RU2534862C1 - Composition for sandy soil reinforcement - Google Patents

Composition for sandy soil reinforcement Download PDF

Info

Publication number
RU2534862C1
RU2534862C1 RU2013121247/03A RU2013121247A RU2534862C1 RU 2534862 C1 RU2534862 C1 RU 2534862C1 RU 2013121247/03 A RU2013121247/03 A RU 2013121247/03A RU 2013121247 A RU2013121247 A RU 2013121247A RU 2534862 C1 RU2534862 C1 RU 2534862C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sandy soil
saponite
composition
containing material
sand
Prior art date
Application number
RU2013121247/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013121247A (en
Inventor
Александр Сергеевич Тутыгин
Елена Валентиновна Малахова
Мария Аркадьевна Фролова
Аркадий Михайлович Айзенштадт
Александр Леонидович Невзоров
Алексей Анатольевич Коршунов
Юрий Викторович Саенко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ)
Priority to RU2013121247/03A priority Critical patent/RU2534862C1/en
Publication of RU2013121247A publication Critical patent/RU2013121247A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534862C1 publication Critical patent/RU2534862C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: composition for sandy soil reinforcement, comprising a filler and a binder component, and the filler comprises sand milled to fine dispersion (74-136 nm), and the binder component is used as saponite-containing material milled to microdispersed state (265-451 nm) isolated from pulp of tailing dump of industrial ore dressing of diamond field deposit, with the following ratio of components, wt %: saponite-containing material 3-6, sand - the rest.
EFFECT: improving the strength characteristics of sandy soil.
2 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства дорожных и других оснований и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов.The invention relates to the field of construction of road and other bases and can be used to strengthen sandy soils.

Существующие в настоящее время составы для укрепления песчаных грунтов являются затратными и трудоемкими, для которых требуется наличие специальных компонентов.Existing compositions for strengthening sandy soils are costly and time-consuming, which require special components.

Известен состав для укрепления песчаного грунта [Авт.св. СССР №616354, МПК Е01С 7/36, C08L 95/00, 1978 г.]. Изобретение направлено на укрепление песчаного грунта составом, включающим в себя модификатор из битумной эмульсии, сульфитно-спиртовой барды, добавки и воды, при этом в качестве добавки используют жидкое стекло.Known composition for strengthening sandy soil [Auth. USSR No. 616354, IPC E01C 7/36, C08L 95/00, 1978]. The invention is aimed at strengthening sandy soil with a composition comprising a modifier of bitumen emulsion, sulphite-alcohol stillage, additives and water, while liquid glass is used as an additive.

Недостатки состава - его многокомпонентность, сложность выдержки в технологическом процессе и недостаточно высокие прочностные характеристики закрепляемого грунта.The disadvantages of the composition are its multicomponent nature, the complexity of exposure in the process and insufficiently high strength characteristics of the fixed soil.

Известно вяжущее для закрепления песчаного грунта [Авт.св. СССР №1796743, МПК E02D 3/12, С09К 17/00, 1993 г.]. Изобретение направлено на укрепление песчаного грунта вяжущим, включающим в себя модификатор из технического лигносульфоната, древесной смолы и воды.Known binder for fixing sandy soil [Auth. USSR No. 1796743, IPC E02D 3/12, C09K 17/00, 1993]. The invention is aimed at strengthening sandy soil with a binder, including a modifier from technical lignosulfonate, wood resin and water.

Недостатки состава - сложность выдержки компонентов в технологическом процессе, дополнительный расход энергии, которая затрачивается на подогрев древесной смолы, и недостаточно высокие прочностные характеристики закрепляемого грунта.The disadvantages of the composition are the difficulty of holding the components in the process, the additional energy consumption that is spent on heating the wood resin, and insufficiently high strength characteristics of the fixed soil.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является состав для закрепления песчаного грунта [Авт.св. СССР №1165705, МПК E02D 3/12, Е01С 3/04, 1985 г.]. Изобретение направлено на укрепление песчаного грунта составом, включающим в себя модификатор из отработанных нефтепродуктов и оксикислот.The closest analogue of the claimed invention is a composition for fixing sandy soil [Auth. USSR No. 1165705, IPC E02D 3/12, Е01С 3/04, 1985]. The invention is aimed at strengthening sandy soil with a composition that includes a modifier from spent petroleum products and hydroxy acids.

Недостатки состава - недостаточно высокие прочностные характеристики закрепляемого грунта и дополнительный расход энергии, затрачиваемой на подогрев отработанных нефтепродуктов.The disadvantages of the composition are the insufficiently high strength characteristics of the fixed soil and the additional expenditure of energy spent on heating the spent oil products.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочностных характеристик песчаного грунта, а именно повышение удельного сцепления без изменения угла внутреннего трения более чем на 4%.The objective of the present invention is to increase the strength characteristics of sandy soil, namely the increase in specific adhesion without changing the angle of internal friction by more than 4%.

Поставленная задача достигается тем, что состав в качестве модификатора содержит высокодисперсный песок и микродисперсный сапонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is achieved in that the composition as a modifier contains fine sand and microdispersed saponite in the following ratio of components, wt.%:

сапонитсодержащий материал 3-6;saponite-containing material 3-6;

песок - остальное.sand - the rest.

В качестве исходных сырьевых материалов используются: речной полиминеральный песок (основные составляющие минералы: кварц, кальцит, полевые шпаты, гипс, слюда), крупностью зерен от 1,6 до 1,8 мм, предварительно отмытый от глинистых включений, и сапонитсодержащий материал, выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов.The following raw materials are used: river polymineral sand (the main constituent minerals: quartz, calcite, feldspars, gypsum, mica), grain sizes from 1.6 to 1.8 mm, previously washed from clay inclusions, and saponite-containing material isolated from the pulp of a tailing pond for industrial processing of ores from a diamond deposit.

Модификатор получают следующим образом. Песчаный грунт, предварительно отмытый от глинистых включений, высушивается до постоянной массы при температуре 110°С. Исходный материал методом механического диспергирования измельчается на планетарной шаровой мельнице Retsch РМ100 (продолжительность помола - 60 мин при 420 об/мин, 80°С). Затем полученная фракция подвергается мокрому помолу в течение 5 часов на планетарной шаровой мельнице (420 об/мин). Образец сапонитсодержащего материала высушивается до постоянной массы при температуре 110°С. Исходный материал методом механического диспергирования измельчается на планетарной шаровой мельнице Retsch РМ100 (продолжительность помола - 120 мин при 420 об/мин, 80°С). Размер частиц образцов определяется на установке Delsa Nano Series Zeta Potential and Submicron Particle Size Analyzers.The modifier is prepared as follows. Sandy soil, previously washed from clay inclusions, is dried to constant weight at a temperature of 110 ° C. The source material is ground by mechanical dispersion using a Retsch PM100 planetary ball mill (grinding time 60 minutes at 420 rpm, 80 ° C). Then, the obtained fraction is subjected to wet grinding for 5 hours in a planetary ball mill (420 rpm). A sample of saponite-containing material is dried to constant weight at a temperature of 110 ° C. The source material is ground by mechanical dispersion using a Retsch PM100 planetary ball mill (grinding time 120 minutes at 420 rpm, 80 ° C). Particle size of the samples is determined using the Delsa Nano Series Zeta Potential and Submicron Particle Size Analyzers.

Для экспериментов используются образцы молотого песка со средним размером частиц 102±34 нм, сапонитсодержащего материала - 361±96 нм. Данные их характеризуются по величине удельной поверхности S методом сорбции азота на анализаторе Autosorb-iQMP. Для образцов получены следующие значения удельной поверхности: песок - 8580 м2/кг, сапонитсодержащий материал - 173429 м2/кг.For experiments, samples of ground sand with an average particle size of 102 ± 34 nm, saponite-containing material - 361 ± 96 nm are used. Their data are characterized by the specific surface area S yd by the method of nitrogen sorption on an Autosorb-iQMP analyzer. The following specific surface values were obtained for the samples: sand - 8580 m 2 / kg, saponite-containing material - 173429 m 2 / kg.

По методике, основанной на измерении величины краевого угла смачивания поверхности образца водно-этанольным раствором и реализующей способ Г.А. Зисмана, определяется критическое значение поверхностного натяжения (σк) бинарной системы высокодисперсный песок - микродисперсный сапонит при варьировании массовой доли последнего в композите в диапазоне 0÷2%. Верхний предел содержания сапонитсодержащего материала в смеси обусловлен фактом нарушения однородности поверхности системы, что проявляется в невозможности фиксации псевдоравновесного состояния при нанесении эталонного водно-этанольного раствора. Определение краевого угла смачивания выполняется на установке Easy Drop. После завершения серий экспериментов, заключающихся в обязательном проведении трех параллельных измерений, рассчитывается величина ΔGS по уравнению ΔGS=Δσ+σ·ln SудII/SI. Для расчета используются не менее двух сходящихся экспериментальных значений краевого угла. Кроме того, для каждого состава композита определяется величина удельной поверхности системы. Полученные экспериментальные результаты и рассчитанные значения изобарно-изотермического потенциала композиционных составов «песок-сапонит» представлены в таблице 1.According to the method based on measuring the contact angle of the surface of the sample with a water-ethanol solution and implementing the method of G.A. Zisman, the critical value of the surface tension (σ k ) of the binary system of finely dispersed sand - microdispersed saponite is determined when the mass fraction of the latter in the composite is varied in the range 0 ÷ 2%. The upper limit of the content of saponite-containing material in the mixture is due to the fact that the uniformity of the surface of the system is violated, which is manifested in the impossibility of fixing a pseudo-equilibrium state when applying a standard water-ethanol solution. Determination of the wetting angle is carried out on the Easy Drop installation. After completion of a series of experiments consisting in the obligatory carrying out of three parallel measurements, the value ΔG S is calculated by the equation ΔG S = Δσ + σ · ln S beats II / S yd I. For the calculation, at least two converging experimental values of the contact angle are used. In addition, for each composite composition, the specific surface area of the system is determined. The obtained experimental results and calculated values of the isobaric-isothermal potential of the sand-saponite composite compositions are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 приведен графический вид функциональной зависимости ΔGS=f(p), который показывает наличие в исследуемой бинарной системе области соотношения компонентов, характеризующейся отрицательными значениями ΔGS.The invention is illustrated in the drawing, where Fig. 1 is a graphical view of the functional dependence ΔG S = f (p), which shows the presence in the binary system under study of a region of the component ratio characterized by negative ΔG S values.

На фиг.2 и фиг.3 представлены протоколы испытаний модификатора. На фиг.2 предельное сопротивление сдвигу образца песка фракции 0,1-0,25 мм без добавки модификатора; на фиг.3 - с добавкой модификатора 5% по массе.Figure 2 and figure 3 presents the test reports of the modifier. In Fig.2, the ultimate shear resistance of a sample of sand fraction 0.1-0.25 mm without the addition of a modifier; figure 3 - with the addition of a modifier of 5% by weight.

Исходя из вышеизложенного для данной системы можно использовать понятие термодинамической совместимости компонентов, которая отмечается при содержании сапонита в интервале 3÷6%, причем с явно выраженным экстремумом при его 4%-ной добавке.Based on the foregoing, for this system, we can use the concept of thermodynamic compatibility of components, which is observed when the saponite content is in the range of 3–6%, and with a pronounced extremum with its 4% addition.

Показателями прочностных характеристик грунта являются удельное сцепление и угол внутреннего трения.Indicators of the strength characteristics of the soil are specific adhesion and the angle of internal friction.

Примеры реализации изобретения, подтверждающие повышение прочностных характеристик песчаного грунта, представлены в таблице 2 - определение удельного сцепления и угла внутреннего трения (примеры 1-6). Испытания проводились на приборе прямого плоскостного среза «Shear Trac-II».Examples of the invention, confirming the increase in the strength characteristics of sandy soil, are presented in table 2 - determination of specific adhesion and angle of internal friction (examples 1-6). The tests were carried out on a Shear Trac-II straight cut device.

Состав для укрепления полученный смешении измельченного сапонитсодержащего материала и песка добавляется в песчаный грунт в сухом состоянии с последующим перемешиванием.The composition for strengthening obtained by mixing the crushed saponite-containing material and sand is added to the sandy soil in a dry state, followed by mixing.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Приведенные примеры реализации изобретения 1-6 подтверждают повышение прочностных характеристик песчаного грунта при применении заявляемого состава.The examples of the implementation of the invention 1-6 confirm the increase in the strength characteristics of sandy soil when using the inventive composition.

Claims (1)

Состав для укрепления песчаного грунта, включающий наполнитель и связующий компонент, отличающийся тем, что наполнитель содержит измельченный до высокодисперсного состояния песок (74-136 нм), а в качестве связующего компонента применен измельченный до микродисперсного состояния сапонитсодержащий материал (265-451 нм), выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
сапонитсодержащий материал 3-6;
песок - остальное.
A composition for strengthening sandy soil, comprising a filler and a binder component, characterized in that the filler contains sand (finely dispersed) (74-136 nm), and a saponite-containing material (265-451 nm), crushed to a microdispersed state (265-451 nm), isolated from the pulp of a tailing pond for industrial processing of ores from a diamond deposit, in the following ratio of components, wt.%:
saponite-containing material 3-6;
sand - the rest.
RU2013121247/03A 2013-05-07 2013-05-07 Composition for sandy soil reinforcement RU2534862C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121247/03A RU2534862C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Composition for sandy soil reinforcement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121247/03A RU2534862C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Composition for sandy soil reinforcement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013121247A RU2013121247A (en) 2014-11-20
RU2534862C1 true RU2534862C1 (en) 2014-12-10

Family

ID=53285688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121247/03A RU2534862C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Composition for sandy soil reinforcement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534862C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595280C1 (en) * 2015-08-10 2016-08-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Organomineral additive for reinforcing sand

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1165705A1 (en) * 1983-11-14 1985-07-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Пустынь Ан Тссср Composition for consolidating sandy soil
US7419540B2 (en) * 2000-08-29 2008-09-02 Sud-Chemie Ag Swellable phyllosilicates

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1165705A1 (en) * 1983-11-14 1985-07-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Пустынь Ан Тссср Composition for consolidating sandy soil
US7419540B2 (en) * 2000-08-29 2008-09-02 Sud-Chemie Ag Swellable phyllosilicates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАЗЕТА " АРКТИЧЕСКИЙ ВЕКТОР" ДЕКАБРЬ 2011, N 11 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595280C1 (en) * 2015-08-10 2016-08-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Organomineral additive for reinforcing sand

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013121247A (en) 2014-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fazaeli et al. Laboratory and field evaluation of the warm fiber reinforced high performance asphalt mixtures (case study Karaj–Chaloos Road)
Vakili et al. Stabilization of dispersive soils by pozzolan
Cihlářová et al. Use of adhesion promoters in asphalt mixtures
Patel et al. Subgrade soil stabilization using chemical additives
RU2534862C1 (en) Composition for sandy soil reinforcement
Mukhtar et al. Relationship between the physicochemical and electrostatic charge characteristics of filler materials on the morphological and adhesive Pull-Off tensile strength of asphalt mastics
Li et al. Investigation on the effects of fluid intensification based preconditioning process on the decarburization enhancement of fly ash
RU2595280C1 (en) Organomineral additive for reinforcing sand
Daghighi et al. Effect of different additives on fatigue behavior of asphalt mixtures
RU2579128C2 (en) Asphalt mixture
RU2521988C1 (en) Bitumen-concrete mixture on nano-modified binder
Oliveira et al. Laboratory and field study of a WMA mixture produced with a new temperature reduction additive
Ye et al. Effects of Aggregate Gradation on Drying Micro-Surfacing added by Waste Rubber Powders
Jeeravipoolvarn et al. Characterization of oil sands thickened tailings
Anjarwati et al. The effect of iron powder waste as a replacement of amount of fillers on HRS (Hot Rolled Sheet)
Ghavibazoo et al. Effect of gradation and aged binder content of reclaimed asphalt pavement (RAP) on properties of cold-recycled asphalt mix
Mehta et al. Bitumen Concrete Mix Design Using Cement and Phosphogypsum as Filler Materials
Sarsam et al. Evaluating water damage resistance of recycled asphalt concrete mixtures
Saylak et al. Fly ash-calcium chloride stabilization in road construction
Mat et al. Properties of Asphaltic Concrete Containing Sasobit®
Tjaronge et al. Analysis of stability of residue asphalt emulsion mixture containing Buton Granular Asphalt (BGA)
Tripathi et al. Optimization of Different Anti Stripping Agents in Construction of Flexible Pavement
Oliveira et al. Asphalt mixtures produced with 100% reclaimed materials
Musty et al. Evaluation of reclaimed asphalt pavement materials from ultra-thin bonded bituminous surface
Figueroa et al. Moisture damage analysis through the TSR and MIST test using water conditioning asphalt

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160508