5. Газовая силикатизация
Способ газовой силикатизации основан на применении в качестве отвердителя жидкого стекла углекислого газа С02. Сущность этого способа заключается в последовательном нагнетании в грунт через инъекторы или специально оборудованные скважины раствора силиката натрия и углекислого газа. Растворимая углекислота связывает щелочной компонент силиката натрия по реакции,
что приводит к увеличению модуля силиката натрия и при определенных его значениях к коагуляции с образованием геля кремнекислоты, который цементирует грунт. Реакция протекает не более 2—3 мин. Грунт приобретает прочность и водоустойчивость [24].
Проведенными работами [24] установлено следующее:
можно закреплять данным методом песчаные и супесчаные грунты с Kф=0,1—20 м/сут, в том числе и во-донасыщенные;
объем закрепления увеличивается по сравнению с обычной однорастворной силикатизацией на 75% в зоне аэрации и на 25—40% в водонасыщенных грунтах;
оптимальное количество углекислого газа на 1 м3 грунта равно 4 кг.
В лессовых грунтах после закрепления их силикатом натрия и углекислым газом наблюдалось:
увеличение в 2—2,5 раза объема закрепления по сравнению с контрольным закреплением (силикатом натрия без С02);
возрастание в 2 раза показателей прочности при сжатии;
повышение водостойкости, так как при хранении в воде в образцах Rcm снизилась на 30% против 50% для образцов контрольных [24].
Увеличение объема происходит за счет перемещения при нагнетании газа неотвержденного силикатного раствора из приинъекционной зоны в незакрепленный грунт. Повышение прочности (до 2—3 МПа) достигается химическим связыванием избытка раствора силиката натрия, не вступившего в реакцию с лессовым грунтом, который, по исследованиям В. Е. Соколовича, всегда присутствует в силикатированном лессе (рис. VIII-2).
Рис. VIII-2. Инъецирование силикатного раствора плотности Yp = 1,09 при газовой силикатизации а — обычная силикатизация; б — газовая силикатизация
Оптимум расхода С02 на 1 м3 грунта составляет 2—3 кг. Углекислый газ — дешевый (10 коп. за 1 кг) и доступный реагент [42].
Существуют два варианта этого способа — без предварительной и с предварительной обработкой песчаного грунта углекислым газом.
По первому варианту закрепление грунта идет по схеме:
грунт+раствор силиката натрия+С02;
по второму — по схеме:
С02+грунт+раствор силиката натрия+С02.
Второй вариант более эффективен, так как дает довольно высокую прочность—до 2 МПа и в 150—500 раз снижает водопроницаемость грунта (рис. VIII-3).
Рис. VIII-3. Газовая силикатизация песков с предварительной активизацией их углекислым газом
а - технология производства работ; 6 — влияние предварительной активизации на прочность закрепления; в —кинетика процесса закрепления
Газовую силикатизацию рекомендуется применять для закрепления:
бескарбонатных и карбонатных песчаных грунтов с неограниченным содержанием карбонатов с различной степенью влажности Q<=C<=l и загипсованных грунтов с неограниченным содержанием гипса с Кф от 0,1 до 20 м/сут;
лессовых грунтов со степенью влажности не более 0,7 и Кф не ниже 0,1 м/сут.
Области использования способа в строительной практике:
повышение несущей способности слабых грунтов, залегающих в основании строящихся или существующих зданий и сооружений;
создание фундаментов из закрепленного грунта;
проходка подземных выработок;
придание грунту водонепроницаемости при устройстве противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений, проходке котлованов, устройстве экранов.
|
