°s=4,9 MPa, wytrzymałość na rozciąganie (rozłupywanie h = 0 = 8 cm, dojrzewanie 28 dni) Rr = 0,28 MPa.

Przykład II. Stabilizacji poddano mieszaninę piasku średnioziamistego i żwiru f_z = 30,0%, fp = 67,5% , f = 1,25%, f = 1,25%, który zmieszano na sucho z 5% wagowych cementu portlandzkiego 35, dodano do mieszanki odpowiednią ilość wody i ponownie wymieszano. Po uformowaniu, zagęszczeniu i pielęgnacji uzyskano warstwę charakteryzującą się właściwościami : wytrzymałość na ściskanie (próbki h = 2 0 = 16 cm, dojrzewanie 90 dni) R9°_s = 1,7 MPa, odpo4

179 514 mość na zniszczenie (kostki h = 15 cm, dojrzewanie 90 dni) K_uc = 0,7 MN/m³/². Stabilizacji poddano piasek średnioziamisty jak wyżej przy pomocy 5% wagowych cementu portlandzkiego 35 i 1,5% wagowych LBS 6041 (licząc suchą masę), przy czym cement zmieszano z piaskiem na sucho, dodano rozcieńczony wodą lateks z wymaganą ilością wody i powtórnie wymieszano. Po uformowaniu, zagęszczeniu i pielęgnacji uzyskano warstwę, charakteryzującą się właściwościami: wytrzymałość na ściskanie (próbki h = 2 0 = 16 cm, dojrzewanie 90 dni) R⁹°s = 2,1 MPa, odporność na zniszczenie (kostki h = 15 cm, dojrzewanie 90 dni) Kuc = 0,95 MN/m'⁷. Stabilizacji poddano piasek jak wyżej przy pomocy 5% wagowych cementu portlandzkiego 35 i 3% wagowych LBS 6041 (licząc na suchąmasę), przy czym cement zmieszano z piaskiem na sucho, dodano rozcieńczony wodą lateks z wymaganą ilością wody i powtórnie wymieszano. Po uformowaniu, zagęszczeniu i pielęgnacji uzyskano warstwę charakteryzującą się właściwościami na ściskanie (próbki h = 20 = 16 cm, dojrzewanie 90 dni) R9°s = 2,0 MPa, odporność na zniszczenie (kostki h = 15 cm, dojrzewanie 90 dni) K_uc= 1,3 MN/m3^/2.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób stabilizacji kompleksowej gruntów, zwłaszcza przeznaczonych na podbudowy drogowe i kolejowe polegający na kolejnym łączeniu i pielęgnacji komponentów, znamienny tym, że na 100 części wagowych gruntu zużywa się 2 -12 części wagowych cementu, 0,1-6 części wagowych licząc suchą masę lateksu butadienowo-styrenowego i wody łącznie 2-14 części wagowych.

   * * *