Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией



Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией
Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, создаваемой струйной цементацией

 


Владельцы патента RU 2633750:

Гришко Дмитрий Алексеевич (RU)

Изобретение относится к оперативному определению количества содержания цемента в грунтоцементной конструкции, созданной струйной цементацией. При проведении струйной цементации из количества цемента, необходимого для создания подземной строительной конструкции, замешивают цементный раствор с добавлением в него химического элемента, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, производят бурение лидерной скважины до проектной отметки и в процессе обратного хода в буровую колонну под высоким давлением подают цементный раствор для образования в грунте строительной конструкции, при этом из грунта выделяется грунтоцементная пульпа, отбирают пробу цементного раствора и грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, производят замер верхней части возведенной конструкции, вычисляют ее площадь, а затем количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 подземной конструкции, рассчитывают из заданного соотношения. Достигается возможность оперативно определять количества содержания цемента в грунтоцементной конструкции, созданной струйной цементацией.

 

Изобретение относится к способам оперативного определения количества содержания цемента в грунтоцементной конструкции, созданной струйной цементацией.

«Наиболее важным параметром, определяющим конечную эффективность струйной технологии, является количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 укрепленного грунта. Именно данный параметр определяет прочность материала грунтоцементных колонн или их фильтрационные свойства» (Малинин А.Г. Обоснование расхода цемента при струйной цементации грунта / А.Г. Малинин // Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. - 2003 - №2 – С.3).

Согласно требованиям СТО НОСТРОЙ 2.3.18-2011. Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве. М.:- Изд. БСТ-2011-п.5.1.1.4 «После выбора вида и состава инъекционного раствора следует выполнить опытное укрепление грунта на строительной площадке для определения расчетного объема и радиуса инъекции раствора, физико-механических характеристик укрепленных грунтов…, а при струйной цементации давления нагнетания раствора и воздуха, скорости подъема и вращения монитора, расхода раствора на 1 м скважины». И одним из основных параметров является прочность возводимых подземных конструкций.

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 способ определения количества цемента в выделяемой из скважины грунтоцементной пульпе, заключающийся в добавлении в закачиваемый в скважину цементный раствор порошкообразного индикатора в виде магнитомягкого железосодержащего вещества (RU 2165495 C1, E02D 5/46, E02D 3/12, опубл. 20.04.2001).

Недостатком способа является наполнение грунтоцементного тела строительной конструкции порошковым материалом, подвергающимся коррозии и приводящим к снижению прочности строительной конструкции.

Известен способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции (RU 2513567 C1, E02D3/12, G01N 27/22 опубл. 20.04.2014), в котором в цементный раствор добавляют порошок графита, измеряют электропроводность цементного раствора и грунтоцементной пульпы и по приведенной формуле определяют количество цемента в грунтоцементном материале строительной конструкции.

Недостатком известного способа является то, что грунт содержит электропроводные растворы солей и окислов, которые влияют на результат замера электропроводности грунтоцементной пульпы и вносят значительную ошибку в результат вычисления количества цемента в пульпе.

Наиболее близким аналогом к предложенному способу является способ (RU 2611373 C1, G01N 33/38, G01N 23/223, опубл. 21.02. 2017) определения объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при создании подземных конструкций струйной цементацией, при котором производят отбор проб исследуемого материала и определение рентгенофлуоресцентным методом количественного содержания химического элемента в отобранных пробах, причем перед струйной цементацией выбирают химический элемент, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, для закачки его в грунт совместно с цементным раствором при струйной цементации, приготавливают цементный раствор замешиванием цемента в воде и при приготовлении цементного раствора вводят выбранный химический элемент в цементный раствор, отбирают пробу цементного раствора, производят бурение на проектную глубину и закачивают цементный раствор под давлением в грунт для образования в грунте строительной конструкции и выделения из грунта грунтоцементной пульпы, при проведений струйной цементации отбирают пробу грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, и рассчитывают объемную концентрацию цементного раствора в грунтоцементной пульпе по формуле.

Способ не дает возможности определять количество цемента в грунтоцементном материале возведенной конструкции струйной цементацией.

Задачей предлагаемого способа является оперативное определение количества цемента в грунтоцементном материале конструкции для проведения прочностных расчетов сооруженной конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, созданной струйной цементацией при которой из количества цемента, необходимого для создания подземной строительной конструкции, замешивают цементный раствор с добавлением в него химического элемента, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, производят бурение лидерной скважины до проектной отметки и в процессе обратного хода в буровую колонну под высоким давлением подают цементный раствор для образования в грунте строительной конструкции, при этом из грунта выделяется грунтоцементная пульпа, отбирают пробу цементного раствора и грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, производят обмер верхнего торца возведенной конструкции, вычисляют его площадь, а затем количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 подземной конструкции рассчитывают по формуле:

где, m ц 1 - количество сухого цемента в 1 м3 грунтоцементного материала конструкции, кг;

m - количество цемента, кг, затраченного для приготовления цементного раствора на создание подземной конструкции;

s - площадь поперечного сечения созданной конструкции, м2;

h - глубина заложения конструкции, м;

ρс - плотность цементного раствора, кг/л;

ρп - плотность грунтоцементной пульпы, кг/л;

Сс - весовая концентрация химического элемента в цементном растворе, мг/кг;

Сп - весовая концентрация химического элемента в грунтоцементной пульпе, мг/кг.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что количество цемента (в сухом состоянии) в грунтоцементном материале подземной 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 этом количество цемента, выносимое в грунтоцементной пульпе, и количество цемента, создающее строительную конструкцию, зависят от физико-механических характеристик грунта, а также параметров процесса струйной цементации. Количество цемента для изготовления подземной конструкции известно, так, при укреплении грунта «Расход цемента варьируется в диапазоне 350-700 кг/м3. Стандартным считается значение 450 кг/м3. Расход цемента повышают до 700 кг/м3 при укреплении органического грунта. В задачах устройства противофильтрационных завес принимается минимальный расход цемента» (Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. - Пермь: Престтайм, 2007. - С. 18). Расход цемента уточняется при создании опытных свай.

Концентрация цемента в цементном растворе, выводимом с пульпой на поверхность земли соответствует концентрации цемента в цементном растворе, закачиваемом в скважину, поэтому количество цемента, в пульпе определяется через объем цементного раствора, выводимого с пульпой по патенту RU 2611373 С1.. Для определения количество цемента (в сухом состоянии) в грунтоцементном материале подземной конструкции на 1 м3, разность количества цемента цементного раствора и количество цемента, содержащегося в грунтоцементной пульпе, необходимо разделить на объем подземной конструкции.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующим примером.

При строительстве подземного сооружения укрепление грунтов осуществляют созданием струйной цементацией поля грунтоцементных свай диаметром 0,8 м, с заглублением 6 м. Укрепляемый грунт состоит из слоев песчаников и суглинок. По проекту цементный раствор изготавливают с водоцементным отношением 0,9 из цемента марки М500 ГОСТ 10178-85 с насыпной плотностью 1,3 кг/л. Объем возводимой сваи 3 м3, что потребует 450×3=1350 кг цемента. При водоцементном отношении 0,9 для замеса цементного раствора потребуется 1350×0,9=1215 л воды. Давление нагнетания раствора 500 атм. В качестве вводимого в цементный раствор индикаторного элемента выбирают кобальт (Со), входящий в гидрооксид кобальта Со(Н2O)2 ТУ261 - 001 - 469133 -78 --2002 (применяется при изготовлении строительных материалов, стекла). В грунте следы кобальта не обнаружены. Концентрацию кобальта в пробах определяют спектрометром Delta Premium (США), а плотность плотномером Densito 30 РХ (Италия).

Минимальное количество вводимого элемента, согласно RU 2611373 С1, рассчитывают по формуле Рр мин=5 Cпо;

где: Рр мин - минимальное количество химического элемента вводимого на 1 кг цементного раствора (мг/кг);

Спо - предел обнаружения применяемым спектрометром химического элемента (мг/кг).

Для кобальта Спо=10 мг/кг (Портативный анализатор металлов и сплавов Olympus Delta Professional. http://pvp-snk.ru/daltaprofesional. С. 5. Таблица LOD) Рр мин=5×10 мг/кг=50 мг/кг и с учетом его содержания 62% в порошке гидрооксида кобальта, минимальное количество порошка гидрооксида кобальта равно 80 мг/кг.

При проведении струйной цементации производят отбор проб цементного раствора и грунтоцементной пульпы, в которых определяют концентрацию кобальта, а также плотность проб.

Для цементного раствора:

плотность - ρс=1,25 кг/л, концентрация - Сс Co=87,8 мг/кг

Для пульпы:

плотность - ρп=1,62 кг/л, концентрация - Сп Со=21,9 мг/кг

При обмере верхнего торца сваи, ее диаметр составил 0,76 м. То есть площадь поперечного сечения сваи составляет 0,45 м2.

Определяют количественное содержание цемента в 1 м3 материала грунтоцементной конструкции:

По графику рис. 3.10 (Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. - Пермь: Престтайм, 2007 - С. 103) содержание 340 кг/м3 цемента в грунтоцементной конструкции соответствует 2,2 МПа прочности на сжатие.

Предлагаемое изобретение дает возможность оперативно рассчитать фактическую прочность возводимых струйной цементацией подземных конструкций при возведении их в различных геологических условиях.

Способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции, созданной струйной цементацией, при которой из количества цемента, необходимого для создания подземной строительной конструкции, замешивают цементный раствор с добавлением в него химического элемента, содержание которого в грунте не превышает 0,1% и в количестве, определяемом рентгенофлуоресцентным анализом, производят бурение лидерной скважины до проектной отметки и в процессе обратного хода в буровую колонну под высоким давлением подают цементный раствор для образования в грунте строительной конструкции, при этом из грунта выделяется грунтоцементная пульпа, отбирают пробу цементного раствора и грунтоцементной пульпы, рентгенофлуоресцентным методом производят измерение весовой концентрации химического элемента в пробах и плотности материалов проб, отличающийся тем, что производят обмер верхнего торца возведенной конструкции, вычисляют его площадь, а затем количество цемента (в сухом состоянии), содержащееся в 1 м3 подземной конструкции, рассчитывают по формуле:

где, mц1 - количество сухого цемента в 1 м3 грунтоцементного материала конструкции, кг;

m - количество цемента, кг, затраченного для приготовления цементного раствора на создание подземной конструкции;

s - площадь поперечного сечения созданной конструкции, м2;

h - глубина заложения конструкции, м;

ρс - плотность цементного раствора, кг/л;

ρп - плотность грунтоцементной пульпы, кг/л;

Сс - весовая концентрация химического элемента в цементном растворе, мг/кг;

Сп - весовая концентрация химического элемента в грунтоцементной пульпе, мг/кг.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам оценки состояний теплоизоляции стен зданий и сооружений с учетом степени их увлажнения, которая изменяется в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Изобретение относится к определению механических параметров цементной системы как функции от времени и как функции от тонкости помола цементной системы, давления и/или температуры, являющихся репрезентативными для пластовых условий, имеющих место в стволе скважины.

Изобретение относится к способам экспрессного контроля объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при создании подземных строительных конструкций струйной цементацией.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в строительстве при расчете ограждающих конструкций зданий. Способ заключается в том, что в исследуемом месте ограждающей конструкции на всю глубину кирпичной кладки отбирают два керна, первый керн отбирают по центру ложковой стороны наружного ряда кирпичей, второй керн отбирают так, чтобы слой раствора находился в центре керна.

Изобретение относится к экспрессному контролю объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при создании подземных строительных конструкций струйной цементацией.

Изобретение относится к методам испытаний строительных материалов в условиях лабораторий заводов - изготовителей. Способ заключается в погружении образцов строительных материалов в слабоагрессивную среду.

Изобретение относится к устройству, системе и способу для измерения влажности в конструкциях зданий. Трубчатый корпус (100) может быть внедрен в материал во время его отливки.

Изобретение относится к производству строительных материалов. Способ включает подготовку пресс-порошка, прессование образца, фиксацию изменений деформаций при сжатии, построение компрессионных кривых и проведение испытания, причем прессование осуществляют одностадийно и непрерывно, с переменными значениями давления прессования и формовочной влажности пресс-порошка, при этом требуемое оптимальное соотношение влажности и давления прессования определяют положением оптимальной точки на компрессионной кривой, лежащей на ее пересечении с отрезком, перпендикулярным хорде, соединяющей начальное и конечное значения интервала давления прессования на кривой, и проходящим через точку пересечения касательных к кривой в области заданного интервала давления прессования.

Изобретение относится к изготовлению или получению изделий из стекла или стеклокерамики. Изобретение основано на том, чтобы обеспечить получение изделий из стекла или стеклокерамики, имеющих точно охарактеризованные термомеханические свойства.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления образцов из дорожно-строительных материалов. Форма содержит корпус, расположенный на подставках, и верхние и нижние вкладыши.

Изобретение относится к способам экспрессного контроля объемной концентрации цементного раствора в грунтоцементной пульпе при создании подземных строительных конструкций струйной цементацией.

Использование: для рентгеновского флуоресцентного анализа пульп обогатительного производства. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для рентгеновского флуоресцентного анализа пульп обогатительного производства содержит пробозаборник, измерительную камеру, малогабаритный многоканальный рентгенофлюоресцентный анализатор, электронный блок обработки информации и управления устройством, при этом пробозаборник выполнен в виде аэролифта, а измерительная камера выполнена в виде проточной емкости с переливом, при этом устройство дополнительно содержит динамический сократитель пробы, перекачивающий насос, вакуум-линию, вакуумный насос, датчик вакуума, держатель пробы, состоящий из корпуса фильтр-патрона, закрепленного на подвижной тяге, содержащей на противоположном от корпуса фильтр-патрона конце зубчатую рейку, находящуюся в зацеплении с ведущей шестерней, насаженной на ротор шагового электродвигателя, управляемого контроллером, обжимной механизм, устройство также дополнительно содержит автоматические переключающие клапаны подачи воздуха в аэролифт, сброса пробы пульпы в дренаж из накопительной емкости, сброса пульпы в дренаж из циркуляционного контура подачи пробы пульпы в измерительную камеру, подачи воды на промывку накопительной емкости, подачи воды на обмыв валиков, автоматический трехходовой клапан переключения присоединения вакуум-линии к магистрали поддачи воды на промывку или к всасывающему входу вакуумного насоса.

Использование: для получения рентгеновского изображения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют облучение рентгенолюминофоров рентгеновизиализирующих устройств пакетом импульсов рентгеновского излучения наносекундной длительности, при котором формирование изображения рентгеновизиализирующим устройством происходит путем регистрации как конвертированного рентгенолюминофором рентгеновского излучения непосредственно во время воздействия рентгеновского излучения, так и светосуммы конвертированного рентгенолюминофором рентгеновского излучения в паузах между импульсами рентгеновского излучения.

Использование: для проведения рентгенофлуоресцентного анализа. Сущность изобретения заключается в том, что от источника рентгеновского излучения на исследуемый образец направляют первичное излучение, при этом вторичное излучение, излученное исследуемым образцом, детектируют при помощи детектора и оценивают при помощи блока оценки, причем на траектории лучей вторичного излучения размещают по меньшей мере один фильтр, имеющий по меньшей мере один фильтрующий слой, образующий плоскость фильтра, и действующий в качестве полосового фильтра в зависимости от угла α фильтрующего слоя относительно вторичного излучения, при этом мешающую длину волны вторичного излучения отбирают посредством брэгговского отражения, причем устанавливают, при помощи установочного устройства, угол α фильтрующего слоя фильтра для отражения по меньшей мере одной мешающей длины волны вторичного излучения посредством брэгговского отражения, при этом детектируют отобранную длину волны вторичного излучения при помощи второго детектора, а полученные в результате сигналы передают в блок оценки.

Использование: для определения микроэлементов рентгенофлуоресцентным методом. Сущность изобретения заключается в том, что заявленный способ включает предварительное концентрирование микроэлементов из растворов соосаждением их комплексов с органическими реагентами с индифферентными – невзаимодействующими с определяемыми элементами и применяемыми реагентами – органическими соосадителями, представленными полимерами, не растворимыми в воде, но растворимыми в смешивающихся с водой органических растворителях.

Использование: для определения содержания углерода в чугунах. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют регистрацию интенсивности отраженных от кристаллической структуры цементита дифракционных линий.

Использование: для предварительной оценки качества кварцевого сырья. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор проб кварцевого сырья, прокаливание, получение спектров люминесценции приготовленных проб при рентгеновском возбуждении (спектры рентгенолюминесценции).

Использование: для рентгеноспектрального анализа. Сущность изобретения заключается в том, что многоканальный рентгеновский анализатор содержит источник рентгеновского или гамма-излучения, коллиматор и фильтр первичного пучка, держатель образца и аналитические каналы, включающие коллиматоры и фильтры вторичных пучков, устройство детектирования с расположенными в ряд детекторами и регистрирующую аппаратуру, подключенную к выходам детекторов, при этом использован источник излучения или рентгеновская трубка с выходом пучка с ее торца, источник или его фокус расположен на окружности в плоскости оси источника или пучка электронов (в аксиальной плоскости), держатель образца выполнен с возможностью установки образца с плоской или вогнутой рабочей поверхностью на упомянутой окружности канала, детекторы или выходные отверстия коллиматора вторичного пучка расположены на линии, проходящей через диаметрально противоположную источнику точку окружности перпендикулярно каналу, кроме того, аналитические каналы расположены аксиально вокруг источника излучения и содержат отдельные держатели образца, а в коллиматоре первичного пучка выполнены отверстия, направленные на держатели образцов.

Использование: для рентгеноспектрального анализа золота и тяжелых элементов. Сущность изобретения заключается в том, что рентгеновский анализатор золота и тяжелых элементов содержит рентгеновскую трубку с боковым окном в качестве источника излучения, держатель образца, устройство детектирования с расположенными в ряд детекторами, регистрирующую аппаратуру, входы которой подключены к выходам детекторов, коллиматоры и фильтры первичного и вторичного пучков, причем коллиматор вторичного пучка выполнен с множеством отверстий или каналов, при этом держатель образца выполнен с возможностью установки образца с плоской или вогнутой по цилиндру рабочей поверхностью на цилиндре, ось рентгеновской трубки расположена в перпендикулярной цилиндру плоскости, а ее фокус расположен на образующей цилиндра, детекторы или выходные отверстия коллиматора вторичного пучка расположены на образующей, проходящей через диаметрально противоположную источнику точку цилиндра, причем коллиматор вторичного пучка выполнен с разделительными пластинами в аксиальных к пучку электронов плоскостях.

Использование: для рентгеноспектрального анализа веществ. Сущность изобретения заключается в том, что рентгеновский спектрометр содержит рентгеновскую трубку, фильтры первичного и вторичного пучков, держатель образца, пластинчатые коллиматоры, кристаллы-анализаторы, устройство детектирования с детекторами, регистрирующую аппаратуру, подключенную к выходам детекторов, причем кристаллы и устройство детектирования выполнены с возможностью сканирования (вращения) вокруг оси, проходящей через центр отражающей поверхности кристалла, и установки кристалла под углом θ, а детекторов под углом 2θ к оси вторичного пучка, при этом использовано устройство детектирования с полупроводниковыми детекторами и соответствующей регистрирующей аппаратурой, введен дополнительный коллиматор с отверстиями в поперечных вторичному пучку перегородках и обеспечена возможность работы спектрометра в режимах с волновой и энергетической дисперсией.
Наверх