Состав и способ укрепления грунтов

Группа изобретений относится к области грунтоведения и инженерной геологии, в частности к улучшению механических свойств несвязных грунтов за счет микробиологического образования кальцитового цемента. Состав для укрепления грунтов содержит мочевину в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ, мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л, причем мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum представляет собой сухую смесь, состоящую из 67 мас.% тропического гидролизата кильки и 33 мас.% хлорида натрия. Способ укрепления грунтов включает однократное внесение в грунт указанного выше состава в количестве 55 мл/кг. Технический результат – упрощение процесса, сокращение времени получения конечного результата, улучшение механических свойств грунтов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к области грунтоведения и инженерной геологии, в частности к улучшению механических свойств несвязных грунтов за счет микробиологического образования кальцитового цемента.

Уровень техники

Для сокращения затрат и рационального использования территории перед строительством инженерных сооружений важно подготовить стабильное грунтовое основание. С инженерно-геологической точки зрения грунтовые массивы не всегда отвечают требованиям проектируемых сооружений. В таких случаях зачастую применяются различные мероприятия по подготовке территории к строительству.

Существуют способы укрепления грунтов с внесением различных химических соединений через скважины: полимеров (RU 2474651, МПК E02D 3/12, опубл. 20.01.12 г.; RU 2559998, МПК E02D 35/00, опуб. 10.04.15 г.), смеси жидкого стекла, глины и цемента (RU 2439246, МПК E02D 3/12, опуб. 10.01.12 г.), фиброволокна со связующим (RU 2008110880, МПК С09К 17/00, опуб. 27.09.08 г.), сапонитсодержащего материала с наполнителем (RU 2434862, RU 2222668), алюмосиликатов (RU 2326924, МПК С09К 17/00, опуб. 20.06.08 г.), растворов карбоната натрия с органическими спиртами C117 (RU 2228430, МПК E02D 33/138, опуб. 20.09.03 г.).

Микробиологические процессы способны усиливать осаждение связующего (цементирующего) компонента в грунте. В настоящее время существуют технологии микробной биоцементации с внесением уробактерий (ЕР 1838642, WO 2008120979), методы осаждения минералов (кальцита и других карбонатных минералов) с использованием фермента - уреазы (растительного и микробного происхождения) для инженерно-геологических целей (WO 2015065951, US 8256994).

Прототипом как для состава, так и для способа может считаться патент (US 8420362 от 16.04.2013), позволяющий при использовании мочевины, ионов кальция и автохтонных микроорганизмов добиться улучшения механических свойств грунтов. Предлагается однократное внесение инициирующего раствора следующего состава: 250 мМ хлорида кальция (CaCl2), 333 мМ мочевины, в качестве добавки питательных веществ для микроорганизмов - 170 мМ ацетата натрия (СН3СООNa⋅3Н2O), 12,2 мМ хлорида аммония (NH4Cl), 0,1 г/л дрожжевого экстракта и 1% патоки. Затем 7 раз через каждые трое суток предусматривается внесения цементирующего раствора состава: 50 мМ ацетата натрия, 50 мМ хлорида кальция, 333 мМ мочевины, 12,2 мМ хлорида аммония и 0,1 г/л дрожжевого экстракта.

Недостатками данного способа и состава-прототипа, которые преодолены в предлагаемом нами, являются большая техническая сложность и длительность обработки.

В патенте-прототипе предлагается внесение веществ неоднократно (минимум 8 раз), в течение месяца, в связи с этим происходит больший расход реагентов, также используются два различных по составу раствора для обработки грунта. Длительность обработки составляет 21 сутки.

Сущность изобретения

Задачей создания изобретения является разработка состава и способа укрепления грунтов, свободного от недостатков прототипа.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как состав для укрепления грунтов, содержащий мочевину, хлорид кальция и микробиологическую добавку, и отличительных существенных признаков, таких как: в качестве микробиологической добавки используют мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum, представляющий собой сухую смесь, состоящую, мас.%: из тропического гидролизата кильки - 67% и хлорида натрия - 33%, при этом мочевину используют в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ и мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных во 2-м пункте формулы изобретения, а именно в грунт однократно вносят состав как указано в п. 1 формулы изобретения, в количестве 55 мл/кг.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков как по составу, так и по способу позволяет получить следующий технический результат - упрощение процесса, сокращение времени получения конечного результата, улучшение механических свойств грунтов.

Предлагаемый способ позволяет укрепить несвязные песчаные грунты за более короткий интервал времени, с меньшей технической сложностью и сокращением расходов реагентов. Суть метода заключается в том, что впервые в природный грунт однократно вносится раствор следующего состава: мочевина, хлорид кальция безводный (CaCl2), мясопептонный бульон. Мясопептонный бульон - это Nutrient boullion siccum, производится в России (г. Махачкала) и представляет собой сухую смесь, состоящую из триптического гидролизата кильки (67% по массе) и хлорида натрия (33% по массе) [см.: С.И. Кузнецов, Г.А. Дубинина. Методы изучения водных микроорганизмов. М.: Наука, 1989. С. 288. - 1].

Проведенные исследования показывают, что для улучшения механических свойств грунта достаточно 14 дней выдержки после однократной обработки указанным раствором.

Пример реализации изобретения

Испытания проводили на аллювиальных мелких песках, отобранных в районе р. Камы. Образцы грунтов были разделены на опытные и контрольные.

Опытные образцы грунта обрабатывались раствором: мочевины, CaCl2 безводным, мясопептонным бульоном. Количество вносимого раствора составляло 60 мл на 1 кг грунта со следующими концентрациями веществ:

- мочевина - 333 мМ;

- хлорид кальция CaCl2 - 333 мМ;

- мясопептонный бульон (Nutrient boullion siccum) - 1,5 г/л.

После 14 суток выдержки проводились испытания механических свойств грунта в соответствии с ГОСТ 12248-2010 (Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости).

Контрольные образцы грунта подвергались испытаниям на определение механических свойств грунтов в соответствии с ГОСТ 12248-2010 после внесения в образцы грунта дистиллированной воды в количестве 60 мл воды на 1 кг грунта и выдержки в течение 14 суток.

Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Результаты исследований показывают, что после 14 суток обработки раствором мочевины, CaCl2 безводным, мясопептонным бульоном (Nutrient boullion siccum) модуль деформации песка вырос на 12% по сравнению с контрольным образцом. Преимущества способа: техническая простота, сокращение срока для получения результата.

Данное описание и пример рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

1. Состав для укрепления грунтов, содержащий мочевину, хлорид кальция и микробиологическую добавку, отличающийся тем, что в качестве микробиологической добавки используют мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum, представляющий собой сухую смесь, состоящую, мас.%: из тропического гидролизата кильки - 67 и хлорида натрия - 33, при этом мочевину используют в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ и мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л.

2. Способ укрепления грунтов, отличающийся тем, что в грунт однократно вносят состав по п.1 в количестве 55 мл/кг.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий.

Группа изобретений относится к дорожному строительству, а именно к укреплению грунта с помощью органических и неорганических составов, используемых в строительстве дорог для стабилизации и укрепления пластичных, переувлажненных, засоленных грунтов, и способам укрепления грунтов.

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для подготовки оснований автомобильных дорог путем укрепления грунта. Укрепленный грунт для дорожного строительства содержит, мас.%: природный грунт 50-60, цемент 10-15, зола-унос 15-20, водный раствор поливинилового спирта 5-7% концентрации 1-2, вода - остальное.

Предложен способ закладки открытого забоя эоловым песком в угольном пласте неглубокого залегания в западных опустыненных районах горных работ, который подходит для очистного забоя добычи угля, имеющего улучшенную самостабилизацию кровли и обладающего функциональными возможностями формирования открытого забоя определенной величины в задней части.

Настоящее техническое решение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для укрепления слабых грунтов при возведении оснований автомобильных и железнодорожных дорог, аэродромов и других подобных сооружений.

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений содержит, %: бентонит 60–80, портландцемент 10–30, ускоритель твердения до 10, пластификатор до 2.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий.

Изобретение относится к области строительства, а именно к геотехническим работам с грунтовыми основаниями сооружений и их закреплению. Способ закрепления грунтов включает последовательное нагнетание в грунтовый массив газа и крепительного раствора.
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 увеличении прочности закладки на растяжение.

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Изобретение относится к полимерному композиционному влагоудерживающему материалу, который может быть использован в растениеводстве в современных технологиях интенсивного земледелия, а также для озеленения городских и промышленных ландшафтов и противоэрозионной защиты поверхности.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к мелиорации почв, в частности к составам и способам для борьбы с ирригационной эрозией почв. Противоэрозионный состав содержит керамзитовый отсев фракции 0,3-1,0 мм, перегнившую листву и агроперлит фракции 1,25-5,0 мм.

Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения почвы. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.ч.: лигносульфонат (0,1-0,5), карбамид (0,4-0,8), Na-карбоксиметилцеллюлоза (0,3-0,4), двойной суперфосфат (3-6), перегной хвои (8-9) и сухие речные водоросли (16-20).
Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты при следующем соотношении, мас.ч: лигносульфонат (0,1-0,5), карбамид (0,4-0,8), двойной суперфосфат (3-6), Na-карбоксиметилцеллюлоза (0,3-0,4), зола котельных на твердом топливе (16-20) и мякина (8-9).
Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения почвы. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.ч: лигносульфонат (0,1-0,5), карбамид (0,4-0,8), двойной суперфосфат (3-6), Na-карбоксиметилцеллюлозу (0,3-0,4), древесные опилки (8-9) и сапропель (16-20).
Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения почвы. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.ч: лигносульфонат 0,1-0,5, карбамид 0,4-0,8, Na-карбоксиметилцеллюлозу 0,3-0,4, дизамещенный фосфат калия 3-6, речные высушенные водоросли 16-20, опилки хвойных пород деревьев 8-9, измельченную кожуру арахиса 4-6.
Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения почвы. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.ч: лигносульфонат (0,1-0,5), карбамид (0,4-0,8), Na-карбоксиметилцеллюлозу (0,3-0,4), трехзамещенный фосфат калия (6-8) и обезвоженные осадки из иловых карт и илонакопителя (20-24).
Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения почвы. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.ч: лигносульфонат (0,1-0,5), карбамид (0,4-0,8), Na-карбоксиметилцеллюлозу (0,3-0,4), дизамещенный фосфат калия (3-6), золу угольных котельных (16-20), измельченные стружки лиственных пород деревьев (8-9), скорлупу грецких орехов (4-6).
Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения почвы. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.ч: лигносульфонат (0,1-0,5), карбамид (0,4-0,8), Na-карбоксиметилцеллюлозу (0,3-0,4), дизамещенный фосфат калия (3-6), сапропель (16-20), опилки хвойных пород деревьев (8-9) и скорлупу орехов фундук (4-6).
Изобретение относится к химии полимерных веществ, применяемых в смеси с органическими синтезированными и природными веществами для улучшения почвы. Состав мульчирующего покрытия содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.ч.: лигносульфонат (0,1-0,5), карбамид (0,4-0,8), Na-карбоксиметилцеллюлоза (0,3-0,4), монозамещенный фосфат калия (6-8), измельченные стебли подсолнечника и кукурузы (20-24).

Группа изобретений относится к области грунтоведения и инженерной геологии, в частности к улучшению механических свойств несвязных грунтов за счет микробиологического образования кальцитового цемента. Состав для укрепления грунтов содержит мочевину в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ, мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 гл, причем мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum представляет собой сухую смесь, состоящую из 67 мас. тропического гидролизата кильки и 33 мас. хлорида натрия. Способ укрепления грунтов включает однократное внесение в грунт указанного выше состава в количестве 55 млкг. Технический результат – упрощение процесса, сокращение времени получения конечного результата, улучшение механических свойств грунтов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Наверх