Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений


 


Владельцы патента RU 2603786:

Харченко Игорь Яковлевич (RU)
Симутин Алексей Николаевич (RU)
Беляков Владимир Алексеевич (RU)
Меркин Валерий Евсеевич (RU)
Харченко Алексей Игоревич (RU)
Матвеев Константин Николаевич (RU)
Пискунов Александр Алексеевич (RU)

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений. Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе при следующем соотношении, мас.%: микроцемент (типа микродур) 20-50; коллоидный кремнезем 5-15, гидратная известь Са(ОН)2 10-25; минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука, 20-50; регулятор вязкости суспензии, например суперпластификатор С-3, до 2% от массы вяжущего; водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза, до 5% от массы вяжущего. Техническим результатом является снижение затрат труда и материалов и повышение надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений. 1 ил.

 

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций.

Известен раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе. Раствор содержит: бентонитовый порошок 30%, карбонатная мука 68%, пластификатор 2%. [A. Bezuijen. // Compensation grouting in sand: Experiments, field experiences and mechanisms. 2010. Pp. XX].

Недостатком состава этого раствора является то, что при его использовании не достигается стабильных результатов, в результате чего возникают трещины неопределенной длины и раскрытия. Эти трещины требуют повышенного расхода раствора, могут оставаться частично незаполненными раствором, что в дальнейшем может привести к суффозийным процессам и обратным деформациям сооружения.

Наиболее близким к предлагаемому является раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе, включающих цементные добавки, при этом раствор содержит следующий состав: бентонитовый порошок 25%, портландцемент - 50%, зола-унос - 23%, пластификатор 2% [М.Р. Moseley, K.Kirsch, E.Falk. Soil fracturing // Ground Improvement (second Edition). 2004. Pp. 220-251].

Достоинством состава раствора для предварительного нагнетания является то, что он высокопроницаемый, в результате его использования создается слой-матрица, который препятствует растрескиванию расширяемого слоя.

Недостатком состава раствора для предварительного нагнетания является то, что отсутствие гидроразрыва не гарантировано. Имеет место растрескивание и вместе с ним те же опасности, что и в предыдущем техническом решении: суффозийные процессы и обратные деформации сооружения.

Целью настоящего изобретения является снижение затрат труда и материалов и повышение надежности работ по устранению деформаций зданий и сооружений за счет исключения растрескивания и гидроразрывов грунта.

Для достижения поставленной цели раствор для предварительного нагнетания в грунты основания при устранении деформаций зданий и сооружений содержит смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе и имеет следующий состав:

микроцемент (типа микродур) 20-50 %
коллоидный кремнезем 5-15 %
гидратная известь, например Са(ОН)2 10-25%
минеральный микронаполнитель, например
карбонатная мука 20-50%
регулятор вязкости суспензии, например
суперпластификатор С-3 до 2% от массы вяжущего
водоудерживающая добавка, например
метилцеллюлоза до 5% от массы вяжущего

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображена схема технологического комплекса по устранению деформаций зданий и сооружений (для пояснения цели и места использования раствора).

Предлагаемый раствор (водная суспензия) для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений имеет следующий состав:

микроцемент (типа микродур) 20-50%
коллоидный кремнезем 5-15%
гидратная известь, например Са(ОН)2 10-25%
минеральный микронаполнитель, например
карбонатная мука 20-50%
регулятор вязкости суспензии, например
суперпластификатор С-3 до 2% от массы вяжущего
водоудерживающая добавка, например
метилцеллюлоза до 5% от массы вяжущего

Поскольку развитие технологии устранения деформаций зданий и сооружений путем нагнетания твердеющего затем раствора шло в направлении разделения одноэтапного процесса на двухэтапный, к каждому этапу предъявлялись соответствующие требования.

На первом этапе необходимо было создать упругий слой-матрицу без изменения объема грунта, а лишь за счет заполнения пор высокопроницаемым раствором и создания единого упругого композиционного материала, способного при дальнейшем нагнетании раствора, т.е. на втором этапе, сопротивляться появлению трещин, при которых процесс нагнетания становится неопределенным.

Данное техническое решение представляет собой раствор для нагнетания на первом этапе, т.е. является раствором, который характеризуется высокой проницаемостью, т.е. способностью заполнить все поры, с одной стороны, и, с другой, способностью, соединяясь (механически) с грунтом, создать упругий композиционный материал. Следует отметить, что нагнетание раствора производится при соблюдении жестких правил обеспечения режима давления и расхода.

По окончании предварительного нагнетания с использованием данного раствора удается достигнуть следующих показателей: снижение коэффициента пористости на 80%, увеличение модуля деформации на 20%, увеличение коэффициента поперечной деформации на 15%. Расчетное сопротивление на растяжение для массива грунта должно остаться прежним (т.е. раствор предварительного нагнетания набирает прочность очень медленно или не набирает вовсе). Таких показателей ни в аналоге, ни в прототипе достигнуть не удавалось.

Сущность технологического процесса, где применяется предлагаемый раствор, следующая (см. чертеж). Для устранения деформаций фундаментов зданий под фундаментом здания устраивают несколько ярусов каналов 1 для инъекторов раствора, которые расположены под фундаментом 2 здания, инъекторы 3 раствора, размещенные в каналах 1, расширяемые слои 4 и слои-матрицы 5. Инъекторы 3 раствора через каналы 7, устроенные в шахте 6, связаны с насосной станцией 8 для подачи раствора, а через каналы 9 связаны с компрессором 10 для подачи сжатого воздуха.

Слои 4 и 5 представляют собой смесь местного грунта с нагнетаемым раствором.

Насосная станция 8 под давлением не более 5 атм подает раствор для предварительного нагнетания указанного выше состава.

В результате поры грунта заполняются, а скелет грунта не нарушается. Этот грунт может воспринимать давление и перемещаться под давлением, способствуя подъему фундамента. Расширяемый слой 4 формируется уже в период непосредственно подъема фундамента за счет закачки слабопроницаемого раствора под большим давлением (20-50 атм). В результате грунт перемешивается с раствором, общий объем слоя увеличивается, происходит перемещение слоя 5 и подъем фундамента. Формирование расширяемого слоя (при компенсационном нагнетании) может идти в несколько этапов до получения требуемой точности выравнивания зданий или сооружений.

При предварительном нагнетании лучший эффект достигается при нагнетании с верхнего яруса вниз, укрепляемая зона сразу ограничивается сверху, где возможны трещины и разрывы

При компенсационном нагнетании расширяемый слой расширяется вверх и вниз. Для увеличения эффективности нагнетание начинают с нижнего яруса (см. чертеж) и далее продолжают по принципу «снизу вверх», поэтому суммарная деформация вверх «δв» (которая равна деформации «δг» здания) больше суммарной деформации «δн» вниз.

Пример осуществления изобретения.

При проходке ветки метрополитена произошли деформации 3-этажного здания на Дмитровском шоссе. Величина осадки составила 25 мм. Было принято решение применить технологию компенсационного нагнетания. Эта технология предусматривала создание на первой стадии слоя-матрицы путем предварительного нагнетания в грунт оснований высокопроницаемого раствора, а затем на второй стадии осуществление непосредственно компенсационного нагнетания слоя слабопроницаемого раствора.

Предварительное нагнетание было осуществлено описанным в данной заявке способом пропитки грунта высокопроницаемой водной суспензией на основе особо тонкомолотого микроцемента (микроцемент «Микродур» - 40%, коллоидный кремнезем 10%, гидратная известь Са(ОН)2 - 15%, карбонатная мука - 30%, суперпластификатор С-3 - 2%, метилцеллюлоза - 3%). Нагнетание велось через предварительно установленные манжетные инъекторы с давлением Р1,текущ=3,5 атм и расходом Q1,текущ.=5 л/мин. Окончание нагнетания было завершено в тот момент, когда расход снизился до Q1,min, равного 1 л/мин, при давлении P1,max, равном 5,5 атм.

Выполненная пропитка заполнила все имеющиеся поры и пустоты в зоне возможного нагнетания, тем самым обеспечив управляемость и оперативность процесса подъема в случае проявления остаточных деформаций.

Создание надежного слоя-матрицы позволяет эффективно применять компенсационное нагнетание, поскольку слой-матрица хорошо удерживает грунт от растрескивания. В связи тем что осадка здания была небольшая, для расширяемого слоя (компенсационное нагнетание) было решено использовать известный состав раствора: портландцемент 50%, карбонатная мука 49% и пластификатор 1%.

После осуществления компенсационного нагнетания остаточная деформация составила 2 мм.

Эффективность данного технического решения заключается в снижении затрат труда и материалов с одновременным повышением надежности исправленного основания зданий и сооружений за счет исключения растрескивания и гидроразрывов грунта.

Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе, отличающийся тем, что он содержит состав при следующем соотношении, мас.%:

микроцемент (типа микродур) 20-50
коллоидный кремнезем 5-15
гидратная известь, например Са(ОН)2) 10-25
минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука 20-50
регулятор вязкости суспензии, например
суперпластификатор С-3 до 2% от массы вяжущего
водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза до 5% от массы вяжущего



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Техническим результатом является повышение морозостойкости и прочности материалов из грунтовых, песчаных, и щебеночно-песчаных смесей, а также экономической эффективности строительства.

Группа изобретений относится к кондиционированию грунта при работе туннелепроходческих механизированных комплексов ТПМК в забое, консолидации и стабилизации плывунных водонасыщенных грунтов.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для укрепления грунтовых оснований фундаментов строящихся и восстанавливаемых зданий и сооружений методом инъектирования.

Группа изобретений относится к области невозвратных клапанов для трубчатых крепящих элементов и предназначена для крепления грунта и ему подобной породы. Невозвратный клапан для трубчатого крепящего элемента содержит участок (4, 104) клапана, выполненный из эластомерного материала, имеющий по меньшей мере один разрез (41, 42, 43, 44, 150), который под воздействием находящейся под давлением текучей субстанции открывается наружу.

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при минимизации относительной деформации усадки закладочного массива.

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.

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 оснований и покрытий дорог с использованием песчаных, супесчаных и глинистых грунтов естественного происхождения в комбинации с другими материалами.

Настоящее изобретение раскрывает способ получения отвержденного изделия из гидравлической композиции, полученной смешиванием глицерина, цемента и воды, где гидравлическая композиция содержит сульфат-ион, при этом данный способ включает стадию 1 получения гидравлической композиции, так, что молярное соотношение сульфат-иона к глицерину, сульфат-ион/глицерин, составляет от 5,0 до 20, и содержание сульфат-иона составляет от 3,0 до 15 массовых долей на 100 массовых долей цемента; и стадию 2 выдерживания и отверждения гидравлической композиции, полученной на стадии 1.

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве бетона. Технический результат заключается в повышении прочности изделий.

Изобретение относится к способу и к композиции, используемым в операциях цементирования, в том числе к способу цементирования, который может включать обеспечение отверждаемой композиции, содержащей волластонит, пемзу, известь и воду, причем в упомянутой композиции волластонит может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 25% до примерно 75% от общей массы волластонита и пемзы, а пемза может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 25% до примерно 75% от общей массы волластонита и пемзы.

Изобретение относится к способу регулирования реакционной способности и времени желатинизации смесей смол и/или строительных растворов реакционноспособных смол на основе радикально-полимеризующихся соединений.

Изобретение относится к смеси сухого строительного раствора на основе по меньшей мере одного гидравлического и/или латентно-гидравлического связующего вещества, которая в приготовленном и свежем состоянии имеет свойства устойчивости против образования потеков, характеризующейся тем, что она содержит по меньшей мере один представитель диспергатора (а), выбранного из группы, включающей соединение, содержащее по меньшей мере разветвленный гребенчатый полимер, имеющий полиэфирные боковые цепи, конденсаты нафталинсульфонат-формальдегида и конденсаты меламинсульфонат-формальдегида в количестве от 0.01 до 5.0 мас.

Изобретение относится к цементным композициям и способам снижения захвата воздуха в цементных композициях. Способ снижения захвата воздуха в цементной композиции, включающий: (a) добавление пеногасящей композиции к цементной композиции, где пеногасящая композиция содержит эфир органической кислоты и полиоксиэтилен-полиоксипропиленового блоксополимера; (b) смешивание пеногасящей композиции и цементной композиции с образованием смеси; и (c) оставление смеси для схватывания с получением твердого цемента; где пеногасящая композиция способствует снижению захвата воздуха в цементной композиции по сравнению с цементной композицией, не содержащей пеногасящую композицию; где эфир органической кислоты и полиоксиэтилен-полиоксипропиленового блоксополимера представляет собой продукт реакции диэтерификации полиоксиэтилен-полиоксипропиленового блоксополимера и органической кислоты, выбранной из группы, состоящей из олеиновой кислоты, стеариновой кислоты, субериновой кислоты, азелаиновой кислоты, себациновой кислоты, фталевой кислоты, изофталевой кислоты, терефталевой кислоты и их смесей.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении материалов на основе древесных заполнителей. Техническим результатом является улучшение условий гидратации цемента в арболитовой смеси, повышение прочности арболита, снижение энергозатрат и утилизация отходов.
Изобретение относится к области получения композитных строительных материалов и может быть использовано в технологии изготовления древесно-минеральных плит, применяемых в качестве несущих, самонесущих стен и перегородок, конструкционных звуко- и теплоизоляционных плит и панелей.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении стеновых изделий в виде безобжиговых кирпичей и блоков.

Настоящее изобретение относится к диспергатору для гидравлической композиции, содержащему N-метилдиэтаноламин и сополимер, имеющий звенья, представленные формулой (1), и звенья, представленные формулой (2): где R1 означает атом водорода или метильную группу и М1 означает атом водорода или ион щелочного металла; где R2 означает атом водорода или метильную группу, АО означает группу алкиленокси, содержащую от 2 до 4 атомов углерода, l представляет собой число от 0 до 2, m равно 0 или 1, n означает среднее число молей добавленной АО и составляет от 2 до 300 и R3 означает атом водорода или алкильную группу с 1-4 атомами углерода, а также к гидравлической композиции с диспергатором и к применению диспергатора для повышения текучести.
Наверх