Опубликовано Виды и способы закрепления грунтов
В данной статье приводится краткий обзор современных методов и видов закрепления грунтов.
Известно, что грунты — это искусственные изменения строительных свойств природных грунтов, применяемых в строительном комплексе и обладающие различными физическими свойствами и способами их залегания. Так, для искусственного изменения грунтов необходимо увеличение их устойчивости, прочности, улучшения проницаемости, сжимаемости, и уменьшения природной чувствительности грунтов к изменению внешней среды, особенно влажности.
Усиляемые грунты должны обладать достаточной природной проницаемостью. Мы знаем, что суглинистые и глинистые грунты в связи с низкой проницаемостью очень плохо поддается химическому закреплению, соответственно, хорошо фильтрующие грунты поддаются закреплению, внедряя в их поры вяжущие вещества. Метод закрепления выбирается в зависимости от грунтовых условий района строительства и производственных возможностей их выполнения.
Существующие разработанные химические способы закрепления очень эффективны для улучшения свойств грунтов под фундаменты существующих построек. Это обусловлено тем, что изменение грунта под фундаментом в камневидное состояние проходит без нарушения эксплуатации здания и сооружения.
Закрепление грунтов является актуальной проблемой современного этапа проведения строительных работ на площадке. В крупных и быстро растущих городах последние несколько лет наблюдается тенденция к замачиванию грунтов техногенными водами, что приводит к ослаблению фундаментов.
Химическое закрепление долговечно и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами. Основными преимуществами являются простота производства работ; портативность применяемого оборудования; короткие сроки выполнения работ; возможность закрепления грунта на любой глубине без проведения каких-либо специальных выработок и земляных работ; вероятность проведения подземных работ без прекращения эксплуатации здания или сооружения.
Как один из видов производства строительных работ закрепление грунтов в самом общем виде представляет собой целенаправленное искусственное преобразование строительных свойств грунтов посредством их химической или физико-химической, механической и термической обработки, с применением соответствующих технологий [1].
В зависимости от способа обработки грунтов, в результате которого улучшаются их свойства, закрепление грунтов подразделяется на следующие виды:
– химическое — когда его основу составляют химические и физико-химические процессы, возникающие в грунтах в результате введения в них определенных химреагентов;
– электрохимическое закрепление, основанное на вторичных химических и физико-химических явлениях электролиза, возникающих в грунтах под действием внешнего поля постоянного электрического тока;
– термическое закрепление, когда улучшение свойств грунтов достигается в результате их обжига в скважинах раскаленными газами или электропрогревом;
– термоконсолидация глинистых водонасыщенных грунтов, когда улучшение строительных свойств достигается самоуплотнением грунтов, обусловленным их нагревом в пределах 50–80 °С.
Так, химическое закрепление в зависимости от способа введения в грунты химических реагентов имеет два направления:
– инъекционное химическое закрепление, когда реагенты в виде растворов или газов вводятся в грунты без нарушения их естественного сложения нагнетанием под давлением;
– буросмесительное закрепление грунтов, осуществляемое с нарушением их естественного сложения, механическим перемешиванием с цементами или другими химическими реагентами и добавками при бурении скважин большого диаметра.
К первому направлению относятся способы силикатизации, смолизации, цементации; второе представлено способом буросмесительного закрепления илов и других сопутствующих им грунтов.
Каждый из способов закрепления имеет свою область применения, строго ограниченную номенклатурой грунтов и определенными характеристиками, а именно: водопроницаемостью и химическими свойствами для всех грунтов, степенью влажности и емкостью поглощения для глинистых грунтов и др.
Основные способы закрепления грунтов и примерные границы их практического применения по номенклатуре, влажности и водопроницаемости приведены в таблице 1.
Силикатизация и смолизация грунтов, в свою очередь, дифференцируются на ряд конкретных способов, которые различаются между собой химической технологией (рецептурой) и целенаправленно применяются для закрепления определенных разновидностей песчаных и просадочных грунтов сообразно их природным свойствам.
Закреплением указанными выше способами достигается значительное повышение несущей способности, прочности и устойчивости всех видов грунтов, с одновременным обеспечением их водостойкости, что открывает большие возможности для практического применения этих способов при строительстве в слабых грунтах.
Для всех без исключения фильтрующих грунтов закрепление позволяет уменьшать или практически полностью устранять их водопроницаемость, что расширяет область его практического применения в качестве противофильтрационных мероприятий, а также мероприятий против неустойчивости этих грунтов в водонасыщенном состоянии, при подземных строительных работах [2].
Таблица 1
Номенклатура влажности иводонепроницаемости
Способ закрепления | Вид грунтов | Природная степень влажности | Коэффициент фильтрации, м/сут |
Силикатизация | Просадочные лессы, лессовидные и некоторые виды покровных суглинков | Не более 0,7 | Не менее 0,2 |
Песчаные | Независимо от влажности | 0,5–80 | |
Смолизация | Песчаные | Независимо влажности | 0,5–50 |
Цементация | Пустоты большого размера. Трещиноватые скальные, крупнообломочные и гравелистые песчаные | — | Для скальных 0,01 Для нескальных 50 |
Буросмесительное закрепление | Илы. | — | Независимо от водопроницаемости |
Термическое закрепление | Просадочные лессы и лессовидные суглинки, непросадочные суглинки и глины | Не более 0,5 | Независимо от водопроницаемости |
а также сопутствующие им глины в суглинки мягкопластичной, текучепластичной, текучей консистенции, рыхлые и средней плотности пески Разработанные лабораторией и применяемые в строительстве химические способы закрепления гравий-илистых, песчаных, суглинистых и глинистых грунтов основаны на инъекции, т. е. нагнетании химических растворов в грунт. Очевидно, что процесс нагнетание может быть осуществлен только при условии, когда закрепляющие растворы будут проникать в грунт без нарушения его структуры. Отсюда следует, что технология определяет границы применимости того или иного способа. В первую очередь это связано с вязкостью нагнетаемых растворов, единичным расходом и давлением при нагнетании.
Границы применения всех способов даны по коэффициенту фильтрации (рис.1).
Одновременно с этим некоторые из способов сообщают закрепленному грунту различные свойства; по ним способы можно разделить на следующие классы:
1) Резко изменяют строительные свойства закрепленного грунта и значительно повышают его механическую прочность и водонепроницаемость;
2) Сообщают закрепляемому грунту только водонепроницаемость;
3) Увеличивают водоустойчивость и плотность грунта.
Рис. 1. Классификация химических способов закрепления грунтов проф. Б. А. Ржаницына: 1 — закрепление с прочностью от 10 до 50 МПа; 2 — уплотнение с прочностью от 2 до 5 МПа; 3 — стабилизация; 4 — кислый гель; 5 — щелочный гель.
Из данных приведенных на рисунке видно, что цементацию следует применять для прочного закрепления гравелистых и песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации от 80 до 500 м/сут. Нижний предел характеризуется крупными песками, в поры которых могут проникать частицы цемента современного помола. Для придания водонепроницаемости песчаным грунтам, в которых применение цемента физически невозможно, его заменяют силикатными глиносиликатными растворами, которые могут придавать водонепроницаемость песчаным грунтам с коэффициентом фильтрации от 20 до 100м/сут.
Прочное закрепление песчаного грунта осуществляется путем применения двухрастворного способа силикатизации. Этот способ целесообразно применять в грунтах с коэффициентом фильтрации от 2 до 80м/сут.
Ряд однорастворных способов силикатизации может применяться в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 5м/сут. Эти способы сообщают грунтам, главным образом, водонепроницаемость. Однорастворный способ силикатизации с применением кремнефтористоводородной кислоты сообщает песчаным грунтам значительную прочность и водонепроницаемость и может быть применен в грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 20м/сут.
Одонорастворный способ силикатизации, при котором используется химически активные вещества самого грунта, разработан для закрепления просадочных лессовых грунтов. Способ применим в просадочных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 2,0м/сут, причем влажность его не должна превышать 17 %, т. е. толща лесса должна находиться выше уровня грунтовых вод. При большой влажности, порядка 20–22 %, применяется газовая силикатизация, когда сначала в грунт нагнетается углекислый газ, затем силикат и затем опять углекислый газ. Проведение этих работ может осуществляться только весьма опытными специалистами. В результате применения газовой силикатизация грунту сообщается прочность и водоустойчивость.
Прочное закрепление песчаных грунтов с приданием массиву водонепроницаемости выполняется способом смолизации, если грунт имеет коэффициент фильтрации от 0,5 до 20м/сут.
Что касается способа электрохимического закрепления, то его применение позволяет придать глинистым грунтам водоустойчивость, т.
е. ликвидировать размокание и набухание грунта в воде. Область применения этого способа ограничивается следующими значениями коэффициента фильтрации: при двухрастворной электросиликатизации от 0,05 до 0,2 м/сут, при однорастворной — от 0,005 до 0,2 м/сут.
Таким образом, существует несколько способов закрепления грунтов: цементация, силикатизация, смолизация, термический способ, электрохимический, битумизация, глинизация, импульсный метод.
Литература:
- Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01–83). — М.: Стройиздат, 1986.
- Ананьев В. П., Воляник Н. В. Инженерное грунтоведение и техническая мелиорация грунтов: Учебное пособие. Ростов-на-Дону: РГАС, 1994. — 87с
- Ржаницын Б. А. Химическое закрепление грунтов в строительстве.-М.: Стройиздат, 1986–264с.
Основные термины (генерируются автоматически): грунт, коэффициент фильтрации, способ силикатизации, закрепление грунтов, влажность, закрепление, прочное закрепление, свойство, химическое закрепление, естественное сложение.
Методы закрепления грунтов — новости строительства и развития подземных сооружений
Закрепление грунтов — это искусственное изменение строительных свойств грунтов различными физико-химическими способами. Такое преобразование обеспечивает увеличение их прочности, устойчивости, уменьшение сжимаемости и водонепроницаемости. Существует два основных способа закрепления грунтов: поверхностное и глубинное.
Поверхностное закрепление выполняют на глубину до 1 м. При этом способе грунт предварительно разрыхляется, перемешивается с закрепляющими материалами (вяжущие, цемент, известь и др.) и затем уплотняется. Глубинное закрепление предусматривает обработку грунтов без нарушения их естественного сложения путем инъекции закрепляющих материалов, термообработки и замораживания, с использованием предварительно пробуренных скважин, шпуров или забиваемых инъекторов. Инъекцию производят с использованием вяжущих, силикатных материалов и смол.
Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:
• Химический (цементация, битумизация и смолизация)
• Термический
• Искусственное замораживание
• Электрический
• Электрохимический
• Механический
Химическое закрепление грунтов
Химическое закрепление грунтов инъекцией в строительстве в настоящее время осуществляется способами силикатизации, смолизации и цементации.
Наиболее распространенная и популярная из технологий по закреплению грунтов — это цементация. Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Цементация применяется для закрепления крупно- и среднезернистых песков, трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов.
Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения или когда снижение расхода раствора достигнет 0,5 л/мин в течение 20 мин при заданном давлении.
При горячей битумизации в трещины породы или в гравийно-гравелистый грунт нагнетают через скважины горячий битум, который, застывая, придает грунтам водонепроницаемость.
При холодной битумизации, в отличие от горячей, нагнетают 35—45-процентную тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ используется для очень тонких трещин в скальных грунтах, а также для уплотнения песчаных грунтов.
Смолизацию применяют для закрепления мелких песков и выполняют путем нагнетания через инъекторы в грунт смеси растворов карбамидной смолы и соляной кислоты.
Силикацией закрепляют песчаные и лессовые грунты, нагнетая в них химические растворы. Через систему перфорированных трубок-инъекторов в грунт последовательно нагнетаются растворы силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придает грунту значительную прочность и водонепроницаемость.
Термическое закрепление грунтов
Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта.
Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива — от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива. Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 1 МПа.
Искусственное замораживание грунтов является универсальным и надежным методом временного закрепления слабых водонасыщенных грунтов. Сущность данного метода заключается в том, что через систему замораживающих скважин, расположенных по периметру и в теле будущей выработки, пропускается хладоноситель с низкой температурой, который, отнимая от окружающего грунта тепло, превращает его в ледогрунтовый массив, обладающий полной водонепроницаемостью и высокой прочностью.
В зависимости от вида хладоносителя различаются два способа замораживания: рассольный и сжиженным газом.
В первом случае рассол-хладоноситель представляет собой высококонцентрированный раствор хлористого кальция или натрия, предварительно охлажденный в испарителе холодильной машины до температуры минус 25° С. В качестве хладагента в холодильных машинах используются аммиак, фреон или жидкий азот. Во втором случае в качестве хладоносителя сжиженных газов используется главным образом жидкий азот, имеющий температуру испарения минус 196° С.
Электрический способ закрепления грунтов
Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.
Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.
). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.
Механический способ укрепления грунтов
Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.
Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают. При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют. Вытрамбовывание котлованов осуществляется с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле башенного крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания. Также уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.
Методы и материалы для стабилизации грунта
Что понимается под стабилизацией грунта?
Стабилизация грунта — это процесс, при котором физические свойства грунта преобразуются для обеспечения постоянного прироста прочности перед началом строительства. Стабилизированные грунты превосходят нестабилизированные грунты при правильном выборе материалов, конструкции и конструкции. Когда стабилизированный слой грунта включается в структурную конструкцию дорожного покрытия, последующие слои могут быть тоньше, что приводит к значительной экономии средств и минимизирует потребность в первичных материалах. В дополнение к повышению прочности, стабилизированный грунт образует твердый монолит, который снижает проницаемость, что, в свою очередь, снижает потенциал усадки/набухания и вредное воздействие циклов замерзания/оттаивания.
Стабилизация грунта может улучшить состояние грунта на месте или в естественном состоянии, устраняя необходимость в дорогостоящих операциях по удалению и замене.
Часто строительные площадки, где необходимо построить дороги, строительные площадки, автостоянки, взлетно-посадочные полосы или другие конструкции дорожного покрытия, содержат естественно влажные, слабые почвы. Эти почвы могут быть химически обработаны для повышения прочности за счет стабилизации и улучшения инженерных свойств, включая содержание влаги и пластичность, за счет модификации. Процессы стабилизации грунта ex situ или за его пределами возможны, но обычно используются для экологических проектов, а не для типичных строительных работ.
Оцените мощность дозы для вашей строительной площадки с помощью калькулятора мощности дозы
ПОПРОБУЙТЕ СЕЙЧАС
Химическая стабилизация почвы как негашеная известь, пыль печи для обжига известняка (LKD), цемент или другие промышленные побочные продукты и побочные продукты используются для повышения прочности грунта земляного полотна. Независимо от реагента важно использовать надлежащие методы.
Тщательное перемешивание обеспечивает полное включение и общую однородность смеси. Проверка влажности и уплотнения важна, чтобы убедиться, что все реакции произошли. Каждый реагент должен полностью гидратироваться, а максимальная плотность достижима только при оптимальном содержании влаги. Независимо от используемого вяжущего, предварительное планирование проекта, включая лабораторные испытания, важно для того, чтобы быть уверенным, что присутствует достаточное количество вяжущего для постоянной стабилизации грунта и обеспечения желаемого результата.
Материалы для стабилизации грунта
Известь Негашеная известь, которую часто называют просто известью, представляет собой химическое соединение оксида кальция (CaO). Негашеная известь доступна в двух видах: с высоким содержанием кальция и доломитовая. Высококальциевый почти полностью представляет собой оксид кальция, тогда как доломитовая негашеная известь содержит часть оксида магния (MgO) наряду с оксидом кальция.
Некоторые промышленные применения, такие как сталь, требуют магниевого компонента для определенных процессов. Для строительных целей высококальциевая и доломитовая негашеная известь практически неотличимы. Узнайте больше о том, почему продукты на основе извести являются наиболее эффективным средством для сушки почвы и как они могут улучшать почву путем модификации.
Известь стабилизирует глинистые почвы, обеспечивая долговременный прирост прочности, который сохранится после первоначального применения. Исследования показали, что эти реакции могут продолжаться в течение года и более. Стабилизация известью обеспечивает кальциевый компонент и надлежащую химическую среду, необходимую для постоянной стабилизации почвы. Поскольку известь является щелочным материалом, она обеспечивает надлежащую химическую среду, повышая рН почвы до такой степени, что встречающиеся в природе пуццоланы, такие как кремнезем и оксид алюминия, становятся растворимыми. После растворения они могут реагировать и образовывать цементирующие связи с кальцием из извести.
Образующиеся гидраты силиката кальция (C-S-H) и гидраты алюмината кальция (C-A-H) являются постоянными и уменьшают влияние глинистой почвы, что приводит к очень упругому основанию, а не маскирует его, как в случае с другими методами стабилизации.
Почвы с индексом пластичности (PI) 10 и выше, как правило, являются отличными кандидатами на стабилизацию известью. Надлежащие лабораторные испытания важны для определения реактивности почвы и дозировки, необходимой для надлежащей стабилизации.
Calciment® LKD
Известковая пыль, или LKD, является побочным продуктом процесса производства извести, который содержит комбинацию CaO, MgO и пуццоланов. Подобно летучей золе, пуццоланы образуются из топлива, используемого в процессах сгорания, и представляют собой мелкодисперсные материалы, переносимые выхлопными газами и собираемые средствами контроля выбросов, такими как мешочные фильтры.
Эти продукты представляют собой своего рода гибрид негашеной извести и цемента, которые хорошо работают на почвах с индексом PI 5-35.
Наличие пуццоланов позволяет стабилизировать более зернистые и песчаные почвы. Поскольку Calciment LKD также содержит кальций, как и известь, продукт может также использовать пуццоланы, естественно присутствующие в глинистых почвах, для создания цементных связей. Подобно летучей золе, каждый раз, когда используются побочные продукты, потребление энергии и выбросы снижаются. Использование первичных материалов и вывоз на свалки сведены к минимуму, что делает Calciment LKD экологически чистой альтернативой традиционным реагентам.
Цемент
Цемент представляет собой широко используемый композиционный материал, состоящий в основном из кальция, кремнезема, глинозема и железа, полученных из известняка, песка и глины. Все они обрабатываются, обжигаются в печи и измельчаются в мелкий порошок. Когда цемент подвергается воздействию воды, он химически гидратируется, в результате чего образуется гель, который образует взаимосвязанную матрицу вокруг частиц почвы.
Смесь затвердевает или затвердевает очень быстро, обычно в течение одного-трех часов, поэтому смесь грунта с цементом необходимо укладывать, перемешивать и уплотнять быстро. Такое быстрое отверждение приводит к высокому начальному приросту прочности, который быстро снижается.
Цемент является эффективным реагентом для стабилизации некоторых типов грунтов. Однако не все типы грунтов одинаковы, и понимание геотехнических свойств грунтов для вашего конкретного применения является ключевым. Цемент является хорошим вариантом при работе с песчаными крупнозернистыми грунтами, но эффективность цемента снижается по мере увеличения содержания глины и пластичности. Стабилизация цементом просто маскирует эффект глины и не является экономичным вариантом стабилизации мелкозернистых грунтов. Кроме того, нежелательное растрескивание при усадке часто связано с стабилизированным цементом грунтом, позволяющим проникать воде и вызывать дальнейшие повреждения.
Грунты с индексом пластичности (PI) 10 или меньше обычно подходят для стабилизации цементом.
Надлежащие лабораторные испытания важны для определения правильного продукта и дозировки, необходимой для правильной стабилизации почвы для вашего конкретного применения.
Прочие продукты для стабилизации
Битум Битум представляет собой встречающееся в природе органическое вяжущее, которое обычно получают путем перегонки или переработки сырой нефти. Это липкая, вязкая жидкость, которая обычно скрепляет асфальт. Когда битум добавляется в почву, он заполняет пустоты в почве, чтобы механически стабилизировать почву, а не вступать в реакцию с отдельными частицами почвы. Тип почвы является важным фактором при выборе битума для стабилизации. Мелкозернистые почвы требуют более высоких дозировок битума для стабилизации почвы по сравнению с песчаными крупнозернистыми почвами. Битум часто является одним из самых дорогих строительных материалов, поэтому дозировка является ключевым фактором экономической эффективности при рассмотрении битума.
Погода является еще одним фактором, который необходимо учитывать, так как битум очень чувствителен к перепадам температуры. Вязкость будет уменьшаться с температурой, что приведет к плохому смешиванию, нежелательной неравномерности смеси и кажущейся случайной стабилизации при более низких температурах.
Геотекстиль
Геотекстиль — это ткани, устойчивые к химическим веществам и биоразложению. Как и битум, геотекстиль механически взаимодействует с грунтом, обеспечивая повышенную прочность и несущую способность. Размер раскрытия, прочность блокировки и сопротивление проколу являются важными факторами, связанными с геотекстилем. Увеличение стоимости геотекстиля увеличивает общую стоимость проекта.
Затирка
Затирка представляет собой текучую смесь воды, цемента и песка, которую можно перекачивать насосом по всей рабочей площадке. Суспензионный раствор впрыскивается через заданные промежутки времени для проникновения в матрицу почвы.
Смесь со временем затвердевает, придавая грунту прочность и несущую способность. Заливка раствором под давлением возможна только в зернистых грунтах, поскольку материал должен иметь возможность проходить через массу грунта. Мелкий размер частиц, связанный с глинистыми почвами, приводит к минимальному проникновению или отсутствию проникновения, что делает цементирование неэффективным.
Методы стабилизации почвы
Лабораторные испытания
Лабораторные испытания важны для определения типа продукта и минимальной дозировки, а также воды, необходимой для достижения оптимального содержания влаги. Наш инновационный центр и специалисты по клиентским приложениям всегда готовы проверить варианты.
Транспортировка и разбрасывание
Известь обычно доставляется на строительную площадку с помощью пневматического грузовика, а затем перегружается в грузовик для разбрасывания. Грузовики-разбрасыватели распределяют материал по рабочей площадке с заданной дозой.
После применения химического реагента обычно добавляется вода, и ее количество зависит от желаемых результатов и текущего содержания воды в почве. Для небольших или удаленных работ известь может доставляться в самосвалах или мешках.
Пневматическая тележка
Мешки для сыпучих материалов
Перемешивание
Известь и воду необходимо правильно вносить в почву, чтобы получить однородную смесь и помочь разрушить почву. Регенераторы являются предпочтительным смесительным оборудованием для этой части процесса. Тем не менее, экскаваторы-погрузчики и бульдозеры хорошо подходят для небольших работ или при низкой исходной несущей способности почвы, что часто имеет место на экологических объектах, связанных с проектами по стабилизации отстойников, шламов или отложений.
Выдержка
Период выдержки может потребоваться для стабилизации извести, в зависимости от проекта. Как правило, период выдержки около четырех часов необходим для обеспечения полной гидратации после тщательного перемешивания.
Однако этот спокойный период может варьироваться в зависимости от потребностей каждого конкретного рабочего места. После размягчения идеальна вторая смесь, чтобы убедиться, что нет карманов непрореагировавшей извести. Свяжитесь с нашими специалистами по работе с клиентами, если у вас есть вопросы о смягчении.
Уплотнение и планировка
Уплотнение и планировка важны для обеспечения стока свободной воды и сохранения целостности стабилизированного грунта. Уплотнение, нацеленное на максимальную плотность в сухом состоянии, может быть достигнуто с помощью ряда различных методов уплотнения почвы. Затем уплотненный материал выравнивается по профилю и поперечному уклону. Наконец, поверхность готова для окончательной гладкой оклейки, чтобы запечатать грунт, подготавливая земляное полотно к дальнейшему строительству.
Step by step process
Step 1:
Lime is transferred from Pneumatic truck to spreader truck
Step 2:
Mintek’s reagent, water and soil are mixed using a reclaimer
Step 3:
Затем разбрасыватель распределяет продукт по проблемной почве
Этап 4:
Барабан или кулачковый каток уплотняет измельченную смесь
Стабилизация грунта с помощью цемента
Стабилизация цементом очень похожа на стабилизацию известью, но цемент необходимо укладывать, смешивать и уплотнять до того, как смесь начнет твердеть, обычно в течение трех часов.
В случае сбоя в производстве может потребоваться повторное применение и включение.
Полное руководство по грунтам и стабилизации грунтов
Узнайте о различных типах почв и стабилизации почвы, чтобы использовать наиболее эффективный метод стабилизации почвы на каждой почве.
ЧТО ТАКОЕ СТАБИЛИЗАЦИЯ ГРУНТА?
ТИПЫ ПОЧВ
МЕТОДЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО СТАБИЛИЗАТОРА ГРУНТА
ЧТО ТАКОЕ СТАБИЛИЗАЦИЯ ГРУНТА? Идеи и методы стабилизации грунта существовали веками. Концепция стабилизации почвы заключается в том, что почва изменяется в той или иной форме, будь то механически или химически, чтобы зафиксировать почву на месте и предотвратить ее перемещение. Например, представьте, что вы хотите построить красивый большой дом в болотистой местности. Заболоченная местность постоянно влажная, а иногда и пересыхает. Когда участок влажный, вы не можете ходить по земле, не утонув в ней.
В этом случае, если бы вы построили свой прекрасный дом на этой земле, в ту минуту, когда она намокнет, дом почти рухнет. Чтобы уменьшить риск обрушения вашего прекрасного дома, вам нужно что-то сделать, чтобы почва оставалась в движении. Вы можете сделать это, смешав некоторые химикаты или уплотнив почву настолько, чтобы она стала более стабильной. Каждый из этих вариантов является методом стабилизации грунта.
Когда люди думают о стабилизации почвы, они часто думают о строительстве или борьбе с эрозией. Будь то дорога или фундамент, важно помнить, что существует несколько различных случаев, когда стабилизация грунта может быть полезной. При использовании стабилизации грунта для строительства вы, как правило, пытаетесь укрепить грунт или удержать его от смещения, чтобы конструкция наверху оставалась неповрежденной как можно дольше. При использовании стабилизации почвы для борьбы с эрозией вы пытаетесь сохранить верхний слой почвы на месте, когда вода или ветер тревожат поверхность.
Без этой надлежащей обработки это обычно приводит к оползням или крайне нестабильным склонам холмов.
Существуют десятки методов стабилизации грунта. Эти методы включают добавление цемента в почву, добавление химикатов для изменения химического или физического состава почвы, а также механические методы, такие как уплотнение. На этой странице будут рассмотрены самые популярные методы стабилизации грунта, а также их сильные и слабые стороны. Полезно знать о различных формах стабилизации грунта, поскольку вы не всегда можете решить свои проблемы со стабилизацией грунта одним и тем же методом.
ТИПЫ ПОЧВЫПервая часть принятия решения о том, какой метод стабилизации почвы лучше всего подходит для вашего применения, это понимание того, с каким типом почвы вы имеете дело. Существует четыре основных типа почвы: песок, ил, глина и суглинок. Каждая почва имеет различные характеристики и потребности при стабилизации.
Один из важнейших факторов, который следует учитывать при работе по стабилизации грунта, — это органическое содержание почвы.
Органическое содержание часто измеряется индексом пластичности почвы, который является результатом теста Аттерберга. Очень важно иметь представление об органическом содержании, потому что это поможет вам понять, как изменится форма почвы. Почва с меньшим содержанием органических веществ часто не меняет форму во влажном состоянии, в то время как почва с высоким содержанием органических веществ резко меняет форму во влажном состоянии.
Песок — один из самых популярных или хорошо известных грунтов. Лучшим примером песчаной почвы является пляжный песок. Частицы в песке самые большие из любой почвы. Он в основном состоит из очень мелких пород, как по размеру, так и по органическому содержанию. Традиционно песок образуется при разрушении горных пород. Песчаные почвы обычно содержат очень мало органических веществ и, как правило, не пластичны, что объясняет, почему вы не видите большого роста на пляже. Почва содержит нулевые питательные вещества для роста растений. Хотя недостатки были отмечены, у песка есть некоторые преимущества.
Что касается стабилизации, частицы песка крупные и не меняют форму при намокании. Так как частицы песка могут быть уплотнены вместе; он способен создать очень жесткую поверхность.
Ил — следующий по величине тип почвы после песка. Часто путая глину с глиной, ил на самом деле сильно отличается от глины. Ил образуется из эрозионной породы, например, когда скала стирается водой или ветром. Поскольку ил образуется в результате разрушения и эрозии горных пород, он содержит некоторое количество кварца, но мало органических веществ. Показывая, что илистые почвы традиционно непластичны. Поскольку илистые почвы происходят из горных пород, ил часто бывает плотным; заставляя ил оседать на дне стоячей воды. При выращивании сельскохозяйственных культур оптимальны илистые почвы, поскольку они часто содержат много питательных веществ, необходимых культурам. Что еще более важно, ил способствует удержанию воды и циркуляции воздуха, поскольку почва плотная, но не слипается. Хотя ил отлично подходит для сельскохозяйственных условий, он может быть сложной почвой для строительства из-за размера частиц ила и их плотности.
Это приводит к тому, что ил часто трудно уплотнить, и он будет двигаться во влажном состоянии.
Из всех почв глинистые почвы самые маленькие. В отличие от всех других типов почв, существует множество различных видов глинистых почв, различающихся по цвету и характеристикам. В то время как все знакомы с глинистыми почвами красного цвета, эта конкретная почва также может иметь цвет от почти полностью белого до очень темного черного. Самая большая разница между глинистыми почвами и другими типами почв, кроме размера частиц, заключается в том, что они становятся пластичными во влажном состоянии. Почва, которая становится пластичной во влажном состоянии, приводит к необратимой деформации формы почвы. Это означает, что почва будет расширяться или сжиматься при намокании, а это означает, что все, что находится на поверхности почвы, также может подвергнуться деформации формы. Из-за пластичности глинистого грунта расширение и сжатие грунта вызовут большие проблемы при строительстве на грунте.
Обычно грунты на глинистой основе удаляются со строительной площадки или обрабатываются химическими веществами или добавками для постоянного упрочнения грунта.
Суглинистая почва представляет собой смесь песка, ила и/или глины. Часто суглинистая почва классифицируется как тип почвы, за которой следует суглинок. Например, «суглинок» или «песчаный суглинок». Когда суглинистая почва предваряется определенным типом почвы (например, песком, илом или глиной), это означает, что большая часть почвы является этой почвой. Например, когда вы видите «Супесчаный», это означает, что большая часть почвы представляет собой песок со смесью глины и ила. Каждая классификация и разновидность суглинистой почвы варьируется в зависимости от характеристик большинства почв. Очень часто почвы классифицируются как некоторая форма суглинка. Чтобы определить различные типы почвы, проведите тест на суглинок, например, ситовой анализ для определения размера частиц и тест Аттерберга для определения пластичности почвы и содержания органических веществ.
METHODS OF SOIL STABILIZATION
CHLORIDES
POLYMERS
MECHANICAL
GEOTEXTILES
FLYASH
CEMENT/LIME
ENZYME
CHLORIDES
ПОЛИМЕРЫ
ИЗВЕСТЬ И ЦЕМЕНТ
ЗОЛА-ЛЕЧ
ФЕРМЕНТЫ
МЕХАНИЧЕСКИЕ
ГЕОТЕКСТИЛЬ
ХЛОРИДЫ
Хлориды являются одними из самых популярных форм стабилизации грунта для грунтовых дорог. Хлорид магния и хлорид кальция часто являются самыми популярными. Решение между которыми обычно основывается на доступности вашего географического положения. Оба, магний и хлорид кальция, бывают в жидкой или твердой форме. Для нанесения потребуется использовать водовоз, сильно разбавленный водой.
Хлориды можно применять одним из двух способов. Наиболее эффективно наносить хлориды на верхние 3-6 дюймов почвы, смешивать их, а затем уплотнять. Другой способ применения — просто опрыскать хлоридом поверхность почвы. Этот метод быстрее, но не дает таких же результатов, как при подмешивании хлорида в почву. Любое нанесение на почву приведет к получению очень твердой поверхности, практически не выделяющей пыли в атмосферу.
По сути, хлориды — это соли. Стабилизация почвы хлоридами работает путем улавливания влаги из окружающей среды и блокировки ее в почве. Так же, как когда формируется шар из соли, становящийся чрезвычайно твердым и крепким; тот же принцип применим и к стабилизации хлоридами. В то время как почва очень твердая и прочная, когда она сухая, она сразу же разрыхляется, как только на почву наносится вода. Это означает, что после дождя или таяния снега поверхность придется обрабатывать заново.
Стабилизация почвы хлоридом используется уже несколько десятилетий и часто является наиболее популярным методом.
Стабилизация хлоридами хорошо известна, проверена и часто экономически эффективна. Некоторые из недостатков стабилизации хлоридами включают необходимость повторного нанесения после того, как поверхность станет влажной, но, что более важно, это экологические проблемы. Количество хлорида, попадающего в окружающую среду и экосистему, превышает норму, что может иметь пагубные последствия для растений и дикой природы.
| ПРЕИМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ |
|
|
ПОЛИМЕРЫ
Полимерная стабилизация грунта – это метод добавления полимеров в грунт с целью улучшения общих физических свойств.
Полимеры представляют собой химическое соединение с молекулами, которые соединяются вместе, образуя повторяющуюся цепь. Другими словами, полимер связывает частицы почвы вместе, что очень похоже на функцию клея. Полимеры традиционно продаются в жидкой форме и менее разбавлены, чем другие методы стабилизации грунта, а это означает, что требуется больше продукта, чем другие средства стабилизации грунта. Вы обнаружите, что полимеры обычно используются для грунтовых поверхностей, таких как грунтовые дороги, дорожки или временная облицовка пруда.
Существуют различные типы полимеров, но основными являются синтетические и биополимеры. Синтетические полимеры имеют минеральную основу и обладают многими из тех же связующих свойств, что и портландцемент. Хотя не все синтетические полимеры известны как экологически безопасные или токсичные, известно, что синтетические полимеры, как правило, вызывают больше экологических проблем. Биополимеры – это полимеры, которые являются результатом биологического процесса.
Биополимеры имеют меньшую прочность, чем синтетические полимеры, но более экологичны.
Полимеры работают на основе длинных повторяющихся молекул; это означает, что частицы почвы связываются с молекулой. Это делает полимеры совместимыми со всеми типами почв, от песчаных до глинистых. Размер молекулы полимера будет влиять на его характеристики на любой конкретной почве, поскольку частица почвы должна вписаться в молекулу. Размер молекулы полимера особенно важен, так как слишком большая молекула может не позволить должным образом разместиться маленькой частице глины, или наоборот, маленькой молекуле и крупной частице песка. Хотя полимеры являются универсальным стабилизатором почвы, не все они хорошо работают с мелкими типами почвы.
Срок службы и характеристики полимеров могут различаться в зависимости от полимера. Однако традиционные приложения служат от 1 до 3 лет при минимальном обслуживании. Большинство применений полимеров создают непроницаемую поверхность на весь срок службы.
Хотя, так же как продолжительность жизни варьируется, производительность воды также может варьироваться.
| ПРЕИМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ |
|
|
УЗНАТЬ ОБ АЛЬТЕРНАТИВАХ ПОЛИМЕРНЫМ СТАБИЛИЗАТОРАМ ГРУНТА
ИЗВЕСТЬ И ЦЕМЕНТ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА
Известковая или цементная стабилизация грунта – одно из самых популярных средств стабилизации грунта в США. Этот метод стабилизации грунта осуществляется путем смешивания извести или цемента с грунтом для повышения его прочности и упругости. Процент извести или цемента, который смешивается с почвой, варьируется в зависимости от характеристик естественной почвы.
Часто, чем выше пластичность, тем больше извести или цемента будет смешано. Обычно известь и цемент объединяют в одну группу, поскольку они очень похожи, поскольку оба используются в качестве связующего.
Известь встречается в природе, тогда как цемент (также известный как портландцемент) является синтетическим или искусственным. Хотя обработка почвы цементом или известью является одним из самых популярных способов стабилизации почвы, она наиболее распространена на дорогах с твердым покрытием. Как правило, обработка грунтовых дорог с помощью цемента является чрезмерно дорогостоящей. Географические регионы часто определяют, используете ли вы известь или цемент для стабилизации почвы. В некоторых регионах известь легко доступна, а в других нет, что делает цемент более рентабельным.
Известковая или цементная стабилизация грунта работает путем связывания всех частиц грунта вместе, что приводит к увеличению прочности грунта. Поскольку этот процесс требует добавления в почву цемента или извести, практически все типы почв совместимы с этим типом стабилизации почвы.
В то время как большинство типов грунта совместимы со стабилизацией известковым и цементным грунтом, грунт необходимо проанализировать, чтобы убедиться, что используется надлежащее количество добавки. Если использовать небольшое количество добавки, то грунт не достигнет нужной прочности. Если использовать большее количество, то почва может сжаться или начать трескаться.
Одним из основных преимуществ извести или цемента является возможность их использования на почве с влажностью выше оптимальной. При использовании порошкообразной формы извести или цемента в сочетании с влажной почвой выше оптимальной влажности почва будет быстро высыхать, что позволит вам правильно уплотнить почву. Хотя порошковый метод желателен для внесения в очень влажную почву, он, к сожалению, имеет много проблем со здоровьем из-за того, что порошок очень мелкий. Это создает угрозу безопасности рабочих.
Во время внесения извести или цемента в почву их необходимо тщательно перемешать. Важно поддерживать влажность почвы как можно ближе к оптимальной влажности.
После смешивания грунта и извести или цемента следующим шагом будет как можно более плотное уплотнение грунта. Как только почва будет уплотнена, она начнет затвердевать и будет продолжаться примерно 28 дней.
| ПРЕИМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ |
|
|
ЗОЛЬНАЯ ЗОЛА СТАБИЛИЗАЦИЯ ПОЧВЫ
Стабилизация почвы летучей золой в принципе похожа на стабилизацию известью или цементом, но отличается в зависимости от используемого продукта. Летучая зола является побочным продуктом сжигания угля на угольных электростанциях.
Традиционно побочный продукт хранится на свалках или в прудах, но летучая зола также может использоваться в качестве связующего вещества для повышения прочности почвы. Подобно тому, как стабилизация цемента и извести в основном используется для стабилизации грунта в качестве основания для дорог с твердым покрытием, летучая зола в основном используется для обработки основания дорог с твердым покрытием. Поскольку летучая зола представляет собой сухую добавку, одним из больших преимуществ является регулярное использование летучей золы в почве при температуре выше оптимальной. Порошок впитает влагу и снизит влажность почвы.
Существует два основных типа золы-уноса: класс F и класс C. Зола-уноса класса C по своей природе является цементирующей и пуццолановой. Как только летучая зола намокнет, она затвердеет из-за цементирующей природы, в то время как пуццолан придает силикатный аспект. Летучая зола класса F имеет только пуццолановую природу, что означает, что она не затвердевает сама по себе; для этого понадобится активатор, такой как гипс или гидроксид кальция.
Типы летучей золы зависят от того, из каких углей получена летучая зола, это зависит от местоположения и региона.
Как правило, летучая зола снижает затраты на стабилизацию грунта по сравнению со стабилизацией грунта известью или цементом. Летучая зола, по сути, является отходом другого производственного процесса. Большим преимуществом летучей золы является тот факт, что это сухая добавка, которая чрезвычайно полезна и выгодна для почв с высокой влажностью. Сухая добавка также является недостатком в том смысле, что добавка может быть трудоемкой для нанесения, а также опасна для здоровья рабочих, поскольку порошок представляет опасность при вдыхании. Время отверждения — еще один фактор, который следует учитывать при использовании летучей золы. Хотя это может варьироваться в зависимости от летучей золы и почвы, время отверждения обычно медленнее, чем почва, обработанная цементом или известью.
Использование летучей золы в качестве средства стабилизации почвы имеет разную популярность во всем мире в зависимости от местоположения.
По мере снижения популярности и производства угольных электростанций количество производимой летучей золы существенно уменьшится. Это означает, что в будущем летучую золу будет трудно достать.
| ПРЕИМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ |
|
|
ФЕРМЕНТАТИВНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ПОЧВЫ
Фермент – это живой организм, который действует как катализатор для активации определенной биохимической реакции. Использование ферментов в качестве стабилизатора грунта является относительно новым методом стабилизации грунта.
При использовании ферментов для стабилизации почвы ферменты работают, постоянно связывая частицы почвы вместе, образуя бетоноподобную поверхность. Его использование может варьироваться от грунтовых дорог, основания дороги с твердым покрытием, борьбы с эрозией, борьбы с пылью и многого другого. Наиболее часто стабилизаторы почвы на основе ферментов используются на грунтовых дорогах. При обработке почвы ферментной формулой грунтовая дорога традиционно прослужит более десяти лет при минимальном обслуживании во всех климатических условиях. Хотя ферментативные стабилизаторы почвы имеют множество применений и преимуществ, самым большим требованием является тип почвы. Традиционно ферментативная стабилизация почвы требует минимального количества почвы на глинистой основе, чтобы быть эффективной. В зависимости от производителя ферментные стабилизаторы почвы обычно производятся человеком и являются экологически безопасными.
В качестве примера того, как работают ферментные стабилизаторы почвы, подумайте о шаре глинистой почвы.
Когда шар глинистой почвы высохнет, он станет очень твердым. Как правило, со временем он разрушается, но легко, когда почва снова становится влажной. Это связано с тем, что вода, которая попала в почву, создала химическую связь, и по мере того, как водород рассеивается, связь ослабевает. При введении ферментативного стабилизатора почвы с соответствующим химическим зарядом связь между частицами почвы станет постоянной. В этом случае фермент подпитывается путем связывания частиц почвы вместе. Он будет продолжать связывать их в течение недель, месяцев и даже лет, заставляя почву постоянно затвердевать. Из-за того, как работает фермент, важно иметь в почве химически органические вещества (часто называемые глиной). Если в почве нет органики, то ферменту не с чем будет взаимодействовать и он быстро отомрет.
Процесс применения ферментативного стабилизатора почвы очень похож на процесс применения цемента, извести, хлоридов и летучей золы. Начните с разрыва существующей почвы, чтобы поднять свежую почву, нанесите стабилизатор почвы на основе ферментов, а затем уплотните почву.
Процесс уплотнения является наиболее важной частью процесса. Чтобы почва сцепилась сама с собой, частицы почвы должны быть близко друг к другу. Без тщательного уплотнения грунт не достигнет оптимальной прочности.
Самым большим преимуществом использования стабилизатора почвы на основе ферментов является более низкая стоимость строительства и обслуживания. Когда этот метод используется для грунтовых дорог, грунтовая дорога может прослужить 10-15 лет практически без обслуживания. Он достаточно устойчив, чтобы противостоять любым климатическим условиям, включая дождь и снег. Когда стабилизатор грунта на основе ферментов используется для обработки основания дороги с твердым покрытием, первоначальные затраты на строительство могут быть значительно снижены. Это связано с тем, что подбаза может быть уменьшена или устранена. Обычно дороги с твердым покрытием служат значительно дольше, чем традиционные дороги, поскольку основание является более устойчивым и прочным. Также общим правилом является то, что все ферментные стабилизаторы почвы нетоксичны, неопасны и безвредны для окружающей среды.
Это важная особенность в связи с тем, что стабилизаторы почвы на основе ферментов могут применяться в различных областях; например, рядом с источниками воды, такими как озера и пруды, без каких-либо загрязняющих веществ.
| ПРЕИМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ |
|
|
УЗНАТЬ О PERMA-ZYME – ФЕРМЕНТНОМ СТАБИЛИЗАТЕРЕ ПОЧВЫ
МЕХАНИЧЕСКАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ГРУНТА
Механическая стабилизация грунта – это метод изменения физических свойств грунта до состояния, при котором частицы грунта сцеплены друг с другом. Этот метод обычно выполняется путем многократного приложения большой силы уплотнения к почве до тех пор, пока размеры ее частиц не достигнут желаемого размера и формы.
Чтобы выполнить этот процесс, вам понадобится тяжелое оборудование, которое может приложить большое сжимающее усилие. Обычно это большой уплотнитель или, реже, кран с падающим грузом. Грунты, которые стабилизируются при проведении механической стабилизации грунта, часто представляют собой каменистые и песчаные грунты. Благодаря нашим достижениям в других типах стабилизации грунта, механическая стабилизация редко является единственным решением для стабилизации.
Хотя механическая стабилизация грунта не является распространенным методом, она имеет свои преимущества. Одно из преимуществ заключается в том, что частицы почвы физически изменяются; это означает, что не происходит никаких химических изменений, которые в конечном итоге могут изнашиваться. Известно, что из-за физических изменений этот процесс занимает много времени, утомителен и дорог.
Примечание. Механическая стабилизация грунта не является единственным методом стабилизации грунта; это неотъемлемая часть многих других методов.
| ПРЕИМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ |
|
|
ГЕОТЕКСТИЛЬ
Геотекстиль — это тип материала, который наносится на почву для повышения устойчивости почвы, предотвращения эрозии и облегчения дренажа. Геотекстиль варьируется от всех размеров и толщины; некоторые из них представляют собой тканые материалы, а другие представляют собой толстые пластиковые профили, толщина которых может достигать четырех дюймов. Геотекстиль в основном используется для борьбы с эрозией. В этом случае они смягчают верхний слой почвы от смещения дождем или водой. В некоторых областях и областях применения геотекстиль можно использовать для строительства дорог. Для дорожного строительства часто требуется более толстый экструзионный тип геотекстиля, чтобы обеспечить соответствующую прочность.
Геотекстиль бывает самых разных форм и размеров и может использоваться практически для любого типа почвы. Хотя они очень распространены для борьбы с эрозией, геотекстиль обычно не используется для строительства дорог или больших и тяжелых грузов из-за высокой стоимости геотекстиля. Из-за своей механической природы геотекстиль обычно требует больших затрат труда, поскольку рабочие должны укладывать его вручную.
| ПРЕИМУЩЕСТВА | НЕДОСТАТКИ |
|
|
ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО СТАБИЛИЗАТОРА ГРУНТА
При таком большом количестве категорий и подкатегорий стабилизации выбор правильных методов стабилизации грунта может оказаться сложной задачей.