Силикатизация грунтов - Лекции по основаниям и фундаментам

    Применяется для химического закрепления песков с Кф=0,5…80 м/сут, макропористых глинистых просадочных грунтов с Кф=0,2…2 м/сут (лессы), и отдельных видов насыпных грунтов.

Рис.12.14.Схема закрепления методом силикатизации оснований фундаментов (а), защиты фундаментов зданий при строительстве подземных сооружений (б) ,при возведении зданий (в):

1 – фундамент; 2 – инъекторы; 3 – зоны закрепления; 4 – строящееся подземное сооружение; 5 – существующий тоннель; 6 – строящееся здание

    Сущность метода заключается в нагнетании в грунт силиката Na в виде раствора (жидкое стекло), которым заполняется поровое пространство. При соответствующих условиях (при наличии отвердителя), раствор переходит в гелеобразное состояние, затвердевая со временем. Создаются новые связи между частицами, что приводит к увеличению прочности уменьшению сжимаемости грунта.

Силикатизация:

• однорастворная (лессовый грунт)
• двухрастворная (пески)

   -Особенностью силикатизации лессов является то, что в состав этих грунтов входят соли, выполняющие роль отвердителя жидкого стекла. Процесс закрепления происходит мгновенно, достигаемая прочность составляет 2МПа и более. Закрепление водоустойчиво, что обеспечивает ликвидацию просадочных свойств лессов.

    Однорастворная силикатизация:

Na2OnSiO2 + СаSO4 + m(H2O) = nSiO2(m-1)H2O + Ca(OH)2  + Na2SO4

Na2OnSiO2 - жидкое стекло;

СаSO4   - соли в лессовом грунте;

nSiO2(m-1)H2O – гель кремниевой кислоты;

   - Двухрастворный способ заключается в следующем. В грунт погружаются инъекторы (трубы d=38мм) с нижним перфорированным звеном, длиной 0,5…1,5м. Через них в пески нагнетается раствор силиката натрия под давлением  1,5 МПа. Через соседнюю трубу, погруженную на расстоянии 15…25см, нагнетают раствор хлористого кальция.

    Иногда оба раствора начинают поочередно через один и тот же инъектор  (первый раствор при его погружении, второй раствор при извлечении).

    После твердения геля прочность достигает 2…5МПа.

Na2OnSiO2 + СаCl2 + (H2O)m = nSiO2(m-1)H2O + Ca(OH)2  + 2NaCl

Na2OnSiO2 – 1-ый раствор. Жидкое стекло;

СаCl2  - 2-ой раствор. Хлористый кальций;

nSiO2(m-1)H2O – вязкий материал, гель кремниевой кислоты.

    Регулируя состав отвердителя можно в широких пределах варьировать время гелеобразования (от 20…30мин. до 10…16ч.). На полное твердение геля требуется 28 дней.

    Увеличение времени гелеобразования необходимо в малопроницаемых грунтах, где для обеспечения необходимого радиуса закрепления требуется длительное время на проникновение раствора.