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

2077. Stylistics of English Language Seminar exercises and tasks 862.83 KB
  Данное учебное пособие предлагает подробный план семинарских практических занятий по стилистике английского языка. План каждого занятия включает обзор теоретического материала, задания для самостоятельной работы, а также широкий спектр практических заданий, включающих как упражнения, направленные на отработку отдельных языковых навыков, так и развитие творческого письма на английском языке в различных стилях.
2078. Учебно-методический комплекс по дисциплине 1.02 MB
  Содержание дисциплины, структурированное по видам учебных занятий с указанием их объемов в часах. Методические указания по выполнению отдельных видов учебной работы. Организация промежуточного и итогового контроля знаний.
2079. Хозяйственная жизнь общества (Производство и распределение) 983.61 KB
  Восхождение от абстрактного к конкретному как метод построения логической целостной теории хозяйственной деятельности. Производство как основа существования и развития общества. Технологический способ производства как функционирование производительных сил. Диалектика духовного и материального производства.
2080. Расчет схем на диодах 1.29 MB
  Расчет схем на полупроводниковых диодах. Пример расчета диодного ограничителя. Стабилизаторы напряжения на диодах. Расчет параметрического стабилизатора.
2081. Учебное пособие Логика 877.93 KB
  Предмет и значение логики. совместимые отношения между понятиями. объем и содержание понятия. Правила и ошибки понятий. Виды сложных суждений. Непосредственные умозаключения. Методы научной индукции.
2082. Локальные компьютерные сети 627.36 KB
  Локальные компьютерные сети, базовые понятия. Оборудование компьютерных сетей. Локальные сети в общей классификации компьютерных сетей. Структура стандартов IEEE 802.X. Формат кадра и этапы доступа к среде. Производительность сети Ethernet. Маркерный метод доступа к разделяемой среде.
2083. Физико-химические основы микроэлектроники и технологии РЭС и ЭВС 2.33 MB
  Строение твердых тел. Основы кристаллографии. Основы квантовой физики. Основы зонной теории твердых тел и квантовой статистики. Гальваномагнитные эффекты в твердых телах. Оптические и фотоэлектрические явления в твердых телах
2084. Конспект лекций Turbo Pascal -2 725.88 KB
  Параметры-переменные и параметры-значения. Новые графические процедуры и функции. Вертикально-горизонтальное отношение. Поворот фигур и вывод текста. Тип данных множество и записи. Файлы с прямым доступом.
2085. Конспект лекций Turbo Pascal 1.57 MB
  Знакомство со средой PASCAL. Структура программы на Паскале. Печать списка и текстов. Переменные. Оператор присваивания. Управление выводом информации. Ввод данных (операторы READLN и READ). Логические переменные и операции. Многомерные массивы. Процедуры и функции с параметрами.