96386

Использование карбамидоформальдегидных смол для закрепления грунтов и противоэрозионной защиты объектов горного производства

Доклад

Производство и промышленные технологии

Глубина промерзания зависит не только от географических координат местности но и от уровня грунтовых вод. Закрепление грунтов процессы изменения свойств грунтов в условиях их естественного залегания с целью повышения прочности устойчивости водонепроницаемости или сокращения водопритока при сооружении различных объектов.

Русский

2015-10-05

27.4 KB

2 чел.

      

Использование карбамидоформальдегидных смол для закрепления грунтов и противоэрозионной защиты объектов горного производства.

 

В северных и восточных областях Украины — Луганской, Харьковской, Полтавской, Сумской, Киевской, Черниговской — глубина промерзания грунта не превышает 100 см, в южных — (Николаевской, Одесской, Херсонской) — 60 см, в остальных—80 см.

Глубина промерзания зависит не только от географических координат местности, но и от уровня грунтовых вод. Повышенная влажность в сочетании с минусовой температурой грунта и является причиной его промерзания. А поскольку, превращаясь в лед, вода увеличивается в объеме приблизительно на 10%, возникает подъем (пучение) слоев почвы в пределах глубины промерзания. Грунт стремится вытолкнуть фундамент из земли в зимний период и, наоборот, «затягивает» при таянии льда весной. Причем происходит это по периметру фундамента неравномерно и может повлечь за собой его деформацию и даже появление трещин, а те — разрушение. Силы вспучивания способны приподнять почти любой коттедж, правда, в разных местах участка с разной интенсивностью (около 120 кН на 1 м2).

Закрепление грунтов — процессы изменения свойств грунтов в условиях их естественного залегания с целью повышения прочности, устойчивости, водонепроницаемости или сокращения водопритока при сооружении различных объектов.

     В строительстве закрепление грунтов применяется для повышения несущей способности оснований сооружений, укрепления откосов насыпей и выемок, при отрытии котлованов, проходке выработок тоннелей и др. подземных объектов, а также для защиты существующих фундаментов зданий и подземных коммуникаций от просадок. Закрепление грунтов осуществляется обычно путём цементации, глинизации, силикатизации и смолизации. Реже для закрепления грунтов используются битумизация, термические и электрохим. способы.

     Искусственное закрепление грунтов — это воздействие на грунт, в результате которого повышается его прочность: он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, и применяется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также укрепления оснований фундаментов. В строительстве применяется поверхностное — на глубине менее 1 м, и глубинное — на глубине в несколько метров, закрепление грунта. Установлено, что комплексно укрепленные грунты характеризуются высокой прочностью, водо-, тепло- и морозостойкостью, а также повышенной деформативностью при отрицательных температурах и износостойкостью, что позволяет расширить область их применения в дорожных конструкциях и повысить трещиностойкость и долговечность дорожных одежд.

    В мировой практике существует богатый арсенал различных химических реагентов, способных закрепить грунт основания на достаточно длительный период. К достоинствам химических способов относятся: высокая степень механизации всех операций; возможность упрочнения грунтов до заданных проектом параметров в их естественном залегании; сравнительно малая трудоемкость, резкое сокращение ручного неквалифицированного труда по откопке траншей, а также сравнительно невысокая стоимость исходных материалов (возможность использования отходов производства).

     В  первый период разработка химических способов закрепления грунтов была основана на использовании неорганического полимера — силиката натрия.

По схеме двухрастворного способа была осуществлена также силикатизация просадочных лессовых грунтов, при которой роль второго реагента выполнял сам грунт.

 В дальнейшем разработка химических способов закрепления грунтов велась по пути создания гелеобразующих растворов, которые представляли собой смесь раствора силиката натрия небольшой плотности с отверждающими растворами кислот и солей. Малая вязкость растворов (1,5—3,0 мПа.с) позволила закреплять песчаные грунты с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 2,0 м/сут, в которых двухрастворный способ силикатизации неприменим. Использование для отверждения раствора силиката натрия газов (углекислого газа или аммиака) находится пока в стадии разработки.

     Химическое закрепление грунтов позволяет успешно решать многие задачи реконструкции грунтов при достаточно сложных инженерно-геологических условиях. Основное условие, -  смолы, которые могут быть использованы для закрепления грунтов, должны обладать невысокой вязкостью и полимеризоваться в порах грунта при температуре от 4 до 10°С.

    Сущность способа состоит в нагнетании в грунт гелеобразующего раствора, состоящего из раствора смолы и отвердителя в виде соляной или щавелевой кислоты. Способ обеспечивает прочное закрепление, придает грунтам водонепроницаемость. Кроме того, способ позволяет закреплять карбонатные грунты. При повышенном содержании карбонатов (до 3%) проводится предварительная обработка грунта раствором кислоты в объеме, равном объему гелеобразующего раствора.

     Для закрепления грунтов следует выбирать такие смолы, которые при введении в грунт обеспечивали бы предъявляемые к закрепленному грунту требования: высокую прочность и водонепроницаемость, т. е. смолы должны обладать следующими свойствами:

- адгезией — достаточным сцеплением с грунтом в присутствии воды;

- когезией — высокой степенью внутреннего молекулярного сцепления;

- полимеризоваться при нормальной и пониженной температуре и повышенной влажности в достаточно короткий срок;

- связывать значительное количество воды в процессе полимеризации;

- водонепроницаемостью, эластичностью и устойчивостью против действия микроорганизмов

   К таким смолам относятся: мочевино-формальдегидные (карбамидные), образующиеся в результате поликонденсации мочевины и формальдегида; фенольные, образующиеся в результате поликонденсации фенолов и альдегидов; фурановые, образующиеся при конденсации фурфурола и фурилового спирта; акриловые—производные акриловой кислоты; эпоксидные, получающиеся при конденсации эпихлоргидрина (или дихлоргидрина) с полиаминами, фенолами, полиспиртами и другими соединениями.

 Наиболее целесообразно для глубинного закрепления грунтов использовать мочевиноформальдегидные (карбамидные) смолы. Им присущи необходимые для закрепления грунтов свойства, и из всех синтетических смол, выпускаемых отечественной химической промышленностью; они являются самыми дешевыми, благодаря чему именно эти смолы в Советском Союзе получили наиболее широкое применение.

  Самой приемлемой для закрепления грунтов по всем критериям является мочевиноформальдегидная (карбамидная) смола с различными отвердителями. (Мочевиноформальдегидные смолы представляют собой продукты поликонденсации формальдегида с мочевиной, они доступны и недефицитны, поскольку первый получается из аммиака и углекислого газа, второй — из метилового спирта). Эта смола легко растворяется в воде, имеет малую вязкость, отверждается при невысокой температуре, а самое главное выпускается отечественной промышленностью в виде клеев в большом масштабе и по своей цене вполне доступна для широкого использования при закреплении грунтов.

    Однако некоторая токсичность, обусловленная выделением свободного формальдегида в момент разработки закрепленного массива, т. е. при проходке тоннеля или вскрытии котлована, ограничивала применение способа смолизации.

     В последние годы появились работы о возможности создания нетоксичных либо слаботоксичных составов для закрепления грунта с использованием карбамидных смол. Указывается, что при соблюдении предлагаемых технологически сложных приемов можно снизить канцерогенность этих смол.

    В результате лабораторных исследований удалось значительно уменьшить выделение свободного формальдегида. Это несколько снизило прочность закрепления, но позволило применять смолизацию при проходке подземных выработок.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4151. Метод балансовой увязки. Методы линейного и динамического программирования 113 KB
  Вопрос 1. Метод балансовой увязки и графический метод и их применение в экономическом анализе В экономическом анализе используются различные балансовые сопоставления и увязки. Например, сопоставляется товарный баланс для определения суммы реализации...
4152. Общественные блага и современная рыночная экономика 83 KB
  Введение Экономика как наука существует уже почти две с половиной тысячи лет, со времен проявления трудов великих греков – Ксенофонта и Аристотеля, посвященных проблемам хозяйства. Примерно в это время в ряде регионов мира уже сложились достато...
4153. Типы организации промышленного производства. Состав бизнес плана 94 KB
  Типы организации промышленного производства В зависимости от формы специализации производственные подразделения предприятия организуются по следующим типам производственной структуры: технологическому, предметному и смешанному предметно-технологиче...
4154. Производство комплектующих для вычислительной техники. Бизнес план 898.5 KB
  Введение Люди всегда хотят начать самостоятельное дело. Но, к сожалению, одного желания мало. Каждый предприниматель, начиная свою деятельность, должен ясно представлять потребность на перспективу в материальных, финансовых, трудовых и интеллектуаль...
4155. Эргономика как наука. Основные содержания курса эргономики 197 KB
  Введение Эргономика изучает особенности и возможности функционирования человека в системах, человек, вещь, среда. Эргономика - наука о системах. Она включает в себя такие понятия, как антропометрия, биомеханика, гигиена труда, физиология труда, техн...
4156. Бухгалтерское дело 582 KB
  В тексте курса последовательно раскрыты история бухгалтерского дела, порядок организации и ведения учета в зарубежных странах, концепция реформирования бухгалтерского учета в РФ, бухгалтерский учет на различных стадиях существования организации и др...
4157. История создания фильма Если завтра война 137.5 KB
  История создания фильма Если завтра война Фильм Если завтра война - это один из первых советских предвоенных художественных фильмов о готовности СССР к отражению нападения вероломных и коварных агрессоров. Фильм подготовлен коллективом кинорежис...
4158. Инвестиционная стратегия предприятия в современных условиях 206 KB
  Введение Одной из основных отличительных черт рыночной экономики является способ распределения ресурсов на основе рыночного механизма. Рыночный механизм в свою очередь функционирует на основе модели равновесия спроса и предложения на необходимые рес...
4159. Русское народное творчество и средства народной педагогики 98 KB
  Еще в середине прошлого столетия И.В. Киреевский (1806 - 1856) писал, Уничтожить особенность умственной жизни народной так же невозможно, как невозможно уничтожить его историю. Заменить литературными понятиями коренные убеждения нар...