Химическое закрепление грунта повышает его прочность и водонепроницаемость. Впервые этот способ начали использовать в 1931 году. Еще тогда все разрабатываемые технологии были связаны с использованием силиката натрия (неорганического полимера). Методы постепенно совершенствовались, и специалисты стали использовать гелеобразующие вещества. Так появлялись новые технологии и способы.
Один из методов усиления – силикатизация. Перед выбором способа укрепления грунта обязательно проводят исследования грунта в строительной лаборатории , то есть инженерно-геологические изыскания.
Что такое силикатизация
Это способ химического закрепления, при котором растворы кремневой кислоты (жидкого стекла) нагнетают в грунт. Цель проведения процедуры – увеличение несущей способности песков, предупреждение просадок лёссов и повышение водонепроницаемости супесей, лёссов и песков. Кремниевая кислота при проникновении в почву переходит в гелеобразное состояние, которое связывает минеральные частицы.
Технология широко применяется для усиления пылеватых грунтов. Она удовлетворяет всем требованиям по увеличению прочности основания при проектировании и строительстве.
В каких случаях применяется силикатизация, а в каких нет
Уже говорилось, что грунты после силикатизации становятся водонепроницаемыми, поэтому целесообразно проводить эту процедуру перед строительством гидротехнических сооружений. В остальном этот метод тоже хорош: постройки, возведенные на укрепленных грунтах, не подвергаются просадкам или кренам.
Силикатизацию проводят при:
- строительстве автотрасс;
- возведении складов, частных домов, промышленных и инфраструктурных объектов;
- прокладывании ЖД-путей;
- уплотнении лёссовых и выработанных грунтов.
Лучше не проводить силикатизацию, если укрепляемый грунт пропитан маслами, смолами или нефтепродуктами. Еще один важный момент, на который нужно обращать внимание, - это скорость потока грунтовых вод. Она не должна быть больше 0,006 см/сек, а иначе процедура окажется неэффективной.
Достоинства и недостатки метода
У силикатизации есть свои плюсы и минусы.
Преимущества:
- отсутствие необходимости в специальном оборудовании при работе;
- заметное улучшение характеристик грунта;
- приличный радиус усиления почвы (вокруг скважины около 1 м).
Недостатки:
- высокая стоимость химических веществ;
- длительный процесс затвердевания.
Способы силикатизации грунта
Их три: однорастворный, двухрастворный и газовый.
Первый используют на пылеватых песчаных грунтах. Процесс сводится к нагнетанию в почву раствора из жидкого стекла и серной или фосфорной кислоты.
ВАЖНО! Раньше третьим компонентом раствора был сернокислый аммоний. Но современные правила экологических служб запретили его применение.
После проведения однорастворной силикатизации стабильность грунта увеличивается, но его прочности недостаточно для строительства крупных объектов.
Роль стабилизирующего вещества жидкое стекло может исполнять и в одиночку. Такой вариант используют для усиления лессовых просадочных грунтов. В процессе между веществом и водорастворимыми солями почвы развивается реакция, в результате которой образуется гель. Именно он и связывает отдельные минеральные частицы.
Из-за высокой стоимости фосфорной кислоты однорастворный метод получил ограниченное применение.
Двухрастворный метод отличается от предыдущего тем, что растворы вводят не одновременно, а по очереди. Первым нагнетают жидкое стекло, а следом за ним вводят хлористый кальций. Он служит катализатором, т.е. ускоряет химический процесс.
В ходе такой реакции образуется другое гелеобразное вещество – гель кремниевой кислоты. Этот способ характеризуется более быстрым затвердеванием, которое происходит уже в течение первых суток. Дальше скорость процесса снижается, и он заканчивается примерно через 3 месяца. За этот промежуток времени прочность грунта заметно увеличивается.
Газовым методом закрепляют средние и крупные песчаные почвы. Сущность процесса заключается в нагнетании силиката в пробуренные скважины. Следом подают углекислый газ, который оказывает последующее воздействие.
Порядок выполнения силикатизации грунта
Работу по укреплению грунта этим химическим методом начинают с установки инъекторов. Если почва рыхлая, то их забивают, а если плотная или крупнообломочная, то просто опускают в предварительно пробуренные скважины. Для набивки используют пневматические молотки. Инъекторы устанавливают в шахматном порядке так, чтобы они находились друг от друга на расстоянии 0,5-1,5 м.
Далее готовят растворы. Жидкое стекло на месте получают с помощью силикаторазварочной установки. Вместе с последней используют контрольно-измерительное оборудование и систему разводящих труб. Рецептура химических веществ для усиления песчаных и просадочных грунтов составляется в зависимости от водопроницаемости почвы и других ее природных характеристик. Также учитывают требования по прочности, предъявляемые проектом к закрепляемой территории.
В процессе постоянно контролируют качество химических растворов и гелеобразующих смесей. Для исходных веществ обязательно определяют плотность, вязкость и время гелеобразования. Такой контроль осуществляют путем испытания образцов грунта.
Время гелеобразования контролируют с помощью периодического отбора проб.
Для нагнетания растворов и смесей используют насосы производительностью 1-5 л/мин с давлением 5-15 атм.
После введения раствора инъекторы поднимают с помощью талей или лебедок с копром. По окончании работ оборудование тщательно промывают горячей водой. Устья скважины тампонируют пластичной глиной или цементируют.
Завершив силикатизацию, всю информацию о проведенных работах записывают в журналы по формам. Это позволяет контролировать качество используемых материалов и работы.
После всего этого проводят приемку. Специалисты предоставляют план и профили укрепляемого массива с обозначением фактического расположения инъекторов и скважин. Для проверки качества используемых материалов показывают их технические паспорта. Обязательный документ – журнал контроля работ по силикатизации. Также изучается информация о прочности и водонепроницаемости грунта.
В итоге стандартный список используемого оборудования выглядит так:
- инъекторы;
- техника для бурения скважин;
- пневматические молотки;
- насосы;
- компрессоры;
- подъемные устройства для инъекторов.
Заключение
Силикатизация действительно увеличивает прочность и улучшает деформационные характеристики грунтов. Это позволяет возводить на укрепленных территориях высотные здания с подземными частями, объекты транспортной инфраструктуры и коммуникации.
Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве
Основная специализация лаборатории:
Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:
1. Заполнив форму на нашем сайте burosi.ru
2. По телефонам:
+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге
+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва
3. Написать нам на почту
4. А также в комментариях к публикации.
#силикатизациягрунта #гелеобразование #песчанаяпочва #стабилизирующеевещество #строительство #почва #грунт #Испытательнаялаборатория