RU2633750C1 - Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией - Google Patents

Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией Download PDF

Info

Publication number
RU2633750C1
RU2633750C1 RU2017116086A RU2017116086A RU2633750C1 RU 2633750 C1 RU2633750 C1 RU 2633750C1 RU 2017116086 A RU2017116086 A RU 2017116086A RU 2017116086 A RU2017116086 A RU 2017116086A RU 2633750 C1 RU2633750 C1 RU 2633750C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
soil
amount
chemical element
pulp
Prior art date
Application number
RU2017116086A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Алексеевич Гришко
Original Assignee
Дмитрий Алексеевич Гришко
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 Дмитрий Алексеевич Гришко filed Critical Дмитрий Алексеевич Гришко
Priority to RU2017116086A priority Critical patent/RU2633750C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2633750C1 publication Critical patent/RU2633750C1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к оперативному определению количества содержания цемента в грунтоцементной конструкции, созданной струйной цементацией. При проведении струйной цементации из количества цемента, необходимого для создания подземной строительной конструкции, замешивают цементный раствор с добавлением в него химического элемента, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, производят бурение лидерной скважины до проектной отметки и в процессе обратного хода в буровую колонну под высоким давлением подают цементный раствор для образования в грунте строительной конструкции, при этом из грунта выделяется грунтоцементная пульпа, отбирают пробу цементного раствора и грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, производят замер верхней части возведенной конструкции, вычисляют ее площадь, а затем количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 подземной конструкции, рассчитывают из заданного соотношения. Достигается возможность оперативно определять количества содержания цемента в грунтоцементной конструкции, созданной струйной цементацией.

Description

Изобретение относится к способам оперативного определения количества содержания цемента в грунтоцементной конструкции, созданной струйной цементацией.
«Наиболее важным параметром, определяющим конечную эффективность струйной технологии, является количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 укрепленного грунта. Именно данный параметр определяет прочность материала грунтоцементных колонн или их фильтрационные свойства» (Малинин А.Г. Обоснование расхода цемента при струйной цементации грунта / А.Г. Малинин // Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. - 2003 - №2 – С.3).
Согласно требованиям СТО НОСТРОЙ 2.3.18-2011. Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве. М.:- Изд. БСТ-2011-п.5.1.1.4 «После выбора вида и состава инъекционного раствора следует выполнить опытное укрепление грунта на строительной площадке для определения расчетного объема и радиуса инъекции раствора, физико-механических характеристик укрепленных грунтов…, а при струйной цементации давления нагнетания раствора и воздуха, скорости подъема и вращения монитора, расхода раствора на 1 м скважины». И одним из основных параметров является прочность возводимых подземных конструкций.
Известен способ контроля качества жидкого бетона с использованием ультразвуковых сигналов, при котором измеряют скорость ультразвука в жидком бетоне, затем выявляют зависимость этой скорости от соотношения содержания цемента и воды (Лешинский М.Ю. Испытание бетона. М.: Стройиздат, 1980, с. 135-137, 152). Данный способ позволяет определять прочность строительных конструкций по состоянию жидкого бетона.
Однако скорость ультразвука зависит также от заполнения бетона твердой фракцией (гравий, щебень, включения грунта), что делает невозможным применение способа для определения количества цемента в грунтоцементной пульпе при струйной цементации.
Известен способ определения количества цемента в выделяемой из скважины грунтоцементной пульпе, заключающийся в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора в виде магнитомягкого железосодержащего вещества (RU 2165495 C1, E02D 5/46, E02D 3/12, опубл. 20.04.2001).
Недостатком способа является наполнение грунтоцементного тела строительной конструкции порошковым материалом, подвергающимся коррозии и приводящим к снижению прочности строительной конструкции.
Известен способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции (RU 2513567 C1, E02D3/12, G01N 27/22 опубл. 20.04.2014), в котором в цементный раствор добавляют порошок графита, измеряют электропроводность цементного раствора и грунтоцементной пульпы и по приведенной формуле определяют количество цемента в грунтоцементном материале строительной конструкции.
Недостатком известного способа является то, что грунт содержит электропроводные растворы солей и окислов, которые влияют на результат замера электропроводности грунтоцементной пульпы и вносят значительную ошибку в результат вычисления количества цемента в пульпе.
Наиболее близким аналогом к предложенному способу является способ (RU 2611373 C1, G01N 33/38, G01N 23/223, опубл. 21.02. 2017) определения объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при создании подземных конструкций струйной цементацией, при котором производят отбор проб исследуемого материала и определение рентгенофлуоресцентным методом количественного содержания химического элемента в отобранных пробах, причем перед струйной цементацией выбирают химический элемент, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, для закачки его в грунт совместно с цементным раствором при струйной цементации, приготавливают цементный раствор замешиванием цемента в воде и при приготовлении цементного раствора вводят выбранный химический элемент в цементный раствор, отбирают пробу цементного раствора, производят бурение на проектную глубину и закачивают цементный раствор под давлением в грунт для образования в грунте строительной конструкции и выделения из грунта грунтоцементной пульпы, при проведений струйной цементации отбирают пробу грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, и рассчитывают объемную концентрацию цементного раствора в грунтоцементной пульпе по формуле.
Способ не дает возможности определять количество цемента в грунтоцементном материале возведенной конструкции струйной цементацией.
Задачей предлагаемого способа является оперативное определение количества цемента в грунтоцементном материале конструкции для проведения прочностных расчетов сооруженной конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, созданной струйной цементацией при которой из количества цемента, необходимого для создания подземной строительной конструкции, замешивают цементный раствор с добавлением в него химического элемента, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, производят бурение лидерной скважины до проектной отметки и в процессе обратного хода в буровую колонну под высоким давлением подают цементный раствор для образования в грунте строительной конструкции, при этом из грунта выделяется грунтоцементная пульпа, отбирают пробу цементного раствора и грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, производят обмер верхнего торца возведенной конструкции, вычисляют его площадь, а затем количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 подземной конструкции рассчитывают по формуле:
Figure 00000001
где, m ц 1 - количество сухого цемента в 1 м3 грунтоцементного материала конструкции, кг;
m - количество цемента, кг, затраченного для приготовления цементного раствора на создание подземной конструкции;
s - площадь поперечного сечения созданной конструкции, м2;
h - глубина заложения конструкции, м;
ρс - плотность цементного раствора, кг/л;
ρп - плотность грунтоцементной пульпы, кг/л;
Сс - весовая концентрация химического элемента в цементном растворе, мг/кг;
Сп - весовая концентрация химического элемента в грунтоцементной пульпе, мг/кг.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что количество цемента (в сухом состоянии) в грунтоцементном материале подземной конструкции может быть определено как разность между количеством цемента, содержащегося в закачиваемом цементном растворе, и количеством цемента, содержащегося в выделяемой из скважины грунтоцементной пульпе. При этом количество цемента, выносимое в грунтоцементной пульпе, и количество цемента, создающее строительную конструкцию, зависят от физико-механических характеристик грунта, а также параметров процесса струйной цементации. Количество цемента для изготовления подземной конструкции известно, так, при укреплении грунта «Расход цемента варьируется в диапазоне 350-700 кг/м3. Стандартным считается значение 450 кг/м3. Расход цемента повышают до 700 кг/м3 при укреплении органического грунта. В задачах устройства противофильтрационных завес принимается минимальный расход цемента» (Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. - Пермь: Престтайм, 2007. - С. 18). Расход цемента уточняется при создании опытных свай.
Концентрация цемента в цементном растворе, выводимом с пульпой на поверхность земли соответствует концентрации цемента в цементном растворе, закачиваемом в скважину, поэтому количество цемента, в пульпе определяется через объем цементного раствора, выводимого с пульпой по патенту RU 2611373 С1.. Для определения количество цемента (в сухом состоянии) в грунтоцементном материале подземной конструкции на 1 м3, разность количества цемента цементного раствора и количество цемента, содержащегося в грунтоцементной пульпе, необходимо разделить на объем подземной конструкции.
Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующим примером.
При строительстве подземного сооружения укрепление грунтов осуществляют созданием струйной цементацией поля грунтоцементных свай диаметром 0,8 м, с заглублением 6 м. Укрепляемый грунт состоит из слоев песчаников и суглинок. По проекту цементный раствор изготавливают с водоцементным отношением 0,9 из цемента марки М500 ГОСТ 10178-85 с насыпной плотностью 1,3 кг/л. Объем возводимой сваи 3 м3, что потребует 450×3=1350 кг цемента. При водоцементном отношении 0,9 для замеса цементного раствора потребуется 1350×0,9=1215 л воды. Давление нагнетания раствора 500 атм. В качестве вводимого в цементный раствор индикаторного элемента выбирают кобальт (Со), входящий в гидрооксид кобальта Со(Н2O)2 ТУ261 - 001 - 469133 -78 --2002 (применяется при изготовлении строительных материалов, стекла). В грунте следы кобальта не обнаружены. Концентрацию кобальта в пробах определяют спектрометром Delta Premium (США), а плотность плотномером Densito 30 РХ (Италия).
Минимальное количество вводимого элемента, согласно RU 2611373 С1, рассчитывают по формуле Рр мин=5 Cпо;
где: Рр мин - минимальное количество химического элемента вводимого на 1 кг цементного раствора (мг/кг);
Спо - предел обнаружения применяемым спектрометром химического элемента (мг/кг).
Для кобальта Спо=10 мг/кг (Портативный анализатор металлов и сплавов Olympus Delta Professional. http://pvp-snk.ru/daltaprofesional. С. 5. Таблица LOD) Рр мин=5×10 мг/кг=50 мг/кг и с учетом его содержания 62% в порошке гидрооксида кобальта, минимальное количество порошка гидрооксида кобальта равно 80 мг/кг.
При проведении струйной цементации производят отбор проб цементного раствора и грунтоцементной пульпы, в которых определяют концентрацию кобальта, а также плотность проб.
Для цементного раствора:
плотность - ρс=1,25 кг/л, концентрация - Сс Co=87,8 мг/кг
Для пульпы:
плотность - ρп=1,62 кг/л, концентрация - Сп Со=21,9 мг/кг
При обмере верхнего торца сваи, ее диаметр составил 0,76 м. То есть площадь поперечного сечения сваи составляет 0,45 м2.
Определяют количественное содержание цемента в 1 м3 материала грунтоцементной конструкции:
Figure 00000002
По графику рис. 3.10 (Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. - Пермь: Престтайм, 2007 - С. 103) содержание 340 кг/м3 цемента в грунтоцементной конструкции соответствует 2,2 МПа прочности на сжатие.
Предлагаемое изобретение дает возможность оперативно рассчитать фактическую прочность возводимых струйной цементацией подземных конструкций при возведении их в различных геологических условиях.

Claims (10)

  1. Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, созданной струйной цементацией, при которой из количества цемента, необходимого для создания подземной строительной конструкции, замешивают цементный раствор с добавлением в него химического элемента, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, производят бурение лидерной скважины до проектной отметки и в процессе обратного хода в буровую колонну под высоким давлением подают цементный раствор для образования в грунте строительной конструкции, при этом из грунта выделяется грунтоцементная пульпа, отбирают пробу цементного раствора и грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, отличающийся тем, что производят обмер верхнего торца возведенной конструкции, вычисляют его площадь, а затем количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 подземной конструкции, рассчитывают по формуле:
  2. Figure 00000003
  3. где, mц1 - количество сухого цемента в 1 м3 грунтоцементного материала конструкции, кг;
  4. m - количество цемента, кг, затраченного для приготовления цементного раствора на создание подземной конструкции;
  5. s - площадь поперечного сечения созданной конструкции, м2;
  6. h - глубина заложения конструкции, м;
  7. ρс - плотность цементного раствора, кг/л;
  8. ρп - плотность грунтоцементной пульпы, кг/л;
  9. Сс - весовая концентрация химического элемента в цементном растворе, мг/кг;
  10. Сп - весовая концентрация химического элемента в грунтоцементной пульпе, мг/кг.
RU2017116086A 2017-05-10 2017-05-10 Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией RU2633750C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017116086A RU2633750C1 (ru) 2017-05-10 2017-05-10 Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017116086A RU2633750C1 (ru) 2017-05-10 2017-05-10 Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2633750C1 true RU2633750C1 (ru) 2017-10-17

Family

ID=60129632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017116086A RU2633750C1 (ru) 2017-05-10 2017-05-10 Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2633750C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757545C1 (ru) * 2021-03-16 2021-10-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875679A (ja) * 1994-09-08 1996-03-22 Kajima Corp ソイルセメント中のセメント量の計測方法
RU2165495C1 (ru) * 1999-12-17 2001-04-20 Закрытое акционерное общество "НЕЙРОКОМ" Способ контроля характеристик жидкой колонны в процессе ее образования
RU2513567C1 (ru) * 2012-11-01 2014-04-20 Закрытое акционерное общество "Триада-Холдинг" Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
CN103969272A (zh) * 2013-01-30 2014-08-06 中国建材检验认证集团股份有限公司 X射线荧光分析测定水泥成分的方法及系统
CN104198511A (zh) * 2014-07-23 2014-12-10 浙江工业大学 一种水泥硬化浆体中三硫型水化硫铝酸钙含量的定量检测方法
RU2611373C1 (ru) * 2015-10-07 2017-02-21 Дмитрий Алексеевич Гришко Способ определения объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при струйной цементации

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875679A (ja) * 1994-09-08 1996-03-22 Kajima Corp ソイルセメント中のセメント量の計測方法
RU2165495C1 (ru) * 1999-12-17 2001-04-20 Закрытое акционерное общество "НЕЙРОКОМ" Способ контроля характеристик жидкой колонны в процессе ее образования
RU2513567C1 (ru) * 2012-11-01 2014-04-20 Закрытое акционерное общество "Триада-Холдинг" Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
CN103969272A (zh) * 2013-01-30 2014-08-06 中国建材检验认证集团股份有限公司 X射线荧光分析测定水泥成分的方法及系统
CN104198511A (zh) * 2014-07-23 2014-12-10 浙江工业大学 一种水泥硬化浆体中三硫型水化硫铝酸钙含量的定量检测方法
RU2611373C1 (ru) * 2015-10-07 2017-02-21 Дмитрий Алексеевич Гришко Способ определения объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при струйной цементации

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757545C1 (ru) * 2021-03-16 2021-10-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ определения количества цемента в изделии из цементно-песчаной смеси

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108166994B (zh) 一种应用于富水砂层盾构隧道的注浆加固圈的施工方法
Warner et al. Planning and performing compaction grouting
Castellanza et al. An attempt to predict the failure time of abandoned mine pillars
RU2633750C1 (ru) Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией
Ibragimov Characteristics of Soil Grouting by Hydro-Jet Technology.
Larsson Shear box apparatus for modelling chemical stabilised soil–introductory tests
JP4885326B1 (ja) 地盤改良工法
Guimond-Barrett Influence of mixing and curing conditions on the characteristics and durability of soils stabilised by deep mixing
CN108678375A (zh) 一种使用gin灌浆法的灌浆施工工艺
RU2513567C1 (ru) Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
CN102373718B (zh) 基于圆形自由紊动射流理论的高压旋喷桩直径确定方法
JP6891062B2 (ja) 根固め部の強度推定方法
Kalach et al. Characteristics of ultrafine permeation grouting for foundation soil of Northern River Terminal in Moscow
Shahsavari et al. Simulation of cemented paste backfill (CPB) deposition through column experiments: comparisons of field measurements, laboratory measurements, and analytical solutions
JP6831211B2 (ja) 埋戻し材の強度管理方法及び地盤の埋戻し方法
RU2625770C1 (ru) Способ определения объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при струйной цементации
Gladkov et al. Strength and deformation characteristics of soil-concrete as a function of jet-grouting parameters
KEONG Properties of cement based permeation grout used in ground engineering
RU2405083C1 (ru) Способ оценки степени переуплотнения глинистых грунтов в природном залегании
Zotsenko et al. Characteristics of manmade stiff grounds improved by drill-mixing method
Tran-Nguyen et al. Permeability of soilcrete specimens made from the mekong delta’s soft clay mixed with cement slurry
RU2642760C1 (ru) Способ выявления и устранения дефектов изготовляемой в грунте сваи
Ali Akbar et al. Evaluating and Comparing of Three Penetrability Measuring Devices: Modified Filter Pump, Modified Penetrability Meter, and Short Slot
KR101708740B1 (ko) 점탄성 그라우트재 주입장치 및 이를 이용한 친환경 지반 보강 공법
Garbin, Jr et al. Mass Stabilization for Settlement Control of Shallow Foundations on Soft Organic Clayey Soils