Строительный раствор для укрепления грунтов

 

Изобретение относится к строительным растворам, улучшающим свойства слабых грунтов, и может быть использовано в дорожном, гражданском и промышленном строительстве. Техническим результатом является разработка быстроотверждающегося строительного раствора для укрепления грунтов, придающего грунтам более высокие прочность, водо- и морозостойкость, не содержащего экологически вредных компонентов. Строительный раствор для укрепления грунтов, содержащий натриевое жидкое стекло и чугунолитейный шлак, дополнительно содержит алюминатную связку с алюминатным модулем Na₂O/Al₂O₃, равным 3,4, при следующем соотношении компонентов, мас.%: натриевое жидкое стекло 36,8 - 39,2, указанная алюминатная связка 55,2 - 58,8, чугунолитейный шлак 2 – 8. 1 табл.

Изобретение относится к строительным растворам, улучшающим свойства слабых грунтов, и может быть использовано в дорожном, гражданском и промышленном строительстве в целях придания укрепляемым материалам требуемой прочности, водо- и морозостойкости.

Известно, что при обработке грунтов различными вяжущими в результате химических, физических и физико-химических процессов компоненты смеси необратимо утрачивают свою дисперсность, и грунтовая смесь превращается в прочный водо- и морозостойкий монолит [Безрук В.М. Основные принципы укрепления грунтов. - М.: Транспорт, 1987 - 32 с.]. Используемые для этой цели вяжущие могут иметь неорганическую и органическую природу.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом является строительный раствор, содержащий смесь жидкого стекла с водой в объемном отношении 1:9 - 4:6 с добавлением разбавленной серной кислоты, молотый шлак с удельной поверхностью 360-520 м²/кг в виде водной суспензии с добавкой бикарбоната натрия и/или от 0,4 до нескольких процентов жидкого стекла [Жидкий строительный раствор для закрепления слабого грунта. Сато Кэньити. Заявка 61-283683, Япония. Заявл. 11.06.85, опубл. 13.12.86].

Однако данный строительный раствор для укрепления грунтов не обеспечивает достаточную прочность и морозостойкость слабых грунтов, очень медленно отверждается, содержит экологически опасный компонент - серную кислоту.

Изобретательская задача состояла в разработке быстроотверждающегося строительного раствора для укрепления грунтов, придающего грунтам более высокие прочность и морозостойкость, не содержащего экологически вредных компонентов.

Поставленная задача решена тем, что строительный раствор для укрепления грунтов, содержащий натриевое жидкое стекло и чугунолитейный шлак, дополнительно содержит алюминатную связку с алюминатным модулем Na₂O/Al₂O₃, равным 3,4, при следующем соотношении компонентов, мас.%: натриевое жидкое стекло 36,8-39,2, указанная алюминатная связка 55,2-58,8, чугунолитейный шлак 2-8.

Таким образом, заявленный строительный раствор для укрепления грунтов отличается от прототипа тем, что в его состав дополнительно входит алюминатная связка в количестве 55,2-58,8 мас.%, ранее не применявшаяся в составах упрочняемых грунтов.

Необходимо отметить, что только при наличии всей совокупности признаков заявленного изобретения возможно достижение указанного технического результата, а именно повышение прочности и морозостойкости, а также ускорение процесса схватывания.

Применяемое в составе строительного раствора для укрепления грунтов натриевое жидкое стекло соответствует ГОСТ 13076-81, алюминатная связка описана ранее [Сычев М.М. Неорганические клеи. -Л.: Химия, 1986, с.93], шлак охарактеризован в работе [Косенко Н.Ф. Шлакощелочное вяжущее на основе низкокачественного чугунолитейного шлака. - Рук. депон. в НИИТЭХИМ, 1996, №19-хп 96].

Строительный расвор для укрепления грунтов добавляют в количестве 10-16% от массы грунта.

После добавления в грунт сразу же начинается отверждение строительного раствора для укрепления грунтов при обычной температуре и нормальном давлении или при небольшом уплотнении. Время отверждения можно регулировать соотношением компонентов.

Данный строительный раствор может также использоваться в стационарных или передвижных установках для приготовления укрепленного грунта.

Предлагаемый строительный раствор для укрепления грунтов при введении в грунт обладает дополнительными преимуществами: он быстро и равномерно распределяется в грунте, а также способствует повышению водостойкости.

Пример 1. 58,8 г (58,8%) алюминатной связки, предварительно приготовленной путем растворения Аl(ОН)₃ в 45%-ном растворе NaOH для создания алюминатного модуля (Na₂O/Al₂O₃), равного 3,4, смешивали с 39,2 г (39,2%) жидкого стекла. Полученную алюмосиликатную связку в количестве 98 г тщательно перемешивали с 2 г (2%) шлака. Строительный раствор вносили в 1 кг грунта (супеси песчанистой) и уплотняли под давлением 10 МПа.

У полученного укрепленного грунта определяли пределы прочности при изгибе и при сжатии по стандартным методикам, принятым для лабораторных испытаний укрепленных грунтов [Материалы и изделия для строительства дорог: Справочник / Под ред. Н.В.Горелышева. - М.: Транспорт, 1986 - с.134-139].

За время отверждения принято время конца схватывания, определяемое с помощью прибора Вика по ГОСТ 310.3-76.

Примеры с другими заявленными значениями компонентов и результаты испытаний представлены в таблице.

Как следует из экспериментальных данных, представленных в таблице, использование компонентов в заявленных соотношениях (примеры 1-9) позволяет уменьшить время отверждения строительного раствора для укрепления грунтов и повысить прочность по сравнению с прототипом.

Кроме того, дополнительным преимуществом заявленного технического решения является повышение водо- и морозостойкости укрепленных грунтов.

Формула изобретения

Строительный раствор для укрепления грунтов, содержащий натриевое жидкое стекло и чугунолитейный шлак, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминатную связку с алюминатным модулем Na₂O/Al₂O₃, равным 3,4, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Натриевое жидкое стекло 36,8 - 39,2

Указанная алюминатная связка 55,2 - 58,8

Чугунолитейный шлак 2 - 8