ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 0
практических целей обычно достаточна прочность укрепленного грунта в водонасыіщенном состоянии в пределах 25—50 кГ/см2. Следовательно, суммарный расход реагентов для укрепления пес чаных грунтов может составлять 3—5% от веса грунта (без уче та веса воды, содержащейся в формалине).
Описанный способ пригоден для укрепления не только песча ных грунтов. Из рис. 35 видно, что мочевиной и формалином в присутствии сернокислого окисного железа и тиомочевины можно эффективно укреплять супеси и суглинки. Для достижения проч ности, равной 25—З'О кГ/см2, расход реагентов соответственно со ставляет 5—7 и 8—,10%. іКоличество сульфата окиси железа должно назначаться в пределах 0,75—1,'25% от веса обрабатывае мого .материала.
Разработанный способ был проверен летом 1969 г. в Ленин градской обл. Местный песчаный, грунт обрабатывали мочевиной и формалином по предлагаемому способу и обычным методом с использованием карбамидной смолы М-19-62 промышленного про изводства и щавелевой кислоты в качестве отвердителя.
Испытания на прочность укрепленных грунтов проводились путем определения числа ударов ударником Дор.нии. Данные о расходе и составе укрепляющих добавок приведены в табл. 27, а данные о прочностных показателях — в табл. 28.
На основании выполненных работ можно сделать следующий вывод: укрепление грунтов мочевиной и формалином в присутст вии сульфата окиси железа и тиомочевины обеспечивает высокую прочность и водоустойчивость укрепленного материала, отлича-
Рис. 35. Прочность грунтов различ ного состава, укрепленных мочевиной и формалином. Общее количество со ставляющих—9% от веса грунта (без учета воды в форйллине). Количест во добавок (процент от веса смолы): мочевины и тиомочевины—5,13; моче вины—2,31; формалина—3,87; суль
фата окиси железа— 1 %:
J — образцы выдерживались в воздушновлажной среде; 2 — то же, в воздушносу хой среде;
-------- — прочность образцов при 6 - суточном хранении и суточном водонасыщении; -------- — прочность образцов при 2 -суточном хранении и суточном водонасыщеи'іш
L09
Т а б л и ц а |
2 7 |
RS |
Вводимые в грунт добавки |
§ |
|
О |
|
Смола М 19-62, |
Feu(SO,)3, % от |
Мочевина, % |
Тиомочевниа, |
ч |
* |
||||
С |
% от веса |
% от веса |
|||
|
|
веса смолы |
от веса грунта |
||
|
|
грунта |
|
|
грунта |
Суммарное ко Формалин, % личество доба от веса грунта вок, % от веса
грунта
1 |
|
8 , 0 |
|
|
0,78 |
|
— |
_ |
|
_ |
|
8,78 |
|
2 |
|
|
й |
|
1 , 0 |
|
2,83 |
2,31 |
|
3,55 |
|
9,68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . |
Вес воды, содержащейся в формалине, не учтен. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 28 |
|
Щ |
|
|
|
|
|
Срок проведения испытания, |
сутки |
|
|
|
|||
э |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
1 |
2 |
|
|
6 |
|
8 |
|
10 1 u |
|
|||
Ч |
3 |
|
4 |
5 |
7 |
9 |
30 |
||||||
|
|
|
|
|
|
Количество ударов ударником |
Дорнии |
|
|
||||
1 |
55 |
103 |
|
|
139 |
129 |
|
137 |
149 |
192 |
112 |
156 |
250 |
|
|
|
80 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
58 |
177 |
250 |
|
250 |
250 |
250 |
250 |
250 |
250 |
250 |
250 |
250 |
72 |
|
91 |
71 |
61 |
52 |
61 |
6 8 |
61 |
62 |
61 |
|||
|
|
|
|
||||||||||
|
П р и м е ч а н и е . |
В показателях количества |
ударов, |
выраженных |
дробью, |
||||||||
в числителе — количество |
ударов |
ударника, в знаменателе — глубина его погру |
|||||||||||
жения (в мм). В |
остальных случаях указано количество ударов, при которых |
||||||||||||
наконечник погружается на 100 мм. |
|
|
|
|
|
|
ется простотой технологии работ и может полностью осущест вляться на основе имеющихся средств механизации.
Исследование способов повышения эффективности укрепления грунтов фурфурол-анилиновой смолой методом смешения *. В на стоящее время укрепление грунтов ФАС рекомендуется произво дить путем последовательного внесения в грунт анилина и фур фурола при использовании в качестве отвердителя соляной кис лоты и ее солей.
Ори выполнении опытных работ были поставлены задачи: още-
гнить эффективность технологии, при которой первым в грунт вно сится фурфурол (сравнительно малотоксичный реагент), а затем анилин; изыскать новые эффективные отвердители и установить особенности смолообразования при видоизмененной технологии работ.
Для лаібораторных исследований применялись грунты, прин ципиально отличные по своему зерновому и минералогическому составу: тонкодисперсные полиминеральные суглинки, мономине ральный глуховецкий каолин, песок ледникового происхождения и чистый кварцевый песок.
іПолиминеральные грунты естественного состава использова лись для определения физико-механических свойств укрепленных
1 В исследованиях принимали участие А. И. Клименко и А. А. Колобов.
ПО
Рнс. 36. Зависимость |
прочности |
труп- |
<3 |
SB |
||||
^ |
|
|||||||
тов, обработанных |
ФАС |
от |
вида |
а |
40 |
|||
грунта и порядка внесения реагеи- |
|
|
||||||
|
|
тов: |
|
при ук- |
§ 5 |
30 |
||
--------— прочность |
грунтов |
|
|
|||||
реплении |
их в |
последовательности |
|
|
||||
фурфурол—анилин;------------- то же, ;>§ |
|
|||||||
в последовательности |
анилин—фур- |
^ |
|
|||||
|
|
фурол; |
|
|
|
|||
1 — легкие |
суглинки; |
2 — тяжелые |
суглнн- 'fe |
|
||||
|
ки; |
3 — песок |
|
|
^ |
|
Возраст образцов, сутки
грунтов. Мономинеральные грунты применялись при исследовании) процессов смолообразования ИК-спектроскопией.
При определении прочностных показателей укрепленных грун тов образцы изготовляли стандартным методом и испытывалипри воздушновлажном и воздушносухом хранении в течение 1, 3 и 7' суток. Часть образцов после воздушновлажного и воздушносухого хранения подвергали водонасыщению. Количество ФАС было при нято равным 1 % от веса грунта. Соотношение Ф : А составляла
1 : 2.
.Опыты показали, что при внесении в г.ру.нт фурфурола первым у легких .связных грунтов в ряде случаев может наблюдаться уве личение прочности до 30—35%. При укреплении песчаных и су глинистых грунтов увеличение прочности практически не наблю дается. Однако с течением времени иногда наблюдается .некоторое снижение прочности укрепленных грунтов. Предполагая, что та кое снижение может происходить из-за применения малоэффек тивного отвердителя —соляной кислоты, в дальнейшем в качестве отвердителя использовался сульфат окиси железа.
Сульфат окиси железа является более эффективным отверди телей, чем соляная кислота (рис. 36). По сравнению с соляной кислотой он обеспечивает более высокие и стабильные показатели прочности укрепленных грунтов.
Из таібл. 29 видно, что даже в наиболее неблагоприятном слу чае, когда жидкая часть фурфурола до внесения анилина в жар кую погоду может испариться, внесение фурфурола в грунт пер вым является более рациональным и обеспечивает повышенную прочность грунта.
Для выяснения особенностей смолообразования при разном порядке внесения в грунт исходных реагентов были проведены, спектроскопические исследования (рис. 37). В спектре каолина, обработанного фурфуролом и анилином, интенсивность всех трех полос (в области гидроксильных групп) по сравнению с чистым каолином резко уменьшается со смещением на М см~1 в низко частотную область. Это можно объяснить тем, что, помимо меж молекулярных, возникают внутримолекулярные водородные связи.
В спектре каолина, обработанного вначале анилином, а затем
фурфуролом, интенсивность всех трех полос поглощения |
по срав- |
! |
іп; |
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
2 9 |
|
|
Прочность |
грунта, кГ/см* |
|
|
Порядок внесения |
Воздушносухое хранение, сутки |
Воздушновлажное |
|||
|
|
|
|||
реагентов |
|
|
|
хранение |
— |
|
|
3 |
7 |
б суток, |
|
|
1 |
водопасыщение— |
|||
|
|
|
|
1 сутки |
|
Б ез высушивания |
грунта после, ві есенмя реагеитоі |
|
|||
А + Ф + О |
1 0 — 12 |
17-19 |
23-25 |
10-13 |
|
Ф + А + О |
13—15 |
22—24 |
28-30 |
21-30 |
|
При высушивании грунта после внесения первого реагента |
|
||||
А + Ф + О |
6—7 |
13-14 |
22—23 |
|
|
Ф + А + О |
8 - 9 |
18—20 |
27-2S |
|
|
П р и м е ч а II и е. |
Принятые |
обозначения: А — аналин, |
Ф — фурфурол, |
О — |
|
отвердитель (соляная |
кислота). |
|
|
|
|
Рис. 37. ИК-спектры грунтов и реагентов:
/ — каолин; 2 — каолнн + аннлнн; 3 — каолин+ +фурфурол+анилнн; 4 — каолин + анилин+фурфурол
нению с чистым каолином так же несколько уменьшается, но •не настолько резко, как в об разцах каолина, обработанно го фурфуролом, а затем ани лином. Следовательно, повы шение прочности грунтов, ук репленных ФАС при внесении первым фурфурола, можно объяснить увеличением в этом случае интенсивности водород ных связей. Однако это спра ведливо лишь для грунтов с глинистыми частицами каоли
нового типа. При |
укреплении |
|
грунтов |
с повышенным содер |
|
жанием |
монтмориллонитовых |
|
и гидрослюдистых |
минералов |
|
порядок |
внесения |
реагентов |
практически не оказывает вли яния. Повышение эффективно сти укрепления грунтов ФАС при введении первым в грунт фурфурола может происходить не только за счет увеличения интенсивности водородных свя зей, но и из-за увеличения интенсивности ван-дер-ваальсо-
ВЫ'Х сил.
Чем больше дипольный мо мент молекулы, тем большей активностью она обладает при взаимодействии с поверхно-
112
стыо минералов. Как известно, молекулы фурфурола обладают большими дипольными моментами (3,6-10~18 эл/ст. ед) по сравне нию с молекулами анилина (1,55-ІО-18 эл/ст. ед), поэтому они могут и более прочно связываться с поверхностью грунтовых частиц.
Проведенные исследования нельзя считать законченными, по скольку повышение прочности укрепленных грунтов ФАС при вне сении фурфурола первым наблюдается лишь у определенной груп пы грунтов. В ряде случаев порядок внесения реагентов не ока зывает влияния на эффект укрепления. При контрольных испыта ниях на целом ряде грунтов более высокий эффект был получен при внесении первым в грунт анилина. Поэтому при производстве строительных работ непосредственной обработке грунтов ФАС должны предшествовать предварительные испытания грунтов с целью определения наилучшего порядка внесения реагентов.
Исследование способов укрепления и обеспыливания грунтов фурфурол-анилиновой смолой методом пропитки. При производ стве лабораторных работ определялись сравнительные показатели прочности грунтов, укрепленных ФАС, на истирание. Для сравне ния одновременно оценивалась износоустойчивость образцов из грунтов, укрепленных цементом, хлористым кальцием и обеспы ливающей эмульсией.
При лабораторных работах образцы изготовляли методом сме шения, поскольку ставилась задача оценить качества укреплен ных грунтов в верхнем слое покрытия.
Испытанию подвергали образцы d=h —5 см из пылеватого тя желого суглинка, обработанного цементом в количестве 12% от веса грунта, ФАС, CaCU, обеспыливающей эмульсией при их ко личестве 3%. За меру истираемости (%) принималось отношение потери в весе образцов в воздушносухом состоянии после 720 обо ротов круга Боме к их первоначальному весу.
Чз данных табл. 30 видно, что сопротивление -истиранию грун тов, обработанных ФАС, примерно одинаково с прочностью грун- то-цемента и в 3 раза больше прочности грунтов, обработанных гигроскопическими солями.
|
|
|
Т а б л и ц а |
30 |
Материалы |
Влажность грунта |
Расход материала, |
Относительная |
|
при испытании, |
% от веса грунта |
истираемость, |
% |
|
Портландцемент |
1,4 |
12 |
1,0 |
|
ФАС |
1,2 |
3 |
1,2 |
|
СаСІ2 |
3,8 |
3 |
3,9 |
|
Обеспыливающая эмульсия |
4,0 |
3 |
3,8 |
|
Без добавок |
1,2 |
|
6,9 |
|
Обеспыливающая способность ФАС в реальных условиях оце нивалась на опытной грунтовой дороге, на которой было устрое но пять опытных участков длиной по 40 м. Поверхность грунта обрабатывали методом последовательной пропитки фурфуролом
8—409 |
113 |