|
Физико-химическое изменение
свойств грунтов оснований производится в различных целях. В одних случаях
необходимо общее окаменение массива искусственного основания, в других
случаях достаточно только придать основанию водонепроницаемость. В
соответствии с этим применяют цементацию, силикатизацию, битумизацию, электрозакрепление
и термозакрепление грунтов.
Цементация — один из самых старых способов закрепления
рыхлых крупнообломочных и круппопссчапых грунтов. Этот метод состоит в том,
что и закрепляемый грунт подается под давлением через специальные трубкн-
инъекторы суспензия цемент — вода (цементное молоко). После окончания нагнетания
раствор постепенно твердеет и образует с грунтом прочное, неразмываемое
основание. Недостаток этого метода — сравнительно ограниченная область его
применения; для успешной цементации необходимо, чтобы размеры пор в грунте
были по^ крайней мере в 4—5 раз больше размеров частиц цемента. Такое
соотношение позволяет применять цементацию только в крупнообломочных и
крупнопесчаных грунтах и не дает возможности использовать ее в грунтах с
более мелкими фракциями.
Инъекторы для цементации грунтов состоят из трубки
диаметром 19—38 мм. Трубка заканчивается коническим наконечником, облегчающим
ее погружение. В нижней части трубки сделаны отверстия для выхода цементного
молока. При небольшой глубине погружения инъекторы забивают в грунт, а при
больших глубинах опускают в заранее пробуренные скважины. Перед тем как
начать нагнетание цементного молока, грунт промывают чистой водой под
напором, чтобы вынести наиболее мелкие фракции. Состав цементного молока
(цемент —вода) колеблется в пределах от 1 : 10 до 1 :0,4, в зависимости от
степени водопоглощения грунта.
Радиус закрепления в зависимости от размера пор колеблется
в пределах 0,5—1,5 м. Давление, иод которым подается цементное молоко, в
среднем равно 0,025— 0,1 МПа на каждый метр погружения.
Силикатизация применима в грунтах с коэффициентами
фильтрации 2—80 м/сут, т. е. охватывает область средних, мелких и даже
пылеватых песков. Основой силикатизации является нагнетание в грунт раствора
жидкого стекла Na20-nSi02. Выпадающий в результате химических реакций гель
кремниевой кислоты Si02 связывает между собой частицы грунта подобно цементу.
В различных грунтах по-разному используют метод силикатизации.
Наибольшее распространение получил метод двухрас- творной
силикатизации: в грунт последовательно нагнетают раствор жидкого стекла и
вслед за ним — раствор хлористого кальция СаС12. В результате реакции
образуется связывающий частицы грунта гель кремневой кислоты Si02, гидрат
окиси кальция Са(ОН)2 и хлористый натрий NaCl.
Однорастворная силикатизация заключается в том, что реакция
в растворе, составленном из жидкого стекла и фосфорной кислоты Н3РО4,
протекает медленно — в течение 4—10 ч, поэтому становится возможным
нагнетание такого сложного раствора. Преимущество однорас- творной
силикатизации очевидно: вместо последовательного нагнетания двух растворов
нагнетается только один.
В лёссовых грунтах, в составе которых, как правило, уже
есть соли кальция, возможно закрепление нагнетанием только одного раствора
жидкого стекла. Предел прочности лёссовых грунтов после закрепления
составляет примерно 6—8-105 Па.
Радиус закрепления грунтов силикатизацией . достигает
0,3—1 м и зависит от коэффициента фильтрации грунта.
Битумизация как метод закрепления грунта возможна горячая
и холодная. При горячей битумизации в грунт подается битум, разогретый до
400° С. Наиболее распространен этот метод для создания водонепроницаемости в
трещиноватых скальных грунтах. В этих случаях битум, разогретый только до
200—220° С, тампонирует трещины в радиусе до 10 м.
Для поддержания высокой температуры в битуме инъектор
имеет внутреннюю трубку или стержень, изолированную от внешней трубки. Через
внешнюю и внутреннюю трубку инъектора пропускается электрический ток,
поддерживающий высокую температуру в битуме. Метод горячей битумизации
требует для подачи битума высокого давления, доходящего до 2,5—3 МПа.
Для устройства искусственных оснований более применима
холодная битумизация, заключающаяся в том, что в грунт под давлением подается
битумная эмульсия, состоящая из битума, расщепленного в воде при помощи
эмульгатора на мельчайшие взвешенные частицы (примерно 60% битума и 40%
воды). Введенная в грунт битумная эмульсия обладает большой подвижностью и
заполняет поры грунта. При увеличении давлении пода отжимается дальше, а
частички битума выпадают из эмульсии, слипаются в общую массу и плотно
заполняют поры грунта.
Кроме битума для закрепления грунтов в последнее время
стали применять синтетические смолы. Практика закрепления грунта показывает,
что при иалнчни органических и неорганических кислот такие смолы затвердевают
за несколько часов.
Электроосмотическое закрепление грунтов начинает получать
все большее распространение и заключается в том, что в грунт параллельными
рядами забивают электроды. Расстояние между электродами 0,6—I м. Через
электроды пропускается постоянный электрический ток напряжением 30—100 В.
Глинистые грунты, подвергнутые обработке постоянным электрическим током,
осушаются и уплотняются, причем процесс уплотнения необратим. Для удаления
излишней воды из грунта электроды, служащие катодом, делают из полых трубок,
через которые и откачивают воду. Если сделать полым также и анод, то через
него можно вводить в грунт раствор хлористого кальция и тем самым усилить
действие электрозакрепления грунта, превратив его в электрохимическое.
Вопросы для самопроверки
1. Какие основания сооружений называют искусственными?
2. Назовите основные виды устройства искусственных
оснований.
3. Какими методами производят уплотнение грунта
основания?
4. Как устраивают грунтовые и песчаные подушки?
5. В чем заключаются методы двухрастворной и
однорастворной силикатизации грунтов?
6. Как производится электроосмотическое
закрепление грунтов?
|