RU2793766C1 - Грунтобетон и его применение - Google Patents
Грунтобетон и его применение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793766C1 RU2793766C1 RU2022105538A RU2022105538A RU2793766C1 RU 2793766 C1 RU2793766 C1 RU 2793766C1 RU 2022105538 A RU2022105538 A RU 2022105538A RU 2022105538 A RU2022105538 A RU 2022105538A RU 2793766 C1 RU2793766 C1 RU 2793766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- drill cuttings
- ground
- soil concrete
- cement
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области рекультивации земель в районе нефтяных месторождений. Грунтобетон приготовлен из смеси, включающей, мас.%: буровой шлам 20-63,3, песок природный кварцевый 30-65, портландцемент М400 5-15, известь строительную молотую негашеную 1-3, полимерно-минеральную композицию «Никофлок» 0,4-0,8, смолу нейтрализованную воздухововлекающую 0,1-0,2, стеарат кальция 0,2-0,4 или полиакриламид технический 0,1-0,3, при этом содержание твердой фазы в буровом шламе составляет 12-44 %. Грунтобетон применяют для грубого выравнивания площадок и засыпки выемок, или уполаживания и укрепления откосов сухоройных грунтовых карьеров, или заполнения шламовых амбаров, или в качестве несущего покрытия укрепленного слоя. Технический результат – повышение стабильности параметров грунтобетона за счет контроля твердой фазы в используемом буровом шламе, повышение водонепроницаемости, морозостойкости и долговечности. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и рекультивации.
Известен «Композиционный строительный материал» RU 2720523 [1], содержащий буровой шлам, песок, цемент, негашеную известь, отработанный буровой раствор, золошлаковую смесь, а в качестве цемента содержит портландцемент или шлакопортландцемент не ниже марок по прочности М300 при следующем соотношении компонентов:
буровой шлам | 100% |
песок | 10-20% от объема бурового шлама |
портландцемент или шлакопортландцемент | 8-15% от объема бурового шлама |
негашеная известь | 5-7% от объема бурового шлама |
золошлаковая смесь | 5-10% от объема бурового шлама |
отработанный буровой раствор | 5-7% от объема бурового шлама. |
Недостатком известного композиционного строительного материала является низкая эффективность обусловленная тем, что цемента расходуется больше чем бурового шлама.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Дорожно-строительный композиционный материал - “Грунтобетон”» RU 2015107333 [2], характеризующийся тем, что он содержит буровой шлам при плотности от 1,10 до 1,85 кг/дм3, цемент в количестве 4-16% от массы смеси, улучшающие добавки, известь строительную молотую в количестве 1-3% от массы смеси, песок природный в количестве 20-75% от массы смеси.
Известный материал обладает повышенной по сравнению с [1] эффективностью благодаря уменьшению количества цемента.
К недостаткам известного состава относится недостаточная эффективность, обусловленная недостаточной стабильностью параметров грунтобетона (ГБ). Также к недостаткам относится узкая область применения.
Технический результат - повышение эффективности, повышение стабильности параметров, а также расширение области применения.
Технический результат достигается тем, что грунтобетон приготовлен из смеси, включающей буровой шлам, песок природный, цемент, известь строительную молотую, полимерно-минеральную композицию «Никофлок», смолу нейтрализованную воздухововлекающую, стеарат кальция или полиакриламид технический, характеризуется тем, что смесь в качестве цемента содержит портландцемент М400, в качестве песка природного – песок природный кварцевый, в качестве извести строительной молотой – известь строительную негашеную, буровой шлам содержит твердую фазу, при следующем соотношении сухих компонентов, мас.%:
Буровой шлам 20-63,3, в том числе твердая фаза БШ 12-44
Песок природный кварцевый | 30-65 |
Портландцемент М400 | 5-15 |
Известь строительная молотая негашеная | 1-3 |
Полимерно-минеральная композиция «Никофлок» | 0,4-0,8 |
Стеарат кальция | 0,2-0,4 |
или полиакриламид технический | 0,1-0,3 |
Смола нейтрализованная воздухововлекающая | 0,1-0,2. |
Применение грунтобетона с использованием бурового шлама по п. 1, характеризуется тем, что ГБ низкой марки М 5-10 (по прочности несколько превосходящий прочность плотных грунтов), используется на первом, техническом этапе для грубого выравнивания площадок и засыпки выемок, уполаживания и укрепления откосов сухоройных грунтовых карьеров, заполнения шламовых амбаров, затем на поверхность данного укрепленного (стабилизированного) слоя укладывается несущее покрытие (дорожная одежда) из ГБ высоких марок (М30-М60).
Применение грунтобетона с использованием бурового шлама по п. 1 в качестве несущего покрытия укрепленного слоя.
ГБ может содержать гипс строительный в концентрации 0,01-3%.
ГБ может содержать золу уноса в концентрации 0,01-3%.
ГБ может содержать бентонитовый глинопорошок в концентрации 0,01-3%.
Предлагаемый материал - «Грунтобетон», получается при переработке буровых шламов, в искусственную отвержденную композицию путем обработки вяжущими и смешения с заполнителями и активными добавками.
Возможны следующие варианты применения ГБ:
- в конструкциях дорожных одежд промысловых автодорог и площадок на территории месторождений ПАО «НК «Роснефть» взамен привозных каменных материалов, при строительстве, реконструкции и ремонте:
- в основаниях и покрытиях;
- в дополнительных слоях оснований (морозозащитных, гидроизоляционных и т.д.);
- для укрепления обочин дорог;
- для устройства обваловок на производственных и кустовых площадках;
- для благоустройства и рекультивации площадей, ликвидации и рекультивации шламовых амбаров, карт временного накопления отходов бурения, с устройством производственных и технологических площадок с твердым покрытием, либо с последующим устройством поверх малопрочного отвержденного грунтобетона плодородного рекультивационного слоя с посевом трав, посадкой деревьев и кустарников.
При этом ГБ низкой марки М 5-10, по прочности несколько превосходящий прочность плотных грунтов, используется на первом, техническом этапе для грубого выравнивания площадок и засыпки выемок, уполаживания и укрепления откосов сухоройных грунтовых карьеров, заполнения шламовых амбаров. Затем на поверхность данного укрепленного (стабилизированного) слоя укладывается несущее покрытие (дорожная одежда) из ГБ высоких марок (М30-М60), таким образом, получаем площадку с твердым покрытием для стоянки техники, автотранспорта и других нужд.
Если предусматривается рекультивация участка нарушенных земель по лесохозяйственному, рекреационному или другому направлению в соответствии с ГОСТ 17.5.3.04-83, то технический этап (грубое выравнивание, уполаживание и укрепление откосов) может выполняться с применением ГБ (М5), при этом обеспечивается:
- вертикальная планировка, не допускающая развития эрозионных процессов и обеспечивающая безопасное применение машин и работ;
- исключение оползней и размыва откосов;
- закрепление поверхности материалом с достаточной водопрочностью и устойчивостью к температурным колебаниям;
- стабильность грунтов для строительства покрытий.
Поверх слабопрочного, но стабильного грунтобетона укладывается рекультивационный слой из плодородного грунта (торфо-песчаной смеси), производится посадка растений, уход, т.е. биологическая рекультивация. При этом сверху укладывается плодородный или потенциально плодородный слой почвогрунта по ГОСТ 17.4.2.02-83 с высоким содержанием гумуса и элементов питания. Он не должен содержать радиоактивные элементы, тяжелые металлы, другие токсичные соединения в концентрациях, превышающих ПДУ, установленных для почв. Толщина плодородного слоя должна быть не менее 25-30 см, уклон и характер поверхности нижнего слоя из ГБ М5 должен обеспечивать исключение размыва и сползания плодородного слоя. Малопрочный ГБ в нижнем слое, имеющий пористость и воздухопроницаемость, не помешает прорастанию и приживаемости растений.
Грунтобетонная смесь на стадии приготовления и укладки, как полуфабрикат, должна представлять собой сыпуче-пластичную смесь, физико-механические свойства которой подобны свежеприготовленным глиноцементным строительным растворам, укрепленным грунтам и малоподвижным бетонным смесям, подлежащим уплотнению катками.
За основу композиции принимается буровой шлам ПАО «НК «Роснефть», предварительно подготовленный путем частичного обезвоживания (с помощью обработки коагулянтами и откачки осветленной жидкой фазы) и перемешивания до однородного состояния.
Подготовленный буровой шлам должен иметь следующие свойства:
- влажность - 40-90%;
- содержание твердой фазы - 12-44%;
- плотность -1,35-1,75 г/см3;
- содержание глинистой фракции в составе твердой фазы - 20-50%.
Подготовленный буровой шлам, как сырье, обрабатывается введением заполнителей, цемента и активных микродобавок.
Приготовленная смесь должна сохранять подвижность в течение 4-8 часов, после чего происходит схватывание и набор прочности. Свежеприготовленная композиция в течение указанного времени должна иметь следующие свойства:
- влажность -10-35%;
- плотность -1,45-1,85 г/см3;
- устойчивость против седиментационного расслоения;
- удобоукладываемость, подвижность, оцениваемую по осадке стандартного конуса -10-30 см.
В течение индукционного периода (до схватывания) полуфабрикат грунтобетонной композиции укладывается:
- в опалубку на подготовленные поверхности сооружений в 1 или 2 слоя проектной толщины, с устройством рабочих и деформационных швов. Смесь уплотняется поверхностными вибраторами и обеспечивается уход за твердеющей композицией в течение от 1 недели до 1 месяца;
- в конструктивные слои автомобильных дорог и площадок с уплотнением катками;
- в формы с уплотнением на вибростолах с пригрузом или прессованием;
- в рекультивируемые шламовые амбары, карьеры и другие объекты.
В состав ГБ должны входить следующие компоненты:
- буровой шлам;
- песчаный грунт или крупнозернистый заполнитель;
- осушители;
- основное вяжущее - цемент;
- улучшающие добавки.
Количественный состав компонентов ГБ приведён в таблице 1.
В качестве микродобавок должны использоваться следующие материалы.
Смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ) - соль, получаемая из древесной смолы, действующее вещество - абиетат натрия. Поверхностно-активное вещество (ПАВ), регулирующее структурообразование и устойчивость дисперсной системы, обладает воздухововлекающим, гидрофобизирующим эффектом, снижает водоотделение и седаментационное расслоение смеси, повышает морозостойкость. СНВ должна соответствовать ТУ 81-05-75-74.
Стеарат кальция (высокомолекулярное соединение с активными функциональными группами и углеводородным радикалом, CaCOOH-R) - гидрофобизирующая добавка. Повышение водонепроницаемости материала является основой обеспечения долговечности, морозостойкости, устойчивости смеси после твердения к высолообразованию, то есть десорбции солей, в том числе КСl. Должен соответствовать ТУ 6-09-7-96. Эффективно снижает вымываемость компонентов отходов, повышает связанность композиций, сорбцию.
Полимерно-минеральная композиция «Никофлок» по ТУ 5743-003-13881083-2006 применяется для замедления схватывания и ускорения набора прочности ГБ после уплотнения, увеличения прочности и снижения расхода основного вяжущего - портландцемента.
Хлорид кальция технический - соль СаС12, широко применяемая в производстве строительных материалов и выпускаемая в соответствие ГОСТ 24211 и ТУ 6-09-4711-81. Хлорид кальция вступает в сложные взаимодействия в процессе гидратации цемента, насыщает систему ионами Са++, что ускоряет набор прочности, способствует наполнению обменного комплекса глинисто-коллоидной фазы бурового шлама кальцием без поглощения кальция, выделяемого цементом и необходимого для кристаллизации системы. В связи с высоким содержанием хлоридов в буровом шламе (за счет использования КС1) введение добавки СаС12 допускается для ускорения отвердения материала, например, при пониженной (от 0 до +5 оС) температуре воздуха или необходимости открыть движение по дороге (укладывать вышележащие слои конструкций) ранее, чем через 3 суток.
Золы уноса ТЭЦ применяются для снижения расхода цемента и в качестве водопонизителей.
Кроме названных добавок, для улучшения материалов могут применяться и другие микродобавки, в том числе поставляемые в жидком виде:
- ренолит - эффективная современная добавка для обработки композиций с буровым шламом, повышающая прочность, трещиностойкость, водостойкость и гидрофобность. Добавка представляет собой белую вязкую жидкость - водно-полимерную эмульсию смеси латекса и целлюлозы;
- гидрофобизирующие кремнийорганические соединения, жидкости (силиконы);
- жидкое стекло (силикат натрия), должно иметь кремнеземистый модуль 1,7-1,8; плотность от 1,15 до 1,25 г/см3;
- акриловые соединения, КМЦ и другие полимеры.
Дозировка и номенклатура добавок уточняются при подборе рецептур ГБ в производственных условиях. Все применяемые реагенты должны иметь необходимые сертификаты и санитарные паспорта.
Буровой шлам должен содержать:
- выбуренную породу - 70 - 85%;
- отработанный буровой раствор -15 - 30%.
В состав твердой фазы бурового шлама входят частицы выбуренной породы разной степени дисперсности и вводимые в промывочную жидкость глинопорошки (бентонит, монтмориллонит), а так же нерастворимые и малорастворимые добавки (карбонат кальция, барит и другие).
Литологические характеристики геологического разреза скважин указывают на наличие в буровых шламах частиц песков, глин, алевролитов, песчаников, аргиллитов, известняков, мергелей, глауконитов и других горных пород.
Плотность частиц пород в пределах 2,40-2,90 г/см3, пористость 20-30%.
Жидкая фаза бурового шлама образуется за счет сброса определенного количества бурового раствора, а так же сточных вод при промывке оборудования - вибросит, шнеков и т.п.
Согласно паспортам, отработанный буровой раствор включает следующие компоненты: песок 2 - 3%, вода 90 - 94%; коллоидная фаза низкой плотности 5 - 6%, в состав входят химреагенты - бентонитовый глинопорошок ПМБА, препараты КМЦ - соединения полианионной целлюлозы, кальцинированная и каустическая сода, мел, барит, водорастворимые и высокомолекулярные полимерные соединения - полиакриламид, полиакрилонитрид, соли - хлорид калия, хлорид натрия и другие вещества.
В составе реагентов буровых растворов и компонентов буровых шламов выделяются следующие основные группы веществ:
а) структурообразующие, регуляторы вязкости, тиксотропных и реологических свойств, водоотдачи (акриловые соединения - Сайнан, Сайдрил; водорастворимые полимеры - полиакриламид, полиакрилонитрил, ксантановая смола ДуовизСервей Д, Сервей ФЛ; соединения КМЦ - полиамидная целлюлоза PAC-L и PAC-R, Полипак, Камцел, модифицированный крахмал, кислота НТФ и другие.);
б) основной солевой реагент - хлорид калия, утяжеляющий буровой раствор и препятствующий излишнему размыву и пептизации глинистых пород и загущению промывочной жидкости, в силикатном растворе - Кристалл 0095 - водный раствор силиката натрия;
в) минеральные добавки - утяжелители и регуляторы тиксотропных свойств - бентонит ПМБА, известняк - карбонат кальция (кольматант), мрамор молотый, барит и др.;
г) регуляторы pH и другие присадки (гидроксид натрия, кальцинированная сода, бикарбонат натрия, эмульгаторы, пеногасители ПЭС-1, биоциды, бактерициды и др.);
д) смазывающие добавки - жировые смазки - ФК 2000, Лубриол, Биолуб, многоатомные спирты - полигликоли, Глидрил, нефтепродукты, графит. Нефть в данные буровые растворы не вводится, ее незначительное присутствие в шламе обусловлено разбуриванием продуктивных горизонтов.
Технический результат повышение эффективности достигается уменьшением расхода цемента, что положительно скажется на экологии нефтедобывающего региона и Земли в целом. Повышение стабильности параметров обусловлено контролем содержания твердой фазы в используемом для рекультивации буровом шламе. Расширение области применения достигается использованием бурового шлама применяемого на нефтяных и газовых месторождениях.
Промышленная применимость. Предлагаемые способы приготовления и применения грунтобетона (ГБ) с использованием бурового шлама могут с успехом применяться для рекультивации земель в районе нефтяных месторождений с использованием шлама.
Таблица 1 Количественный состав компонентов ГБ |
|
Наименование компонентов | Ориентировочный расход, содержание в смеси, % oт массы |
Буровой шлам ПАО «НК «Роснефть», в том числе твердая фаза БШ | 20-63,3 12-44 |
Песок природный кварцевый | 30-65 |
Портландцемент М400 | 5-15 |
Известь строительная молотая негашеная | 1-3 |
Полимерно-минеральная композиция «Никофлок» | 0,4-0,8 |
Стеарат кальция или полиакриламид технический |
0,2-0,4 0,1-0,3 |
Гипс строительный марки не ниже М5 Зола уноса |
0-3,0 0-3,0 |
Бентонитовый глинопорошок | 0-3,0 |
Смола нейтрализованная воздухововлекающая | 0,1-0,2 |
Claims (7)
1. Грунтобетон, приготовленный из смеси, включающей буровой шлам, песок природный, цемент, известь строительную молотую, полимерно-минеральную композицию «Никофлок», смолу нейтрализованную воздухововлекающую, стеарат кальция или полиакриламид технический, отличающийся тем, что смесь в качестве цемента содержит портландцемент М400, в качестве песка природного – песок природный кварцевый, в качестве извести строительной молотой – известь строительную негашеную, буровой шлам содержит твердую фазу, при следующем соотношении сухих компонентов, мас.%:
2. Грунтобетон по п. 1, отличающийся тем, что смесь дополнительно содержит гипс строительный в концентрации 0,01-3 % от массы смеси.
3. Грунтобетон по п. 1, отличающийся тем, что смесь дополнительно содержит золу уноса в концентрации 0,01-3 % от массы смеси.
4. Грунтобетон по п. 1, отличающийся тем, что смесь дополнительно содержит бентонитовый глинопорошок в концентрации 0,01-3 % от массы смеси.
5. Применение грунтобетона по п. 1 для грубого выравнивания площадок и засыпки выемок или уполаживания и укрепления откосов сухоройных грунтовых карьеров или заполнения шламовых амбаров.
6. Применение грунтобетона по п. 1 в качестве несущего покрытия укрепленного слоя.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2793766C1 true RU2793766C1 (ru) | 2023-04-05 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007102743A1 (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-13 | Advanced Cuttings Treatment As | A treatment method for drill cuttings from petroleum wells |
RU2323293C1 (ru) * | 2006-10-03 | 2008-04-27 | Гоу Впо "Тюменский Государственный Университет" | Способ утилизации буровых шламов |
RU2428266C2 (ru) * | 2009-10-19 | 2011-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Союзгазтехнология" | Способ утилизации отходов строительства горных выработок и скважин |
RU2520118C2 (ru) * | 2012-09-03 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "ТюмГАСУ") | Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений |
RU2015107333A (ru) * | 2015-03-03 | 2016-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" | Дорожно-строительный композиционный материал - "грунтобетон" |
RU2720523C1 (ru) * | 2019-10-01 | 2020-04-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Меркурий" | Композиционный строительный материал |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007102743A1 (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-13 | Advanced Cuttings Treatment As | A treatment method for drill cuttings from petroleum wells |
RU2323293C1 (ru) * | 2006-10-03 | 2008-04-27 | Гоу Впо "Тюменский Государственный Университет" | Способ утилизации буровых шламов |
RU2428266C2 (ru) * | 2009-10-19 | 2011-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Союзгазтехнология" | Способ утилизации отходов строительства горных выработок и скважин |
RU2520118C2 (ru) * | 2012-09-03 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "ТюмГАСУ") | Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений |
RU2015107333A (ru) * | 2015-03-03 | 2016-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" | Дорожно-строительный композиционный материал - "грунтобетон" |
RU2720523C1 (ru) * | 2019-10-01 | 2020-04-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Меркурий" | Композиционный строительный материал |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МИРОНОВ Н.А. и др., Использование отходов бурения для строительства автомобильных дорог на территории Оренбургской области, журнал Актуальные вопросы современной науки, N34, Оренбург, 2014, с. 177-188. СТО 13881083.002-2019 Полимерно-минеральная композиция NICOFLOK укрепляющая для вяжущих растворов и сухих смесей, ООО "Никель", Санкт-Петербург, 2019, 45с. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4084381A (en) | Stabilization of earth subsurface layers | |
RU2471737C1 (ru) | Композиционный строительный материал | |
Zulkifley et al. | A review of the stabilization of tropical lowland peats | |
JP2011038104A (ja) | 土の工学的性質を改良するための化学薬品 | |
RU2408626C2 (ru) | Композиционный материал (варианты) | |
PL223921B1 (pl) | Środek do hydrofobizacji gruntów spoistych i sposób hydrofobizacji gruntów spoistych | |
CN101805161A (zh) | 钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂 | |
KR101432249B1 (ko) | 흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장도로의 시공방법 | |
MukhlifAljobouri et al. | Effect of combined stabilization by lime and cement on hydraulic properties of clayey soil selected from mosul area | |
KR101096641B1 (ko) | 지반 안정화 방법 | |
CN113755176A (zh) | 一种原位硬化土道路和土壤固化材料及其制备和施工方法 | |
RU2793766C1 (ru) | Грунтобетон и его применение | |
Ayyappan et al. | Influence of geopolymers in the stabilization of clay soil | |
RU2490224C1 (ru) | Смесь для получения строительного материала | |
NO760636L (ru) | ||
KR101423123B1 (ko) | 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법 | |
RU2503635C1 (ru) | Композиционный строительный материал | |
WO2016130144A1 (en) | Stabilizing soil | |
RU2716406C1 (ru) | Дорожно-строительный материал - техногенный укреплённый грунт «БРИТ» и способы строительства конструктивных слоёв дорожной одеждыс его использованием | |
RU2734749C2 (ru) | Сухая строительная смесь для укрепления и стабилизации грунта | |
CN112897975A (zh) | 一种页岩土与盾构泥浆制备的流态型填筑料及制备方法 | |
US10597838B2 (en) | Method for the elimination of adverse swelling of sulfate bearing soils | |
CN112321225A (zh) | 一种固化软土拓宽路基的固化剂 | |
RU2493325C1 (ru) | Грунтовая смесь | |
CN103420645A (zh) | 修筑尼日尔沙漠公路的水泥硅藻土稳定沙漠沙混合料 |