Склад для хімічного закріплення ґрунтів

Реферат: Склад для хімічного закріплення ґрунтів для облаштування земляного полотна автомобільних доріг, який, з метою отримання матеріалу, працездатного в широкому інтервалі температур, складається з водосумісних кремнієорганічних і полімерних смол, та додатково містить отверджувач, з таким співвідношенням компонентів, мас. %: аддукт кремнієфториду з 0,1-0,2 уротропіном кремнієорганічна смола 2-5 водорозчинна полімерна смола вододисперсна 2-5 суглинок решта. UA 110081 C2 (12) UA 110081 C2 Запропонований склад дозволяє підвищити міцність, водо- і морозостійкість суглинків та використати їх для облаштування земляного полотна автомобільних доріг. UA 110081 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід стосується галузі будівництва і може бути використаний для хімічного закріплення ґрунтів в дорожньому та гідротехнічному будівництві, фундаментобудівництві, гірничій справі. Переважно винахід може бути використаний для покращення будівельних властивостей структурно нестійких ґрунтів, підвищення несучої здатності дорожніх покриттів та земельного полотна автомобільних доріг, забезпечення стійкості укосів, захисту бетонних фундаментів і гідротехнічних споруд від шкідливого впливу агресивних ґрунтових вод, запобігання деформації земної поверхні і близько розташованих споруд при проведенні гірничих виробіток та ін. Відомі хімічні методи укріплення ґрунтів засновані на ін'єкції і/або змішуванні ґрунту з різноманітними закріплюючими розчинами та в'яжучими, з метою змінення їх природних властивостей та надання їм підвищеної міцності, водо- і морозостійкості, водонепроникності. Зміна властивостей ґрунтів при хімічному закріпленні відбувається в результаті хімічних та фізико-хімічних процесів взаємодії між реагентами, що вводять та ґрунтом (див. кн. Волоцкий Д.В. Основы глубинного закрепления грунтов земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1978. - 120 с.). Відомі способи підвищення міцнісних властивостей ґрунтів змішуванням їх, наприклад, з цементом, бітумом, лігносульфонатом, силікатом натрію або смолами. Як останні застосовують карбамідні, фуранові, інденкумаронові, фенолформальдегідні, епоксидні, поліакриламідні сполуки (див. кн. Грачёв Ю.А. Способы закрепления грунтов в строительстве. - Обзор. - М.: ВНИИС, 1988. - 31 с.). Ці рішення мають той недолік, що не забезпечують необхідний комплекс фізико-механічних властивостей, що пред'являються до земляного полотна автомобільних доріг. Відомий спосіб поліпшення механічних властивостей ґрунту, який включає розпушування ґрунту та додавання в'яжучого матеріалу, що містить пуцолановий цемент, сульфат та оксид кальцію, після чого отриману суміш ґрунту з домішкою ущільнюють (див. Україна, пат. № 66843, МПК Е 02 D 3/12). Недоліком відомого засобу є те, що він не забезпечує необхідну міцність та морозостійкість дорожнього покриття із закріпленого ґрунту. Найбільш близьким до складу, що заявляється, та прийнятий за прототип є склад, який вміщує водосумісні кремнійорганічні і полімерні смоли (див. Україна, пат. № 89268, МПК Е 02 D 3/12). Недоліком складу, прийнятого за прототип, є те, що він не забезпечує працездатність дорожнього одягу при від'ємних температурах. В основу винаходу поставлена задача удосконалення складу хімічного закріплення ґрунту земляного полотна автомобільних доріг, що дозволить одержати матеріал, працездатний в широкому інтервалі температур. Поставлена задача вирішується тим, що склад для хімічного закріплення ґрунтів для облаштування земляного полотна автомобільних доріг, згідно з винаходом, складається з водосумісних кремнієорганічних і полімерних смол та додатково містить аддукт кремнієфториду з уротропіном, з таким співвідношенням компонентів, мас. %: аддукт кремнієфториду з 0,1-0,2 уротропіном кремнієорганічна смола 2-5 водорозчинна полімерна смола вододисперсна 2-5 суглинок решта. Після просочування ґрунту здійснюють витримування 1-3 години для досягнення оптимальної вологості 7-12 %, після чого ґрунт ущільнюють із зусиллям 10-15 МПа. Роль компонентів, які входять до просочувальної суміші така. Аддукт кремнієфториду з уротропіном за ТУ У 24.1-00018112/020711688-278:2009 використовують, як отверджувач полімерних смол, який в кінцевому підсумку підвищує комплекс фізико-механічних властивостей ґрунту, який укріплюють. Вододисперсну полімерну смолу використовують для склеювання мікрочастинок ґрунту і утворення коагуляційних структур. Як вододисперсна полімерна смола може бути використаний акрилостирольний латекс марки "Силол - латекс АС", або бутадієнстирольний латекс марки "Силол - латекс БС" за ТУ У 24.1031911658.007-2005. Кремнієорганічну смолу водорозчинну використовують для надання гідрофобних (водовідштовхувальних) властивостей коагуляційним структурам ґрунту, що утворилися. Використовують кремнієорганічну смолу марки "Силол ЦІ" на основі олігометилгідридсилану, або "Силол Ц2" на основі олігометилсиліконату натрію за ТУ У 24.1-31911658-009:2006. Склади композицій для просочування ґрунту наведені в таблиці 1. Композиції одержують ретельним перемішуванням усіх компонентів будь-яким способом. 1 UA 110081 C2 5 10 Як ґрунт застосовують суглинки легкі пилуваті Чернігівської області. Підготовка ґрунту до випробувань та випробування проводять у відповідності з діючим ВБН В.2.3-218-541-2010 "Споруди транспорту. Влаштування шарів дорожніх одягів з ґрунтів, укріплених в'яжучими матеріалами." Зразки у вигляді циліндрів 50,5×50,5 мм формують із змоченого полімерною композицією ґрунту вологістю 12 % на пресі при навантаженні 13,5 МПа протягом 3 хвилин. Випробування закріпленого ґрунту на морозостійкість проводять на трьох зразках кожного складу після їх твердіння протягом місяця при температурі і вологості навколишнього середовища. Потім зразки повністю занурюють у воду. Після повного водонасичення зразки піддають почергово заморожуванню протягом чотирьох годин та розморожуванню. Кількість циклів заморожування-розморожування складала 10, 15, 25. Температура заморожування мінус 10 °C. Таблиця 1 Склади для хімічного закріплення ґрунту Компоненти 1 2 4 Кремнієорганічна 1 1 1 смола Вододисперсна 1 1 1 смола Аддукт кремнієфториду з 0,05 0,1 0,2 уротропіном суглинок Склад за винаходом, мас. % 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 2 2 2 3 3 3 3 5 5 5 5 1 3 2 2 2 2 3 3 3 3 5 5 5 5 0,3 0,05 0,1 0,2 0,3 0,05 0,1 0,2 0,3 0,05 0,1 0,2 0,3 решта Таблиця 2 Властивості закріпленого ґрунту Показники Границя міцності при стиску* R20, МПа Коефіцієнт морозостійкості, 25 К МРЗ 15 К МРЗ 10 К МРЗ Прототип 3,5 0,63 0,66 0,69 1 2 3 Склад за винаходом, мас. % 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 4 1,7 1,9 1,9 2,1 3,5 3,8 4,1 4,0 3,4 3,8 4,0 3,9 3,5 3,7 3,9 3,8 0,2 0 0,3 1 0,4 4 0,2 0 0,2 9 0,4 0 0,2 5 0,4 0 0,5 1 0,2 4 0,3 8 0,5 3 0,6 0 0,5 7 0,6 9 0,7 0 0,7 2 0,7 6 0,7 2 0,7 4 0,8 1 0,7 2 0,7 4 0,8 0 0,6 1 0,6 0 0,7 0 0,7 1 0,7 3 0,7 7 0,7 3 0,7 5 0,8 0 0,7 3 0,7 4 0,8 0 0,6 2 0,6 1 0,6 0 0,7 2 0,7 4 0,7 9 0,7 0,72 1 0,7 0,74 3 0,8 0,78 0 Примітка: Зразки витримані 14 діб у воді 15 20 Морозостійкість зразків хімічно закріпленого ґрунту, одержаних запропонованим способом, наведені в таблиці 2. Оптимальним дозуванням отверджувача смол - аддукт кремнієфториду з уротропіном є 0,10,2 мас. % (див. табл. 2). При концентрації аддукту менше 0,05 мас. % не досягається позитивного ефекту, збільшення його дозування до 0,3 мас. % економічно не вигідно. Запропонований склад дозволяє підвищити міцність, водо- і морозостійкість суглинків і використати їх для облаштування земляного полотна автомобільних доріг. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 Склад для хімічного закріплення ґрунтів при облаштуванні земляного полотна автомобільних доріг шляхом змішування ґрунту з хімічною композицією на основі водосумісних кремнієорганічних і полімерних смол, витримування та ущільнення обробленого ґрунту, який відрізняється тим, що для обробки суглинку використовують склад, який додатково містить 2 UA 110081 C2 отверджувач смол – аддукт кремнієфториду з уротропіном, з таким співвідношенням компонентів, мас. %: аддукт кремнієфториду з 0,1-0,2 уротропіном кремнієорганічна смола 2-5 водорозчинна полімерна смола вододисперсна 2-5 суглинок решта. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3