Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции



Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции

 


Владельцы патента RU 2513567:

Закрытое акционерное общество "Триада-Холдинг" (RU)

Изобретение относится к технологии строительства и может быть использовано для определения количества цемента в грунтоцементном материале при создании строительных конструкций посредством струйной цементации. Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции при создании строительных конструкций посредством струйной цементации заключается в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора. В качестве такого порошкообразного индикатора применяют порошковый графит, тонкость помола которого не ниже тонкости помола цемента. Весовое отношение порошка графита составляет 1-10% веса цемента. При осуществлении способа первоначально замеряют электропроводность закачиваемого цементного раствора, затем замеряют электропроводность выделяемой из скважины грунтоцементной пульпы, а количество цемента в грунтоцементном материале конструкции определяют как разность между количеством цемента в цементном растворе и количеством цемента в пульпе. Количество цемента в пульпе рассчитывают по формуле:

где mсп - количество цемента в пульпе; mс - количество цемента в цементном растворе; λn - величина электропроводности пульпы; λс - величина электропроводности цементного раствора.

 

Способ относится к технологии строительства и может быть использован для определения количества цемента в грунтоцементном материале при создании строительных конструкций посредством струйной цементации.

Согласно проведенным ранее исследованиям, важным параметром, определяющим конечную эффективность струйной технологии, является количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 укрепленного грунта. Указанное количество цемента в грунтоцементном материале конструкции может быть определено как разность между количеством цемента, содержащегося в закачиваемом цементном растворе, и количеством цемента, содержащегося в выделяемой из скважины грунтоцементной пульпе.

При расчетах количество цемента, необходимого для создания строительной конструкции, определяется точно по объему размываемого грунта, который необходимо заменить цементным раствором. Количество цемента, выносимое в грунтоцементной пульпе, и количество цемента, создающее строительную конструкцию, зависят от физико-механических характеристик грунта, а также параметров процесса струйной цементации и рассчитываются с большой погрешностью.

При проведении струйной цементации в различных слоях грунтов и их смеси на границе перехода слоев погрешность расчетов возрастает. При этом требуется тщательное определение характеристик грунтов, приводящее к большим трудозатратам. Тонкие слои грунта, не учтенные при геологоразведке и приводящие к снижению прочности на небольшом участке строительной конструкции, снижают прочность всей конструкции. Возникает необходимость определения количества цемента в возводимой конструкции непосредственно при проведении цементации для дальнейшего объективного расчета прочности, а также введения коррекции в процесс цементации при большом процентном содержании цемента в грунтоцементной пульпе.

Расчет упрощается, если на практике оперативно определять количество цемента в выводимой из скважины грунтоцементной пульпе.

Известен способ контроля качества жидкого бетона с использованием ультразвуковых сигналов, при котором измеряют скорость ультразвука в жидком бетоне, затем выявляют зависимость этой скорости от соотношения содержания цемента и воды [Лешинский М.Ю. Испытание бетона. М.: Стройиздат, 1980, с.135-137, 152]. Данный способ позволяет определять прочность строительных конструкций по состоянию жидкого бетона.

Однако скорость ультразвука зависит также от заполнения бетона твердой фракцией (гравий, щебень, включения грунта), что делает невозможным применение способа для определения количества цемента в грунтоцементной пульпе при струйной цементации.

Известен радиационный способ бесконтактного контроля технологических параметров, в котором до и после технологического процесса измеряют интенсивность потока гамма-излучения облученного вещества и по изменению измеренной интенсивности определяют значение технологического параметра [Таточенко Л.К. Радиоактивные изотопы в приборостроении. М.: Атомиздат, 1960, с.221].

При струйной цементации, облучив цемент и измерив интенсивность потока гамма-излучения инъектируемого цементного раствора, а затем грунтоцементной пульпы, можно судить о количестве цемента, содержащегося в сооружаемой конструкции.

Недостатком такого способа является необходимость создания радиационной защиты как людей, так и окружающего оборудования, проведение мероприятий по защите от облучения.

Наиболее близким аналогом к предложенному способу является способ определения количества цемента в выделяемой из скважины грунтоцементной пульпе при образовании вокруг скважины грунтоцементной строительной конструкции, заключающийся в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора в виде магнитомягкого железосодержащего вещества. (Патент RU 2165495 C1, опубл. 20.04.2001.)

Недостатком способа является наполнение грунтоцементного тела строительной конструкции порошковым материалом, подвергающимся коррозии.

Задачей предлагаемого способа является оперативное определение количества цемента в грунтоцементном материале конструкции при цементации массива для проведения расчета прочности сооружаемой конструкции и коррекции процесса цементации.

Технический результат, который может быть получен при использовании способа, заключается в повышении прочности создаваемой конструкции за счет оперативного регулирования параметров процесса цементации.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, заключающемся в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора, в качестве порошкообразного индикатора применяют порошковый графит, тонкость помола которого не ниже тонкости помола цемента, а весовое отношение порошка графита составляет 1-10% веса цемента. При этом первоначально замеряют электропроводность цементного раствора, закачиваемого в скважину, затем замеряют электропроводность выделяемой из скважины грунтоцементной пульпы и производят расчет количества цемента в пульпе по формуле:

где mсп - количество цемента в пульпе,

mс - количество цемента в цементном растворе,

λп - величина электропроводности пульпы,

λc - величина электропроводности цементного раствора.

Количество цемента в грунтоцементном материале конструкции может быть определено как разность между количеством цемента в цементном растворе и количеством цемента в пульпе.

Далее определяют процентное значение mсп, а CГМК определяют как оставшееся значение от mсп до 100%.

Сущность способа заключается в том, что добавляемый в цементный раствор графитовый порошок создает электропроводность раствора. Частицы графитового порошка в миксерной станции равномерно распределяются по всему объему цементного раствора.

При проведении предварительных работ определяется минимальное количество графитового порошка, необходимого для замера электропроводности требуемой точности.

При струйной цементации цементный раствор, содержащий графитовый порошок, перемешиваясь с грунтом, создает строительную конструкцию, а часть выводится на поверхность в виде грунтоцементной пульпы. За счет содержания в пульпе только части цементного раствора и соответствующего ей графитового порошка электропроводность пульпы уменьшена.

Проводя замеры электропроводности цементного раствора и пульпы и зная количество цемента, израсходованного для приготовления цементного раствора, можно судить о количестве цемента, содержащегося в пульпе.

Добавление в цементный раствор порошкообразного электропроводного химически инертного графита не влияет на качество цементного раствора как во время цементации, так и при эксплуатации строительной конструкции.

Равенство тонкости помола графита и цемента гарантирует равномерность распределения частиц графита в цементном растворе и одноименном поведении частиц графита и цемента во время цементации, что повышает объективность замеров электропроводности.

Электропроводимость цементного раствора с добавлением графитового порошка определяется процентным отношением порошка графита и не зависит от температуры раствора и наличия в нем грунта, щебня и т.д.

Добавление в цементный раствор графитового порошка в отношении 1-10% от веса цемента дает возможность использовать для замера электропроводности пульпы стандартные приборы с различными рабочими диапазонами измерений электропроводности, в том числе бесконтактные с фиксацией результатов замеров записывающими приборами, а также регулировать электропроводимость при изменении водоцементного отношения цементного раствора.

По предлагаемому способу производится экспресс-определение количества цемента в грунтоцементной пульпе, что дает возможность не только рассчитать прочность конструкции, но и корректировать технологические параметры цементации (изменение давления, частоту вращения и скорость подъема штанги). Это дает возможность отработать процесс цементации в различных грунтах и оптимизировать его с целью наименьшего выхода цемента с пульпой, то есть увеличить прочность конструкции. По предлагаемому способу открывается возможность автоматизации процесса струйной цементации.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно проводят следующие работы.

По паспорту соответствия на партию цемента или по справочнику на марку цемента определяют величину тонкости помола цемента, поступившего для приготовления цементного раствора. При помощи мельницы доводят графитовый порошок до величины тонкости помола цемента. Величину тонкости помола порошка определяют по ГОСТ 13144-79.

Из миксерной станции, в которой ведут приготовление цементного раствора, в стеклянную емкость отбирают пробу цементного раствора, определяя ее объем или вес, опускают в пробу датчик прибора определения электропроводности, взвешивая, в пробу добавляют порциями графитовый порошок и одновременно производят интенсивное размешивание раствора.

Когда показания измерительного прибора войдут в рабочий диапазон измерений, определяют количество цемента в пробе по известной формуле [Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов: Монография. - Пермь; Пресстайм, 2007. - с.163].

Процент графитового порошка, необходимого для добавления в цементный раствор, определяется по формуле:

где ГП(%) - количество порошка к весу цемента в пробе,

mr - вес порошка графита, добавленного в пробу,

mc - вес сухого цемента в пробе.

В дальнейшем предварительные работы повторяют при изменении марки цемента, водоцементного отношения или замене марки прибора для измерения электропроводности.

При замесе цементного раствора в миксерную станцию добавляют графитовый порошок в весовом отношении к весу цемента, рассчитанном по формуле 2.

В процессе цементации производится замер электропроводности цементного раствора и пульпы, и производят расчет количества цемента в пульпе по формуле 1.

Пример осуществления способа

По проекту усиления грунта под зданием при строительстве метрополитена сооружается при помощи струйной цементации свайное поле. Диаметр сваи - 0,6 м, расход цемента на 1 м3 грунта - 400 кг, водоцементное отношение 1, марка цемента М500ДО. По справочнику тонкость помола с удельной поверхностью 280 м2/кг и удельной плотностью 3 кг/л. Объем обрабатываемого грунта на 1 п.м сваи - 0,28 м3, расход цемента в сухом состоянии на 1 п.м - 400·0,28=112 кг.

В качестве графитового порошка применяется порошок графита для электроугольных изделий ЭУТ-1 ГОСТ 10274-79 с удельной поверхностью 600 м2/кг. Дополнительного помола порошок не требует.

Для измерения электропроводности применяется устройство SIPAN 34 с датчиком 4EL.

Предварительно определяем количество графитового порошка, необходимое для добавления в цементный раствор. Из миксерной станции берем пробу в объеме 3 л цементного раствора, в емкость с пробой помещаем датчик устройства для измерения электропроводности и, перемешивая пробу, добавляем в нее графитовый порошок порциями по 5 грамм. Определяем, что через 11 порций (0,055 кг графитового порошка) показания устройства вошли в рабочий диапазон

0-500 µS/см.

Определяем количество цемента в пробе.

При водоцементном отношении 1

1 л (воды)+1 кг (цемента)=1,33 л/кг.

В 3 л пробы цементного раствора содержится сухого цемента.

Количество графитового порошка

В миксерную станцию при замесе 400 кг цемента добавляем 400·0,0243=9,72 кг графитового порошка.

В процессе цементации производим замер электропроводности цементного раствора, инъектируемого в скважину, λс=460 µS/см, и грунтоцементной пульпы, выводимой из скважины, λп=128 µS/см.

Количество сухого цемента в грунтоцементной пульпе на 1 п.м сваи по формуле 1:

(т.е. 31,2 кг по отношению к 112 кг в инъектируемом растворе составляет 27,8%).

При применении схожих устройств для измерения электропроводности добавление графитового порошка возможно увеличить до 10%.

Количество графитового порошка

ГП=0,226/2,26=10%.

В миксерную станцию при замесе 400 кг цемента добавляем 400·0,1=40 кг графитового порошка.

В процессе цементации производим замер электропроводности цементного раствора, инъектируемого в скважину, λс=1893 µS/см, и грунтоцементной пульпы, выводимой из скважины, λп=527 µS/см.

Количество сухого цемента в грунтоцементной пульпе на 1 п.м сваи по формуле 1:

mсп=112*527/1893=31,2 кг (т.е. 31,2 кг по отношению к 112 кг в инъектируемом растворе составляет 27,8%).

Далее вычисляем Cгмк (количество цемента в грунтоцементном материале конструкции) как остаток от mсп до 100%.

Cгмк=100%-mсп=100%-27,8%=72,2%.

Преимуществом вышеописанного способа является возможность оперативного определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции при цементации массива, что позволяет осуществить оперативное проведение коррекции процесса цементации.

Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции (Сгмк) при создании строительных конструкций посредством струйной цементации, заключающийся в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного индикатора применяют порошковый графит, тонкость помола которого не ниже тонкости помола цемента и весовое отношение порошка графита составляет 1-10% веса цемента, при этом первоначально замеряют электропроводность цементного раствора с указанной добавкой, а затем замеряют электропроводность выделяемой из скважины грунтоцементной пульпы и производят расчет количества цемента в пульпе по формуле:

где mсп - количество цемента в пульпе, содержащей указанную добавку графита, на 1 п.м,
mс - количество цемента в цементном растворе, содержащем указанную добавку графита, на 1 п.м,
λn - величина электропроводности пульпы, содержащей указанную добавку графита,
λс - величина электропроводности цементного раствора, содержащего указанную добавку графита,
далее определяют процентное значение mсп, а Cгмк определяют как оставшееся значение от mсп до 100%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтехимии. Способ управления компаундированием товарных бензинов включает измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления компонентов товарного бензина и готового товарного бензина на различных стадиях технологического процесса, дальнейшее приведение измеренных электрофизических параметров компонентов и товарного бензина к единым условиям с контролем значений октанового числа и выработкой рекомендаций по внесению изменений в технологический процесс.
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях.

Изобретение относится к текстильной промышленности и представляет собой емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения. Образец пропускают между двумя пластинами конденсатора, измеряют реактивное сопротивление конденсатора, определяют изменение емкости, которое пропорционально изменениям диэлектрической проницаемости образца и регистрируют их как коэффициент вариации по линейной плотности или коэффициент неровноты по линейной плотности.

Изобретение относится к области нефтехимической промышленности и может быть использовано в промысловых и научно-исследовательских лабораториях для разработки технологий увеличения нефтеотдачи пластов и при отсчете запасов нефти, оперативном контроле за разработкой нефтяных месторождений.

Изобретение относится к оборудованию для подводной добычи нефти. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного непрерывного контроля технологических процессов при эксплуатации маслонаполненных механизмов для сигнализации о критическом уровне содержания воды в энергетических маслах.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в агрономических целях для наблюдения за состоянием почвенного покрова. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки качества бензина. .

Изобретение относится к технологии выполнения клеевых соединений, может использоваться при склеивании различных пород древесины и позволяет непрерывно контролировать внутренние напряжения, возникающие в процессе формирования клеевого соединения при обработке магнитным полем.

Изобретение относится к области строительства оснований и покрытий дорог с использованием песчаных, супесчаных и глинистых грунтов естественного происхождения в комбинации с другими материалами.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для повышения несущей способности в действующем состоянии просадочных грунтов под фундаментами сооружений жилых домов путем укрепления под ними просадочных грунтов.
Изобретение относится к способу закрепления грунтов и фундаментов. Способ заключается в обработке последних содержащим латексный полимер закрепителем, применяемым в смеси с водой.

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении и анализе напряженно-деформированного состояния строящихся преимущественно высоких и высотных зданий и сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к технологии получения самоуплотняемых грунтовых смесей с гидравлическим вяжущим, которые могут быть использованы в устройстве дорожных оснований и обвалований, при прокладке инженерных коммуникаций, заполнении траншей и выемок различной конфигурации в грунтах, в подземном строительстве и др.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для укрепления оснований зданий и сооружений в сейсмически опасных зонах. .

Изобретение относится к строительству, а именно к оборудованию для струйной цементации для закрепления грунта. .

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении, научно-техническом сопровождении и мониторинге строящихся и построенных преимущественно высоких и высотных зданий и сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах, а также других вертикально протяженных объектов.

Изобретение относится к балластному слою с порозаполняющим веществом. .

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для восстановления или увеличения прочности слабых грунтов основания земляного полотна или земляного полотна железных и автомобильных дорог на участках распространения грунтов, деформирующихся и дающих неравномерную осадку под воздействием нагрузок, в т.ч.
Изобретение относится к строительству и утилизации отходов теплоэнергетики, а именно к укрепленным грунтовым композициям (цементогрунтам), которые могут быть использованы для строительства сооружений, в том числе в конструкциях оснований дорожных одежд автомобильных дорог; в земляном полотне автомобильных дорог и других сооружений; для засыпки, ликвидации и рекультивации выработанных грунтовых карьеров и шламовых амбаров; для укрепления обочин дорог, откосов, выемок. Композиция для устройства оснований дорожных одежд и сооружений, включающая цемент, шлам химводоочистки ТЭЦ и, при необходимости, воду для обеспечения требуемой влажности (оптимальной для уплотнения), дополнительно содержит песок, при следующем соотношении компонентов, масс.%, по твердой фазе: песок 57-82, цемент 6-12, шлам химводоочистки ТЭЦ (на сухое) 12-30. Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат - ускорение набора прочности. 1 з.п. ф-лы, 4 пр., 5 табл.
Наверх