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

993. Методы поиска минимума функции на отрезке. Программная реализация 579.5 KB
  Нахождение минимума функции на заданном отрезке - одна из простейших задач в разделе численных методов анализа. Существует множество различных способов определения минимума функции с разным количеством итераций и уровнем определения точности. Так же возможно комбинировать некоторые способы для достижения большей эффективности алгоритма.
994. Математические методы и исследование операций в экономике 662.91 KB
  Диагностика функционирования рыночных механизмов на предприятии. Жизненный цикл конкурентного преимущества фирмы. Внешние сигналы о возможных изменениях состояния. Сканирование внешней и внутренней среды фирмы — условие обнаружения слабых сигналов о надвигающемся кризисе.
995. Разработка технологического процесса обработки щита подшипникового 275.5 KB
  Описание конструкции и служебного назначения детали. Выбор вида и обоснование метода получения заготовки. Определение размеров, массы и стоимости детали. Проектирование технологического маршрута обработки и технологического процесса. Выбор оборудования, приспособлений, мерительного инструмента.
996. Метеонавигационный радиолокатор Контур-10СВ 556 KB
  Метеонавигационный радиолокатор Контур-10СВ предназначен для использования на борту самолетов различного класса в составе комплекса бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО). Частота излучения МНРЛ от 9,3 до 9,5 ГГц.
997. Система социальной защиты детства в Республике Башкортостан 427 KB
  Понятие, значение и методы государственного управления социальной защитой детства. Анализ состояния социальной защиты детства в Республике Башкортостан. Правовые аспекты государственного управления социальной защитой детства в Республике Башкортостан. Возможность применения опыта США по социальной защите детства в Российской Федерации. Применение информационных технологий в системе государственного управления социальной защитой детства в Республике Башкортостан.
998. Создание локальной вычислительной сети небольшого городка 454.5 KB
  Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест. Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств. Технологии беспроводных сетей (радиотехнологии). Выбор кабельной системы.
999. Инфляция и антиинфляционная политика 433 KB
  Определение и значение инфляции, ее виды и методы расчета. Основные направления антиинфляционной политики РБ. Кейнсианская теория инфляции. Сущность антиинфляционной политики и ее инструменты. Основные направления антиинфляционной политики Республики Беларусь.
1000. Разработка передатчик GSM900 582.5 KB
  Подключение сигнального процессора. Смеситель ADL 5350. Фильтр B 3850. Усилитель мощности RF 2173. Выбор синтезатора. Диапазон частот передатчика 876-915 МГц (канал вниз). Для передачи низкочастотного полезного сигнала необходимо использовать высокостабильный опорный кварцевый генератор DS4026.
1001. Измерение низких сопротивлений материалов 184 KB
  Определение удельного сопротивления металлов и других низкоомных материалов с помощью измерительного усилителя. Концентрация свободных электронов в металле при однократной ионизации. отношение удельной теплопроводности к удельной проводимости металла.