RU2192517C2 - Method of ground consolidation - Google Patents
Method of ground consolidation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192517C2 RU2192517C2 RU2001103825A RU2001103825A RU2192517C2 RU 2192517 C2 RU2192517 C2 RU 2192517C2 RU 2001103825 A RU2001103825 A RU 2001103825A RU 2001103825 A RU2001103825 A RU 2001103825A RU 2192517 C2 RU2192517 C2 RU 2192517C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- water
- ground
- soils
- composition
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 31
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 31
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 8
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 106
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 22
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 12
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 11
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 11
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 abstract 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 7
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000007705 chemical test Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве и реконструкции дорожного полотна линейных транспортных сооружений, оснований и фундаментов опор искусственных сооружений, контактной сети и т.д. в условиях их переувлажнения и пучинообразования. The invention relates to the field of construction and can be used in the construction and reconstruction of the roadway of linear transport structures, foundations and foundations of supports of artificial structures, a contact network, etc. in the conditions of their overmoistening and ablation.
Стабильность любого инженерного сооружения зависит от технического состояния самого сооружения, его фундамента и основания, на котором оно расположено, и связана со сложностью природно-климатических и инженерно-геологических условий местности. The stability of any engineering structure depends on the technical condition of the structure itself, its foundation and the foundation on which it is located, and is associated with the complexity of the climatic and engineering-geological conditions of the area.
Основными видами деформаций земляного полотна являются осадки и пучины. Осадки связаны с деформированием основания, пучины - самого тела сооружения, в частности на железных дорогах - земляного полотна. Причиной возникновения пучин является инфильтрация поверхностных вод в разуплотненные и заполненные грунтом балластного слоя участки его тела. Это балластные корыта, ложа, гнезда, мешки и т.д. В выемках и нулевых местах происходит выпирание грунтов под вибродинамическими нагрузками поездов, что также нарушает геометрию основной площадки и способствует скоплению воды в теле земляного полотна. В результате зимой происходит вспучивание грунтов, весной, наоборот, выплески и осадки. The main types of deformation of the subgrade are sediments and deeps. Precipitation is associated with the deformation of the base, the abyss - the very body of the structure, in particular on the railways - subgrade. The cause of the abyss is the infiltration of surface water into areas of his body that are unconsolidated and filled with primer of the ballast layer. These are ballast troughs, a bed, nests, bags, etc. In excavations and in zero places, soil bulges out under the vibrodynamic loads of trains, which also violates the geometry of the main site and contributes to the accumulation of water in the body of the subgrade. As a result, winter swelling occurs, in spring, on the contrary, splashes and precipitation.
Известны способы упрочнения грунтов с использованием минеральных вяжущих веществ, содержащих вяжущее, в которых пучение уменьшается за счет устранения влаги из грунта и его упрочнению. Known methods of hardening soils using mineral binders containing a binder, in which heaving is reduced by removing moisture from the soil and hardening.
Известен способ укрепления связанных грунтов, заключающийся в подготовке верхнего слоя земляного полотна, распределении вяжущего (кальциевой извести) на его поверхности, перемешивании грунта с известью с одновременным увлажнением смеси. Уплотненная смесь содержит от 2 до 12% извести /1/. There is a method of strengthening bound soils, which consists in preparing the upper layer of the subgrade, distributing the binder (calcium lime) on its surface, mixing the soil with lime while moistening the mixture. The compacted mixture contains from 2 to 12% lime / 1 /.
Упрочненные грунты представляют собой грунтовый конгломерат. Hardened soils are soil conglomerate.
Сложные физико-химические и химические взаимодействия дисперсных частиц связанных грунтов (глины) с вяжущим (известью) приводят к образованию гидросиликатов, гидроалюминатов, обладающих цементирующими свойствами, вследствие чего происходит уплотнение и упрочнение грунта. При этом прочность уплотненного грунта составляет 30-35 кг/см2.Complex physicochemical and chemical interactions of dispersed particles of bound soils (clay) with a binder (lime) lead to the formation of hydrosilicates, hydroaluminates with cementing properties, as a result of which soil compaction and hardening occurs. The strength of the compacted soil is 30-35 kg / cm 2 .
Кроме того, связывание вяжущим (известью) воды, содержащейся в грунте, приводит к снижению водостойкости грунтов, что также положительно сказывается на их прочности. In addition, the binding by a binder (lime) of the water contained in the soil leads to a decrease in the water resistance of soils, which also positively affects their strength.
Однако высокие прочностные характеристики грунтов, которые достаточны для обычных грунтов, являются недостижимыми для переувлажненных грунтов. However, the high strength characteristics of soils, which are sufficient for ordinary soils, are unattainable for waterlogged soils.
Кроме того, в условиях длительной эксплуатации земляного полотна упрочненные грунты теряют водозащитную способность. Это объясняется тем, что из-за остаточной пористости, обусловленной низкой плотностью, с течением времени поры заполняются водой, что способствует льдообразованию в зимнее время в упрочненном слое и ниже, в подстилающих грунтах. Льдообразование приводит к разрушению грунтового конгломерата, возобновляет процессы вспучивания и деформирования земляного полотна и верхнего строения пути. In addition, in the conditions of long-term operation of the subgrade, hardened soils lose their waterproof ability. This is due to the fact that due to the residual porosity due to low density, pores are filled with water over time, which contributes to ice formation in winter time in the hardened layer and lower in the underlying soil. Ice formation leads to the destruction of the soil conglomerate, resumes the processes of expansion and deformation of the subgrade and the upper structure of the track.
Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ укрепления грунтов, который заключается в обработке грунтов путем перемешивания их с водой, последовательного добавления вяжущего и органической добавки /2/. Укрепляющая композиция содержит 9,1-14,5% вяжущего (извести) и 5,1-10,1% органической добавки от массы грунта. Органическая добавка представляет собой подогретый до 60-120oС шлам сланцевых фусов. Смесь компонентов постоянно перемешивают до полного обволакивания частиц вяжущего, затем уплотняют.The closest to the claimed method according to the set of essential features and the achieved result is a method of strengthening the soil, which consists in treating the soil by mixing them with water, the sequential addition of an astringent and organic additives / 2 /. The strengthening composition contains 9.1-14.5% of a binder (lime) and 5.1-10.1% of an organic additive by weight of the soil. Organic additive is a heated to 60-120 o With sludge slate fus. The mixture of components is constantly mixed until the binder particles are completely enveloped, then compacted.
Уплотненные грунты представляют собой прочный монолит. Compacted soils are a solid monolith.
Введение в грунты вяжущего (извести) приводит к химическому и физико-химическому взаимодействию вяжущего и частиц грунтов, результатом которого является гидратация вяжущего с образованием кристаллических новообразований (гидросиликатов и гидроалюминатов) и их цементированием, а также необратимая коагуляция дисперсных и коллоидных частиц. При этом прочность грунтов при сжатии до водонасыщения при 20oС составляет до 36 кг/см2, а после водонасыщения - 31 кг/см2.The introduction of a binder (lime) into the soil leads to the chemical and physico-chemical interaction of the binder and soil particles, the result of which is the hydration of the binder with the formation of crystalline neoplasms (hydrosilicates and hydroaluminates) and their cementation, as well as the irreversible coagulation of dispersed and colloidal particles. The strength of the soil under compression before water saturation at 20 o With up to 36 kg / cm 2 and after water saturation - 31 kg / cm 2 .
Кроме того, жидкая органическая добавка, введенная в укрепляемые грунты, частично заполняет мелкие поры, что приводит к уплотнению грунтов, снижению водопоглощения и, как следствие, повышению прочности грунтового монолита. In addition, a liquid organic additive introduced into the strengthened soils partially fills small pores, which leads to compaction of soils, a decrease in water absorption and, as a result, an increase in the strength of the soil monolith.
Таким образом, повышение прочности грунтов происходит за счет устранения влаги из грунтов, которая расходуется на гидратацию извести, что способствует уплотнению порового пространства. Кроме того, водостойкость укрепленных грунтов повышается за счет увеличения плотности готовой композиции. Thus, the increase in soil strength occurs due to the removal of moisture from the soil, which is spent on lime hydration, which contributes to the compaction of the pore space. In addition, the water resistance of hardened soils is increased by increasing the density of the finished composition.
Однако для пучинистых грунтов водостойкость остается низкой, а прочность - недостаточной. Пониженная водостойкость вызвана высокой вязкостью органической добавки, не позволяющей полностью заполнить поры грунтов, а недостаточная прочность обусловлена высокой пористостью. However, for heaving soils, water resistance remains low, and strength is insufficient. The reduced water resistance is caused by the high viscosity of the organic additive, which does not completely fill the pores of the soil, and the insufficient strength is due to the high porosity.
Наличие в грунтах пористости приводит к заполнению пор водой, которая является причиной льдообразования, вызывающего рост пучин в теле земляного полотна. Льдообразование с течением времени снижает прочность укрепленных грунтов. The presence of porosity in the soil leads to the filling of pores with water, which is the cause of ice formation, causing the growth of abysses in the body of the subgrade. Ice formation over time reduces the strength of fortified soils.
Последовательная обработка грунтов различными компонентами укрепляющей композиции путем их перемешивания приводит к нарушению качества начального процесса кристаллообразования, что снижает конечную прочность грунта и увеличивает его макропористость. Наличие макропористости уменьшает эффект удаления свободной и, тем более, связанной воды из пор грунтов, что также способствует льдообразованию и деформированию грунтов. Sequential processing of soils by various components of the strengthening composition by mixing them leads to a violation of the quality of the initial process of crystal formation, which reduces the final strength of the soil and increases its macroporosity. The presence of macroporosity reduces the effect of removing free and, especially, bound water from the pores of soils, which also contributes to ice formation and deformation of soils.
Кальциевая известь набирает прочность в воздушной среде, но размокает и становится рыхлой, пористой в замкнутом влажном пространстве (в основании укрепленных грунтов), что отрицательно влияет на размокание пучинистых грунтов и соответственно на прочность. Calcium lime gains strength in the air, but soaks and becomes loose, porous in a closed moist space (at the base of fortified soils), which negatively affects the soaking of heaving soils and, accordingly, strength.
Задача, стоящая перед изобретателями, заключалась в разработке способа укрепления грунтов, который предупреждает деформации пучения грунта путем постоянного его осушения с одновременным повышением прочности и водостойкости. The challenge facing the inventors was to develop a method of strengthening the soil, which prevents deformation of heaving of the soil by constantly draining it while increasing strength and water resistance.
Для решения поставленной задачи в известном способе укрепления грунтов, заключающемся в обработке их водой и укрепляющей композицией, содержащей вяжущее и органическую добавку, с последующим уплотнением грунтовой смеси, в укрепляющую композицию дополнительно вводят цеолит и фермент-уплотнитель, в качестве вяжущего используют доломитовую известь, в качестве органической добавки - загрязнитель балласта и в качестве фермента-уплотнителя - поверхностно-активные вещества на основе протеинов и сахаров, обработку грунтов компонентами укрепляющей композиции и водой осуществляют одновременно, при этом грунт обрабатывают укрепляющей композицией в количестве 6-10% от массы грунта. To solve the problem in the known method of strengthening soils, which consists in treating them with water and a reinforcing composition containing an astringent and organic additive, followed by compaction of the soil mixture, zeolite and an enzyme-compactor are additionally introduced into the reinforcing composition, dolomite lime is used as an astringent, as an organic additive - ballast pollutant and as a sealing enzyme - surfactants based on proteins and sugars, soil treatment with components of Ukrainian -governing composition and water is carried out simultaneously with the soil treated with the reinforcing composition in an amount of 6-10% by weight of soil.
Кроме того, обработку грунтов осуществляют укрепляющей композицией при следующем соотношении компонентов, мас.%: доломитовая известь (в пересчете на CaO+MgO) 40,0-50,0, цеолит (в пересчете на SiО2) 25,0-40,0; загрязнитель балласта 20,0-24,0, фермент-уплотнитель на основе протеинов и сахаров 0,3-1,0. При этом в качестве поверхностно-активного вещества на основе протеинов и сахаров вводят сульфитно-спиртовую барду.In addition, the soil treatment is carried out with a strengthening composition in the following ratio of components, wt.%: Dolomite lime (in terms of CaO + MgO) 40.0-50.0, zeolite (in terms of SiO 2 ) 25.0-40.0 ; ballast contaminant 20.0-24.0, enzyme-sealant based on proteins and sugars 0.3-1.0. At the same time, sulfite-alcohol stillage is introduced as a surfactant based on proteins and sugars.
Благодаря одновременной обработке грунтов компонентами укрепляющей композиции, а также введению в состав ее адсорбента (цеолита) и фермента-уплотнителя у укрепленного грунта значительно возрастает прочность, снижается водопоглощение и соответственно противопучинистые свойства. При этом уплотненный грунт в процессе эксплуатации осушает основание укрепленного грунта, препятствуя льдообразованию и, следовательно, деформациям пучения. Due to the simultaneous processing of soils by the components of the reinforcing composition, as well as the introduction of an adsorbent (zeolite) and an enzyme-compactor in the strengthened soil, the strength is significantly increased, water absorption and, accordingly, anti-porous properties are reduced. At the same time, compacted soil during operation drains the foundation of the fortified soil, preventing ice formation and, consequently, deformation of the heaving.
При одновременной обработке грунтов компонентами укрепляющей композиции (доломитовой известью, цеолитом, протеино-сахаросодержащим ферментом-уплотнителем и водой) начинается процесс кристаллообразования солей силикатов и карбонатов Са и Mg. With the simultaneous processing of soils by the components of the reinforcing composition (dolomite lime, zeolite, protein-sugar-containing enzyme-compactor and water), the process of crystallization of the salts of silicates and carbonates of Ca and Mg begins.
Менее прочные малорастворимые кристаллы солей карбонатов Са и Mg образуются из взаимодействия доломитовой извести и воды. Less strong, sparingly soluble crystals of salts of Ca and Mg carbonates are formed from the interaction of dolomite lime and water.
Более прочные малорастворимые кристаллы солей силикатов и гидроалюминатов Са и Mg образуются в результате взаимодействия цеолита; доломитовой извести и воды. Они способствуют процессу цементации грунтов. Stronger poorly soluble crystals of the salts of silicates and hydroaluminates of Ca and Mg are formed as a result of the interaction of the zeolite; dolomite lime and water. They contribute to the process of cementation of soils.
Наличие в укрепленных грунтах различных типов кристаллов силикатов Са и Mg упрочняет структуру грунтов, что, в конечном счете, повышает их прочность. Органические добавки заполняют поры между частицами грунтов, что увеличивает плотность грунтов. The presence of various types of crystals of silicates of Ca and Mg in fortified soils strengthens the structure of soils, which, ultimately, increases their strength. Organic additives fill the pores between the soil particles, which increases the density of the soil.
В свою очередь, фермент-уплотнитель размягчает /3/ дисперсные фракции загрязнителя балласта, цеолита и доломитовой извести, увеличивает их активную поверхность, что приводит к максимальному заполнению порового пространства и соответственно к его уплотнению. In turn, the sealant enzyme softens / 3 / the dispersed fractions of ballast, zeolite and dolomite lime contaminants, increases their active surface, which leads to maximum filling of the pore space and, accordingly, to its compaction.
Дальнейшее механическое виброуплотнение грунтов приводит к сближению частиц грунта, что способствует уменьшению порового пространства и более качественному уплотнению грунтов. Further mechanical vibration compaction of the soil leads to the convergence of soil particles, which helps to reduce the pore space and better soil compaction.
Одновременная обработка грунтов компонентами новой укрепляющей композиции и водой исключает нарушение начального процесса кристаллообразования, которое обеспечивает в начальный период образование прочных кристаллических структур, влияющих на конечную прочность грунтов и их макропористость. The simultaneous processing of soils by the components of the new strengthening composition and water eliminates the violation of the initial crystal formation process, which ensures the formation of strong crystalline structures in the initial period that affect the final strength of the soils and their macroporosity.
Таким образом, повышение прочности укрепляющей композиции обусловлено цементацией грунтов и увеличением их плотности за счет заполнения структуры грунтов малорастворимыми кристаллическими новообразованиями, а повышение водостойкости - принудительным заполнением порового пространства между грунтовыми частицами примесями органических и минеральных частиц. В результате грунтовая композиция имеет улучшенные прочностные и влажностные характеристики. Thus, an increase in the strength of the reinforcing composition is due to cementation of soils and an increase in their density due to the filling of the soil structure with poorly soluble crystalline neoplasms, and an increase in water resistance due to the forced filling of the pore space between soil particles with impurities of organic and mineral particles. As a result, the soil composition has improved strength and moisture characteristics.
Ярковыраженный поглощающий (всасывающий) эффект укрепленных грунтов и их основания обусловлен наличием в укрепленной композиции цеолита, доломитовой извести и фермента-уплотнителя. The pronounced absorbing (suction) effect of fortified soils and their bases is due to the presence in the fortified composition of zeolite, dolomite lime and a sealing enzyme.
Благодаря наличию фермента-уплотнителя, являющегося поверхностно-активным веществом, снижается поверхностное натяжение поровой воды и происходит ее освобождение. При этом происходит процесс самоуплотнения, заключающийся в сближении частиц и уменьшении порового пространства. Due to the presence of a sealing enzyme, which is a surfactant, the surface tension of pore water decreases and its release occurs. In this case, the process of self-sealing occurs, which consists in the convergence of particles and a decrease in pore space.
Цеолит, являющийся адсорбентом, собирает освобожденную поровую (связанную) воду, а также воду из грунтов основания, осушая тем самым грунт. При этом цеолит переводит воду в молекулярное состояние. Структурное изменение воды нарушает обычный механизм льдообразования, что предотвращает образование пучин. В процессе эксплуатации избыток молекулярной воды расходуется на дальнейшую гидратацию доломитовой извести, являющейся гидравлическим вяжущим. Zeolite, which is an adsorbent, collects the released pore (bound) water, as well as water from the base soil, thereby draining the soil. In this case, the zeolite transfers water to a molecular state. A structural change in water disrupts the usual mechanism of ice formation, which prevents the formation of abysses. During operation, an excess of molecular water is spent on further hydration of dolomite lime, which is a hydraulic binder.
Заявляемый способ укрепления грунтов обеспечивает дальнейшую работу укрепленного грунта по замкнутому циклу: гидратация доломитовой извести, приводящая к упрочнению грунтов - извлечение воды ферментом и цеолитом, приводящей к уплотнению порового пространства, переводу воды в молекулярное состояние и осушение грунта - вновь гидратация извести за счет молекулярной воды. The inventive method of strengthening the soil provides further work of the strengthened soil in a closed cycle: hydration of dolomite lime, which leads to hardening of the soil - water extraction by the enzyme and zeolite, which leads to compaction of the pore space, the transfer of water into a molecular state and drainage of the soil - again hydration of lime due to molecular water .
Таким образом, в процессе эксплуатации происходит постоянное осушение грунтов, что устраняет их пучение и способствует самоупрочнению грунтовой композиции. Thus, in the process of operation there is a constant drainage of soils, which eliminates their heaving and contributes to self-hardening of the soil composition.
Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.
Вначале на участке осуществляют подготовку грунтов, затем обрабатывают грунт всеми компонентами укрепляющей композиции и водой с последующим уплотнением. При этом увлажнение и обработку грунтов осуществляют одновременно. First, the soil is prepared on the site, then the soil is treated with all the components of the strengthening composition and water, followed by compaction. At the same time, moistening and soil treatment are carried out simultaneously.
Укрепляющая композиция включает доломитовую известь, цеолит, фермент-уплотнитель и органическую добавку. Обработку грунтов осуществляют композиционной смесью в количестве 6-10% от массы грунта. The strengthening composition includes dolomite lime, zeolite, an enzyme-sealant and an organic additive. Soil treatment is carried out with a composite mixture in the amount of 6-10% by weight of the soil.
Доломитовая известь представляет собой гидравлическое вяжущее, содержащее окислы Са и Mg, которые адсорбируют большое количество воды, расходуемой на гидратацию. Катионы Mg++ в сочетании с глинистыми частицами за счет кристаллообразования создают водостойкие структуры. Доломитовая известь обладает способностью твердеть во влажных условиях. Dolomite lime is a hydraulic binder containing oxides of Ca and Mg, which adsorb large amounts of water used for hydration. Mg ++ cations in combination with clay particles create water-resistant structures due to crystal formation. Dolomite lime has the ability to harden in wet conditions.
Цеолит представляет собой отходы добычи цеолитов, клиноптилолитов и туфоцеолитов фракции 0,3 мм. Он содержит окись кремния, является адсорбентом и активной гидравлической добавкой. Цеолит поглощает часть извести, его SiO2, вступая в реакцию с СаО и MgO, образует прочные гидроалюминаты кальция и магния.Zeolite is a waste from the extraction of zeolites, clinoptilolites and tuffsolites fraction 0.3 mm. It contains silicon oxide, is an adsorbent and an active hydraulic additive. Zeolite absorbs part of the lime, its SiO 2 , reacting with CaO and MgO, forms strong hydroaluminates of calcium and magnesium.
В качестве органической добавки используют загрязнитель балласта, представляющий собой примесь грунтовых частиц, каменной пыли, истертого щебня и органических веществ в виде масел, мазута, нефти и органических остатков. Загрязнитель балласта является уплотнителем грунтов, заполняя макропоры грунтов. As an organic additive, a ballast contaminant is used, which is an admixture of soil particles, stone dust, frayed rubble and organic substances in the form of oils, fuel oil, oil and organic residues. Ballast contaminant is a soil compactor, filling the soil macropores.
В качестве фермента-уплотнителя взяты поверхностно-активные вещества на основе протеинов и сахаров, которые за счет высокой проникающей способности смазывают отдельные частицы грунтов и способствуют максимальному уплотнению грунтов. Сахара, в свою очередь, обеспечивают максимальную гидратацию извести. В заявляемом способе могут быть использованы любые поверхностно-активные вещества на основе протеинов и сахаров, а именно 3-5% сульфитно-спиртовая барда, энзимы: перма-займ, бакто-займ, эйси-займ, разведенные в воде, так как они обладают общими свойствами. В конкретных примерах осуществления способа использована 3-5% сульфитно-спиртовая барда. Surfactants based on proteins and sugars, which lubricate individual soil particles and contribute to maximum soil compaction, are taken as a sealing enzyme. Sugars, in turn, provide maximum hydration of lime. In the claimed method, any surfactants based on proteins and sugars can be used, namely 3-5% sulphite-alcohol bard, enzymes: perm loan, bacto loan, icy loan, diluted in water, since they have common properties. In specific examples of the method used 3-5% sulfite-alcohol stillage.
Укрепляющую композицию изготавливают при следующем соотношении компонентов, мас.%: доломитовая известь (в пересчете на CaO+MgO) 40,0-50,0; цеолит (в пересчете на SiO2) 25,0-40,0; загрязнитель балласта 20,0-24,0; фермент-уплотнитель на основе протеинов и сахаров 0,3-1,0.A strengthening composition is made in the following ratio of components, wt.%: Dolomite lime (in terms of CaO + MgO) 40.0-50.0; zeolite (in terms of SiO 2 ) 25.0-40.0; ballast pollutant 20.0-24.0; enzyme-sealant based on proteins and sugars 0.3-1.0.
В научно-исследовательской лаборатории "Основания и фундаменты" ДВГУПС проводились физико-механические и физико-химические испытания образцов укрепляющей композиции. Physico-mechanical and physico-chemical tests of samples of the reinforcing composition were carried out in the research laboratory "Foundations and Foundations" of the FESU.
Изготавливались образцы-цилиндры, высотой 10 см, диаметром 5 см и кубики размером 10х10х10 см. Соотношение компонентов укрепляющей композиции в испытуемых образцах приведены в табл. 1. Полученные показатели лабораторного испытания образцов приведены в табл. 2. Cylinder samples were made with a height of 10 cm, a diameter of 5 cm, and cubes measuring 10 x 10 x 10 cm. The ratio of the components of the reinforcing composition in the test samples is given in table. 1. The obtained indicators of laboratory testing of samples are given in table. 2.
Полученные образцы укрепленных грунтов подвергались испытаниям на прочность по ГОСТ 10180-90, уплотнение - методика СОЮЗДОРНИИ стандартного уплотнения , водостойкость - ГОСТ 10180-90, ГОСТ 25100-82, СН 23-74. The obtained samples of reinforced soils were tested for strength in accordance with GOST 10180-90, compaction - the method of SOYUZDORNII standard compaction, water resistance - GOST 10180-90, GOST 25100-82, SN 23-74.
Результаты испытания укрепленных грунтов приведены в табл.3. The test results of fortified soils are given in table.3.
Технология укрепления грунтов показана на примерах укрепления основной площадки железнодорожного земляного полотна со снятием и без снятия рельсошпальной решетки. The technology of soil strengthening is shown by examples of strengthening the main site of the railway subgrade with and without removal of the rail-sleeper.
Пример 1. Реализация способа укрепления грунтов основной площадки земляного полотна и откосов на пучиноопасном участке со снятием рельсошпальной решетки. Example 1. The implementation of the method of strengthening the soil of the main site of the subgrade and slopes in the abyssal area with the removal of the rail-sleeper.
С основной площадки земляного полотна снимают рельсошпальную решетку и убирают верхний слой балласта. Бульдозером разравнивают и рыхлят нижний слой балластной призмы и грунты основной площадки земляного полотна на глубину 0,2 м. Разрыхленный слой состоит из смеси грунтов тела земляного полотна и загрязнителя балласта. Разрыхленный слой одновременно обрабатывают водой и компонентами укрепляющей композиции: доломитовой известью, цеолитом и ферментом-уплотнителем и водой. При этом толщина слоя укрепляющей композиции составляет 0,15-0,20 м. The rail-sleeper grid is removed from the main site of the subgrade and the upper ballast layer is removed. Using a bulldozer, level the bottom layer of the ballast prism and the soils of the main subgrade area to a depth of 0.2 m and loosen it. The loosened layer consists of a mixture of subgrade body soil and ballast contaminant. The loosened layer is simultaneously treated with water and the components of the strengthening composition: dolomite lime, zeolite and a sealing enzyme and water. Moreover, the thickness of the layer of the strengthening composition is 0.15-0.20 m
Затем смесь уплотняют катком (на основной площадке) или вибротрамбовками (на откосах). Далее укладывают рельсошпальную решетку, осуществляют балластировку и выправку пути. Then the mixture is compacted with a roller (on the main site) or vibratory rammers (on slopes). Next, they lay the rail-sleeper grid, ballast and straighten the track.
Пример 2. Реализация способа упрочнения грунтов основной площадки земляного полотна с помощью путевой машины RM-80 и ВПО-3000 на пучиноопасных участках (горбах). Example 2. The implementation of the method of hardening the soils of the main site of the subgrade using the track machine RM-80 and VPO-3000 in abyssal areas (humps).
Сначала снимают верхний слой старого балласта путевой машиной RM-80. First, remove the upper layer of the old ballast with the RM-80 track machine.
Обработка (перемешивание) грунтов компонентами укрепляющей композиции и водой происходит в путевой машине RM-80. Порошковые компоненты композиции подают через верхний бункер машины (при закрытом верхнем сите) для перемешивания его с грунтами, загрязнителем балласта и щебнем нижней части балластной призмы в количестве 0,10 м3 на 1 м3 грунтов. Одновременно смесь порошковых компонентов с грунтами смачивают 3-5%-ным раствором воды с ферментом-уплотнителем. Смесь всех компонентов композиции и грунта укладывают из бункера с ситами RM-80 обратно непосредственно на основную площадку земляного полотна.Processing (mixing) of soils by the components of the strengthening composition and water takes place in a track machine RM-80. Powder components of the composition are fed through the upper hopper of the machine (with the top screen closed) to mix it with soils, ballast pollutant and crushed stone of the lower part of the ballast prism in the amount of 0.10 m 3 per 1 m 3 of soil. At the same time, a mixture of powder components with soils is moistened with a 3-5% solution of water with an enzyme-sealant. A mixture of all the components of the composition and soil is laid directly from the hopper with RM-80 sieves directly onto the main subgrade.
Другая путевая машина ВПО-3000 уплотняет композицию с помощью вибраторов, расположенных на ее поверхности, затем отсыпает и выправляет балластную призму. Another VPO-3000 traveling machine compacts the composition with the help of vibrators located on its surface, then dumps and straightens the ballast prism.
Технология по заявляемому способу апробирована на пучиноопасных участках БАМ и ДВЖД в 2000 г. The technology according to the claimed method was tested in the abyssal areas of BAM and Far Eastern Railways in 2000
Источники информации, принятые во внимание
1. Укрепление грунтов железнодорожного земляного полотна известью (ГДР)/ Fulinski. - М.: Glazewski. Ctabilizacja gruntow podtorza wapnem na ualejlqach NRD. Dragi Rolejowe, 1983. - 3. - С 93-96.Sources of information taken into account
1. Strengthening the soil of the railway subgrade with lime (GDR) / Fulinski. - M .: Glazewski. Ctabilizacja gruntow podtorza wapnem na ualejlqach NRD. Dragi Rolejowe, 1983. - 3. - C 93-96.
2. А. с. СССР 1073375, Е 02 D 3/12; С 09 К 17/00. Способ укрепления грунта/ Е. Н. Баринов, В.В. Вебер, Н.Н. Беляев (СССР). - 3524831/29; заявлено 21.12.82; опубл. 15.02.84, бюл. 6. 2. A. p. USSR 1073375, E 02
3. В. М. Безрук. Основные принципы укрепления грунтов. - М.: Транспорт, 1987. - 30 с. 3. V. M. Bezruk. Basic principles of soil strengthening. - M.: Transport, 1987 .-- 30 p.
Claims (2)
Доломитовая известь (в пересчете на CaO+MgO) - 40,0-50,0
Цеолит (в пересчете на SiO2) - 25,0-40,0
Загрязнитель балласта - 20,0-24,0
Фермент-уплотнитель - 0,3-1,0
Вода - Остальное
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве фермента-уплотнителя вводят поверхностно-активное вещество, например сульфитно-спиртовую барду.2. The method according to p. 1, characterized in that the soil treatment is carried out by a reinforcing composition in the following ratio of components, wt. %:
Dolomite lime (in terms of CaO + MgO) - 40.0-50.0
Zeolite (in terms of SiO 2 ) - 25.0-40.0
Ballast Pollutant - 20.0-24.0
Enzyme sealant - 0.3-1.0
Water - Else
3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that as a sealing enzyme, a surfactant, for example sulfite-alcohol vinasse, is introduced.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001103825A RU2192517C2 (en) | 2001-02-12 | 2001-02-12 | Method of ground consolidation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001103825A RU2192517C2 (en) | 2001-02-12 | 2001-02-12 | Method of ground consolidation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2192517C2 true RU2192517C2 (en) | 2002-11-10 |
Family
ID=20245886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001103825A RU2192517C2 (en) | 2001-02-12 | 2001-02-12 | Method of ground consolidation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2192517C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2236504C1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-20 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Reinforcing ground composition |
| CN102102360A (en) * | 2010-12-24 | 2011-06-22 | 东南大学 | A soil carbonation and solidification method and device thereof |
| RU2668604C1 (en) * | 2017-04-07 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Reinforced soil composition |
| RU2703034C1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью «БФБ» | Stabilized road base and method of producing stabilized road base |
| RU2756751C1 (en) * | 2020-12-11 | 2021-10-05 | Общество с ограниченной ответственностью "БФБ" | ”groundslag” modifier for slag-soil mixtures, a stabilized and reinforced road base and a method for obtaining it |
| RU2774461C1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Composition of stabilised clay soil |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2571734A1 (en) * | 1984-10-12 | 1986-04-18 | Sif Entreprise Bachy | CURABLE GRANULAR GROOVE CONTAINING MINERAL PRODUCTS AND METHOD OF CONSOLIDATING AND / OR SEALING FINE GRANULAR SOILS AND FINELY CRACKED SOILS USING THE SAME |
| DE3439224A1 (en) * | 1984-10-26 | 1986-04-30 | Erich Friedrich, Metalle-Hüttenprodukte GmbH & Co KG, 3320 Salzgitter | VEGETATION LAYER FROM MINERAL MIXTURE |
| DE3825904C1 (en) * | 1988-07-31 | 1989-06-15 | Guenther Dr. 5431 Ruppach-Goldhausen De Marx |
-
2001
- 2001-02-12 RU RU2001103825A patent/RU2192517C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2571734A1 (en) * | 1984-10-12 | 1986-04-18 | Sif Entreprise Bachy | CURABLE GRANULAR GROOVE CONTAINING MINERAL PRODUCTS AND METHOD OF CONSOLIDATING AND / OR SEALING FINE GRANULAR SOILS AND FINELY CRACKED SOILS USING THE SAME |
| DE3439224A1 (en) * | 1984-10-26 | 1986-04-30 | Erich Friedrich, Metalle-Hüttenprodukte GmbH & Co KG, 3320 Salzgitter | VEGETATION LAYER FROM MINERAL MIXTURE |
| DE3825904C1 (en) * | 1988-07-31 | 1989-06-15 | Guenther Dr. 5431 Ruppach-Goldhausen De Marx |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2236504C1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-20 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Reinforcing ground composition |
| CN102102360A (en) * | 2010-12-24 | 2011-06-22 | 东南大学 | A soil carbonation and solidification method and device thereof |
| CN102102360B (en) * | 2010-12-24 | 2012-09-19 | 东南大学 | A soil carbonation and solidification method and device thereof |
| RU2668604C1 (en) * | 2017-04-07 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Reinforced soil composition |
| RU2703034C1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью «БФБ» | Stabilized road base and method of producing stabilized road base |
| RU2756751C1 (en) * | 2020-12-11 | 2021-10-05 | Общество с ограниченной ответственностью "БФБ" | ”groundslag” modifier for slag-soil mixtures, a stabilized and reinforced road base and a method for obtaining it |
| RU2774461C1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Composition of stabilised clay soil |
| RU2790090C1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Method for preventing the formation of frost boils in the roadbed of operated roads and railways on seasonally freezing soils |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4084381A (en) | Stabilization of earth subsurface layers | |
| JP2011038104A (en) | Chemical agent for improving engineering properties of soil | |
| RU2592588C1 (en) | Composition for stabilisation of clay soil and method for creating ground roads using thereof | |
| RU2449084C1 (en) | Drainage system | |
| US5032548A (en) | Construction material containing catalytic cracking catalyst particles | |
| Al-Amoudi et al. | Stabilization of an arid, saline sabkha soil using additives | |
| RU2192517C2 (en) | Method of ground consolidation | |
| RU2281356C1 (en) | Ground consolidation composition and method of its usage for road building | |
| Holt et al. | Lime treatment of capping layers in accordance with the current specification for highway works | |
| Rogers et al. | The role of lime migration in lime pile stabilization of slopes | |
| KR101423123B1 (en) | Method for constructing impervious wall of waste landfill pond | |
| KR20010014471A (en) | Founding method of wall for blocking a leachate from a buried wastes | |
| JP3909956B2 (en) | Permeable soil improvement material | |
| EP0467483A1 (en) | Method of making a fluid tight stone foundation | |
| RU2236504C1 (en) | Reinforcing ground composition | |
| Voottipruex et al. | Prevention of mud pumping in railway embankment a case study from Baeng Pra-pitsanuloke, Thailand | |
| RU2422577C1 (en) | Method to reinforce railroad bed | |
| CN115354542B (en) | A treatment method for road subgrade soaked in water, soil solidification material and preparation method | |
| Amu et al. | Analysis of California bearing ratio values of lime and wood ash stabilized lateritic soil | |
| RU2153554C2 (en) | Method of constructing pavement bases of motor roads, platforms, sidewalks based on ash-mineral mixtures | |
| KR102154493B1 (en) | Eco-friendly paving composite and construction method the using the same | |
| US6379455B1 (en) | Chemical agent for improving the engineering properties of soil | |
| RU2643869C1 (en) | Composition for soil strengthening, method for soil strengthening, and soil mixture | |
| SAIDU | Performance Evaluation of Full Depth Reclaimed Surface-dressed Pavement Treated with Cement and Calcium Carbide Residue as Road Base | |
| Saranya et al. | A review on application of chemical additives in soil stabilization |