14. Закрепление грунтов: цементация, смолизация, силикатизация, электросиликатизация, термический метод, метод гидроразлива, метод струйной технологии.

Закрепление грунтов:

1. Общие положения

Под закреплением грунтов следует понимать искусственное преобразование их свойств. Закрепление осуществляется нагне­танием (инъекцией) в грунт вяжущих материалов и химических растворов, воздействием электрического тока, нагреванием и за­мораживанием. Инъекционное закрепление грунтов производит­ся с целью уменьшения их водопроницаемости (противофильтра-ционное) или увеличения прочности (укрепительное). В зависи­мости от поставленных целей, свойств грунтов и параметров со­оружений определяются размеры зон закрепления.

Закрепление грунтов позволяют повысить прочность, уменьшить сжимаемость за счет увеличения сцепления. Наиболее интенсивному закреплению подвергаются грунты, которые хорошо фильтруют воду и являются водопроницаемыми.

Наиболее распространенные способы - цементация, смолизация и силикатизация. Введение силикатов в грунт под действием постоянного электрического тока носит название электросиликатизации.

2. Цементация

Это нагнетание цементного раствора под давлением 0,3-0,6 МПа

Применяется для закрепления грунтов, обладаю­щих большой приницаемостью(скальные, галька, гравелистые грунты.) Это обусловлено соотношением размеров частиц цемента и пор в закрепляемом грунте.

Цементацию применяют при ремонте фундамента.

(+) - экологическая чистота вяжущего (цемента), а также его широкое распростране­ние и доступность.

(-) применимость только к высокопроницаемым грунтам.

3. Смолизация

Нагнетают в грунт растворы синтетических смол, которые твердеют в поровом простран­стве, образуя структурный твердый каркас.

Наиболее распростра­ненным материалом для инъекции служит карбамидная смола, хорошо растворимая в воде. При введении электролитов (соляная или щавелевая кислоты, хлористый аммоний и др.) смола перехо­дит из жидкого состояния в прочный нерастворимый простран­ственный полимер. Растворы синтетических смол имеют большую проникающую способность и пригодны для закрепления мелких и пылеватых пес­ков, имеющих коэффициент фильтрации в пределах 0,5...30 м/сут. Прочность закрепленного грунта на одноосное сжатие зависит от концентрации смолы и гранулометрического состава грунта и ва­рьируется от 2 до 8 МПа.

(+) - более широкий спектр закрепляемых грунтов (практически любые пески с любой степенью влажности), а также весьма высокую прочность и быст­рый ее набор - в первые 10... 12 сут после введения. Немаловаж­ным является также устойчивость закрепленного грунта к дей­ствию агрессивных сред и замерзанию-оттаиванию.

(- )- канцерогенность большинства смол, а также высокую токсичность целого ряда реагентов.

4. С иликатизация

Силикатизация грунтов основана на цементирующей способ­ности геля кремниевой кислоты, который выделяется при введе­нии в грунт силикатных растворов. Силикатизация применима для песков крупных и средней крупности (двухрастворный метод) и песков мелких и пылеватых (однорастворный метод). Кроме того, с помощью силикатизации достаточно эффективно закрепляются лессовые грунты.

При двухрастворном ме­тоде в грунт последовательно нагнетают растворы силиката на­трия и хлористого кальция. Забивается в грунт перфорированная труба-инъектор через которую с разрывом 1 м нагнетают силикат натрия . При извлечение инъектора также через 1 м падается раствор хлористого кальция. Радиус закрепления обычно варьирует­ся от 30 до 100 см, прочность закрепленного грунта может дости­гать 3,5 МПа.

Примером двухрастворной силикатиза­ции могут служить факты закрепления основания здания Арсена­ла в Московском Кремле, ряда московских зданий в связи со стро­ительством первой очереди метрополитена и т. п.

При однорастворной силикатизации используется раствор, состоящий из силиката натрия и одной из кислот (фосфорной, сер­ной, кремнефтористой). Одной из самых экономичных является алюмосиликатная рецептура. С помощью инъектора нагнетается этот сложный раствор. Прочность зак­репленного с помощью однорастворной силикатизации грунта невелика и через 28 сут не превышает 0,5 МПа. С помощью одно­растворной силикатизации были закреплены лессовые грунты в основании Одесского оперного театра, промышленных объектов в Запорожье и Никополе.

(-) - высокая стоимость силиката натрия.

Недостатком двухрастворной силикатизации является то, что хлористый кальций, являясь сильным коагулянтом, при соедине­нии с жидким стеклом очень быстро образует гель. Это не дает воз­можности проникнуть растворам в грунт на значительную глубину.