Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов



Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов
Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов
Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов

 


Владельцы патента RU 2595280:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)

Изобретение относится к области строительства дорожных оснований и оснований инженерных коммуникаций и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов. Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов, включающая измельченный сапонит-содержащий материал, выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, отличающаяся тем, что она содержит указанный сапонит-содержащий материал, измельченный до размера частиц 307±83 нм, и дополнительно связующее - 5%-ный раствор глиоксаля, при следующем соотношении компонентов, мас.% песчаного грунта: указанный глиоксаль - 0,52; указанный сапонит-содержащий материал 17. Технический результат - повышение прочностных характеристик песчаного грунта. 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства дорожных оснований и оснований инженерных коммуникаций и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов.

Существующие в настоящее время составы для укрепления песчаных грунтов являются многокомпонентными, требующими наличие специальных добавок. Технологии укрепления грунтов оказываются затратными и трудоемкими.

Известен состав грунтобетонной смеси, включающий техногенный грунт в виде отходов дробильно-сортировочной фабрики и рыхлой вскрыши Лебединского и Стойленского ГОКов и минеральное вяжущее, в качестве которого выступают известьсодержащие отходы сахарных заводов и цемент [Патент RU 2445285, МПК C04B 28/04, E01C 3/00, 2012 г.].

Недостатки состава - необходимость транспортировки известьсодержащих отходов сахарного производства и цемента, энергоемкость и технологическая сложность процесса производства цемента, неблагоприятное воздействие на окружающую среду при производстве цемента.

Известен способ укрепления естественных грунтов и минеральных материалов для строительства дорог составом, включающим гидравлические минеральные и водоразбавляемые полимерные связующие, такие как цемент и латекс сополимеров на основе стирола, эфиров акриловой кислоты, бутадиена, акрилонитрила, этилена с винилацетатом, винилхлоридом или их смесей с добавками загустителей на основе целлюлозы, пеногасителей силоксанового типа и эфира гликоля с регулированием pH едкой щелочью [Патент RU 2509188, МПК E02D 3/12, C09K 17/44, 2014 г.].

Недостатки состава - его многокомпонентность, высокая стоимость состава, энергоемкость и технологическая сложность процесса производства цемента, неблагоприятное воздействие на окружающую среду при производстве цемента.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является состав для укрепления песчаного грунта. Состав включает наполнитель и связующий компонент, причем наполнитель содержит измельченный до высокодисперсного состояния песок (74-136 нм), а в качестве связующего компонента применен измельченный до микродисперсного состояния сапонит-содержащий материал (265-451 нм), выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов [Патент RU 2534862, МПК Е01С 3/04, E02D 3/12, 2014 г.].

Недостатки состава - недостаточно высокие прочностные характеристики закрепляемого грунта и дополнительный расход энергии на измельчение составляющих состава.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочностных характеристик песчаного грунта, а именно повышение удельного сцепления.

Поставленная задача достигается тем, что добавка содержит глиоксаль и измельченный сапонит-содержащий материал, при следующем соотношении компонентов, мас.% песчаного грунта:

глиоксаль - 0,52;

сапонит-содержащий материал 17.

В качестве исходных материалов используется сапонит-содержащий материал, выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов (основные породообразующие минералы: сапонит - 63%, кварц - 10%, доломит - 10%, остальные минералы (хлорит, гематит, кальцит, апатит) - 17%), и 40%-ный раствор глиоксаля, поставщиком которого в РФ является «Новохим PRO» в г. Томск.

Органоминеральную добавку получают следующим образом. Образец сапонит-содержащего материала высушивают до постоянной массы при температуре 105±5°С. Исходный материал методом механического диспергирования измельчают на планетарной шаровой мельнице Retsch РМ100 (продолжительность помола - 60 мин. при 420 об/мин, 80°С). Размер частиц образцов определяют на установке Delsa Nano Series Zeta Potential and Submicron Particle Size Analyzers. Средний размера частиц 307±83 нм. Из исходного 40%-ного раствора глиоксаля путем разбавления готовят 5%-ный раствор.

Для экспериментов в качестве модели используется речной полиминеральный песок (основные составляющие минералы: кварц, кальцит, полевые шпаты, гипс, слюда), крупностью зерен от 1,6 до 1,8 мм, предварительно отмытый от глинистых включений и высушенный до постоянной массы при температуре 105±5°C.

По методике, основанной на измерении величины краевого угла смачивания поверхности образца различными растворами и реализующей способ ОВРК (метод Оунса, Вендта, Рабеля и Кьельбле), определяют поверхностное натяжение материала, дисперсионную и полярную составляющие поверхностного натяжения бинарной системы песок-глиоксаль при варьировании массовой доли последнего в композите в диапазоне 0,1-2,3%. Определение краевого угла смачивания выполняется на установке Easy Drop. После завершения серии экспериментов, заключающихся в обязательном проведении трех параллельных измерений, рассчитывают величины поляризационной и дисперсионной составляющих поверхностного натяжения и суммарное поверхностное натяжение материала. Полученные значения поверхностного натяжения композиционных составов «песок-глиоксаль» представлены в таблице 1.

Оптимальное количество глиоксаля составляет 0,52%. Дальнейшее повышение содержания добавки не оказывает влияния на поверхностное натяжение материала, характеризующее физическое и химическое взаимодействие в системе «песок-глиоксаль».

Количество сапонита в качестве сорбента определяют, исходя из его водопоглощения. Максимальное водонасыщение достигается при содержании сапонита 17 мас.%. песка.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлены графики испытания песчаного грунта. На фиг. 1 - предельное сопротивление сдвигу образца песка без органоминеральной добавки, на фиг. 2 - с органоминеральной добавкой.

Показателем прочностных характеристик грунта является удельное сцепление.

Примеры реализации изобретения, подтверждающие повышение удельного сцепления песчаного грунта, представлены в таблице 2 (примеры 1-4). Испытания проводились на автоматизированной испытательной системе «Shear Trac-II».

Приведенные примеры реализации изобретения 1-4 подтверждают повышение прочностных характеристик песчаного грунта при применении заявляемого органоминеральной добавки. Удельное сцепление грунта возрастает в 50 раз.

Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов, включающая измельченный сапонит-содержащий материал, выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, отличающаяся тем, что она содержит указанный сапонит-содержащий материал, измельченный до размера частиц 307±83 нм, и дополнительно связующее - 5%-ный раствор глиоксаля, при следующем соотношении компонентов, мас.% песчаного грунта:
Указанный глиоксаль - 0,52;
Указанный сапонит-содержащий материал - 17.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунтов. Способ откачивания воздуха-носителя, содержащегося в связующем агенте, из смеси сжатого воздуха и связующего агента при стабилизации земляных масс путем добавления связующего агента, причем в способе применяют устройство, содержащее средства для получения сжатого воздуха, емкость со связующим агентом, трубу для подачи смеси сжатого воздуха и связующего агента, и устройство для перемешивания связующего агента с земляными массами, причем согласно данному способу сжатый воздух, применяемый для перемещения связующего агента, откачивают при помощи следующих действий через отдельную выводящую трубу до того, как сжатый воздух достигает земляных масс.

Изобретение относится к области строительства, в частности к технологии закрепления обводненных мелкозернистых грунтов плывунного типа под основаниями и фундаментами зданий и сооружений.

Изобретение относится к дорожному строительству местных и грунтовых дорог, в том числе на переувлажненных суглинках и глинистых грунтах с низкой несущей способностью.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для закрепления грунта. Способ закрепления грунта включает образование скважины, ввод в скважину удлиненного заряда, подачу в скважину твердеющего состава, и после заполнения скважины твердеющим составом удлиненный заряд взрывают, и после взрыва скважину снова заполняют твердеющим составом.

Изобретение относится к области строительства, в частности к упрочнению грунта путем введения в грунт затвердевающих веществ, и может быть использовано для защиты бетонных фундаментов, основания и тела земляного полотна железных и автомобильных дорог от воздействия грунтовых и поверхностных вод.

Изобретение относится к области строительства и ремонта линейных объектов, расположенных на карстоопасных участках, а именно к укреплению грунтового основания. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение безопасности линейных объектов, расположенных на карстоопасных участках.

Изобретение относится к области строительства, в частности к упрочнению грунта путем введения в грунт затвердевающих веществ, и может быть использовано для упрочнения оснований фундаментов, основания и тела земляного полотна железных и автомобильных дорог, в том числе и в условиях действия напорных грунтовых вод.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ).

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и, в частности, к защите водных ресурсов от загрязнения токсичными или радиоактивными веществами в районах размещения техногенных отходов, расположенных в пониженных участках рельефа или на равнинных участках, огороженных дамбами, к предотвращению фильтрации подземных вод в искусственные выработки различного назначения, к защите прибрежных водоносных горизонтов от интрузии морских вод.

Изобретение относится к высокоэффективной головке для нагнетания в грунт жидких смесей под давлением, для формирования консолидированных участков грунта. Технический результат - увеличение скорости потока струи и уменьшение турбулентности, без увеличения потребляемой мощности.

Изобретение относится к области строительства и широко может быть использовано при возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, использовано в районах, характеризующихся глубоким сезонным промерзанием грунтов и высоким уровнем грунтовых вод.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий во II-V дорожно-климатических зонах, а также покрытий на дорогах IV-V категорий в качестве материала для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок.

Изобретение относится к технологии изготовления армирующих геосеток, предназначенных для укрепления грунта, преимущественно, при строительстве дорог, может найти применение для укрепления слабых грунтов при устройстве временных и технологических дорог, например вдольтрассовых дорог, возводимых при строительстве трубопроводов, а также для армирования слоев дорожных одежд как при строительстве новых, так и при ремонте и реконструкции уже существующих автодорог.

Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к строительству дорожных конструкций с асфальтобетонным покрытием нежесткого типа. Способ уширения дорожной конструкции включает выполнение вдоль кромки покрытия горизонтального среза грунта обочины на глубину, равную толщине существующего покрытия с одновременным удалением его на откос насыпи дороги, обрезку кромки перпендикулярно плоскости покрытия или вертикально на величину не более 100 мм, удаление обломков в ковш погрузчика для вторичного использования, сооружение вертикальной «стены в грунте» из извлекаемых металлических шпунтовых свай, вплотную примыкающей к обновленной кромке покрытия, при этом нижние концы свай внедрены в деятельный слой уплотненного грунтового основания на достаточную глубину, а верхние концы свай с проушинами возвышаются над уровнем горизонтального дна среза грунта обочины на минимальную высоту, достаточную для размещения захвата грузоподъемного механизма.

Изобретение относится к области строительства дорожных и других оснований и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов. Состав для укрепления песчаного грунта, включающий наполнитель и связующий компонент, причем наполнитель содержит измельченный до высокодисперсного состояния песок (74-136 нм), а в качестве связующего компонента применен измельченный до микродисперсного состояния сапонитсодержащий материал (265-451 нм), выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сапонитсодержащий материал 3-6, песок - остальное.

Изобретение относится к способам повышения эксплуатационных характеристик дороги и может быть использовано при строительстве автомобильных и железных дорог, требующих специальных средств для усиления земляного полотна.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог, а именно к конструкциям дорожной одежды. Технический результат - повышение прочности проезжей части автомобильной дороги за счет снижения напряжений от приложенной нагрузки в зоне перехода от более прочного участка конструкции дороги к менее прочному.

Изобретение относится к строительству и гидромелиорации и может быть использовано для осушения взлетно-посадочных полос аэродромов, автомобильных и железных дорог.
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.

Изобретение относится к области строительства и широко может быть использовано при возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, использовано в районах, характеризующихся глубоким сезонным промерзанием грунтов и высоким уровнем грунтовых вод.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к способу повышения водопрочности структуры дерново-подзолистой почвы. Способ заключается во внесении в почву раствора полиоксиэтилен (20) сорбитан моностеарата с добавкой соли железа (111).
Наверх