Физико-химическая мелиорация грунтов

В отличие от физико-механической мелиорации грунтов физи­ко-химическая мелиорация основана на воздействии на грунты не только физических средств, но и химически активных веществ. Различают поверхностные и глубинные методы физико-химичес­кой мелиорации грунтов.

Поверхностные методы укрепления и улучшения состояния и свойств грунтов осуществляются с использованием минеральных вяжущих материалов (цемента, извести, молотого гранулированного шлака, шлама и др.) и органических вяжущих материалов (битумов, синтети­ческих и природных смол, жидкого каменноугольного дегтя и др.).

Технология обработки грунтов на поверхности для улучшения их состояния и свойств включает ряд последовательных операций:

1. размельчение грунтовых агрегатов до порошкообразной массы;

2. распределение вяжущего материала с точным соблюдением не­обходимой добавки цемента, извести или других веществ;

3. рав­номерное увлажнение грунта с помощью поливочных машин до необходимой (оптимальной) влажности (установленной в лабора­тории);

4. уплотнение и укатка подготовленной грунтовой смеси до наибольшей плотности.

Методы поверхностной обработки грунтов представляют наи­больший практический интерес при строительстве автомобильных, железных дорог и аэродромов.

Глубинные методы закрепления грунтов — это искусственное улучшение их свойств путем нагнетания (инъекции) вяжущих ма­териалов и химических растворов, пропускания через грунт посто­янного электрического тока, термического обжига, замораживания и др.

При использовании этих методов прочность контактов между отдельными частицами грунта или агрегатами увеличивается за счет склеивания химическими веществами, спекания, обезвоживания, образования ледовых контактов и т. д.

К наиболее распространенным инъекционным способам зак­репления грунтов относят силикатизацию, цементацию, глиниза­цию и смолизацию.

Силикатизация осуществляется путем нагнетания в закрепля­емый грунт неорганических вяжущих растворов — силиката натрия (жидкое стекло) и коагулятора (хлористого кальция), при взаимо­действии которых образуется гель кремниевой кислоты — цемен­тирующее вещество. Подобная двухрастворная силикатизация при­меняется в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации К от 5,0 до 80 м/сут.

Цементация — нагнетание в закрепляемый грунт цементного раствора (чистого или со специальными добавками) через специ­альные скважины-инъекторы. Метод применяется в трещиноватых скальных грунтах для заполнения карстовых пустот, а также в дру­гих случаях в виде различных модификаций (цементно-грунтовые растворы и др.). В последнее время для закрепления лессовых про­садочных грунтов и слабых глинистых грунтов широкое развитие в мире получил метод струйной технологии. В пробуренную сква­жину с помощью инъектора под большим давлением подают закрепляющий цементный раствор либо другой закрепля­ющий материал и путем последовательного подъема инъектора формируют массив закрепляемого грунта. Грунты основания ар­мируются и уплотняются водоцементным и цементно-глинистым раствором под всем фундаментом здания, на всю глубину закреп­ляемой толщи. Создаваемый под фундаментом здания грунтоцементный массив приобретает необходимую прочность и просадочными свойствами не обладает.

Глинизация дает наилучшие результаты при тампонировании трещиноватых и закарстованных пород. Метод состоит в нагнета­нии через специальные скважины-инъекторы глинистых суспен­зий (растворов). В сравнении с цементацией данный метод более экономичен, даже при применении высококонцентрированных гли­нистых растворов с плотностью 1,4—1,5 г/см3. Материалом для глинизации служат суглинки и глины. Недостатком глинизиро­ванной завесы считается ее недостаточная стойкость к суффозионному размыву.

Смолизация грунта заключается в нагнетании в скважины-инъекторы органических вяжущих — карбамидных и других син­тетических смол, которые при затвердевании образуют прочный каркас. С помощью смолизации возможно закрепление мелких и пылеватых песков с любой степенью влажности. К другим мето­дам закрепления грунтов органическими вяжущими помимо смо­лизации относится битуминизация, основанная на введении в грунт расплавленного битума.

В строительной практике для упрочнения грунтов используют также методы воздействия на них различных физических полей: высоких температур (термический обжиг), постоянного электри­ческого тока (электрохимическое осушение), отрицательных тем­ператур (замораживание) и др. Сущность последнего широкого распространенного метода — замораживания (криоупрочнение) зак­лючается в создании временного ледовогрунтового ограждения из замороженного грунта. Достигается это опусканием в пробурен­ные скважины труб, по которым циркулирует хладоноситель (фре­он, растворы хлористого кальция и др.).

С экологических позиций важно подчеркнуть, что, согласно СНиП 2.02.01—85*, способ закрепления и рецептура растворов дол­жны обеспечивать не только расчетные физико-механические ха­рактеристики закрепленного грунта, но и удовлетворять требова­ниям по охране окружающей среды. Наибольшую опасность, свя­занную с токсичностью загрязняющих веществ, представляют защелачивание (инъекция в грунт щелочи), некоторые модифика­ции способов смолизации и силикатизации и, в меньшей мере, термический обжиг (загрязнение токсичными газами).

Дата добавления: 2014-01-04