24.Комплексное и другие виды укрепления грунтов при строительстве оснований.

Комплексные способы укрепления грунтов основаны на применении, кроме основного минерального или органического вяжущего, небольших добавок различных поверхностно-ак­тивных или активных веществ или вяжущего другого вида. Такой спо­соб дает значительные преимуще­ства, основными из которых явля­ются: возможность использования грунтов, непригодных или малопри­годных для укрепления, в целях по­вышения прочности, морозостойко­сти или деформативности укреплен­ных грунтов, снижения расхода ос­новного вяжущего, а также облег­чения процесса перемешивания.

При комплексных способах укреп­ления грунтов формируются слож­ные совмещенные пространственные типы бинарных структур, взаимно че­редующиеся в микрообъемах и про­низывающие друг друга.

Например, при укреплении грун­тов цементом и битумной эмульси­ей формируется пространственная бинарная структура — коагуляционно-кристаллизационная; при ук­реплении карбамидной смолой и битумной эмульсией — бинарная структура — конденсационно-коагуляционная.

При цементе как основном вяжу­щем в качестве добавок используюп известь гашеную или молотую негашеную, хлористый кальций, различные электролиты, гипс и ряд поверх­ностно-активных гидрофобных ве­ществ (полиакриламид, абиетиновую смолу, ферромылонафт и др.). Из­весть гашеную или негашеную до­бавляют (1—3% по массе) в цементогрунт при укреплении кислых или солонцеватых суглинков и глин, песков, и супесей, имеющих рН ниже 6, и переувлажненных грунтов с влажностью на 4—6 % больше оп­тимальной.

Хлористый кальций (0,4—0,8 % по массе) применяют при понижен­ной или отрицательной температуре воздуха, чтобы обеспечить процессы твердения укрепляемых вяжущими грунтов, а при укреплении солонце­ватых глин и тяжелых суглинков, кислых или гумусированных песча­ных грунтов в засушливых райо­нах — для сохранения оптималь­ной влажности грунта. Силикат нат­рия (0,5—2 % по массе) применяют для повышения прочности цементо-грунта, ускорения его твердения и снижения расхода цемента при су­песчаных и суглинистых карбонатных грунтах.

Электролиты ускоряют и улучша­ют твердение цементогрунта.

Кремнийорганические вещества при укреплении грунта цементом придают ему несмачиваемость (гидрофобность) поверхности частиц грунта, в результате чего в 3—5 раз уменьшается возможное количество поглощаемой грунтом воды, значи­тельно повышается морозостойкость и при этом снижается расход це­мента. При добавке (0,05 % от мас­сы грунта) пиридина в виде водного раствора появляется возможность снизить в 1,5 раза расход цемента. Пиридин и его производные явля­ются отходами нефтехимической промышленности.

При укреплении грунтов из­вестью в смесь вводят силикат нат­рия или золу уноса, получаемую от сжигания бурого угля, торфа и ка­менного угля, в соотношении 1:2 до 1:5 (зольно-известковое вяжу­щее).

Комплексное укрепление грунтов придает верхнему слою основания, построенному с применением мине­ральных вяжущих, особенно таких, как низкомарочный цемент и из­весть, большую морозо- и водостой­кость, а также трещиностойкость.

Для комплексной обработки при­меняют вещества, различные по при­роде, свойствам и физическому со­стоянию. Для тонкодисперсных грун­тов применяют неорганические соли или гидраты многовалентных катио­нов или поверхностно-активные ве­щества, способные адсорбционно поглощаться и связываться с грун­том.

При комплексном укреплении связных грунтов, содержащих гли­нисто-коллоидные частицы, наиболее эффективными являются известь, фильтр-прессные отходы сахарных заводов, цемент.

Для повышения водостойкости укрепляемого грунта эффективна добавка в битум веществ, способ­ствующих образованию хемосорб-ционных соединений на поверхности грунтовых частиц, насыщенных иона­ми кальция (или железа).

Наиболее высокие прочность, водо- и морозостойкость битума по­лучают при добавке в него анионоактивных веществ органических кис­лот или фенолов, а в грунты—из­вести.

Назначение и выбор веществ для комплексного укрепления грунтов при органическом вяжущем прово­дят после детального исследования свойств веществ и образцов из битумогрунтовой смеси с добавкой испытуемого вещества.

Развитие химической промыш­ленности и увеличение промышлен­ного выпуска синтетических высоко­полимерных соединений, в том числе различных синтетических смол хо­лодного отверждения, открывают большие возможности их примене­ния для укрепления грунтов. До­бавка синтетических смол обеспе­чивает образование гидрофобной структуры, высокую прочность, водо- и морозостойкость укрепленного грунта.

Карбамидоформальдегидные смо­лы вырабатывают из недефицитного сырья, и стоимость их ниже стоимос­ти других синтетических смол, что по­зволяет эффективно применять их для укрепления грунтов.

Наиболее пригодны для укреп­ления этими смолами супесчаные грунты, близкие к оптимальному составу, а также пылеватые пески.

Для изменения тонкодисперсной (глинисто-коллоидной) части грун­тов с целью повышения их сцепления и водостойкости применяют различ­ные гидрофобизирующие и другие вещества. Преимущество гидрофо-бизирующих веществ состоит в том, что для создания прочной водо­стойкой структуры укрепленного грунта их требуется в 5—10 раз меньше, чем цемента или битума. Однако при малой дозировке (0,1 — 2 %) необходимо их равномерное распределение и тщательное переме­шивание. Этого можно достигнуть лишь при условии хорошей раствори­мости в воде таких веществ.

В качестве гидрофобизирующих веществ используют жидкие кремнийорганические соединения, а так­же высокомолекулярные синтетиче­ские смолы фурфурола и анилина, лигносульфонаты с соответствую­щими отвердителями (обычно в виде технических кислот).

В районах расположения целлюлозно-бумажных предприятий для укрепления грунтов применяют от­ходы от переработки древесины— лигносульфонаты—сульфитный ще­лок, лигносульфонат.

Разработаны и апробированы на практике разнообразные способы эффективного укрепления крупно­обломочных, песчаных и глинистых (супесей, суглинков и глин) грун­тов различного генезиса и состава. Установлено, что для их укрепления успешно могут применяться весьма различные по составу минеральные и органические вяжущие материалы.

Большое количество возможных для применения вариантов смесей (свыше 200) обязательно требует очень тщательного и хорошо обосно­ванного подхода при выборе реа­лизуемых на практике рабочих сме­сей. При этом предпочтение всегда отдают тем смесям, которые наибо­лее надежно обеспечивают после их затвердевания требуемые прочность, морозостойкость и другие свойства, а также длительную работу слоя ук­репленного грунта в дорожной и аэродромной одежде.