RU2643869C1 - Состав для укрепления грунта, способ укрепления грунта и грунтовая смесь - Google Patents
Состав для укрепления грунта, способ укрепления грунта и грунтовая смесь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2643869C1 RU2643869C1 RU2016145347A RU2016145347A RU2643869C1 RU 2643869 C1 RU2643869 C1 RU 2643869C1 RU 2016145347 A RU2016145347 A RU 2016145347A RU 2016145347 A RU2016145347 A RU 2016145347A RU 2643869 C1 RU2643869 C1 RU 2643869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- composition
- strengthening
- water
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 23
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- -1 moreover Substances 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 11
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 11
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 11
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 11
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 9
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 9
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 5
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC=C.C=CC#N NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000000834 fixative Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000010413 gardening Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M hexanoate Chemical compound CCCCCC([O-])=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003864 humus Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000010494 opalescence Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P pentacalcium;dioxido(oxo)silane;hydron;tetrahydrate Chemical group [H+].[H+].O.O.O.O.[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000008521 reorganization Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
- C09K17/12—Water-soluble silicates, e.g. waterglass
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C3/00—Foundations for pavings
- E01C3/04—Foundations produced by soil stabilisation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C7/00—Coherent pavings made in situ
- E01C7/36—Coherent pavings made in situ by subjecting soil to stabilisation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к дорожному строительству, а именно к укреплению грунта с помощью органических и неорганических составов, используемых в строительстве дорог для стабилизации и укрепления пластичных, переувлажненных, засоленных грунтов, и способам укрепления грунтов. Состав для укрепления грунта включает разведенные в воде эфир целлюлозы и силикат натрия при следующем соотношении, мас.%: эфир целлюлозы 0,25-1,7, силикат натрия 0,3-7, вода с рН-фактором более 3 и температурой до 40°С - остальное. Способ укрепления грунта заключается в обработке грунта цементом и указанным выше составом, перемешивании и уплотнении, причем применяют цемент в количестве 2,3-6 мас.% от массы обрабатываемого грунта, а указанный выше состав в количестве 1,5-2 мас.% от массы обрабатываемого грунта. Грунтовая смесь для дорожного строительства, полученная указанным выше способом, содержит, мас.%: эфир целлюлозы 0,0046-0,0315, силикат натрия 0,0055-0,129, воду 1,55-1,95, цемент 2,3-6, грунт – остальное. Технический результат – увеличение прочности и морозостойкости грунтовой смеси. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к укреплению грунта с помощью органических и неорганических составов, используемых в строительстве дорог для стабилизации и укрепления пластичных, переувлажненных, засоленных грунтов, и способам укрепления грунтов.
Из существующего уровня техники известно изобретение «Состав для стабилизации грунта и способ его использования в дорожном строительстве» по патенту РФ № 2281356 (приоритет 03.02.2005). Состав для стабилизации грунта содержит гипс, цемент, известь и минеральную добавку, причем в него дополнительно введены доменный шлак и базальтовые волокна, а в качестве минеральной добавки вводится сажа при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс - 35-42; известь - 17-23; цемент - 9-14; доменный шлак - 9-14; базальтовые волокна - 0,1-1,0; сажа - 17-22. Способ использования указанного состава для стабилизации грунта при ремонте или строительстве оснований дорог включает предварительную подготовку грунта, внесение в разрыхленный грунт заданного количества состава для стабилизации грунта при естественной влажности грунта меньше оптимальной, нанесение смеси на дорожное основание с одновременным перемешиванием и увлажнением смеси до оптимальной влажности, последующее уплотнение смеси, при этом для стабилизации грунта применяют состав в количестве 4-6 мас.% от массы обрабатываемого грунта, а увлажнение смеси осуществляют до достижения влажности 20 мас.%.
Из существующего уровня техники также известно изобретение «Грунт укрепленный дорожно-строительный» по патенту РФ № 2541009 (приоритет 24.06.2013). Грунт укрепленный дорожно-строительный характеризуется тем, что он получен из смеси, включающей, мас.%: цемент 5-15, отход термической утилизации нефтешламов - золошлак плотностью от 1,2 до 1,6 кг/дм3 30-40, минеральный наполнитель 0-30, торфяной сорбент 2-4, буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм3 - остальное.
Наиболее близким к заявляемому решению является изобретение «Способ закрепления грунта или фундамента» по патенту РФ № 2503768 (приоритет 28.03.2008).
Способ заключается в обработке грунта содержащим латексный полимер закрепителем, применяемым в смеси с водой. Обработку грунта или фундамента осуществляют путем введения закрепителя посредством фрезы методом фрезеровки при смешивании закрепителя с грунтом или фундаментом. В качестве латексного полимера используют латексы из группы, включающей стирол-бутадиеновый латекс, (мет)акрилатный латекс, этилен-винилацетатный латекс, этилен/пропиленовый латекс, этилен/пропилен-димерный латекс, бутадиен-акрилонитриловый латекс, силиконовый латекс, полибутадиеновый латекс, латекс из натурального каучука или же смесь двух или нескольких из указанных латексов. Закрепитель дополнительно содержит загуститель на основе целлюлозы, пеногаситель, выбранный из группы, включающей силиконы, гликолевые эфиры, натуральные жиры или масла и жирные спирты, а также, по меньшей мере, один хлорид или, по меньшей мере, один гидроксид щелочного или щелочноземельного металла, причем закрепитель имеет состав (вес.%): 0,1-50 латексного полимера, 0,05-5 загустителя, до 5 пеногасителя, 0,01-10 хлорида или гидроксида щелочного или щелочноземельного металла, остаток до 100 - вода.
Общими признаками приведенного решения и заявляемого изобретения являются:
-состав для разведения в воде, включающий эфир целлюлозы;
- цемент, который насыпают на грунт перед введением разведенного в воде состава.
- перемешивание и уплотнение полученной грунтовой смеси.
Отличительными признаками заявляемого решения являются наличие в составе для укрепления грунта силиката натрия и кремнезоля.
Технический результат заключается в увеличении прочности укрепленной грунтовой смеси заявляемым составом для укрепления грунта по предложенному способу с использованием предложенного состава для укрепления грунта.
Технический результат достигается за счет того, что предлагаемый состав для укрепления грунта включает разведенные в воде эфир целлюлозы и силикат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
эфир целлюлозы 0,25-1,7
силикат натрия 0.3-7
вода остальное
Предпочтительно, чтобы состав для укрепления грунта по предлагаемому изобретению дополнительно содержал кремнезоль в количестве 0,25-3,5 мас.%, при использовании состава для укрепления грунта с числом пластичности меньше 12.
Технический результат достигается за счет того, что способ укрепления грунта заключается в обработке грунта цементом и составом, включающим разведенные в воде эфир целлюлозы и силикат натрия, причем на подготовленный грунт распределяют цемент и состав, при следующем соотношении мас. %:
эфир целлюлозы 0,25 - 1,7
силикат натрия 0,3 - 7
вода остальное
затем цемент, состав и грунт перемешивают и уплотняют, причем применяют цемент в количестве 2,3-6 мас.%, а состав для укрепления грунта в количестве 1,5-2 мас.% от массы обрабатываемого грунта.
Технический результат достигается за счет того, что грунтовая смесь включает грунт, цемент, состав для укрепления грунта, включающий эфир целлюлозы, силикат натрия, кременезоль, и воду, при следующем соотношении, мас.%:
эфир целлюлозы 0,0046-0,0315
силикат натрия 0,0055-0,129
вода 1,55 - 1,95
цемент 2,3 - 6
грунт остальное
Предпочтительно, чтобы грунтовая смесь также включала кремнезоль в количестве 0,0055-0,065, при использовании состава для укрепления грунта с числом пластичности меньше 12.
Для приготовления состава для укрепления грунта необходимо взять воду. Вода может быть любой, с РН-фактором больше 3. Температура воды не выше 40 градусов Цельсия. Ввести эфир целлюлозы в воду до полного растворения. Затем ввести силикат натрия до полного растворения. А затем можно добавить кремнезоль до полного растворения в воде. Все компоненты состава берут с учетом пропорций, указанных в формуле изобретения. Полученный раствор хранить при температуре выше 5 градусов Цельсия. При появлении осадка перемешивать.
При реализации предлагаемого способа предварительно обычно отбирают пробу грунта, чтобы можно было исследовать в лаборатории гранулометрический состав, минералогию и физико-механические показатели грунта. Кроме того, иногда проводят предварительные инженерно-геологические (геотехнические) исследования, а в случае площадей, занимаемых транспортными сооружениями, - определяют нагрузку и интенсивность движения транспорта. Кроме того, иногда определяют климатические условия, например, частоту замерзания и количество осадков. Исходя из этого, можно более точно выбрать дозировку всех компонентов состава для укрепления грунта и цемента в пределах предложенных диапазонов изобретения. Предлагаемое изобретение показало отличные результаты в испытаниях при обработке различных грунтов и позволяет минимизировать предварительные работы и выбирать дозировку компонентов в указанных пределах, при этом будет обеспечен заявляемый технический результат.
После обработки грунта, например, бульдозерами или грейдерами, для размельчения частиц грунта до нужной крупности, насыпают цемент и поливают приготовленным составом, перемешивают получившуюся грунтовую смесь до получения однородной смеси, используя, например, навесной ресайклер. При перемешивании возможно дополнительное увлажнение до оптимальной влажности. Затем необходимо уложить грунтовую смесь на ширину и толщину, предусмотренные проектом, с приданием требуемого профиля, и уплотнить грунтовую смесь, например, с помощью катковых машин. Затем обычно отбирают пробу и исследуют несущую способность после схватывания. Это позволяет обеспечить надлежащий контроль качества. В завершение можно, например, обычным образом положить асфальт, причем можно обойтись без щебеночного несущего слоя.
Состав для укрепления грунта при реализации предложенным способом позволяет преобразовать грунт, исключая какую-либо тиксотропию в дальнейшем. Грунтовая смесь становится стабильной, значительно повышается прочность, резко снижается водонасыщение, увеличивается морозостойкость. В процессе укрепления грунта, согласно изобретению, возникают разные типы связей (далее структур) между частицами грунтовой смеси.
В полученной укрепленной грунтовой смеси возникают кристаллизационные, коагуляционные, конденсационные связи. На возникновение этих связей влияют каждый из компонентов грунтовой смеси по изобретению.
Так, цемент, вводимый в грунт, обеспечивает рост прочности связей коагуляционного типа. Прочность коагуляционных связей и интенсивность роста прочности возрастает с увеличением дисперсности грунтовой смеси, что указывает на влияние активной поверхности частиц грунтовой смеси на физико-химические процессы взаимодействия цемента с другими компонентами грунтовой смеси. Соотношение жестких (кристаллизационных) и гибких (коагуляционных) связей в грунтовой смеси определяет их деформационные свойства.
Прочностные свойства грунтовой смеси определяются прочностью кристаллизационных связей.
Деформационные свойства грунтовой смеси будут определяться прочностью именно коагуляционных связей.
Водостойкость и морозостойкость грунтовой смеси определяются прочностью конденсационных структур.
Состав для укрепления грунта позволяет регулировать сроки твердения грунтовой смеси, направлять процессы структурообразования при укреплении грунтов в нужную сторону. Действие состава зависит от типа грунта, укрепление которого необходимо, поэтому в состав для укрепления грунта включены компоненты в допустимых диапазонах, а точное количество компонента подбирается в пределах указанных диапазонов в формуле изобретения в соответствии с типом грунта.
Образующиеся при воздействии на грунт заявленного состава кристаллизационные структуры являются наиболее прочными. Они возникают в результате сращивания кристалликов новой твердой фазы, возникающей при взаимодействии эфира целлюлозы с цементом при гидратации цемента. Кристаллизационные структуры характерны тем, что они развиваются на основе коагуляционных структур путем выкристаллизовывания совместно с полимеризующимся эфиром целлюлозы, при полимеризации которого образуется пленка необратимого соединения с вышеуказанными продуктами гидратации. Полученные соединения срастаются в прочный монолит в процессе своего роста и упрочняются с увеличением времени их твердения.
Так, входящий в состав композиции эфир целлюлозы, адсорбируясь на минеральных частицах грунта и цемента, в первой фазе твердения цемента блокирует потенциальные центры коагуляционного и кристаллизационного структурообразования, чем способствует сближению фаз твердения и, как следствие, приводит к уменьшению микротрещиноватости структуры материала и к повышению его прочности. Затем начинается процесс отверждения эфира целлюлозы и цемента, который состоит из «расслоения» и последующего освобождения от воды путем испарения. Частички эмульсии эфира целлюлозы смачивают поверхность частицы грунта и осаждаются на ней. Получившаяся в процессе полимеризации эфира целлюлозы плёнка прочно связывает между собой частицы грунтовой смеси, обеспечивая повышение прочности образующихся кристаллизационных структур. Эти процессы укрепления относятся к физико-химическим.
При взаимодействии кристаллизационных структур, полученных от соединения полимеризующегося эфира целлюлозы с продуктами гидратации цемента, с силикатом натрия возникают коагуляционные и конденсационные структуры. Возникновение коагуляционных структур обусловлено тем, что при попадании в грунт водного раствора силиката натрия обеспечивается необратимое изменение физико-механических свойств грунтовой смеси за счет химического воздействия, путем ионного замещения пленочной воды на поверхности пылеватых частиц молекулами силиката натрия, которые обладают водоотталкивающим действием. Пленочная вода, в результате уплотнения обработанного глинистого грунта, легко выводится из него, а этот слой переводится в непучинистое состояние и может быть использован в качестве рабочего слоя дорожной одежды.
Полученная грунтовая смесь становится более прочной и практически водонепроницаемой, что делает ее устойчивой к воздействию любых климатических условий и способной воспринимать увеличенную полезную нагрузку даже в условиях длительных, обильных осадков.
Испытания и опыт применения показывают, что высоко-пластичные глинистые грунты, для высушивания которых до оптимальной влажности требуется несколько суток, в результате обработки высыхают и могут быть уплотнены в течении 24 часов. Определенные минералы, такие, как смектиты, монтмориллониты и т.п., имеют пространства между пластинами или слоями, которые могут адсорбировать воду, заставляя эти слои раздвигаться. Они известны как набухающие материалы (пучинистые грунты) и являются причиной многих разрушений в строительных или дорожных конструкциях. Введение в грунт силиката натрия позволяет предотвратить адсорбцию воды и получить ситуацию, когда отрицательный заряд грунта сбалансирован, и положительные ионы не могут быть удалены, таким образом, образуя грунт, инертный к воде.
Наличие в составе для укрепления грунта силиката натрия позволяет решить проблему стабилизации и укрепления грунтов с высоким числом пластичности, а также переувлажненных и монтмориллонитовых грунтов. Наиболее эффективно применять рассматриваемый состав для укрепления грунтов с числом пластичности более 12. Наличие силиката натрия в составе для укрепления грунтов позволяет также запустить физико-химические процессы образования конденсационных структур, что отражается на марочной прочности грунтовой смеси. При этом дальнейший рост прочности в такой грунтовой смеси не прекращается, а идет интенсивнее, чем в грунтовой смести без добавки силиката натрия. Поэтому наибольший эффект можно достичь при укреплении тяжелых суглинков и глин.
В рассматриваемый состав дополнительно добавляют кремнезоль. Кремнезоль, взаимодействуя с другими компонентами в грунтовой смеси, формирует одновременно кристаллизационные и конденсационные связи, что позволяет регулировать скорость кристаллизации и скорость образования зародышей кристаллов гидросиликатов тоберморитовой группы, так как компоненты кремнезоля с высокой химической активностью, соединяясь с продуктами гидратации, содействуют их росту. Появляющиеся в результате химических процессов кристаллы заполняют поры, которые возникают при отверждении продуктов гидратации цемента. В результате грунтовая смесь становится менее пористой, более плотной, гидрофобной. И, как следствие, морозостойкой. Наиболее эффективно применять в рассматриваемой композиции для укрепления грунтов с числом пластичности менее 12.
После уплотнения грунтовой смеси, согласно изобретению, на поверхностях новых контактов под действием молекулярных сил и сил электростатического притяжения создаются новые структурные связи в полученной грунтовой смеси. В результате связывания в комплексные соединения в грунтовой смеси и увеличения во времени объема твердой фазы вследствие химического и физического связывания воды, а также непропорционального прироста объема твердой фазы, в результате взаимодействия кремнезоля и силиката натрия, и специфики образования слоя гидратов, грунтовая смесь приходит в стесненное состояние. Следовательно, если через некоторое время расстояние между частицами в грунтовой смеси уменьшается до достаточно малых расстояний для проявления молекулярных и поверхностных неуравновешенных сил, то в результате в грунтовой смеси происходят межчастичные взаимодействия, приводящие к схватыванию и отвердеванию.
В описании использованы следующие термины:
Высоковязкостный эфир целлюлозы:
Физико-химические свойства:
Внешний вид: порошок, обладает хорошей текучестью и не образует пыли в воздухе
Цвет: белый или почти белый
Запах: отсутствует
рН: 5,5-7,5 (1%-ный раствор)
Растворимость: растворим в воде в любых пропорциях с образованием прозрачной жидкости различной вязкости.
При увеличении температуры или скорости перемешивания, вязкость обратимо уменьшается. Практически нерастворим в безводном этаноле, ацетоне; может растворяться в некоторых органических растворителях, например, смесь этанола и метиленхлорида.
Инертен к большинству активных и вспомогательных веществ.
Может выпадать в осадок при температуре, превышающей 60°С.
Эфир целлюлозы образует упругую пленку, не растворимую в масле и жире.
В результате неионного строения растворы эфира целлюлозы стабильны к различным значениям pH в диапазоне от 3 до 11 и толерантны к солям.
Силикат натрия - поверхностно-активное вещество (ионный поверхностно-активный агент), который изменяет гидрофильную природу глины и извести на гидрофобную. Его использование не только помогает в удалении воды из грунтов, но также помогает смазыванию частиц грунта и увеличивает способность к уплотнению многих грунтов. Реакция модификатора при обработке этих материалов особенно эффективна из-за мощного ионного обмена на поверхности глинистых частиц, когда идет замена ионов, которые обычно присутствуют на поверхности глинистых частиц, на определенные ионы, таким образом, изменяются физические свойства глинистых частиц. Особенно важно то, что модификатор изменяет характеристики пластичности этих материалов в связи с сокращением их водоабсорбирующей способности.
Физические и химические характеристики:
pH 5
Точка кипения: больше, чем 100 c.
Удельный вес: 1.30
Давление пара (мм рт. ст.): не установлено
Плотность пара (воздух=1): не установлено
Скорость испарения (бутилацетат=1) %: не установлено
Показатель испарения: не установлено
Растворимость в воде: растворимый
Кремнезоль - золь кремниевой кислоты - это коллоидный раствор, состоящий из дисперсионной среды, которой является вода, и дисперсной фазы, представляющей собой мицеллы аморфного кремнезоля. Мицеллы кремнезоля, насыщенные молекулами воды, обладают полимерной природой, обладают высокоразвитой поверхностью и большим количеством функциональных (силанольных) групп, что обеспечивает высокую реакционную способность и возможность модифицирования поверхности частиц путем адсорбирования различных ионов. Мицеллы кремнезоля представляют собой сферические частицы, насыщенные водой и ионами щелочных металлов (Li, Na, K, NH4). Данный коллоидный раствор характеризуется опалесценцией и белесым цветом.
После проведения цикла лабораторных и полевых испытаний установлено, что подобранные дозировки и соотношения элементов согласно изобретению и выполнение предлагаемым способом позволяют получить грунтовую смесь высокой прочности. Полученная смесь характеризуются пределом прочности на сжатие до 350 кгс/см2, модулем деформации до 165 Мпа и выдерживает 200 и более циклов на замораживание-оттаивание, что позволяет применять изобретение в очень суровых климатических условиях.
Применяемая, согласно изобретению, композиция безопасна для окружающей среды, её можно использовать даже для укрепления и, соответственно, стабилизации загрязненных грунтов. Стабилизировать грунт при помощи рассматриваемой композиции можно даже в самых тяжелых условиях, при которых дорожно-ремонтные работы или дорожное строительство обычного рода невозможны, например, даже на переувлажненных грунтах, в условиях дефицита инертных материалов, без замены считающегося непригодным грунта.
Использование предложенной, согласно изобретению, композиции помогает существенно экономить основное минеральное вяжущее вещество - цемент, используя всего 2,3-6% цемента от общей массы грунтовой смеси при укреплении грунта. А вследствие быстроты схватывания проезд по обработанному участку возможен уже по прошествии краткого периода, обычно от одного до семи дней. Использование композиции по изобретению приводит к уменьшению водонасыщения, уменьшению морозопучения, повышению плотности укрепленного грунта, а также - повышению прочности на сжатие и на изгиб по сравнению с известными составами для укрепления и стабилизации грунтов, что было подтверждено испытаниями согласно ГОСТ 23558-94, ГОСТ 5180-84, ГОСТ 10180-2012, ГОСТ 10060-2012, ГОСТ 12801-98.
Протоколы испытаний приводятся в таблицах 1, 2, 3.
Предлагаемое изобретение может найти широкое применение в следующих областях:
- при устройстве слоев оснований и покрытий для местных и федеральных дорог, I-V категории;
- укрепление грунтов земляного полотна в дорожном строительстве 1-5 климатических зон,
- при строительстве лесных и полевых дорог;
- парковки, складские и контейнерные площадки с верхним строением пути и без такового;
- подъездные дороги к стройплощадкам;
- мероприятия по санированию, подготовка хозяйственных дорог;
- садовое дело и ландшафтные мероприятия;
- стабилизация богатых гумусом почв, осадков сточных вод (осветление);
- устройство оснований в подземном строительстве;
- рулежные дорожки;
- укрепление и стабилизация переувлажненных грунтов, грунтов с высоким числом пластичности, осадочных и связных;
- укрепление щебеночных дорог;
что свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию промышленной применимости.
Claims (9)
1. Состав для укрепления грунта, включающий разведенные в воде эфир целлюлозы и силикат натрия, при следующем соотношении, мас.%:
при этом вода имеет рН-фактор более 3 и температуру до 40°С.
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит кремнезоль в количестве 0,25-3,5 мас.%.
3. Способ укрепления грунта, заключающийся в обработке грунта цементом и составом для укрепления грунта по п.1, перемешивании и уплотнении цемента, состава и грунта, причем применяют цемент в количестве 2,3-6 мас.% от массы обрабатываемого грунта, а состав для укрепления грунта в количестве 1,5-2 мас.% от массы обрабатываемого грунта.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют состав по п.2.
5. Грунтовая смесь для дорожного строительства, полученная способом по п.3, при следующем соотношении, мас.%:
6. Грунтовая смесь по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно включает кремнезоль в количестве 0,0055-0,065 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016145347A RU2643869C1 (ru) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | Состав для укрепления грунта, способ укрепления грунта и грунтовая смесь |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016145347A RU2643869C1 (ru) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | Состав для укрепления грунта, способ укрепления грунта и грунтовая смесь |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2643869C1 true RU2643869C1 (ru) | 2018-02-06 |
Family
ID=61173839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016145347A RU2643869C1 (ru) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | Состав для укрепления грунта, способ укрепления грунта и грунтовая смесь |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2643869C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736013C1 (ru) * | 2020-01-31 | 2020-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-проектная компания "Основа Плюс" | Способ укрепления грунта и состав для укрепления грунта |
| RU2785603C1 (ru) * | 2022-05-13 | 2022-12-09 | Антон Петрович Пензев | Инъекционный раствор для закрепления пескосодержащего массива |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5512105A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-28 | Nippon Chem Ind Co Ltd:The | Soil stabilization |
| SU1527376A1 (ru) * | 1987-07-06 | 1989-12-07 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Композици дл создани противофильтрационных завес |
| RU2400593C1 (ru) * | 2009-06-23 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный лесотехнический университет | Грунтовая смесь |
| RU2503768C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2014-01-10 | Полигейт Лимитед | Способ закрепления грунта или фундамента |
| RU2509188C1 (ru) * | 2012-10-31 | 2014-03-10 | Павел Тимофеевич Полуэктов | Способ укрепления естественных грунтов и минеральных материалов для строительства дорог |
| RU2541009C2 (ru) * | 2013-06-24 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибпромстрой" | Грунт укрепленный дорожно-строительный |
| RU2602253C1 (ru) * | 2015-06-19 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр" ООО "НИЦ" | Композиция для кондиционирования грунта и способ кондиционирования грунта |
-
2016
- 2016-11-21 RU RU2016145347A patent/RU2643869C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5512105A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-28 | Nippon Chem Ind Co Ltd:The | Soil stabilization |
| SU1527376A1 (ru) * | 1987-07-06 | 1989-12-07 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Композици дл создани противофильтрационных завес |
| RU2503768C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2014-01-10 | Полигейт Лимитед | Способ закрепления грунта или фундамента |
| RU2400593C1 (ru) * | 2009-06-23 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный лесотехнический университет | Грунтовая смесь |
| RU2509188C1 (ru) * | 2012-10-31 | 2014-03-10 | Павел Тимофеевич Полуэктов | Способ укрепления естественных грунтов и минеральных материалов для строительства дорог |
| RU2541009C2 (ru) * | 2013-06-24 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибпромстрой" | Грунт укрепленный дорожно-строительный |
| RU2602253C1 (ru) * | 2015-06-19 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр" ООО "НИЦ" | Композиция для кондиционирования грунта и способ кондиционирования грунта |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736013C1 (ru) * | 2020-01-31 | 2020-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-проектная компания "Основа Плюс" | Способ укрепления грунта и состав для укрепления грунта |
| RU2798188C1 (ru) * | 2022-01-26 | 2023-06-16 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Грунтовая смесь для дорожного строительства |
| RU2785603C1 (ru) * | 2022-05-13 | 2022-12-09 | Антон Петрович Пензев | Инъекционный раствор для закрепления пескосодержащего массива |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maaitah | Soil stabilization by chemical agent | |
| RU2503768C2 (ru) | Способ закрепления грунта или фундамента | |
| RU2471737C1 (ru) | Композиционный строительный материал | |
| Okeke | Engineering behaviour of lime-and waste ceramic dust-stabilized expansive soil under continuous leaching | |
| M'Ndegwa | The effect of cane molasses on strength of expansive clay soil | |
| RU2400593C1 (ru) | Грунтовая смесь | |
| Rahmat et al. | Effects of mellowing sulfate-bearing clay soil stabilized with wastepaper sludge ash for road construction | |
| KR100931008B1 (ko) | 친환경 무기질바인더를 이용한 투수성 포장재 및 이를 이용한 시공방법 | |
| CN104929022A (zh) | 一种采用磷石膏改良膨胀土的路基的施工工艺 | |
| KR100625172B1 (ko) | 팽창제 또는 보수제를 이용한 흙콘크리트 및 흙콘크리트블럭의 제조 방법 | |
| Hurley et al. | Sodium silicate stabilization of soils: A review of the literature | |
| CN104449746B (zh) | 一种土壤固化剂及其使用方法和应用 | |
| RU2643869C1 (ru) | Состав для укрепления грунта, способ укрепления грунта и грунтовая смесь | |
| WO2016130144A1 (en) | Stabilizing soil | |
| KR101510731B1 (ko) | 보수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수성 블록의 제조방법 | |
| Kumar et al. | Effect of lime (content & duration) on strength of cohesive soil | |
| KR101152426B1 (ko) | 보수성 폴리머 주입재 및 이를 이용한 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법 | |
| RU2296831C1 (ru) | Грунтовая смесь для дорожного строительства | |
| CN108083667A (zh) | 路基填料 | |
| KR102148423B1 (ko) | 자연토와 흙 고화제를 이용한 친환경 하천 하상 차수공법, 바닥면 포장공법, 및 구조체 제조방법 | |
| CN105268731A (zh) | 一种用于生态修复的新型环保材料泥土固化剂 | |
| CN115354542A (zh) | 一种公路浸水路基处治方法、土壤固化材料及制备方法 | |
| Abass | Lime stabilization of expansive soil | |
| CN107840600A (zh) | 一种耐久型自流式沥青混合料及在轨道交通路面硬化中的施工方法 | |
| CN115044382A (zh) | 一种土壤固化剂、固化土壤及其应用 |