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.
Методы глубинного укрепления грунтовДля 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.
Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети
Заказать усиление грунтов основания фундаментов в Москве – цены
Необходимы работы по усилению грунтов?
Наша компания предлагает заказчикам услуги по укреплению оснований фундамента путём стабилизации и укрепления грунтов. С нами можно эффективно и оперативно осуществить усиление грунтов, ведь «ЮнионСпецСтрой» — это:
- Разнообразие методов закрепления грунтов: используется технология, наиболее оптимальная в конкретной ситуации;
- Опытные специалисты, способные выполнять все необходимые работы, предусмотренные любой технологией;
- Современное и исправное оборудование, благодаря которому все операции выполняются качественно. Мы располагаем необходимым набором инъекторов, манжетных колонн, устройствами для приготовления растворов, для перекачки растворов, а также измерительными приборами.
Наши преимущества
- Более 15 лет опыта
- Решаем сложные задачи, даже те, за которые не берутся конкуренты.
- Гарантируем качественную работу
- Реализовано более 200 объектов
- Комплексное решение поставленных задач
- В течении 24-х часов предоставляем предложение и смету
Цены
Алмазное бурение
| Наименование работ | Диаметр бурения, мм | Стоимость, руб за см |
|---|---|---|
| Алмазное бурение |
42-62 | 11 |
| 62-102 | 20 | |
| 102-142 | 55 | |
| 142-182 | 30 | |
| 182-222 | 35 | |
| 222-262 | 40 | |
| 262-302 | 57 | |
| 302-362 | 63 | |
| 362-402 | 73 | |
| 402-462 | 87 | |
| 462-502 | 105 |
Буровые работы
| Наименование работ | Диаметр бурения, м | Стоимость, руб |
|---|---|---|
| Буровые работы | 50 | 150 |
| 75 | 150 | |
| 90 | 150 | |
| 100 | 150 | |
| 110 | 150 | |
| 130 | 180 | |
| 150 | 180 | |
| 180 | 180 | |
| 200 | 180 | |
| 230 | 180 | |
| 250 | 180 | |
| 270 | 200 | |
| 300 | 220 | |
| 320 | 250 | |
| 350 | 270 | |
| 370 | 300 | |
| 400 | 320 | |
| 420 | 350 | |
| 450 | 370 | |
| 500 | 400 | |
| 550 | 420 | |
| 600 | 450 | |
| 800 | 550 | |
| 1000 | 800 |
Цементация контакта “фундамент-грунт”
| Наименование работ | Расход цемента на 1 м, кг | Стоимость, руб |
|---|---|---|
| Цементация основания |
30 | 2500 |
| 50 | 2950 | |
| 70 | 3400 | |
| 90 | 3900 | |
| 110 | 4400 | |
| 130 | 5000 | |
| 150 | ||
| 170 | 5850 | |
| 190 | 6300 | |
| 210 | 6980 |
Закрепление грунта
| Наименование работ | Диаметр закрепления, м3 | Стоимость, руб |
|---|---|---|
| Закрепление грунта по манжетной технологии | 3,0-11,0 | от 5000 |
| Закрепление грунта по манжетной технологии | 11,0-20,0 | от 8000 |
| Закрепление грунта через перфорированный инъектор | 2,0-8,0 | от 3500 |
Цементация грунтов
Цементация грунтов представляет собой закрепление основания без откапывания конструкции, рытья нового котлована под фундамент.
Этот способ достаточно прост, недорог, при этом надежен и эффективен. Его рекомендуется применять для трещиноватых пород: известняков, песчаников, сланцев.
Один из самых старых, но при этом надежных способов — струйная цементация. Ее суть — в подаче через трубы-инъекторы смеси цемента и воды под большим давлением. Получившаяся смесь – грунтоцемент – затвердев, становится надежным основанием для фундамента. Для песчаников цементация проводится в режиме пропитки. Для этой операции предъявляются соответствующие требования к цементной смеси: она должна надежно проникать и заполнять поры в песке. Режим пропитки подразумевает введение высокодисперсного (небольшой вязкости) раствора инъекционным способом. И струйную цементацию, и пропитку можно осуществлять не только в процессе возведения здания, но и в целях закрепления фундамента под уже функционирующим строением.
Кроме инъекторов, для усиления грунтов могут использоваться манжетные колонны. Их эксплуатация наиболее эффективна, когда приходится укреплять почву, состоящую из нескольких слоёв различной проницаемости.
Силикатизация и смолизация песков
Под силикатизацией понимают усиление грунтов путем нагнетания хлорида кальция (используется как отвердитель) и силиката натрия (последний известен как «жидкое стекло»). Кроме того, используются растворы на основе цемента или глины, включающие в себя силикатные смеси и отвердители. Силикатизация может быть двухрастворной (силикатная смесь и отвердитель вводятся через инъектор поочередно) и однорастворной (силикат и отвердитель нагнетаются одновременно, в виде смеси).
Смолизация — это нагнетание водных растворов карбамидной смолы с отвердителями на основе кислот. Конкретный состав для усиления грунтов при силикатизации, при смолевизации подбирается под конкретные особенности строительного участка.
Закрепление песчаных поверхностей микроцементами
Микроцемент — это обычный портландцемент, помолотый на мельчайшие частицы. Микроскопические частицы проникают в микротрещины, существенно укрепляют грунты основания зданий и сооружений: способ следует признать одним из самых надежных, оптимальных для использования в мелкозернистом грунте.
Микроцементное усиление грунтов также проходит с помощью труб инъекторов.
Усиление грунтов инъекцией растворов по разрывной технологии
Разрывная технология подразумевает образование гидроразрывов, что достигается нагнетанием цемента под большим давлением. Цементация по разрывной технологии направлена на восстановление и повышение напряженно-деформационного состояния грунтов основания и на повышение их несущей способности.
Высоконапорная инъекция по способу “геомассив-геокомпозит”
Суть этой технологии — в нагнетании раствора в один прием на большую глубину через трубы инъекторы длиной от 3 метров. Благодаря этому в массиве грунта образуются локальные гидроразрывы, которые, заполняясь цементом, образуют каркасно-ячеистую структуру, которая считается особенно прочной, помогает укрепить природные и техногенные грунты различного происхождения. Применима для укрепления фундаментов всех типов: свайных, ленточных, столбчатых.
Уплотнение трещиноватых горных пород инъекцией растворов
Скальные породы, где наблюдается развитая система трещин, необходимо уплотнять с помощью специальных растворов — тампонажных.
Используемые цементные, глинистые, силикатные растворы должны содержать пластификаторы и специальные реагенты, которые усиливают вяжущие свойства цемента. Уплотнение с помощью инъекций позволяет повысить водонепроницаемость грунтаи предотвратить разрушение фундамента.
Укрепление закарстованных методом инъектирования грунтов растворов
Закарстованные породы включают многочисленные воронки, провалы, вызванные деятельностью подземных источников. Чтобы противостоять разрушению грунта и осадке фундамента, также используются тампонажные составы. Благодаря инъекции таких составов, а также мероприятий по закреплению покровной толщи процесс разрушения останавливается, а массив при этом становится водонепроницаемым. Суффозионный процесс (вымывание твердых частиц) замедляется или вовсе прекращается, карстовые воронки перестают расширяться. Работы по введению тампонажных растворов также могут вестись во время строительства фундамента с нуля или уже после окончания строительных работ.
«ЮнионСпецСтрой» — надежный исполнитель работ по усилению грунтов. Мы способны справиться с любой задачей: провести усиление грунтов по любой технологии, в сложных условиях. Проводя работы по ремонту фундамента, специалисты всегда дают объективную оценку ситуации, выбирая максимально подходящую технологию.
На сегодняшний день в условиях плотной городской застройки стало преобладать высотное строительство. Не всегда условия для возведения таких сооружений носят положительный характер. Самый главный отрицательный фактор при таком строительстве это слабое грунтовое основание. Поэтому защита и укрепление грунтов основания одна из самых главных задач для подготовки к строительству. Укрепление грунтов для их стабилизации в условиях нового строительства существенно проще, чем при реконструкции существующих зданий. Мероприятия по укреплению грунтов позволяют повысить эксплуатационную надежность сооружения, увеличить глубину строительства котлованов (что особенно актуально при строительстве котлованов под подземные автостоянки и прочие сооружения). Зачастую возведения авто- и железнодорожного полотна требует укрепления грунтов и стабилизации оснований. Укрепление грунтов можно осуществлять инъекционным способом закрепления и методом струйной цементации (Jet-grouting). Технология инъекционного закрепления позволяет:
Преимущества метода:
Технология струйной цементации грунтов (Jet-grouting), позволяет::
Для укрепления слабых оснований возможно применение технологий в комплексе, т.е. инъекционное укрепление грунтов вместе с изготовлением грунтоцементных свай. Специализированное оборудование позволяет производить закрепление за малые сроки. Также работы могут выполняться при минусовых температурах. Мобильность комплексов оборудования позволяет проводить работы в условиях плотной городской застройки. |
Закрепление грунтов цементацией
Сущность цементации состоит в бурении скважин и нагнетании в них под давлением цементного (цементно-песчаного) раствора, который после твердения придаёт грунту или трещиноватой породе необходимую прочность, монолитность и водонепроницаемость.
Среди основных достоинств метода цементации можно выделить достаточно простую технологию производства работ, экономичность по сравнению с методом силикатизации, возможность работ в увлажненных грунтах, а также экологическую безопасность для окружающей среды. Первоначально цементация применялась для уменьшения водопроницаемости трещиноватых скальных пород и песков.
Способ, который применяет ГК «Геотехника», отличается от других методов закрепления тем, что после образования вертикальных скважин по контуру фундаментов и нагнетания в них закрепляющего раствора с гидроразрывом грунта производят выдержку закреплённого массива до набора необходимой прочности, а затем образуют наклонные скважины, оси которых пересекаются или скрещиваются под фундаментом или его элементами. В наклонные скважины нагнетание раствора ведут также с гидроразрывом грунта.
Главным достоинством цементации является то, что она уплотняет грунты и преобразовывает основание. Грунты армируются высокопрочным цементным камнем.
В результате основание, состоящее из слабого грунта пронизанного многочисленными цементными жилами, становится и непросадочным, и достаточно прочным для восприятия действующих нагрузок от здания или сооружения. При этом, чем слабее исходные грунты и выше нагрузка на них от сооружения, тем больше требуется цемента для армирования основания.
Для закрепления грунтов цементацией используется следующее оборудование:
Агрегат Штукатурно-Смесительный АШС-2500 предназначен для работы со строительными растворами. Основные функции данного агрегата – приготовление, просеивание, побуждение, подача и нанесение строительных растворов.
Буровые установки УКБ 12/25 и КМБ 2-10 предназначены для бурения скважин в горных породах I-IX категорий по буримости шнековым и колонковым способами с использованием твердосплавных и алмазных коронок.
Ниже представлены некоторые наиболее крупные и уникальные объекты:
1.
Здание администрации Ростовской области
2. Здание Городской Мэрии г. Ростова-на-Дону
3. Торгово-выставочный комплекс «Вертол-Экспо» в г. Ростове-на-Дону
4. Электрическая подстанция ПС 220 кВ Яблоновская
Самая современная и одна из крупнейших электрических подстанций на Юге России. Впервые были выполнены работы в сложных инженерно-геологических условиях: заболоченная местность, грунты с большим содержанием органики.
Заказать закрепление грунтов для строительства или проектирования можно по телефону: +7 (863) 219-04-40.
Цементация грунтов в Ростове-на-Дону – компания ЭкоСистема
Человек в своей современной хозяйственной деятельности достаточно часто сталкивается с проблемами, решение которых требует от него реализации тех или иных действий. В области технической мелиорации, к примеру, одним из таковых видов активности может считаться цементация грунтов.
По сути это технология, позволяющая решать следующие задачи:
- повышение уровня водонепроницаемости и монолитности каменной и бетонной кладки;
- упрочнение оснований различных построек и сооружений;
- придание свойств водонепроницаемости для пород, остающихся на стенах тоннельных и шахтных выработок;
- формирование антифильтрационных завес.
В целом же всё выше сказанное на самом деле может быть выражено одной единственной целью цементации – недопущением проникновения влаги к определённым слоям почвы или к тем или иным, предварительно освобождённым в ней же, пространствам (ко всё тем же выработкам, к примеру).
Применения цементации при различных видах грунтов
В то же самое время следует отметить, что подобного объединяющего начала не имеется у различных путей проведения такого процесса. Технологии цементации разнятся, причём достаточно радикально, в зависимости от того, к каким типам грунтов их предполагается применять.
Например, если дело приходится иметь со скальными породами или с песчано-гравелистыми почвами, то наиболее оптимальным вариантом является реализация так называемых инъекционных мероприятий, выражающихся в нагнетании вяжущих растворов на заданную глубину под давлением от 3-х до 70-ти атмосфер посредством специализированной системы ранее установленных скважин. В качестве основного сырья для цементации в данном случае используется самый обычный цементный раствор. Причём соотношение воды и самого цемента в нём может составлять пропорции в диапазоне от 2/1 до 10/1.
В некоторых случаях возникает необходимость в обеспечении определённой подвижности цементно-глинистых и исключительно цементных растворов. Такого результата можно добиться посредством добавления в рабочую смесь сульфитно-спиртовой барды в объёмах от 0,01 до 0,25% по отношению к количественному содержанию цемента. Имеется также возможность регулирования процессов схватывания смеси и увеличения при этом уровня прочности образуемого камня.
Для этого нужно добавить соединения кальция и хлора в количествах, варьирующихся от 1% до 5% относительно общей цементной массы.
В то же самое время работать иногда приходится с кавернозными грунтами. В такой ситуации в качестве основных видов добавок следует использовать так называемые «отощающие» вещества, а именно, золы, песок и шлаки.
К сожалению, следует отметить тот факт, что цементацию практически невозможно проводить на песках, глинах и плывунах. Данный процесс также не представляется возможным там, где скорость распространения почвенных вод превышает 300 метров за 1 сутки, а удельное водопоглощениесоставляет менее чем половину литра за минуту.
(видео “Технология струйной цементации грунтов”)
Сырьё для цементации
Важным моментом также является соответствие материалов, используемых при цементации, ГОСТам, устанавливаемым для данного процесса.
Основными можно считать выше упомянутые цементные смеси. Хотя стоит отметить и то, что вполне допустимо применение прочих скрепляющих растворов. К примеру, выше уже упомянутый инъекционный способ проведения работ предполагает возможность скрепления почв посредством введения в них смесей, формируемых на основе карбамидных смол (смолизация) и силиката натрия (так называемая силикатизация). Все необходимые параметры закрепления при этом рассчитываются при проектировании, благодаря использованию инженерно-геологических исследований.
Последовательность работ при цементации
Равно как и любой другой процесс, цементация грунтов предполагает определённую последовательность проведения связанных с ней мероприятий. Во-первых, выкапываются скважины, диаметр которых может варьироваться в пределах от 112 до 132 мм. Далее осуществляется подъём буровых колонн, одновременно вращающихся вокруг своей оси. При этом в образованную ими пустоту под давлением заливается цементный раствор.
Наконец, устанавливаются незатвердевшие грунтобетонные колонны армирующих элементов.
Преимущества проведения процессов цементации
Всё только что сказанное хорошо уже само по себе. Однако никакой здравомыслящий человек не станет чем-либо заниматься до тех пор, пока не увидит очевидных предполагаемых преимуществ от собственной деятельности. Среди основных положительных моментов цементации можно выделить следующие:
- для цементации грунта достаточно проведения буровых работ с малыми диаметрами захвата породы, что, конечно же, существенно сокращает все виды затрат на их проведение;
- цементацию можно проводить в самых что ни на есть стеснённых условиях;
- допускается возможность реализации всего задуманного при полном отсутствии каких-либо физических воздействий на рабочий инструмент;
- конструкции, монтируемые для ограждения рабочих зон при цементации, должны быть способными выдерживать существенные вертикальные и горизонтальные нагрузки;
- эти же самые конструкции демонстрируют способность выполнения роли противофильтрационных завесов.
Схематическое изображение процессов цементации на примере укрепления шахтных выработок
В целях повышения качества усвоения того, чем же на самом деле представляется процесс цементации грунтов, предъявим схематическое изображение одного из его проявлений, осуществляемых для шахтных выработок при проходке ствола шахты (смотри рисунки 1-А и 1-Б – Схематическое изображение цементации грунтов при проходке ствола шахты с поверхности (А) или из ранее образованного забоя (Б)).
Основными элементами, помеченными цифрами на данном рисунке, являются: 1- контур шахтного ствола; 2 – скважина для осуществления процесса цементации грунтов; 3 – агрегат, приспособленный для замешивания растворов необходимой консистенции; 4 – насос для раствора; 5 – трубопровод, предназначаемый для подачи цемента; 6 – перемычка тампонная; 7 – трубопровод, используемый при циркуляционном способе нагнетания раствора (обратный трубопровод).
Струйная цементация грунтов
Струйная цементация грунтов — метод закрепления грунтов, основанный на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора.
В результате струйной цементации грунта в нем образуются цилиндрические колонны диаметром 600—2000 мм.
Порядок производства работ
– Бурение лидерной скважины диаметром 112—132 мм до проектной отметки (прямой ход)
– Подъем буровой колонны с вращением и одновременной подачей струи цементного раствора под давлением до 500 атм. (обратный ход)
– Погружение в тело незатвердевшей грунтобетонной колонны армирующего элемента (арматурного каркаса).
– Готовая свая.
Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки. Буровой раствор поступает через открытый прямой клапан в буровой наконечник для удаления шлама в процессе бурения. В качестве бурового раствора используется вода, бентонитовый или цементный раствор. В процессе обратного хода в сопла монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.
С помощью технологии струйной цементации грунтов возможно решение следующих задач
– Подпорные стены и ограждение котлованов.
– Усиление всех типов фундаментов.
– Противофильтрационные завесы и экраны.
– Армирование грунтов и геомассив.
– Закрепление грунтов при проходке тоннелей и строительстве автодорог.
– Укрепление откосов и склонов.
– Закрепление грунтов в основании проектируемых фундаментов с целью повыше-ния прочностных и деформационных характеристик.
– Разъединительные стенки влияния деформаций.
– Устройство буровых свай.
– Контролируемое заполнение подземных выработок и карстовых пустот.
– Заглубление подвалов и надстройка зданий
Данная технология также позволяет выровнять прочностные и деформационные свойства грунта, внедрением в него армирующих элементов. При этом грунт и внедренные в него грунтобетонные сваи рассматриваются как единый геотехнический массив. По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов – от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов.
• Расчет стоимости струйной цементации грунтов выполняется индивидуально для каждого заказа. Более подробную информацию по этой услуге вы можете получить, оставив заявку на сайте или связавшись с нами по контактным телефонам.
Методы укрепления грунтов при строительстве
В ходе реконструкции или строительства зданий и сооружений может возникнуть проблема недостаточно прочного грунта. Слабое грунтовое основание может не выдержать нагрузки от тяжелой постройки, поскольку оно принимает на себя весь вес.
Все грунты можно условно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильные грунты представляют собой плотный сухой слой, способный выдержать любые нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный грунт требует осушения и уплотнения до необходимых критериев.
Методы укрепления грунта:
1. Механический.
Механический метод укрепления грунта подразумевает внедрение в основание высокопрочных изделий, таких как сваи или другие материалы (щебень), а также уплотнение с помощью утрамбовки или вибрирования.
2. Укрепление сваями из железобетона.
Смысл такого метода заключается в том, что прочная свая проходит через слой нестабильного грунта и упирается в плотный слой. Таким образом, нагрузка передается вертикально по свае. Она же удерживается за счет трения самого грунта о свою поверхность. Данный метод требует наличия дорогостоящего и громоздкого оборудования и достаточно большой строительной площадки.
Сваи могут быть:
- набивные – забиваются в грунт с предварительным бурением или сразу;
- буронабивные – в осадную трубу заливают жидкий бетон;
- вдавленные – погружаются в грунт машиной-домкратом.
3. Укрепление грунтовыми сваями.
Для создания грунтовых свай бурят отверстие, в которое засыпается смесь из гранулометрического заполнителя разной фракции. Сваи трамбуются послойно и считаются наиболее дешевыми и экологичными по сравнению с обычными железобетонными.
4.
Утрамбовка, вибрация или замена грунтовой подушки.Такие методы используют при небольшой толщине слоя с заданными свойствами. Утрамбовку производят катком (гладким или кулачковым), виброплитами или другим оборудованием с вибрацией. Все пылеватые грунты с песком трамбуют с применением воды. Такой метод наиболее оптимален для строительства дорог, аэродромов и прочих объектов с большой площадью. Если же данный метод по каким-то причинам применить невозможно, то строители извлекают слой слабого грунта и меняют его на прочный.
5. Цементация и инъекции в грунт.
Суть метода сводится к приданию грунту определенных свойств за счет добавления цемента в структуру.
Цементация представляет собой перемешивание грунта с раствором цемента. Для этого применяется шнековый бур с пустой штангой (отверстием по всей длине). Во время работы шнека через отверстие подается цемент, который перемешивается с грунтом. Такой метод недорогой и эффективный, поэтому его часто применяют во влажных грунтах.
6. Струйная цементация.
При струйной цементации раствор подается по трубке под высоким давлением. Таким образом, одновременно пробивается место для «инъекции», а раствор смешивается с грунтом. Для реализации этого способа необходима специфическая строительная техника.
Струйная и механическая цементация подходит для усиленных грунтов, на которых уже построены здания. Для работы в стесненных условиях строители используют компактные установки для цементных инъекций («джет-сваи»), которые можно вводить вертикально и под углом. Все работы происходят в ускоренном темпе и относительно бесшумно.
7. Укрепление плоскости грунта для дорожного полотна.
При обустройстве дороги используют комбинированные способы укрепления грунта под полотно, поскольку на протяжении дорожной линии он обладает разными свойствами. Чаще всего дорожные строители используют механический метод укрепления и утрамбовки поверхности.
8.
Смешивание с природными гранулами.При помощи добавления гранул в грунт можно изменить его свойства. Гранулометрический или другой наполнитель значительно повышает прочность основания. В зависимости от состояния грунта для стабилизации добавляют природные материалы: песок, щебень, глину, гравий и суглинок. Такой метод недорогой и экологичный, поскольку для повышения плотности не нужны химические компоненты. Процесс перемешивания грунта происходит в шнековом бункере.
9. Смешивание с минеральными вяжущими компонентами.
Самый известный способ – это известкование. Оно уменьшает липкость и пластичность глинистого грунта и делает его более устойчивым к размоканию. Но у метода есть существенный недостаток – небольшая морозостойкость. Как правило, известкование грунта используют при подготовке нижнего слоя подушки.
10. Смешивание грунта с органическим вяжущим компонентом.
Этот метод мало отличается от известкования, но здесь в качестве добавки используют смолу, битум, деготь или жидкую эмульсию.
Эффект от использования вяжущих компонентов схож с предыдущим методом. Но материалы для такого уплотнения будут стоить существенно дороже. К тому же, они проявляют агрессивное воздействие на окружающую среду. По этой причине данный метод практически не используется. Строители предпочитают недорогие и проверенные способы уплотнения грунта. Иногда для повышения прочности достаточно укрепить участок дороги при помощи обычного мотокультиватора.
11. Осушение грунта
Одним из основных факторов слабого грунта может быть высокая влажность и наличие воды в составе. Если удалить лишнюю влагу, грунтовое основание станет более плотным.
12. Обжиг или термическое укрепление.
Такой метод очень эффективен при работе с глинистым грунтом. В заранее пробуренную скважину погружают перфорированную трубу из огнеупорной стали и в нее подают горячий газ. Лишняя влага полностью испаряется, а сама глина запекается. Особенностью метода можно назвать тот факт, что для разогрева газов используется природное топливо в виде угля или дров.
13. Смешивание грунта с химическим раствором.
Самый простой метод – это силикатирование. Он заключается в добавлении жидкого стекла в грунт с помощью раствора. Раствор нагнетают в заранее пробуренную скважину по трубам, которые потом извлекают. После такой подготовки грунт окаменевает. Но недостатком такого метода является низкая морозоустойчивость, быстрое затвердение материала и достаточно ограниченная область применения. Причем, в зависимости от состава грунта требуется определенный раствор химических реагентов для силикатирования.
14. Электрический метод.
Для укрепления используют электроосмос, в котором движение воды происходит от «плюса» к «минусу». Этот метод подходит для обезвоживания влажного грунта.
15. Электрохимическое укрепление.
Данный метод основан на добавлении в грунт химических растворов в определенных точках. Это энергоемкий процесс, нуждающийся в больших затратах электроэнергии.
При хорошем уровне знаний дорожных специалистов электрохимический способ (с применением осмоса) можно использовать для постоянного отведения воды от фундамента.
16. Армирование.
При создании откосов или оформлении берегов при ландшафтном дизайне используется армирование полимерными конструкциями. Армирование одинаково эффективно на ровных или наклонных поверхностях дороги.
17. Георешетка.
Решетка для укрепления грунта представляет собой трехмерную конструкцию из перфорированных лент. Она придает хорошую прочность и удерживает грунт во всех плоскостях. Для этого в соты решетки засыпают мелкий наполнитель или обыкновенный грунт. Для утрамбовки его проливают водой. Толщина армированного слоя грунта обычно колеблется в пределах 10-25 см.
18. Геотекстиль.
Метод используют для многослойной подготовки грунтового основания. Геотекстиль
из прочного материала пропускает воду, но не позволяет другим слоям перемешиваться между собой.
Таким образом он распределяет нагрузку между слоями.
19. Геосетка.
С помощью геосетки можно растянуть нагрузку на грунтовое основание. Сетку применяют довольно редко в качестве арматуры тонкого слоя и при сочетании с другими материалами.
20. Засев травой.
Метод декоративного укрепления откосов с помощью засева склонов травой очень эффективен при крутизне не более 1 к 1,5 м. При засеве грунт уплотняют механическим способом на не затапливаемых откосах. Выросшая трава хорошо предотвращает процесс эрозии и размывания почвы.
На приусадебных участках часто используют сочетание армированной технологии с засевом травой. С помощью сетки создаются интересные и оригинальные конструкции, в которые утрамбовывается грунт с семенами. Таким образом, можно создать невероятные ландшафтные формы и сохранить природную чистоту грунта.
Глава 7 – Летучая зола при улучшении почвы – Факты о летучей золе для дорожных инженеров – Вторичное использование – Устойчивое развитие – Тротуары
Факты о летучей золе для дорожных инженеров
Глава 7 – Зола уноса при улучшении почвы
Введение
Стабилизация грунта – это изменение свойств грунта для улучшения инженерных характеристик грунта.
Чаще всего изменяются такие свойства, как плотность, содержание воды, пластичность и прочность. Изменение свойств грунта – это временное повышение устойчивости земляного полотна для ускорения строительства.
Смеси летучей золы класса C и продуктов извести класса F могут использоваться во многих геотехнических приложениях, характерных для строительства дорог:
- Для повышения прочностных свойств
- Стабилизировать набережную
- Для контроля усадочно-набухающих свойств экспансивных грунтов
- Осушитель, снижающий влажность почвы и способствующий ее уплотнению
Зола-унос класса C может использоваться как самостоятельный материал из-за ее самоцементных свойств.Зола-унос класса F может использоваться для стабилизации грунта с добавлением вяжущего вещества (известь, известковая пыль, ЦП и цемент). Самоцементное поведение летучей золы определяется ASTM D 5239. Это испытание представляет собой стандартный метод определения прочности на сжатие кубиков, изготовленных из летучей золы и воды (весовое соотношение вода / летучая зола составляет 0,35), испытанный через семь дней с стандартное влажное отверждение.
Самоцементные характеристики ранжируются, как показано ниже:
| Очень самоцементная | > 500 фунтов на квадратный дюйм (3400 кПа) |
|---|---|
| Умеренно самоцементирующаяся | 100 – 500 фунтов на квадратный дюйм (700 – 3400 кПа) |
| Несамоцементная | <100 фунтов на квадратный дюйм ( 700 кПа) |
Следует отметить, что результаты, полученные из ASTM D 5239, характеризуют только вяжущие характеристики смесей летучей золы и воды и сами по себе не являются основой для оценки потенциальных взаимодействий между летучей золой и почвой или совокупный.
Использование летучей золы для стабилизации и модификации почвы может зависеть от местных экологических требований, касающихся выщелачивания и потенциального взаимодействия с грунтовыми водами и прилегающими водотоками.
Стабилизация почвы для повышения прочности почвы
Летучая зола успешно использовалась во многих проектах для улучшения прочностных характеристик грунтов.
Летучая зола может использоваться для стабилизации оснований или земляного полотна, для стабилизации обратной засыпки с целью снижения бокового давления грунта и для стабилизации насыпей с целью повышения устойчивости откосов.Типичная глубина стабилизированного грунта составляет от 15 до 46 сантиметров (от 6 до 18 дюймов). Основная причина, по которой летучая зола используется при стабилизации грунта, заключается в улучшении прочности грунта на сжатие и сдвиг. Прочность на сжатие почв, обработанных летучей золой, зависит от:
- Свойства грунта на месте
- Время задержки
- Содержание влаги при уплотнении
- Соотношение добавления летучей золы
Рисунок 7-1: Смешивание и формование грунта, стабилизированного летучей золой
Время задержки. Время задержки – это время, прошедшее между моментом первого контакта летучей золы с водой и окончательным уплотнением почвы, смеси летучей золы и воды.
Прочность на сжатие сильно зависит от времени задержки. И плотность, и прочность уменьшаются с увеличением задержки до окончательного уплотнения. Время задержки имеет решающее значение из-за быстрого характера реакции алюмината трикальция (C3A), которая происходит, когда летучая зола класса C смешивается с водой. Плотность и прочность снижаются, потому что часть энергии уплотнения должна использоваться для преодоления связывания частиц почвы за счет цементации, а также потому, что часть потенциала цементирования теряется.Максимальная прочность смесей почвенно-зольной пыли достигается без промедления. Обычно для строительных целей указывается часовая задержка уплотнения.
Содержание влаги. Содержание воды в почвенной смеси, стабилизированной летучей золой, влияет на прочность. Максимальная прочность, достигаемая в смесях почвы и зольной пыли, обычно достигается при влажности ниже оптимальной для плотности. Для иловых и глинистых почв оптимальное содержание влаги для прочности обычно на четыре-восемь процентов ниже оптимального для максимальной плотности..jpg)
Для гранулированных грунтов оптимальное содержание влаги для максимальной прочности обычно на один-три процента ниже оптимальной влажности для плотности. Поэтому очень важно контролировать влажность во время строительства. Влагосодержание обычно измеряется с помощью прибора для измерения ядерной плотности.
Рисунок 7-2: Уплотнение грунта, стабилизированного летучей золой.
Коэффициенты сложения. Типичные нормы добавления летучей золы составляют от 8 до 16 процентов от сухой массы почвы.Норма добавления зависит от характера почвы, характеристик летучей золы и желаемой прочности. Скорость добавления должна определяться лабораторными испытаниями конструкции смеси. Как правило, чем выше скорость добавления, тем выше реализуемая прочность на сжатие. Летучая зола для транспортных проектов государственного департамента обычно указывается в соответствии с AASHTO M 295 (ASTM C 618), хотя требования этой спецификации не являются необходимыми для этого применения и могут увеличить затраты на поставку золы.
Все больше и больше успешно используются материалы, не соответствующие требованиям AASHTO M 295. Следует отметить, что практически любая летучая зола, которая имеет хотя бы некоторые самоцементные свойства, может быть разработана для использования в транспортных проектах.
Свойства почв. Пластичность почв, обработанных золой-уносом класса C или другой высококальциевой золой, зависит от типов глинистых минералов, присутствующих в почве, и их адсорбированной воды. Почвы, содержащие более 10 процентов сульфатов, при некоторых применениях склонны к чрезмерному набуханию.Кроме того, органические почвы трудно стабилизировать с помощью летучей золы.
Стабилизация грунта для предотвращения усадочного набухания
Многие глинистые почвы (пластичные почвы) претерпевают значительные объемные изменения при колебаниях содержания влаги. Эти объемные изменения, если их не контролировать, могут привести к перемещению конструкций и создать нагрузки, которые могут вызвать преждевременное разрушение.
Пластичность грунта исторически оценивалась количественно с помощью индекса пластичности, определенного ASTM D 4318.Обычно спецификации ограничивают индекс пластичности почвы не более 10-12, чтобы гарантировать стабильность материала. В целом, чем выше индекс пластичности, тем выше вероятность усадки или набухания в результате колебаний содержания влаги в почве.
Рисунок 7-3: Перемешивание и уплотнение летучей золы в пластичный грунт.
Исторически пластичные почвы обрабатывались негашеной известью (CaO) или гашеной известью [Ca (OH) 2] для снижения их пластичности.Известь химически реагирует с частицами почвы, эффективно изменяя размер зерна почвы от глины (менее 0,002 мм) до размера ила (0,05–0,002 мм). Определение индекса пластичности направлено на измерение этого химического изменения в почве.
Летучая зола снижает способность пластичного грунта к объемному расширению за счет механизма физического цементирования, который не может быть оценен с помощью индекса пластичности.
Летучая зола контролирует набухание при усадке, цементируя зерна почвы вместе, так же, как портландцемент связывает заполнители вместе, чтобы сделать бетон.Склеивая зерна почвы вместе, движение частиц почвы ограничивается. Типичные нормы внесения в пересчете на сухой вес почвы составляют от 12 до 15 процентов.
Следует отметить, что зола-унос класса C может содержать 15 или более процентов кальция, выраженного в виде оксида кальция, но очень мало этого кальция находится в форме свободного оксида кальция (CaO). Поэтому определение пределов пластичности неуместно при оценке влияния летучей золы на характеристики усадочно-разбухания почвы.Для правильной оценки летучей золы для контроля набухания при усадке смеси почвенно-летучей золы должны быть испытаны с помощью теста на расширение грунта, такого как ASTM D 4829 или ASTM D 1883.
Потенциал набухания грунтов, обработанных летучей золой, обычно составляет менее 0,5 процента при ограничивающем давлении 48 кПа (100 фунтов на квадратный фут), даже когда они уплотнены на два-четыре процента ниже оптимального содержания влаги для максимальной плотности.
Модификация почвы для снижения содержания воды
Грунты должны быть уплотнены до максимальной практической плотности, чтобы обеспечить прочное основание для вышележащих конструкций.Для уплотнения почвы необходимо контролировать влажность из-за взаимосвязи между плотностью почвы и содержанием влаги. Если уплотняемый грунт либо слишком влажный, либо слишком сухой, содержание влаги необходимо довести до почти оптимального для достижения максимальной плотности. Если почва слишком сухая, просто добавляют влагу. Если почва слишком влажная, необходимо снизить влажность почвы. Зола-унос класса C и другая летучая зола с высоким содержанием извести оказались очень эффективными сушильными агентами, способными снизить содержание влаги в почве на 30% и более.
Летучая зола сушит почву за счет двух основных механизмов: химических реакций с поглощением влаги в почве и простого разбавления. Летучая зола класса C содержит алюминат трикальция (C3A), который обладает высокой реакционной способностью по отношению к воде.
C3A – это химическое соединение, присутствующее в обычном портландцементе, которое отвечает за раннюю прочность. C3A, присутствующий в летучей золе, вступает в реакцию с водой, снижая общее содержание влаги в почве. Эффект сушки летучей золы во влажной почве происходит очень быстро и немедленно, что позволяет подрядчику быстро продолжить строительство.Помимо ускорения строительного процесса, использование летучей золы дает ряд других преимуществ, таких как повышение устойчивости почвы к дополнительному проникновению воды, дополнительная поддержка движения транспорта, создание более устойчивой рабочей платформы и уменьшение образования пыли от строительного транспорта. .
Предупреждения
Некоторые государственные или местные агентства по охране окружающей среды могут потребовать испытание золы на выщелачивание перед использованием.
Ссылки на проектирование и изготовление
См. Приложение C.
Стабилизация почвы и борьба с пылью
Что такое стабилизация почвы?
Стабилизация грунта – это общее название для широкого спектра обработок, которые повышают стабильность почвы или изменяют ее физические свойства, чтобы увеличить ее несущую способность, то есть сделать ее более прочной и способной лучше удерживать вес.
Это особенно важно при строительстве дорог, парковок и всевозможных построек.
Если почва, на которой вы хотите построить, не соответствует требуемым инженерным свойствам, вы не сможете получить разрешение на строительство, и ваше здание может быть взломано в будущем.Например, индекс пластичности почвы имеет жизненно важное значение при строительстве дорог: высокий индекс пластичности указывает на глинистую почву (это причудливый термин для почвы, богатой глиной). Глина очень чувствительна к влаге, и богатые глиной почвы становятся пластичными и мягкими, когда в них просачивается вода. Если перед строительством на мелкозернистой почве не используется метод стабилизации грунта, на вашей недавно построенной конструкции, на стоянке или на дороге будут образовываться волны и вмятины, и потребуется ремонт или восстановление намного раньше, чем если бы грунт был стабилизирован до начала строительства.
Прежде чем приступать к строительству любого типа, от крошечного дома до торгового центра, обязательно тщательно оцените почву и выполните необходимую стабилизацию грунта, чтобы ваша строительная площадка была в идеальной форме для создания надежного фундамента.
Типы методов стабилизации грунта
Есть много способов стабилизировать почву: смешивая с другими материалами и затем снова уплотняя почву, используя химические агенты, используя биологические агенты, используя тепло или электричество.
Давайте поговорим о некоторых наиболее распространенных методах стабилизации грунта, включая электрическую, механическую и химическую стабилизацию.
Битум для стабилизации грунта
Битум относится к таким материалам, как гудрон и асфальт, которые по своей природе являются «липкими» и водонепроницаемыми. Добавление битума в почву сделает ее более связной – это означает, что почва будет склеиваться, а не перемещаться, как пыль. Кроме того, битумная стабилизация грунта снижает водопоглощение, что означает, что он может сделать почву водостойкой или водонепроницаемой, в зависимости от используемых соотношений.
Наиболее распространенные этапы стабилизации битума:
- Обработайте почву, чтобы измельчить ее
- Замочите, чтобы облегчить перемешивание
- Добавьте битум и смешайте его с
- Дайте ему проветриться, чтобы обеспечить потерю летучих – чем меньше летучих, тем прочнее почва
- Проветривайте и снова просушите
Стабилизация цементного грунта
Смешивание портландцемента с плохим грунтом – популярный метод стабилизации грунта.
Цементная смесь вступает в реакцию, затвердевает и превращается в непрочную форму бетона, обычно называемую грунтовым цементом. Если ваш слабый грунт подходит для стабилизации цемента, процесс относительно прост:
- Выровняйте поверхность, которую вы хотите залить цементом.
- Обработайте почву, чтобы ее измельчить, при необходимости замочите, затем снова выровняйте
- Нанесите цемент и смешайте его с
- Уплотните лунку, еще раз выровняйте и полимеризуйте, как если бы вы вылечили любой бетон
Если в портландцемент (или уже присутствующий в почве) добавить определенные материалы, известные как пуццоланы, произойдет пуццолановая реакция, которая представляет собой длительный процесс, связывающий и цементирующий частицы в стабильную единицу.Летучая зола является примером пуццолана, а также другой золы и отходов, богатых кремнеземом.
Цементная пыль является побочным продуктом портландцемента и обычно может быть получена бесплатно на цементных заводах.
Если стоимость является основным фактором в вашей конструкции, вы можете рассмотреть это, поскольку это более дешевый вариант, который значительно повышает прочность и уменьшает набухание почвы. Имейте в виду, что для этого может потребоваться более длительное время отверждения, и это следует учитывать в вашем графике строительства.
Стабилизация известковых почв
Известь и цемент обычно добавляют в землю для стабилизации грунта, но они служат для разных целей. В то время как цемент придает прочность и структуру, известь также помогает уменьшить влажность сырых и глинистых почв.
Существует два основных типа извести: с высоким содержанием магния и с высоким содержанием кальция, и оба они одинаково хороши для стабилизации почвы. Стабилизация извести обычно выполняется с помощью гашеной извести, официально известной как хлорид кальция.Процесс аналогичен стабилизации цементом, с некоторыми отличиями:
- Выровняйте поверхность, которую вы хотите стабилизировать, известью
- Обработайте почву, чтобы измельчить ее
- Рассыпать известь и добавить воды во время предварительного перемешивания
- Выровнять грубо и слегка утрамбовать
- Оставить для предварительного лечения
- Перемешать и снова измельчить
- Лунку уплотнить, еще раз выровнять и обработать
Химическая стабилизация почвы
Мы рассмотрели два конкретных типа химической стабилизации грунта: известь и бетон.
В общем, химическая стабилизация – это процесс, при котором почва обрабатывается и измельчается, смешивается с химической добавкой и снова уплотняется. Обычные стабилизаторы включают хлорид кальция и хлорид натрия (соль), а также летучую золу.
Хлорид кальция используется, когда вы хотите улучшить водоудерживающие свойства сухой засушливой почвы. Некоторые из эффектов добавления хлорида кальция в бедную почву:
- Повышает поверхностное натяжение, делая его более стабильным
- Уменьшение скорости испарения, которое удерживает воду в почве
- Понижение точки замерзания для предотвращения повреждений от замерзания
Может потребоваться частое нанесение, поскольку добавка постепенно теряется при выщелачивании.
Хлорид натрия используется для стабилизации грунта под шоссе и дорогами с начала 1900-х годов. Он хорошо зарекомендовал себя для стабилизации строительных подушек под дорогами и автостоянками, но не рекомендуется для укрепления почвы под более крупными и тяжелыми сооружениями.
Электроосмос
Электроосмос – это метод улучшения почвы, используемый для удаления излишков воды из заболоченных глинистых почв. Короче говоря, электроосмос использует специальное оборудование для подачи электричества на влажную почву и слива лишней воды из почвы, тем самым улучшая ее несущую способность и устойчивость.Хотя этот метод эффективен, он является дорогостоящим из-за узкоспециализированного оборудования и высокого потребления электроэнергии, поэтому он рекомендуется только в крайних случаях, когда другие методы не применимы.
Почему стабилизация почвы?
Укрепите почву
Нестабильная почва – источник многих проблем: она может превратиться в облака пыли при малейшем порыве ветра или превратиться в болото после небольшого дождя. Плохую почву легко исправить, и на что следует обратить внимание, даже если вы просто используете ее как садовую дорожку или место для парковки.Не позволяйте слабой, нестабильной почве причинять вам ненужные хлопоты, когда решения по стабилизации грунта так легко доступны.
Повышение нагрузки несущей способности & структуры поддержки
Если вы строите, первое, что вам нужно, – это прочный грунт. Независимо от того, строите ли вы тротуар или небоскреб, ваша почва не может проседать под вашей конструкцией или расширяться и сжиматься в зависимости от времени года, пока вы не получите трещины и повреждения.
Если грунт имеет высокий индекс пластичности, вам необходимо получить его в допустимых параметрах, прежде чем вы получите разрешение на строительство.
Контроль пыли
Очень сухая почва, состоящая из мелких частиц, будет легко улетать, создавая облака пыли. Эти облака пыли не только доставляют неудобства, они также могут загрязнять окружающий воздух и воду, а также могут представлять опасность для здоровья и повреждать оборудование и электронику. Могут быть даже правовые постановления, регулирующие и штрафующие за загрязнение пылью, как и за любой другой вид загрязнения.
Контролируйте «запыленность» почвы с помощью химических добавок для долгосрочного решения проблемы пылевого загрязнения.
Контроль эрозии
Эрозия – это не только сельскохозяйственная проблема, которая влияет на растения и экосистемы – эрозия может повредить вашу конструкцию, по сути вымывая фундамент прямо из-под нее, пока она не рухнет. В зависимости от условий местности, на которой вы строите, может оказаться недостаточно сильной, устойчивой почвы – вам также может потребоваться принять меры для защиты ее от эрозии, чтобы гарантировать, что она будет там в будущем. Это одна из причин, почему битумная стабилизация так популярна в дорожном строительстве: битумные материалы делают почву водонепроницаемой и делают маловероятной эрозию, чтобы гарантировать, что дорога не будет внезапно проседать из-за отсутствия земли под ней.
Защита окружающей среды
Старая альтернатива стабилизации грунта заключалась в том, чтобы выкопать плохой грунт и заменить его заполнителем. Это очень дорогостоящий и экологически опасный метод, так как он создает тонны CO2 при копании, добыче полезных ископаемых и транспортировке, а затем оставляет проблему удаления слабой почвы, которая была выкопана.
Стабилизация почвы работает с имеющейся почвой и за счет добавления относительно небольшого количества определенных добавок делает почву более прочной и устойчивой.Никакой добычи полезных ископаемых, почти никакого транспорта и никаких тонн почвы, которую нужно было бы выбрасывать впоследствии – стабилизация почвы определенно является более экологичной альтернативой.
Правильная почва
Minick Materials начала перевозку песка более 60 лет назад, и мы постепенно расширились во все аспекты бизнеса материалов. Грунты и заполнители не являются исключением: мы закупаем и продаем различные типы грунта, песка, мелкого и крупного заполнителя, а наши опытные сотрудники службы поддержки клиентов всегда рады услышать о ваших проектах и помочь вам получить почву, необходимую для работы.Мы готовы помочь вам и позаботиться о том, чтобы все ваши почвенные потребности были удовлетворены, от улучшения дома до строительства коммерческих зданий.
Конститутивное моделирование слабосцементированных песков
Реферат
Конститутивное моделирование слабосцементированных песков
По
Чуквуэбука Нвеке
Доктор философии в области гражданского строительства и охраны окружающей среды
Профессор Калифорнийского университета в Беркли
0000009 Слабоцементированные пески широко распространены в природе и встречаются во многих геологических месторождениях по всему миру.
То же самое и с рыхлыми песчаными отложениями, которые, наоборот, создают нежелательные условия для инженерного проектирования и исполнения. Основное различие между слабосцементированным песком и рыхлым песком заключается в наличии цементации, которая улучшает механические свойства и поведенческую реакцию первого. В результате возможность воспроизвести эту функцию цементирования и использовать ее для улучшения рыхлых песчаных отложений была (и в настоящее время) областью интенсивных исследований и исследований. Традиционные методы улучшения грунта включают использование портландцемента путем струйной заливки, глубокого перемешивания грунта, уплотняющего раствора и многих других.Эти методы считаются «экологически вредными» из-за использования в них «высокоинтенсивных» энергетических материалов. Потенциальное решение может лежать в области биоцементации, где устойчивые технологии улучшения почвы используют микробную метаболическую активность для активации химических реакций, которые неизбежно вызывают осаждение карбоната кальция, который накапливается на контактах зерна и связывает скелет почвы.
Эти искусственные цементированные гранулированные материалы (биоцемент или портландцемент), а также природно-цементированные материалы часто служат в качестве материала фундамента или поддерживают конструкции фундамента различных вышележащих инфраструктур.По этой причине существует потребность в инструментах, способных оценивать улучшения (или улучшенные характеристики) этих типов песков и прогнозировать производительность при различных условиях нагрузки.
Целью данной диссертации является лучшее понимание механики цементированных и нецементированных песков с учетом огромного сходства между обоими состояниями, но с выделением различий, которые могут дать представление о том, как эффекты цементирования изменяют механические свойства песков. .
Лабораторные трехосные испытания использовались как средство исследования механических свойств. Было замечено, что легкая цементация сохранила характеристики реакции напряжения-деформации, типичные для нецементированных песков, а также значительно повысила прочность и жесткость даже при низком содержании цемента.
Это было связано с усилением грунтовой ткани в результате образования «цементных перемычек» на межчастичных контактах, что привело к увеличению прочности на сдвиг и сжатие.Кроме того, было обнаружено, что теории напряжения-дилатансии, используемые при моделировании несцементированных песков, также применимы к слабосцементированным пескам. В частности, было показано, что на условия критического состояния относительно не повлияла цементация, в результате чего дилатансия оставалась для большинства, если не всех, эффектов усиления цементирования. Модель «ограничивающей пластичности» Nor-Sand была использована в качестве модели фундамента из-за ее способности отображать расширение материала при низких ограничивающих давлениях. Таким образом, внимание было уделено усилению компонента расширения модели за счет включения параметра цементирования, который является функцией количества цемента.Кроме того, параметр цементирования может изменяться с накопленной деформацией, что позволяет переходить от цементированного состояния к несцементированному.
Новая модель N-We-Ce (Nor-Sand для слабосцементированных песков) поддерживает использование большинства параметров из базовой модели Nor-Sand, при этом добавляя 4-6 новых параметров (в зависимости от типа данных испытаний), описывающих вклад цементации в прочность и жесткость песка.
Улучшение пластичности остаточной глинистой почвы с помощью техники биоцементации | СОВРЕМЕННАЯ ПРИКЛАДНАЯ НАУКА И ТЕХНОЛОГИИ
Список литературы
[1] Ахал, В., Мукерджи, А., Кумари, Д. и Чжан, К., 2015. Биоминерализация для устойчивого строительства – обзор процессов и приложений. Обзоры наук о Земле, 148, 1-17.
[2] Anbu, P., Kang, C.-H., Shin, Y.-J. and So, J.-S., 2016. Образование минералов карбоната кальция бактериями и его многочисленные применения. Springerplus, 5, 250, https://doi.org/ 10.1186 / s40064-016-1869-2.
[3] Wang, Z., Zhang, N., Cai, G., Jin, Y., Ding, N. и Shen, D., 2017. Обзор улучшения почвы с использованием микробиологического осаждения карбонатов (MICP).
Морские георесурсы и геотехнология, 35 (8), 1135-1146.
[4] Omoregie, A.I., Ngu, L.H., Ong, D.E.L. и Ниссом, П.М., 2019. Недорогое культивирование штамма Sporosarcina pasteurii в среде экстракта пищевых дрожжей для внесения микробно-индуцированного карбонатного осаждения (MICP). Биокатализ и сельскохозяйственная биотехнология, 17 (11), 247-255.
[5] Вен К., Ли Ю., Амини Ф. и Ли Л., 2020. Влияние бактерий и концентрации уреазы на кинетику преципитации и морфологию кристаллов карбоната кальция.Acta Geotechnica, 15 (1), 17–27.
[6] Умар, М., Кассим, К.А. и Чиет, К. П., 2016. Биологический процесс улучшения почвы в гражданском строительстве: обзор. Журнал механики горных пород и инженерной геологии, 8 (5), 767-774.
[7] Тиан, З.-Ф., Танг, X., Сю, З.-Л .. и Сюэ, З.-Д., 2020. Влияние различных биологических растворов на вызванное микробами осаждение карбонатов и укрепление песка. Морские георесурсы и геотехнология, 38 (4), 450-460.
[8] Лю Б., Чжу, К., Тан, К.-S., Xie, Y.
-H., Yin, L.-Y., Cheng, Q. and Shi, B., 2020. Биовосстановление трещин от высыхания в глинистых почвах посредством осаждения кальцита, вызванного микробами (MICP). Инженерная геология, 264 (11), 105389, https://doi.org/10.1016/j. enggeo.2019.105389.
[9] Моралес, Л., Гарсон, Э., Ромеро, Э. и Санчес-Сото, П.Дж., 2019. Осаждение карбоната (CaCO3), вызванное микробиологическими исследованиями, с использованием глинистых филлитов вместо химических стабилизаторов (цемент или известь). Прикладная наука о глине, 174 (3), 15-28.
[10] Вейл, М., Чжу, К., Тан, К.С., Андерсон, Л., Мороски, М., Монтальбо-Ломбой, М.Т., 2019. Поведение бентонита, обработанного MICP_, при растрескивании. Geosciences, 9 (9), 385, https://doi.org/10.3390/geosciences90
[11] Ли, М., Фанг, К., Кавасаки, С. и Ахал, В., 2018. Зола уноса включена с биоцемент для повышения прочности экспансивного грунта. Научный отчет, 8, https://doi.org/10.1038/s41598-018-20921-0
[12] Хатаф, Н. и Бахарифард, А., 2020.
Снижение проницаемости почвы с помощью метода осаждения карбонатов, вызванного микробами (MICP) : Практический пример почвы полигона Шираз.Журнал геомикробиологии, 37 (2), 147-158. [13] Митчелл, Дж. К. и Сантамарина, Дж. К., 2005. Биологические соображения в геотехнической инженерии. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 131 (10), https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2005)131:10(1222)
[14] Хамдан, Н., Кавазанджян, Э. и О’Доннелл, С., 2013. Карбонатная цементация с помощью уреазы растительного происхождения. Труды 18-й Международной конференции по механике грунтов и инженерно-геологическому проектированию, Париж, Франция, 2013 г., 2489-2492.
[15] Almajed, A., Tirkolaei, H.K. и Кавазанджян, Э., 2018. Базовое исследование ферментативного осаждения карбоната кальция. Journal Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 144 (11), https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001973
[16] Рохи, Х., Араб, М., Зейада, В., Омар, М., Алмаед А. и Тахмаз А., 2019.
Однофазная биоцементация почвы с перемешиванием eicp-почв. Материалы 4-го Всемирного конгресса по гражданскому, строительному и экологическому проектированию, https: // doi.org / 10.11159 / icgre19.164 [17] Алмаджед, А., Тирколай, Х.К., Кавазанджян, Э. и Хамдан, Н., 2019. Биоцементированный песок, индуцированный ферментами, с высокой прочностью и низким содержанием карбонатов. Scientic Reports, 9 (1), 1135, https://doi.org/10.1038/s41598-018-38361-1
[18] Симатупанг, М., Окамура, М., 2017. Сопротивление разжижению песка, восстановленного карбонатными осадками. при разной степени насыщения при отверждении. Почвы и фундаменты, 57 (4), 619–631.
[19] Ясухара, Х., Неупане, Д., Хаяси, К. и Окамура, М. 2012. Эксперименты и прогнозы физических свойств песка, цементированного ферментативно-индуцированным осаждением карбонатов. Почвы и фундаменты, 52 (3), 539-549.
[20] Neupane, D., Yasuhara, H., Kinoshita, N. и Unno, T., 2013. Применимость ферментативного осаждения карбоната кальция в качестве метода укрепления почвы.
Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 139 (12), 2201-2211. [21] Чжао, З., Хамдан, Н., Шен, Л., Нан, Х., Алмаджед, А., Кавазанджина, Э.и Хе, X., 2016. Биомиметические гидрогелевые композиты для стабилизации почвы и уменьшения загрязнения. Наука об окружающей среде и технологии, 50 (22), 12401-12410.
[22] Oliveira, P.J.V., Freitas, L.D. и Кармона, J.P.S.F., 2017. Влияние типа почвы на процесс ферментативного осаждения карбоната кальция, используемый для улучшения почвы. Журнал материалов и гражданского строительства, 29 (4), https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001804
[23] Чандра, А. и Карангат, Р., 2019. Эффект включения магния в ферментно-индуцированном осаждении карбонатов (EICP) для повышения прочности почвы на сдвиг.В A. Prashant, A. Sachan, and C.S. Desai, eds. Успехи компьютерных методов и геомеханики, https://doi.org/ 10.1007 / 978-981-15-0890-5_28
[24] Куккурулло, А., Галлиполи, Д., Бруно, А.В., Огарде, К., Хьюз , П. и Бордери, К.Л., 2019.
Достижения в области ферментативной стабилизации почв. Материалы XVII Европейской конференции: Основы геотехнической инженерии будущего. Сентябрь 2019 г., https://doi.org/10.32075/17ECSMGE-2019-0987. [25] Осинуби, К.Дж., Эберему, А.О., Гадзама, Э.W. and Ijimdiya, T..S., 2019. Характеристики пластичности латеритной почвы, обработанной Sporosarcina pasteurii, при внесении осаждения кальцита, вызванного микробами. С. Н. Прикладные науки, 1, 829, https://doi.org/10.1007/s42452-019-0868-7.
[26] BS 1377-2, 1990. Методы испытаний грунтов для целей гражданского строительства – Часть 2: Классификационные испытания. Лондон: Британский институт стандартов.
[27] Чой, С.-Г., Парк, С.-С., Ву, С. и Чу, Дж., 2017. Методы измерения содержания карбоната кальция в биоцементированных почвах.Журнал материаловедения и гражданского строительства, 29 (11), https: // doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002064.
[28] Видомски, М.К., Степневски, В. и Муш-Поморска, А., 2018. Глины различной пластичности в качестве материалов для свалки в сельских системах устойчивого управления отходами.
Устойчивое развитие, 10 (7), 2489, https://doi.org/10.3390/su10072489 [29] EPA, 1993. Критерии установки для удаления твердых отходов. Техническое руководство. Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США.
[30] Чоббасти, А.Дж., Самакуш, М.А. и Кутанаи, С.С., 2019. Механические свойства почвы, стабилизированной нанокарбонатом кальция и армированной отходами ковровых волокон. Constructions and Building Materials, 211, 1094-1104
[31] Yazarloo, R., Katooli, FA, Golestani, M., Asadi, M. и Ebrahimi, S., 2017. Добавление кальцита и нанокальцита для улучшения пластических свойств тощая глина. Материалы 3-го Всемирного конгресса по новым технологиям, Рим, Италия, 6-8 июня 2017 г., https://doi.org/10.11159/ icnfa17.106.
[32] Моравей, С., Хабибагахи, Г., Никоои, Э. и Ниази, А., 2017. Стабилизация дисперсных почв с помощью биологического осаждения кальцита. Геодермия, 315, 130-137.
[33] Каннан, К., Бинду, Дж. И Винод, П., 2020. Технические характеристики морских глин, обработанных MICP.
Морские георесурсы и геотехнология, 38 (7), 761-769. [34] Пей, X., Чжан, F., Wu, W. и Liang, S., 2015. Физико-химические и индексные свойства лесса, стабилизированного известью и кучей летучей золы. Прикладная наука о глине, 114, 77-84.
[35] Муссо, Г., Чигини, С. и Ромеро, Э., 2008. Механическая чувствительность глины Monastero Bormida к гидрохимическим процессам. Water Resources Research, 44 (5), https://doi.org/ 10.1029 / 2007wr006533
[36] Howayek, AE, Bobet, A. and Santagata, M., 2019. Микроструктура и цементация двух карбонатных мелкозернистых почв. . Канадский геотехнический журнал, 56 (3), 320-334.
[37] Кавазанджян, Э. и Хамдан, Н., 2015. Колонки для ферментно-индуцированного карбонатного осаждения (EICP) для улучшения почвы.Материалы Международного конгресса фондов и выставки оборудования, Техас, США, https://doi.org/10.1061/9780784479087
Анализ поведения слабых грунтов, измененных путем цементирования
Рекомендации
- Петренко, «Особенности архитектурно-планировочных и градостроительных решений проектирования зданий в плотной застройке», Вісник Львовского политехнического национального университета , Серия: Архитектура. – Львов: Издавнітство Львовской политехники, Вып. 2017., № 878, страницы 141–148, март 2017 г., URL: http: //ena.lp .edu.ua: 8080 / handle / ntb / 40943
- С. Навдип, П. Шиш, В.К. Sonthwal, «Укрепление почвы с использованием отходов», Международный научно-исследовательский журнал инженерии и технологий (IRJET) , том: 04, выпуск: 12, страницы 1731-1740, декабрь- 2017 г.
- Ф.Винтеркорн, С. Памукку, «Стабилизация грунта и цементация», Справочник по проектированию фундаментов , Спрингер, Бостон, Массачусетс, страницы 317-378, 1991.
- П.Макуса, «Методы стабилизации грунта и материалы в инженерной практике», Департамент гражданских, экологических и природных ресурсов инженерии, Отдел горного и геотехнического проектирования , Лулео Технологический университет, Лулео, Швеция, страницы 1–38, 2012 г. URL:
org/smash/get/diva2:997144/FULLTEXT01.pdf”>https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:997144/FULLTEXT01.pdf - Р. Суппиа., С. Хумаира, А. Рахман, Н. Шафик, С. Ираван, «Прочность на одноосное сжатие геополимерного цемента для цемента для нефтяных скважин», Журнал технологий разведки и добычи нефти , страницы 1- 4 мая 2019 г.
- Фигмиг, А. Эстокова, «Исследование влияния температуры цемента и воды на консистенцию свежего цементного теста», IOP Conf.Серия: Материаловедение и инженерия-549 (2019) 012031, июнь 2019.
- C.Hewlett, «Lea’s Chemistry of Cement and Concrete», Oxford: Elsevier Science & amp; Technology Books , страницы 300-650, ноябрь 2004 г.
- Курдовски, «Химия цемента и бетона», (1-е изд.), Springer, , Dordrecht, Heidelbeg, New York, London, Vol.12, pages 1-699, Dec-2014. < / li>
- Д. Сарно, Э. Витале, М.В. Никотера, Р. Папа, Дж. Руссо, Г. Урчуоли, «Легкие цементированные почвы: проектирование, производство и контроль» , Геотехнические исследования для защиты и развития земель . CNRIG 2019, Lecture Notes in Civil Engineering , под редакцией Calvetti F., Cotecchia F., Galli A., Jommi C., Springer, Cham, том: 40, страницы 743-753, 2020. < / li>
- В. Ладе, Т. Нильс «Роль цементации в поведении цементированных грунтов», Геотехнические исследования , том 1, выпуск 4, страницы 111–132, 2014.
- Грачев, Интернет-проект «Карты Украины», 2010-2018 гг., доступно по адресу: http://geomap.land .kiev.ua / почва.html (дата обращения 23 августа 2019 г.)
- ДБН В.3.1.-1-2002- «Ремонт и усиление несущих и ограждающих строительных конструкций и фундаментов промышленных зданий и сооружений», страницы 1-85 Киев, 2002 г., URL: https: // dbn.co.ua/load/normativy/dbn/1-1-0-220
- СНиП 2.02.01- «Подвалы зданий и сооружений» – MF.GUPCPP, страницы 1-48, 2006 URl:
ru/document/5200033″> http: / /docs.cntd.ru/document/5200033 - В. Кривенко, К. Пушкарева, В.Б. Барановский, М.О. Кочевых, Ю. Г. Гасан, Б.Я. Константиновский, В. Ракша, «Строительное материаловедение»: учеб. -К: ООО. УППК , «ЭксОб», 2008 г., стр. 425-457, URL: https://www.twirpx.com/file/1232990/
- И. Гоц, «Бетоны и растворы » : учебник-К: ООО. УППК , К: КНУБА, 2003, стр. 472.
URL: https://www.twirpx.com / file / 808569 /
– Львов: Издавнітство Львовской политехники, Вып. 2017., № 878, страницы 141–148, март 2017 г., URL: 
CNRIG 2019, Lecture Notes in Civil Engineering , под редакцией Calvetti F., Cotecchia F., Galli A., Jommi C., Springer, Cham, том: 40, страницы 743-753, 2020. < / li> Методы улучшения земли – Designing Buildings Wiki
Существует ряд методов улучшения или модификации грунта, которые можно использовать для стабилизации или улучшения состояния участка земли до начала строительных работ.Это может быть необходимо для улучшения или изменения прочности грунта на сдвиг, жесткости, проницаемости и так далее.
Некоторые из большинства техник включают:
Затирка в гражданском строительстве относится к закачке перекачиваемых материалов в почву или горную породу для изменения ее физических характеристик.
Это один из способов контроля грунтовых вод во время строительных работ. Затирка подходит там, где проницаемость грунта создает высокие требования к откачке или когда грунтовые условия означают, что бурение скважин может быть экономически неэффективным.
Струйная цементация использует высокоскоростные струи жидкости для создания цементированного грунта и обычно используется для подкрепления фундаментов и обеспечения поддержки при выемке грунта.
В химическом затирке используется жидкий цементный раствор с низкой вязкостью, не содержащий частиц, который проникает в поровые пространства гранулированных грунтов и затвердевает, образуя цементированную массу.
Для получения дополнительной информации см. Заливка швов в гражданском строительстве.
Перемешивание почвы улучшает мягкие глины, торф и другие слабые почвы с высоким содержанием влаги. Он включает в себя механическое смешивание влажных грунтов с сухим вяжущим для создания грунтбетона.Это помогает увеличить несущую способность и уменьшить осадку.
Уплотнение почвы приводит к увеличению плотности почвы и уменьшению объема воздуха без уменьшения содержания воды. Он может улучшить прочность на сдвиг, жесткость, несущую способность и стабильность, уменьшая осадку и морозное пучение. Это может быть необходимо при строительстве оснований для автомобильных дорог, набережных и т. Д. Или для создания подходящего ровного основания для строительства здания. Можно уплотнить существующий грунт или уплотнить слои нового грунта, доведя участок до необходимого уровня.
Для получения дополнительной информации см .: Уплотнение почвы.
Виброзамещение с использованием подземного вибратора, подвешенного на кране, для сооружения каменных колонн через слабые грунты, повышения их несущей способности и осадки. Еще один термин, который можно использовать для этой техники, – это колонны из вибро-камня (VSC).
Для получения дополнительной информации см. Виброзамена.
Геотекстиль обычно изготавливается из синтетических волокон, таких как полиэстер или полипропилен, которые создают гибкую и пористую ткань, способную обеспечить прочность и стабильность.