RU2646279C2 - Состав и способ укрепления грунтов - Google Patents
Состав и способ укрепления грунтов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646279C2 RU2646279C2 RU2016131001A RU2016131001A RU2646279C2 RU 2646279 C2 RU2646279 C2 RU 2646279C2 RU 2016131001 A RU2016131001 A RU 2016131001A RU 2016131001 A RU2016131001 A RU 2016131001A RU 2646279 C2 RU2646279 C2 RU 2646279C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- composition
- meat
- boullion
- siccum
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 12
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 7
- 241001486863 Sprattus sprattus Species 0.000 claims abstract description 4
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 claims description 6
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229960002713 calcium chloride Drugs 0.000 claims 1
- 229940050560 calcium chloride anhydrous Drugs 0.000 claims 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 2
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001748 carbonate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области грунтоведения и инженерной геологии, в частности к улучшению механических свойств несвязных грунтов за счет микробиологического образования кальцитового цемента. Состав для укрепления грунтов содержит мочевину в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ, мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л, причем мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum представляет собой сухую смесь, состоящую из 67 мас.% тропического гидролизата кильки и 33 мас.% хлорида натрия. Способ укрепления грунтов включает однократное внесение в грунт указанного выше состава в количестве 55 мл/кг. Технический результат – упрощение процесса, сокращение времени получения конечного результата, улучшение механических свойств грунтов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Description
Область техники
Изобретение относится к области грунтоведения и инженерной геологии, в частности к улучшению механических свойств несвязных грунтов за счет микробиологического образования кальцитового цемента.
Уровень техники
Для сокращения затрат и рационального использования территории перед строительством инженерных сооружений важно подготовить стабильное грунтовое основание. С инженерно-геологической точки зрения грунтовые массивы не всегда отвечают требованиям проектируемых сооружений. В таких случаях зачастую применяются различные мероприятия по подготовке территории к строительству.
Существуют способы укрепления грунтов с внесением различных химических соединений через скважины: полимеров (RU 2474651, МПК E02D 3/12, опубл. 20.01.12 г.; RU 2559998, МПК E02D 35/00, опуб. 10.04.15 г.), смеси жидкого стекла, глины и цемента (RU 2439246, МПК E02D 3/12, опуб. 10.01.12 г.), фиброволокна со связующим (RU 2008110880, МПК С09К 17/00, опуб. 27.09.08 г.), сапонитсодержащего материала с наполнителем (RU 2434862, RU 2222668), алюмосиликатов (RU 2326924, МПК С09К 17/00, опуб. 20.06.08 г.), растворов карбоната натрия с органическими спиртами C1-С17 (RU 2228430, МПК E02D 33/138, опуб. 20.09.03 г.).
Микробиологические процессы способны усиливать осаждение связующего (цементирующего) компонента в грунте. В настоящее время существуют технологии микробной биоцементации с внесением уробактерий (ЕР 1838642, WO 2008120979), методы осаждения минералов (кальцита и других карбонатных минералов) с использованием фермента - уреазы (растительного и микробного происхождения) для инженерно-геологических целей (WO 2015065951, US 8256994).
Прототипом как для состава, так и для способа может считаться патент (US 8420362 от 16.04.2013), позволяющий при использовании мочевины, ионов кальция и автохтонных микроорганизмов добиться улучшения механических свойств грунтов. Предлагается однократное внесение инициирующего раствора следующего состава: 250 мМ хлорида кальция (CaCl2), 333 мМ мочевины, в качестве добавки питательных веществ для микроорганизмов - 170 мМ ацетата натрия (СН3СООNa⋅3Н2O), 12,2 мМ хлорида аммония (NH4Cl), 0,1 г/л дрожжевого экстракта и 1% патоки. Затем 7 раз через каждые трое суток предусматривается внесения цементирующего раствора состава: 50 мМ ацетата натрия, 50 мМ хлорида кальция, 333 мМ мочевины, 12,2 мМ хлорида аммония и 0,1 г/л дрожжевого экстракта.
Недостатками данного способа и состава-прототипа, которые преодолены в предлагаемом нами, являются большая техническая сложность и длительность обработки.
В патенте-прототипе предлагается внесение веществ неоднократно (минимум 8 раз), в течение месяца, в связи с этим происходит больший расход реагентов, также используются два различных по составу раствора для обработки грунта. Длительность обработки составляет 21 сутки.
Сущность изобретения
Задачей создания изобретения является разработка состава и способа укрепления грунтов, свободного от недостатков прототипа.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как состав для укрепления грунтов, содержащий мочевину, хлорид кальция и микробиологическую добавку, и отличительных существенных признаков, таких как: в качестве микробиологической добавки используют мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum, представляющий собой сухую смесь, состоящую, мас.%: из тропического гидролизата кильки - 67% и хлорида натрия - 33%, при этом мочевину используют в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ и мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных во 2-м пункте формулы изобретения, а именно в грунт однократно вносят состав как указано в п. 1 формулы изобретения, в количестве 55 мл/кг.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков как по составу, так и по способу позволяет получить следующий технический результат - упрощение процесса, сокращение времени получения конечного результата, улучшение механических свойств грунтов.
Предлагаемый способ позволяет укрепить несвязные песчаные грунты за более короткий интервал времени, с меньшей технической сложностью и сокращением расходов реагентов. Суть метода заключается в том, что впервые в природный грунт однократно вносится раствор следующего состава: мочевина, хлорид кальция безводный (CaCl2), мясопептонный бульон. Мясопептонный бульон - это Nutrient boullion siccum, производится в России (г. Махачкала) и представляет собой сухую смесь, состоящую из триптического гидролизата кильки (67% по массе) и хлорида натрия (33% по массе) [см.: С.И. Кузнецов, Г.А. Дубинина. Методы изучения водных микроорганизмов. М.: Наука, 1989. С. 288. - 1].
Проведенные исследования показывают, что для улучшения механических свойств грунта достаточно 14 дней выдержки после однократной обработки указанным раствором.
Пример реализации изобретения
Испытания проводили на аллювиальных мелких песках, отобранных в районе р. Камы. Образцы грунтов были разделены на опытные и контрольные.
Опытные образцы грунта обрабатывались раствором: мочевины, CaCl2 безводным, мясопептонным бульоном. Количество вносимого раствора составляло 60 мл на 1 кг грунта со следующими концентрациями веществ:
- мочевина - 333 мМ;
- хлорид кальция CaCl2 - 333 мМ;
- мясопептонный бульон (Nutrient boullion siccum) - 1,5 г/л.
После 14 суток выдержки проводились испытания механических свойств грунта в соответствии с ГОСТ 12248-2010 (Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости).
Контрольные образцы грунта подвергались испытаниям на определение механических свойств грунтов в соответствии с ГОСТ 12248-2010 после внесения в образцы грунта дистиллированной воды в количестве 60 мл воды на 1 кг грунта и выдержки в течение 14 суток.
Результаты испытаний представлены в таблице 1.
Результаты исследований показывают, что после 14 суток обработки раствором мочевины, CaCl2 безводным, мясопептонным бульоном (Nutrient boullion siccum) модуль деформации песка вырос на 12% по сравнению с контрольным образцом. Преимущества способа: техническая простота, сокращение срока для получения результата.
Данное описание и пример рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.
Claims (2)
1. Состав для укрепления грунтов, содержащий мочевину, хлорид кальция и микробиологическую добавку, отличающийся тем, что в качестве микробиологической добавки используют мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum, представляющий собой сухую смесь, состоящую, мас.%: из тропического гидролизата кильки - 67 и хлорида натрия - 33, при этом мочевину используют в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ и мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л.
2. Способ укрепления грунтов, отличающийся тем, что в грунт однократно вносят состав по п.1 в количестве 55 мл/кг.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016131001A RU2646279C2 (ru) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | Состав и способ укрепления грунтов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016131001A RU2646279C2 (ru) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | Состав и способ укрепления грунтов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016131001A RU2016131001A (ru) | 2018-02-01 |
| RU2646279C2 true RU2646279C2 (ru) | 2018-03-02 |
Family
ID=61174046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016131001A RU2646279C2 (ru) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | Состав и способ укрепления грунтов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2646279C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU659682A1 (ru) * | 1976-12-23 | 1979-04-30 | Войсковая Часть 44526 | В жущее дл укреплени грунта |
| RU2021533C1 (ru) * | 1992-03-27 | 1994-10-15 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом | Профилактический состав для предотвращения выдувания мелкодисперсных материалов |
| US20080245272A1 (en) * | 2004-12-20 | 2008-10-09 | Kucharski Edward S | Microbial Biocementation |
| US8420362B2 (en) * | 2009-08-03 | 2013-04-16 | University Of Idaho | In situ precipitation of calcium carbonate (CaCO3) by indigenous microorganisms to improve mechanical properties of a geomaterial |
| RU2541009C2 (ru) * | 2013-06-24 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибпромстрой" | Грунт укрепленный дорожно-строительный |
-
2016
- 2016-07-27 RU RU2016131001A patent/RU2646279C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU659682A1 (ru) * | 1976-12-23 | 1979-04-30 | Войсковая Часть 44526 | В жущее дл укреплени грунта |
| RU2021533C1 (ru) * | 1992-03-27 | 1994-10-15 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом | Профилактический состав для предотвращения выдувания мелкодисперсных материалов |
| US20080245272A1 (en) * | 2004-12-20 | 2008-10-09 | Kucharski Edward S | Microbial Biocementation |
| US8420362B2 (en) * | 2009-08-03 | 2013-04-16 | University Of Idaho | In situ precipitation of calcium carbonate (CaCO3) by indigenous microorganisms to improve mechanical properties of a geomaterial |
| RU2541009C2 (ru) * | 2013-06-24 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибпромстрой" | Грунт укрепленный дорожно-строительный |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016131001A (ru) | 2018-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| El Mountassir et al. | Applications of microbial processes in geotechnical engineering | |
| Khan et al. | Coral sand solidification test based on microbially induced carbonate precipitation using ureolytic bacteria | |
| Cheng et al. | Soil bio-cementation using a new one-phase low-pH injection method | |
| Hamdan | Applications of enzyme induced carbonate precipitation (EICP) for soil improvement | |
| Weaver et al. | Bio-induced calcite, iron, and manganese precipitation for geotechnical engineering applications | |
| Almajed | Enzyme induced carbonate precipitation (EICP) for soil improvement | |
| JP5922574B2 (ja) | ジオマテリアルの機械的性質を改善する常在微生物によるｉｎｓｉｔｕ炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）析出 | |
| US20080245272A1 (en) | Microbial Biocementation | |
| Cuccurullo et al. | Earth stabilisation via carbonate precipitation by plant-derived urease for building applications | |
| DeJong et al. | State of the Art: MICP soil improvement and its application to liquefaction hazard mitigation | |
| Canakci et al. | Bacterail calcium carbonate precipitation in peat | |
| Annamalai et al. | Production and characterization of Bio Caulk by Bacillus pasteurii and its remediation properties with carbon nano tubes on concrete fractures and fissures | |
| Rohy et al. | One phase soil bio-cementation with EICP-soil mixing | |
| JP2019011630A (ja) | 粘性土地盤改良方法 | |
| Chen et al. | Evaluating Mechanical Strength of Peat Soil Treated by Fiber Incorporated Bio-Cementation. | |
| Lee et al. | Investigating ammonium by-product removal following stimulated ureolytic microbially-induced calcite precipitation | |
| Putra et al. | Promoting precipitation technique using bio-chemical grouting for soil liquefaction prevention | |
| Amarakoon et al. | Factors affecting the improvement of sand properties treated with microbially-induced calcite precipitation | |
| Gadd et al. | Fungal biodeterioration and preservation of cultural heritage, artwork, and historical artifacts: Extremophily and adaptation | |
| Zhang et al. | Use of biomineralisation in developing smart concrete inspired by nature | |
| Al Disi et al. | Systematic laboratory approach to produce Mg-rich carbonates at low temperature | |
| RU2646279C2 (ru) | Состав и способ укрепления грунтов | |
| Hayek et al. | How to improve the bioreceptivity of concrete infrastructure used in marine ecosystems? Literature review for mechanisms, key factors, and colonization effects | |
| Huat et al. | Effect of cement-sodium silicate grout and kaolinite on undrained shear strength of reinforced peat | |
| Hosseini et al. | Ground improvement with a single injection of a high-performance all-in-one MICP solution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190728 |