Цементация грунтов от компании БурИнжСтрой в Москве

Технология укрепления грунтов методом смешивания их с цементным раствором применяется очень давно, но при этом не теряет своей актуальности. Этот метод — один из самых экономичных и быстрых, к тому же он способен придать неустойчивым грунтам высокие показатели прочности и устойчивости.

Что представляет собой технология цементации грунтов и для чего она используется

Цементация грунтов — метод укрепления грунта перемешиванием его с цементным раствором. Для этого готовая смесь на основе цемента и воды под давлением подается в заранее подготовленную скважину. В результате образуется грунтоцементная смесь, обладающая повышенными показателями прочности и устойчивости.

Цементация используется при:

• Необходимости выполнения свайных, ленточных, плитных фундаментов на неустойчивых почвах
• Возведении подпирающих ограждений на склонах
• Упрочнении грунта вокруг подземных сооружений
• Реконструкции фундаментов уже построенных зданий и сооружений
• Необходимости упрочнения изношенных оснований, при достраивании имеющихся зданий
• Заполнении образовавшихся пустот из-за воздействия подземных вод

Рекомендуется применять метод цементации при строительстве на болотистых почвах или на местности с высоким уровнем подземных вод.

Для усиления прочностных характеристик грунтов или фундаментов цементация производится по следующей схеме:

1. В заранее запланированных точках методом бурения выполняют скважины для инъекции
2. В скважины помещают перфорированные трубы
3. Цементный раствор нагнетают под давлением в скважину

Грунт разрушается и перемешивается с раствором, после чего смесь быстро затвердевает. В результате получается неоднородное основание с цементными жилами. Для повышения его прочностных характеристик можно дополнительно выполнить армирование металлом. Технология обеспечивает уменьшение присадочных свойств и усиление несущей способности основания.

Выделяют два распространенных метода цементации:

1. Традиционный

При выборе традиционного способа цементации раствор подается в скважины, которые выполнены на требуемую глубину и под определенным углом. Их располагают в шахматном порядке вблизи опорных точек фундамента и вокруг них. Цемент подается под давлением до заполнения скважины или согласно утвержденной проектом глубине, после его затвердения скважины заделывают. В результате традиционной цементации образуется прочный камень с цементными жилами.

2. Струйный

При струйном методе цементации раствор подают под давлением таким образом, чтобы цемент разрушал почву и образовывал грунтоцементную смесь. В результате получают сваи диаметром от 30 см до 2,5 м. Благодаря такому способу можно улучшить основание под строящимся или уже существующим объектом.

Методика не всегда применима из-за больших габаритов техники для струйной цементации. Стоимость струйного метода также значительно выше расходов на традиционный способ.

Для проведения качественной цементации необходимо соблюдать следующие требования при подготовке и проведении работ:

• Верно подобрать марку, вид цемента и добавки к нему для каждого вида грунтов
• Производить работы только по утвержденному проекту
• Соблюдать технологию выполнения — нагнетать раствор можно без перерыва только при отсутствии грунтовых под, в остальных случаях необходимо делать перерывы для затвердения цемента
• Инъектирование цемента должно производится в заранее подготовленные скважины по всей территории, если иное не предусмотрено проектом

Компания «БУРИНЖСТРОЙ» оказывает услуги цементации грунтов струйным и традиционным методом с гарантией высокого качества выполнения работ.

Методы закрепления грунтов — новости строительства и развития подземных сооружений

Закрепление грунтов — это искусственное изменение строительных свойств грунтов различными физико-химическими способами. Такое преобразование обеспечивает увеличение их прочности, устойчивости, уменьшение сжимаемости и водонепроницаемости. Существует два основных способа закрепления грунтов: поверхностное и глубинное.

Поверхностное закрепление выполняют на глубину до 1 м. При этом способе грунт предварительно разрыхляется, перемешивается с закрепляющими материалами (вяжущие, цемент, известь и др.) и затем уплотняется. Глубинное закрепление предусматривает обработку грунтов без нарушения их естественного сложения путем инъекции закрепляющих материалов,  термообработки   и   замораживания, с использованием предварительно пробуренных скважин, шпуров или забиваемых инъекторов. Инъекцию производят с использованием вяжущих, силикатных материалов и смол.

Методы глубинного укрепления грунтов

Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:

•    Химический (цементация, битумизация и смолизация)

•    Термический
•    Искусственное замораживание
•    Электрический
•    Электрохимический
•    Механический

Химическое закрепление грунтов

Химическое закрепление грунтов инъекцией в строительстве в настоящее время осуществляется способами силикатизации, смолизации и цементации.  Наиболее распространенная и популярная из технологий по закреплению грунтов – это цементация. Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Цементация применяется для закрепления крупно- и среднезернистых песков, трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов.

Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения или когда снижение расхода раствора достигнет 0,5 л/мин в течение 20 мин при заданном давлении.

При горячей битумизации в трещины породы  или в гравийно-гравелистый грунт нагнетают через скважины горячий битум, который, застывая, придает грунтам водонепроницаемость. При холодной битумизации, в отличие от горячей, нагнетают 35—45-процентную тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ используется для очень тонких трещин в скальных грунтах, а также  для уплотнения песчаных грунтов.

Смолизацию применяют для закрепления мелких песков и выполняют путем нагнетания через инъекторы в грунт смеси растворов карбамидной смолы и соляной кислоты.

Силикацией закрепляют песчаные и лессовые грунты, нагнетая в них химические растворы. Через систему перфорированных трубок-инъекторов в грунт последовательно нагнетаются растворы силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придает грунту значительную прочность и водонепроницаемость.

Термическое закрепление грунтов

Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта. Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива — от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива. Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 1 МПа.

Искусственное замораживание грунтов является универсальным и надежным методом временного закрепления слабых водонасыщенных грунтов. Сущность данного метода заключается в том, что через систему замораживающих скважин, расположенных по периметру и в теле будущей выработки, пропускается хладоноситель с низкой температурой, который, отнимая от окружающего грунта тепло, превращает его в ледогрунтовый массив, обладающий полной водонепроницаемостью и высокой прочностью.

В зависимости от вида хладоносителя различаются два способа замораживания: рассольный и сжиженным газом. В первом случае рассол-хладоноситель представляет собой высококонцентрированный раствор хлористого кальция или натрия, предварительно охлажденный в испарителе холодильной машины до температуры минус 25° С. В качестве хладагента в холодильных машинах используются аммиак, фреон или жидкий азот. Во втором случае в качестве хладоносителя сжиженных газов используется главным образом жидкий азот, имеющий температуру испарения минус 196° С.

Электрический способ закрепления грунтов

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

Механический способ укрепления грунтов

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают. При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют.

Вытрамбовывание котлованов осуществляется с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле башенного крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания. Также уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.

Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети

Усиление (упрочнение цементацией) грунтов

15 июля 2019 г.

Ознакомится с ассортиментом спецтехники, можно в разделе «Специальная техника».

  Под цементацией понимается группа методов технической мелиорации грунтов, основанная на введение в грунт вяжущих материалов, заполнение возникших пор, пустот и трещин, формирование цельного цементного монолита. Данная технологическая операция незаменима на слабых, замоченных грунтах, при высоком уровне грунтовых вод. Если грунты нормальные и сухие, применяя технологию стабилизации возможно существенно увеличить их несущую способность, сэкономить на перемещении грунтов, инертных материалах, сократить сроки строительства.

  Цементация проводится для усиления грунтовых оснований зданий и сооружений. В Юго Восточной Азии например данный метод укрепления грунтов, используется на прилегающей территории к АЭС, которые обязаны отвечать высоким требованиям пассивной безопасности работы станции, что является гарантией надежной работы и её устойчивости к внешним и внутренним воздействиям. Проведения укрепления откосов и выемок высокоскоростных железнодорожных дорог. Предупреждения деформаций различных склонов. Увеличения несущей способности уже погруженных свай, анкерных устройств, опор большого диаметра, увеличения коэффициента уплотнения грунта.

  Сущность технологии заключается в использовании энергии высоконапорной подачи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором. После твердения цементного раствора образуется новый материал – грунтобетон, обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками.

  По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон разновидностей грунтов — от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов.

  Другим важным преимуществом технологии является высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов. Это дает возможность уже на этапе проектирования достаточно точно рассчитать геометрические и прочностные характеристики создаваемых подземных конструкций (грунтобетонная колонна, стена в грунте, массив укрепленного грунта и т.д.), и соответственно — трудозатраты, стоимость материалов и т.п.

  Фундамент – это один из ключевых элементов конструкции здания, который несет на себе нагрузку всех остальных надстроек и элементов. В процессе эксплуатации фундамент подвергается сильным, а иногда и экстремальным нагрузкам как природного, так и искусственного характера. Основными факторами, влияющими на износ конструкцию фундамента являются:

• просадка и подмыв грунтов;
• выветривание пород основания;
• промерзание грунтов под основанием фундамента;
• вибрационные воздействия от наземного и подземного транспорта;
• непродуманная перепланировка и использование площадей и, как следствие, увеличение нагрузок на конструкцию;
• точечная застройка на примыкающих территориях;

  Укрепление фундаментов при помощи микроцементов, как правило, происходит при помощи усиления оснований несущих конструкций фундамента инъекциями составов на основе микроцемента.

  Особенностью процесса шнекового бурения является одновременное удаление породы по винтовой поверхности, образуемой пластинчатыми элементами. В сочетании с сердечником и режущей головкой такое устройство называется шнеком. По мере его заглубления в грунт вращающее устройство отсоединяется, отводится в верхнее положение и производится наращивание буровой штанги по длине вставкой очередной секции бура. Порода, поднимаясь по винтовой поверхности, активно прижимается к стенке шурфа, производя ее уплотнение и упрочнение. Это позволяет обсаживать стенки ствола по окончании буровых работ, увеличивая суммарную скорость проходки. Шнековое бурение скважин – эффективный способ, не требующий привлечения высокотехнологичного оборудования. Данный метод преимущественно используется для грунтов песчаного или гравийно-песчаного типа. Принцип работы бурильного оборудования заключается в разрушении режущим инструментом породы и доставка ее на поверхности при помощи винта шнека. При этом для повышения эффективности процесса бурения промывка скважины не осуществляется. Данный метод не применяется на территории, где находятся грунты высокой твердости. Для бурения скважин шнековым способом происходит постоянное вращение рабочего инструмента с лопастями. Это обеспечивает бесперебойную подачу отработанной породы на поверхность, что очень удобно. Шнеки, осуществляющие все предвиденные технологией операции, состоят из центральной трубы, которую также называют буровой штангой. В конструкции шнека присутствует острый наконечник, который осуществляет врезку в грунт. Чаще всего его делают съемным. Это позволяет менять наконечник, зависимо от типа обрабатываемого грунта. Метод цементации основан на нагнетании цементной суспензии в закрепляемый грунт (песчано-гравелистый или трещиноватый скальный) посредством системы пробуренных в грунте скважин. При этом соотношение цемента и воды должно быть в пределах 0,1 — 2. Добавка сульфитно-спиртовой барды повышает подвижность цементно-песчаных и цементных растворов. Содержание барды в растворе должно быть в пределах 0,01 — 0,25%. Добавка хлористого кальция ускоряет схватывание растворов и увеличивает первоначальную прочность цементного камня. Содержание хлористого кальция должно быть в пределах 1 — 5%. После цементации значительно увеличиваются прочность и водонепроницаемость грунта.

  Непосредственно нагнетаемые в грунты рабочие растворы и смеси не должны содержать взвешенных механических примесей, затрудняющих инъекцию и закрепление грунтов в целом.

  Усиление грунтов методом цементации также эффективно при заполнении пустот и каверн в закарстованных породах, повышает механическую прочность, устойчивость, уменьшает сжимаемость и водопроницаемость дисперсных пород.

  Технологический процесс при усилении грунтов.

  Технология работ по усилению фундаментов и также состоит из двух основных этапов:

1. Бурение скважин с помощью полого шнека требуемого размера и глубины. (шагающая установка спирального шнекового бурения KLB20-700, обеспечивающую CFA (ContinuousFlightAuger) бурение, которое выполняется с помощью полых шнеков, в стержне которых располагается канал для подачи раствора внутрь скважины).

1. Нагнетание скрепляющих растворов с помощью специального оборудования, миксеров- бетононасосов различной модификации.

  В процессе нагнетания через полый шнек, инъекционный раствор проникает в грунтовый массив по ослабленным зонам, образуя в нем линзы цементного камня. При этом происходит не только заполнение цементным раствором пустот грунтового массива, но и уплотнение грунта в основании фундаментов со значительным улучшением его прочностных характеристик. Также цементный раствор под давлением отжимает грунт от шнека, разрывает и внедряется в него по отдельным слабым зонам, формируя столб цементного камня с многочисленными линзами и прослоями.

  Приготовление скрепляющего цементного раствора.

  Приготовление скрепляющего раствора производится в передвижном комплексе непосредственно перед нагнетанием его в грунтовый массив. Специальная комбинированная машина для производства и перекачки бетонов (растворов). Водоцементное соотношение инъекционного раствора для нагнетания В\Ц 1:1. Скрепляющий раствор готовится отдельными порциями. По мере его расходования готовится новый объем раствора. По мере выработки отдельных компонентов происходит дозаправка расходных емкостей. Подача скрепляющего цементного состава из стационарного инъекционного комплекса осуществляется по высоконапорным шлангам. После окончания нагнетания на каждом этапе работ, все оборудование, находящееся в соприкосновении со скрепляющим составом, промывается водой или продувается сжатым воздухом под давлением не менее 0,6 МПа.

  Предлагаемая шагающая установка спирального шнекового бурения KLB20-700, позволяет проводить бурение скважин для изготовления буронабивных свай.

  Буронабивные сваи – это пробуренные скважины в грунте, в которые могут опускаться различные типы металлокаркасов. В скважины под давлением закачивается бетон, песчано-цементная смесь или водоцементный раствор.

  CFA -это одна из самых прогрессивных технологий, которая значительно сокращает время обустройства буронабивной сваи, где бурение выполняется с помощью полых шнеков, в стержне которых располагается канал для подачи раствора внутрь скважины. Когда при бурении достигнута проектная глубина скважины, с помощью насоса в полость шнека нагнетается бетонная смесь. Она выдавливает заглушку, которая при бурении препятствует попаданию почвы в канал, и начинает заполнять скважину. Заполнение скважины бетоном сопровождается одновременным поднятием буровой колонны (с вращением либо без него), в результате чего происходит формирование столба буронабивной сваи. Бетонная смесь подается под давлением, она не только заполняет полость выемки, но и оказывает уплотняющее воздействие на стенки грунта, что в значительно увеличивает несущую способность почвы. Металлический армокаркас погружается в скважину посредством вибропогружателя.

  Буронабивные сваи — технология, используемая при возведении зданий и сооружений с глубокими фундаментами — многоэтажные промышленные и жилые здания, дорожные развязки, опоры под мосты, эстакады и др., когда существуют большие сосредоточенные горизонтальные и вертикальные нагрузки, а также со сложными условиями строительства.

  Буронабивные сваи устраивают без использования обсадных труб в маловлажных породах. В этом случае бурение можно осуществлять без крепления стенок скважин. В водонасыщенных породах устройство буронабивных свай проводят под защитой обсадных труб или полимерного или глинистого бурового раствора.

  Буронабивные сваи формируются из цемента, срок схватывания которого должен быть не менее 2 ч. Подвижность бетонной смеси обеспечивается подбором ее состава и введением в смесь поверхностно-активных пластифицирующих добавок.

  Преимущества использования буронабивных свай:

• применение в сложных геологических условиях: малоустойчивый, обводненный грунт;
• передача на буронабивные сваи больших нагрузок;
• отсутствие сотрясений и вибраций в процессе установки свай;
• использование в качестве оснований, а также прочных грунтов, залегающих на большой глубине.
• Буронабивные сваи. Технология устройства
• подготовительные работы на строительной площадке;
• подготовка обсадных труб;
• бурение скважин для свай;
• установка арматурного каркаса;
• установка бетонолитной трубы;
• подача бетонной смеси;
• извлечение секций обсадной трубы;
• уплотнение бетонной смеси.

  Бурение каждой скважины должно начинаться после инструментальной проверки отметок спланированной поверхности земли и положения буронабивной сваи. Должна быть произведена геодезическая разбивка осей сооружения и надежное закрепление на местности положения рядов из буросекущихся свай с оформлением акта, к которому прилагаются схемы расположения знаков разбивки, данные о привязке к базисной линии и к высотной опорной сети.

  Бурение скважин выполняется с применением инвентарной обсадной трубы и режущего наконечника. В процессе бурения скважин совершаются непрерывные возвратно-вращательные движения обсадной трубы во избежание ее засасывания. По достижении забоем проектной отметки его тщательно зачищают от бурового шлама грейфером или ковшовым буром. При извлечении и демонтаже обсадных труб должно учитываться возможное понижение уровня бетона в скважине и опускание бетонолитной трубы, величина которого устанавливается опытным путем.

  В качестве оборудования для погружения обсадных труб и для бурения применяются бурильно-крановые машины, а поэтапный демонтаж секций обсадной трубы производится бурильно-крановой машиной по мере бетонирования свай.

  После завершения бурения скважины и ее зачистки производится установка арматурного каркаса сваи. Арматурные каркасы для буронабивных свай изготавливают обычно на специализированных участках с обязательной маркировкой. До погружения армокаркаса в скважину последнюю освидетельствуют в присутствии представителя проектной организации (авторского надзора) с составлением акта.

  Установка арматурного каркаса в скважину при отсутствии соответствующего паспорта (сертификата) к нему не допускается. Диаметр арматурного каркаса должен быть на 80-100 мм меньше внутреннего диаметра обсадной трубы во избежание заклинивания его в трубе.

  Способ строповки, подъем и опускание арматурного каркаса в скважину должны исключить появление в нем деформаций. Каркас опускается в положение, обеспечивающем его свободное прохождение в скважину.

  Заполнение скважины бетонной смесью начинается после зачистки забоя и проверки глубины скважины, но не позднее чем через 2 ч после окончания бурения. При более длительном перерыве производится повторная зачистка забоя.

  Для вертикального перемещения бетонной смеси в скважинах используется инвентарные трубы, состоящие из отдельных инвентарных секций длиной 2, 4, 6 м с быстроразъемными стыками. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетонолитные трубы постепенно извлекаются на поверхность и поочередно удаляются верхние секции. Для подачи бетонной смеси в трубу часто используют приемный бункер, патрубок которого болтами соединяется с секциями бетонолитной трубы.

  Укладка бетонной смеси в скважину производится методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Установка бетонолитной трубы в скважину перед бетонированием производится так, чтобы ее нижний конец был расположен выше забоя скважины на 200-250 мм (начальное положение). Нижнее звено бетонолитной трубы в процессе укладки бетонной смеси должно быть постоянно заглублено в восходящую смесь не менее 2000 м. Перерывы в бетонировании не допускаются.

  Время начала и конца бетонирования фиксируется в соответствующем журнале работ. В течение всего процесса бетонирования колонне обсадных труб придается постоянное возвратно-вращательное движение (в пределах хода двойного качания хомута) во избежание ее засасывания. Бетонная смесь в пределах верхних 3 м сваи по окончании бетонирования тщательно уплотняется глубинным вибратором.

  Шагающая установка KLB20-700 имеет преимущество в более низкой стоимости, гибкость работы в различных условиях на не подготовленных грунтах за счет минимального удельного давления за счет больших опорных поверхностей , чем буровые установки других производителей на гусеничном шасси.

  Предлагаемая модель шагающего копра KLB20-700 сразу имеет в комплекте шнеки диаметром 500, 530 и 630мм. Длинной до 20м. (4шт по 5 метров).

  Бурильные шнеки изготовлены из высокопрочной стали.

  Шагающая установка KLB20-700 сконструирована наилучшим образом для максимального удобства в разборке, перевозке на трале с одного объекта на другой и обслуживании.

Струйная цементация грунтов (jet grouting)

Сущность технологии струйной цементации грунтов (Jet grouting) заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивании грунта с цементным раствором.

После твердения раствора образуется новый материал – грунтоцемент (грунтобетон), обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками.

По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления струйная цементация грунтов позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов — от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов.

Преимущества технологии струйной цементации (Jet grouting):

• Предсказуемость результатов укрепления грунтов методом струйной цементации.
• Высокая производительность (до 300 п.м. Jet свай в сутки).
• Возможность работы в стесненных условиях (в подвальных помещениях, вблизи существующих зданий, на откосах).
• Возможность подведения Джет свай под существующие фундаменты (позволяет через отверстие 100 мм выполнять сваи диаметром 300-700 мм).
• Возможность устройства Jet свай в обводнённых грунтах.

Область применения струйной цементации грунтов (Jet):

• Укрепление слабых грунтов в основании зданий, дорог, мостов или тоннелей
• Устройство противофильтрационных завес,
• Усиление фундаментов при реконструкции и надстройке зданий,
• Ограждение котлованов,
• Повышение устойчивости склонов и откосов,
• Заполнение карстовых полостей в трещиноватых скальных грунтах.

Технология производства работ

Устройство грунтоцементных свай (Jet свай) выполняется в два этапа – в процессе прямого и обратного хода буровой колонны.

Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки.

В процессе обратного хода в форсунки монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением (400-450 атм) цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.

Материалы для стабилизации и цементации грунтов производства Basf

Компания «ООО БалтМонолитСтрой» — официальный дилер производителя Master Builders Solutions по продукции строительной химии в СЗФО. Более 10 лет на успешной работы на строительном рынке.

Под брендом Master Builders Solution мы представляем широкую линейку материалов для подземного строительства. Все материалы для стабилизации грунтов широко применяются по миру и отвечают самым современным требованиям по качеству, технологичности и экономической эффективности.

В плотно застроенных городах особо острой является проблема ведения строительных работ. Узкие улицы, плотная сеть инженерных коммуникаций, обилие исторических зданий, памятников требуют особого внимания при новом строительстве, капитальных ремонтах и реконструкциях. При освоении подземного пространства в подобных условиях зачастую не обойтись без мероприятий по укреплению и стабилизации  грунтов. Пренебрежение данной превентивной мерой может повлечь возникновение аварийных ситуаций, смещению грунтовых массивов, что в свою очередь, приведет к повреждению или полному разрушению близстоящих зданий. Технология укрепления грунтов также актуальна при ведении работ в слабых и неустойчивых грунтах, позволяя безопасно производить строительные и проходческие работы.

Цементация грунтов материалами Master Builders Solutions

Одним из эффективных способов укрепления грунтов является струйная цементация (сваи Jet Grouting), технология производства работ, которая предполагает создание грунтоцементных свай в породном массиве. Для повышения качества готовых конструкций, а также для ускорения темпов ведения буровых работ, используются специализированные добавки для бетонов производства Master Builders Solutions.

При стабилизации грунтов методом цементации в прифундаментной зоне сооружений, при ремонте конструкций самих фундаментов и повышении их гидроизоляционных свойств, высокую эффективность показывают микроцементы – портландцементы высокой степени помола, обладающие более высокой проницаемостью по сравнению с обычными портландцементами. Среди широко используемых микроцементов известен MasterRoc MP 650, обладающий высокой скоростью набора прочности – до 2.5 часов, что позволяет увеличить скорость производства работ.

Для консолидации водонасыщенных пластов и линз песка, грунтов с различной степенью пористости применяется нагнетание силикатными растворами, например, составом MasterRoc MP 320. Использование грунтовых пакеров и манжетных колонн, обеспечивающих подачу раствора под невысоким давлением и с небольшим расходом коллоидной силики, позволяет добиться равномерной «пропитки», вытеснения воды из пор и замещение полостей раствором коллоидного кремнезема. В результате достигается улучшение физико-механических и гидроизоляционных свойств грунта.

Подробнее о материалах MasterRoc >>

ООО «БалтМонолитСтрой» является надежным поставщиком высококачественной продукции, обеспечивает клиентов необходимым набором знаний и инструментов для ее правильного применения.

Специалисты нашей Компании имеют большой опыт работы с продукцией для цементации грунтов, прошли подготовку в учебных центрах Master Builders Solutions. Мы проводим технические консультации, обучение по применению материалов, технологическое сопровождение на объектах, в том числе, с привлечением специалистов производителя Master Builders Solutions.

Заказать цементацию грунтов основания фундаментов, цены в Москве

Получите консультацию и закажите работы

Реконструкция зданий различных типов — жилых, промышленных, административных, офисных — часто сопровождается потребностью в укреплении грунта, на котором стоит здание. Под укреплением здесь понимается улучшение прочности и прочих механических характеристик грунта, а также фундамента и основания здания. Необходимый результат может достигаться несколькими способами, однако самым эффективным и популярным стоит признать цементацию, осуществляющуюся напорно-инъекторным методом. В «ЮнионСпецСтрой» можно заказать данную услугу для участка любых параметров и с любыми характеристиками.

Наши преимущества

• Более 15 лет опыта
• Решаем сложные задачи, даже те, за которые не берутся конкуренты.
• Гарантируем качественную работу
• Реализовано более 200 объектов
• Комплексное решение поставленных задач
• В течении 24-х часов предоставляем предложение и смету

Цены

Алмазное бурение

Наименование работ	Диаметр бурения, мм	Стоимость, руб за см
Алмазное бурение	42-62	11
	62-102	20
	102-142	55
	142-182	30
	182-222	35
	222-262	40
	262-302	57
	302-362	63
	362-402	73
	402-462	87
	462-502	105

Бурение бетона

Наименование работ	Диаметр бурения, м	Стоимость, руб
Бурение бетона	42-62	700
	62-102	1100
	102-142	1500
	142-182	1700
	182-222	1900
	222-262	2300
	262-302	3100
	302-362	3500
	362-402	4100
	402-462	4700
	462-502	5500

Цементация основания

Наименование работ	Расход цемента на 1 м, кг	Стоимость, руб
Цементация	30	1000
	50	1200
	70	1400
	90	1600
	110	1800
	130	2000
	150	2200
	170	2400
	190	2600
	210	2800

Закрепление грунта

Наименование работ	Диаметр закрепления, м3	Стоимость, руб
Закрепление грунта по манжетной технологии	3,0-11,0	от 5000
Закрепление грунта по манжетной технологии	11,0-20,0	от 8000
Закрепление грунта через перфорированный инъектор	2,0-8,0	от 3500

Использование цементации

Данный способ активно применяется на самых различных объектах, однако в наибольшей степени актуальна для сооружений, которые находятся рядом с водоемами, на болотистой местности, а также построенных на почвах, богатых грунтовыми водами. В таких случаях чаще всего происходит размывание грунта, возникает угроза оползня. Напорно-инъекторная цементация помогает этого избежать. Кроме этого, цементация используется в следующих целях:

• Укрепление грунтов, улучшение деформационных характеристик материалов;
• Улучшение эксплуатационных свойств подвалов, цоколей;
• Улучшение гидроизоляционных свойств;
• Закрепление оползневых склонов.

Сущность способа

Классическая инъекционная цементация осуществляется следующим образом. Сначала под фундамент бурятся скважины, затем в них вводятся инъекторы — металлические трубы. В эти трубы подается уплотняющий раствор, технология приготовления и подачи которого рассчитывается с учетом таких факторов, как тип почвы и нагрузки от строящегося или возведенного здания.

Попадая в толщу грунта, раствор заполняет все трещины и полости, возникающие между инъекторами. Таким образом, самые слабые участки будут максимально усилены — основание становится практически монолитным. Это значительно увеличивает несущую способность. Фактически образуется новый массив, куда входят грунт, цемент, стальные инъекторы (своеобразное армирование). Прочностные и деформационные характеристики такого массива значительно лучше, чем в исходном состоянии. Кроме того, снижается коэффициент фильтрации — меняется тип грунта: из сильноводонепроницаемого он становится маловодонепроницаемым.

Очевидные преимущества этой технологии — помимо ее простоты и дешевизны — в том, что подобное укрепление можно проводить в условиях нехватки пространства, где невозможны забивные сваи. К примеру, подобный метод активно применяется при сносе старых и возведении новых зданий в условиях плотной городской застройки.

Инъекционная цементация не единственный способ укрепления: например, широкое распространение получила также струйная (или «jetgrouting»), основанная на разрушении грунта и одновременном перемешивании её со струёй цемента. В результате грунт укрепляется посредством образования цилиндрических цементных колонн. Еще одна популярная технология: усиление фундамента буроинъекционными сваями, а также составными вдавливаемыми сваями.

Разновидности

Цементация грунтов

Эту процедуру можно успешно проводить для решения следующих задач:

• Усиления грунтов, где расположены фундаменты сооружений различных типов. Повышение деформационных параметров слабых грунтов, выравнивание прочностных характеристик;
• Закрепление склонов — защита от оползней;
• Создание гидроизоляционной системы (противофильтрационной завесы) для цоколей, подвалов и других заглубленных помещений.

Цементация оснований

Через систему скважин каверны, полости заполняются цементным или (при необходимости) цементно-глинистым раствором. Эта процедура способна сделать основание монолитным, существенно повысить прочностные и плотностные характеристики.

Цементация фундаментов

В процессе эксплуатации под фундаментом могут возникать пустоты, порода может вымываться (особенно актуальна такая опасность для почв, богатых грунтовыми водами). Это негативно сказывается на несущей способности — поэтому подобная ситуация требует укрепления. Непосредственно при цементации фундамента скважины бурятся прямо в нем — затем через отверстия закачивается цементный или цементно-глинистый раствор. Процедуре могут подвергаться кирпичные и фундаменты из природного камня.

Дополнительные операции

Простота метода позволяет расширить сферу его применения. С помощью инъекционной цементации можно укрепить колодец, сделать более прочным основу для бассейна, починить коллектор, исправить межэтажное перекрытие, решить другие важные строительные задачи.

ООО «ЮнионСпецСтрой» оказывает услуги по укреплению фундаментов городских зданий, а также объектов, находящихся за чертой города. Наличие необходимых инструментов и механизмов, большой опыт работы в подобной сфере позволяют нам браться за выполнение самых сложных задач.

Наши работы

Укрепление фундаментов грунтов основания в Перми: строительство укрепления на наклонном участке

Практически все строения и сооружения строятся на грунте. От его качества и плотности зависит долговечность, безопасность и эксплуатационные характеристики возводимого объекта. Сам по себе этот материал достаточно хрупкий. Он постоянно испытывает на себе воздействие внутренних и внешних факторов. В результате дает усадку, деформируется и разрушается. Поэтому в строительстве распространено применение различных способов укрепления грунтов. 

На каких этапах применяется эта технология?

На подготовительном этапе, до начала осуществления работ по строительству
При помощи данного способа можно подготовить грунт к возведению производственных построек, дорог, жилых помещений на неподходящих из-за сложного рельефа и геологических особенностей площадках. Например, укрепление грунта на наклонном участке.

В процессе возведения объектов и сооружений
Если по каким-то причинам подготовительная работа была проведена частично или грунт не укрепили совсем, а работы по строительству уже начаты.

После завершения строительных работ и ввода в эксплуатацию
Если в результате постоянного воздействия грунтовых вод, вибрации, давления и прочих факторов начались проблемы с фундаментом, необходимо произвести укрепление грунтов.

Способы закрепления

Выбор метода фиксации зависит от особенностей объекта, самого грунта и задач, которые стоят перед укреплением.
 Наиболее распространены 3 вида:

Можно ли сделать самостоятельно?

От качества подготовки и укрепления грунтовой основы зависит весь успех проведения строительных работ. Настоятельно не рекомендуем пытаться произвести такие работы своими силами.

Качественное укрепление грунтов в Перми — это комплекс, состоящий из серьезных инженерных исследований, детальной проработки проекта и точных, трудоемких работ, выполненных на современном оборудовании опытным, квалифицированным персоналом. И мы готовы взять эту ответственность на себя. 

Оставьте заявку на обследование вашего объекта, наши инженеры внимательно изучат все особенности площадки, предложат возможные решения, посчитают стоимость. Гарантируем высокое качество при минимальных сроках.

Укрепление и цементация почв

Описание:

В инженерно-геологической практике используются различные методы для улучшения свойств грунтов in situ. К разным типам почв применимы разные методы. Технология использования карбонатных осадков, вызванных микробами (MICP), в качестве средства улучшения свойств песчаной почвы вызвала значительный интерес среди инженеров-строителей и инженеров-геологов за последнее десятилетие.Эти методы MICP создают препятствия для широкомасштабного внедрения, включая невозможность проникать в мелкий песок и илистые почвы и вызывают явление биологической закупорки.

Исследователи из Университета штата Аризона изобрели многообещающую технологию, в которой используется уреаза сельскохозяйственного происхождения, чтобы вызвать осаждение карбонатов в почвах. Усовершенствованные функции этой технологии включают в себя стимулирование выпадения карбонатных осадков в более мелкозернистых почвах, чем это возможно при использовании MICP, включая поиск песчаных и илистых почв.Кроме того, новая технология позволяет улучшить столбы почвы за счет осаждения карбонатов, а не цементации всей массы почвы.

Возможные приложения

• Гражданское строительство
• Морское строительство
• Горное дело
• Контроль эрозии
• Защита от пыли

Преимущества и преимущества

• Улучшение сыпучих почв. Повышение прочности фундаментов в песках и илах.
• Экономично. Сэкономьте на насосном и нагнетательном оборудовании, настройке площадки, очистке и трудозатратах.
• Многократное применение затирки. Неразрушающая альтернатива химическому заполнению, цементному раствору с микрочастицами, уплотняющему раствору и глубокому перемешиванию грунта
• Экологичность. Облегчить удаление вредных побочных продуктов, которые могут обратить вспять реакцию осаждения.

---

Для получения дополнительной информации об изобретателях и их исследованиях см.

Dr.Веб-страница каталога Эдварда Кавазанджяна

Веб-страница каталога доктора Насера ​​Хамдана

(PDF) Повышение прочности почвы за счет микробной цементации

Повышение прочности почвы за счет микробной цементации

YASIN DURSUN SARI

Кафедра гражданского строительства, факультет инженерии и архитектуры, Стамбульский университет Гелисим, Стамбул, Турция

Получено 17 июля 2014 г., принято 6 августа 2014 г.

В данном исследовании был использован метод биологически индуцированной цементации (BioGrout) для улучшения инженерных свойств почвы.

Лабораторные испытания были проведены для количественной оценки влияния обработки BioGrout на прочность двух типов песка с использованием бактерий

Sporosarcina pasteurii. Также были изучены несущая способность и другие параметры, такие как единицы образования колоний (количество бактерий), уровень pH

, температура и количество CaCO

3

. Кальцификация (цементация) в результате осаждения CaCO

3

на минеральных поверхностях четко наблюдалась на изображениях, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).Наконец, влияние песчаного материала

на эффективность биоцементации было исследовано с использованием различных типов песка.

Ключевые слова: биоцементация, BioGrout, Sporosarcina pasteurii, прочность почвы

Введение

Микробная активность играет важную роль в образовании

карбонатных отложений почвы. Цементация, вызванная микробами

, представляет собой осаждение CaCO

3

, которое сопровождается

биологическими процессами в большей части природы.Микробы из

почв и водных сред вызывают осаждение CaCO

3

(Lian

et al. 2006).

Метод микробиологической цементации — это использование

бактерий с питательными веществами в качестве источника энергии. Бактерии имеют

круглую, палочковидную или спиралевидную форму без мембраны —

заключенное ядро ​​с простой клеточной структурой. Размеры

варьируются от 0,5 до 3 мм (Mitchell and Santamarina 2005). Клетка

для роста и размножения бактерий нужен углерод для образования

молекулы в клетках и энергия для поддержания жизни.Бактерии

живут в аэробных и анаэробных средах и являются гетеро-

трофическими. Аэробные бактерии живут в среде со свободным или

растворенным кислородом, в отличие от анаэробных бактерий. Полупроницаемая клеточная мембрана

контролирует перенос химикатов

и электрические заряды внутрь и наружу. Осадки

углекислого газа на поверхности бактерий варьируются от глины

до гравия.

В последние годы многие исследователи использовали метод индуцированной микробиологической цементации

для улучшения инженерных свойств почвы

(т.е.е., прочность, непроницаемость). Успешные результаты

этого нового метода побудили исследователей

изучить доступность этого метода в различных областях

(Мартин и др., 1996; Деннис и Тернер, 1989; Секи

,

и др., 1998; ДеДжонг и др. 2006; Perkins et al. 2000; Ghosh

et al. 2005; Tittelboom et al. 2010; Whiffn 2004).

В результате биоцементации, внесенной бактериями и

реагентов для цементирования в почву, прочность почвы может быть улучшена на

за счет образования частиц почвы в связки кальцита

.Уреазоположительные бактерии широко распространены в среде

; в результате обработка почвы in situ, вероятно, не требует внесения чужеродных уреолитических бактерий.

Нативные уреолитические бактерии могут быть воспроизведены с помощью инъекций питательных веществ

до тех пор, пока их рост не достигнет желаемой концентрации

(Wei-Soon et al. 2012).

Целью данного исследования было изучение свойств

микробиологически обработанного рыхлого песка.Также были изучены количество и последовательность

влияний питательных веществ и уровня pH. Определяли количество воспроизводимых бактерий

, уровень pH, температуру и количество

СаСО

3

. Осаждение карбоната кальция

было обнаружено с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM)

и измерено методом титрования EDTA.

Кальцит Осадки

Питательные вещества, вода, pH, температура, представление

органических загрязнителей и тяжелых металлов, объем твердых веществ,

концентрация растворенного органического углерода и концентрация ионов кальция

являются факторами. влияющие на рост

бактерий и осаждение CaCO

3

(Tittelboom

et al.2010; Митчелл и Сантамарина 2005; ДеДжонг и др.

2006; 2010). Stocks-Fisher et al. (1999) заявили, что осаждение карбоната кальция

достигло пика при уровне pH

8. Nemati и Voordouw (2003) заявили, что при более низкой концентрации

фермента (0,03 г = 1) увеличивается температуры

от 20 до 50 ° C улучшилось осаждение CaCO

3

. Это

можно резюмировать, что кальцит = CaCO

3

процесс осаждения

зависит в основном от четырех элементов: —

центрирование; концентрация растворенного неорганического углерода; pH;

и наличие сайтов зародышеобразования.Кроме того, условия окружающей среды, такие как соленость, температура и питательные вещества

, также влияют на осаждение кальцита, CaCO

3

.

Адресная переписка с Ясином Дурсун Сари, факультет

инженерии и архитектуры, Университет Гелисим, Авджылар,

Стамбул, Турция. E-mail: [email protected]

Цветные версии одного или нескольких рисунков из артикула

можно найти на сайте www.tandfonline.com / umgt.

Морские георесурсы и геотехнология, 33: 567–571

Авторские права № 2015 Taylor & Francis Group, LLC

ISSN: 1064-119X print / 1521-0618 online

DOI: 10.1080 / 1064119X.2014.953234

Загружено [ Китайская академия инженерной физики] на 06:19 18 января 2016

Основы стабилизации грунтов | SpringerLink

1.

Das BM (2015) Принципы проектирования фундаментов. Cengage Learning, Бостон

Google Scholar

2.

Hausmann MR (1990) Инженерные принципы модификации грунта. McGraw-Hill, Maidenheach

Google Scholar

3.

Шервуд П. (1993) Стабилизация грунта цементом и известью. Лаборатория транспортных исследований, Колледж-Парк

Google Scholar

4.

Наейни С.А., Надериния Б., Изади Э. (2012) Прочность на сжатие без ограничения глинистых грунтов, стабилизированных полимером на водной основе.KSCE J Civ Eng 16 (6): 943–949

Статья Google Scholar

5.

Прусински Дж., Бхаттачарья С. (1999) Эффективность портландцемента и извести в стабилизации глинистых грунтов. Transp Res Rec J Transp Res Board 1652: 215–227

Статья Google Scholar

6.

McDowell C (1959) Стабилизация почв известью, известково-золой и другими материалами, реагирующими на известь. Highway Res Board Bull 231: 60–66

Google Scholar

7.

Puppala AJ, Hanchanloet S, Jadeja M, Burkart B (1999) Сульфат-индуцированная вертикальная волна: тематическое исследование. In: Proceedings, ежегодное собрание совета транспортных исследований, Вашингтон, округ Колумбия, США

8.

Saussaye L, Boutouil M, Baraud F, Leleyter L (2015) Влияние сульфатных и хлорид-ионов на геотехнические и микроструктурные свойства почв, обработанных гидравлические вяжущие: индивидуальные и сцепные эффекты. Eng Geol 189: 98–103

Статья Google Scholar

9.

Каминскас Р., Бараускас И. (2014) Влияние пуццолана на сульфатную атаку цементного камня под действием хлорид-ионов. Mater Struct 47 (11): 1901–1910

Статья Google Scholar

10.

Firoozi AA, Taha MR, Firoozi AA (2014) Нанотехнологии в гражданском строительстве. Электронный журнал Geotech Eng 19: 4673–4682

Google Scholar

11.

Фироози А.А., Таха М.Р., Фироози А.А., Хан Т.А. (2014) Оценка наноцеолита на свойствах почвы.Aust J Basic Appl Sci 8 (19): 292–295

Google Scholar

12.

Ван Л. (2002) Цементная стабилизация почв в присутствии сульфата. Докторская диссертация

13.

Литтл Д.Н., Наир С. (2009) Рекомендуемая практика для стабилизации грунтов земляного полотна и основных материалов. Национальная совместная программа исследования автомобильных дорог. Совет по транспортным исследованиям национальных академий

14.

Абу-Фарсах М., Дхакал С., Чен К. (2015) Лабораторные характеристики цементно обработанного / стабилизированного очень слабого грунта земляного полотна при циклической нагрузке.Найденные почвы 55 (3): 504–516

Статья Google Scholar

15.

Хан Т.А., Таха М.Р., Фироози А.А., Фироози А.А. (2015) Испытания на прочность смесей иллита и черноземов, обработанных ферментами. В кн .: Труды института инженерно-строительной устойчивости, т. 169, нет. 5. Томас Телфорд Лтд., Вестминстер. pp 214–222

16.

Firoozi AA, Firoozi AA, Baghini MS (2017) Обзор физико-химической глины.J Civ Eng Urban 6 (4): 64–71

Google Scholar

17.

Chittoori BCS (2008) Влияние минералогии глины на долгосрочное функционирование химически обработанных экспансивных глин, докторская диссертация, Техасский университет в Арлингтоне

18.

Читтури, Британская Колумбия, Пуппала AJ, Wejrungsikul T, Hoyos LR (2013) Экспериментальные исследования стабилизированных глин при различных циклах выщелачивания. J Geotech Geoenviron Eng 139 (10): 1665–1675

Статья Google Scholar

19.

Croft JB (1967) Влияние минералогического состава почвы на стабилизацию цемента. Геотехника 17 (2): 119–135

Статья Google Scholar

20.

Эстабраг А.Р., Бордбар А.Т., Джавади А.А. (2013) Исследование механического поведения композита волокно-глина с натуральным волокном. Geotech Geol Eng 31 (2): 501–510

Статья Google Scholar

21.

Anggraini V, Huat BBK, Asadi A, Nahazanan H (2014) Влияние кокосового волокна и извести на геотехнические свойства морской глинистой почвы.В: 7-й Международный конгресс по экологической геотехнике: iceg2014, инженеры, Австралия. стр. 1430

22.

Парсонс Р., Милберн Дж. (2003) Инженерное поведение стабилизированных грунтов. Transp Res Rec J Transp Res Board 1837: 20–29

Статья Google Scholar

23.

Uchikawa, H., and Uchida, S. (1980, июль). Влияние пуццолана на гидратацию C ₃ A. В материалах 7-го Международного конгресса по химии цемента, подтема IV, Париж, Франция, стр. 24–29

24.

Кезди А. (1979) Строительство стабилизированных грунтовых дорог в инженерно-геологических изысканиях. Эльзевир, Лондон

Google Scholar

25.

Дэн С.П., Табатабай М.А. (1997) Влияние обработки почвы и обработки пожнивных остатков на активность ферментов в почвах: III. Фосфатазы и арилсульфатаза. Biol Fertil Soils 24 (2): 141–146

Статья Google Scholar

26.

Джонс Л.Д., Джефферсон И. (2012) Экспансивные почвы.ICE Publishing, Лондон, стр. 413–441

Google Scholar

27.

Аль-Равас А.А., Хаго А.В., Аль-Сарми Х. (2005) Влияние извести, цемента и саруджа (искусственного пуццолана) на потенциал набухания обширной почвы из Омана. Build Environ 40 (5): 681–687

Статья Google Scholar

28.

Firoozi AA, Taha MR, Firoozi AA (2014) Анализ несущей способности двух- и трехслойного грунта.Электронный журнал Geotech Eng 19: 4683–4692

Google Scholar

29.

Макуса Г.П. (2012) Методы и материалы стабилизации грунтов в инженерной практике. Технологический университет Лулео, Лулео

Google Scholar

30.

Sirivitmaitrie C, Puppala A, Saride S, Hoyos L (2011) Комбинированная известково-цементная стабилизация для увеличения срока службы дорог с низкой интенсивностью движения. Transp Res Rec J Transp Res Board 2204: 140–147

Статья Google Scholar

31.

Ronoh V, Too JK, Kaluli JW, Victor MR (2014) Влияние цемента на физические свойства расширяющегося глинистого грунта и прочность на сжатие сжатых взаимосвязанных глиняных блоков. Eur Int J Sci Technol 3 (8): 74–82

Google Scholar

32.

Хемисса М, Махамеди А (2014) Стабилизация цементно-известковой смесью расширительного слоя поверх консолидированной глины. Appl Clay Sci 95: 104–110

Статья Google Scholar

33.

Pedarla A, Chittoori S, Puppala A (2011) Влияние минералогии и индекса пластичности на эффективность стабилизации экспансивных глин. Transp Res Rec J Transp Res Board 2212: 91–99

Статья Google Scholar

34.

Исмаил А., Багини М.С., Карим М.Р., Шокри Ф., Аль-Мансоб Р.А., Фирузи А.А., Фирузи А.А. (2014) Лабораторные исследования прочностных характеристик цементно-обработанного основания. В кн .: Прикладная механика и материалы, т. 507.Публикации Trans Tech, Цюрих. pp 353–360

35.

Bell FG (1996) Известковая стабилизация глинистых минералов и почв. Eng Geol 42 (4): 223–237

Статья Google Scholar

36.

Тедеско Д.В. (2006) Гидромеханическое поведение известково-стабилизированных грунтов, Докторская диссертация, Ph.D. диссертация, Universit degli Studi di Cassino Facoltà di Ingegneria

37.

Louafi B, Hadef B, Bahar R (2015) Улучшение геотехнических характеристик глинистых грунтов с использованием извести.In: Advanced Materials Research, vol 1105. Trans Tech Publications, Zürich. pp 315–319

38.

Pei X, Zhang F, Wu W, Liang S (2015) Физико-химические и индексные свойства лесса, стабилизированного известью и кучей летучей золы. Appl Clay Sci 114: 77–84

Статья Google Scholar

39.

Юнг С., Бобет А. (2008) Оценка обработанных известью почв после строительства. https://doi.org/10.5703/1288284313443

40.

Little DN (1999) Оценка структурных свойств грунтов и заполнителей, стабилизированных известью. Подготовлено для Национальной ассоциации извести, том 1, стр. 1–89

41.

Соланки П., Заман М., Дин Дж. (2010) Модуль упругости глиняных грунтов, стабилизированных известью, летучей золой класса C и пылью цементных печей для конструкция дорожного покрытия. Transp Res Rec J Transp Res Board 2186: 101–110

Статья Google Scholar

42.

Аль-Кики И.М., Аль-Аталла М.А., Аль-Зубайди А.Х. (2011) Долгосрочная прочность и долговечность глинистого грунта, стабилизированного известью.Eng Tech J 29 (4): 725–735

Google Scholar

43.

Арман А., Барклай Р.Т., Касиас Т.Дж., Крокер Д.А., Адаска В.С., Де Граффенрейд Р.Л., Super DW (1990) Отчет о состоянии цемента в грунтах. ACI Mater J 87 (4): 395–417

Google Scholar

44.

Broderick GP, Daniel DE (1990) Стабилизация уплотненной глины против химического воздействия. J Geotech Eng 116 (10): 1549–1567

Статья Google Scholar

45.

Haraguchi M, Miyadera K, Uemura K, Sumizawa T., Furukawa T., Yamada K, Yamada Y (1994) Ангиогенная активность ферментов. Природа 368: 198

Артикул Google Scholar

46.

Кассим К.А., Черн К.К. (2004) Малайзийские связные почвы, стабилизированные известью. Malays J Civil Eng 16 (1): 13–23

Google Scholar

47.

Абдулла Н., Абдулла Р. (2013) Влияние гуминовой кислоты на микроструктуру органической глины, обработанной известью.Int J Eng 2 (11): 1827–1833

Google Scholar

48.

Гобади М.Х., Абдилор Ю., Бабазаде Р. (2014) Стабилизация глинистых грунтов с помощью извести и влияние изменений pH на параметры прочности на сдвиг. Bull Eng Geol Env 73 (2): 611–619

Статья Google Scholar

49.

Саида КАХ, Кассима К.А., Юнуса Н.З.М., Нурб Х. (2015) Физико-химические характеристики тропической каолиновой глины, стабилизированной известью.J Teknol 72 (3): 83–90

Google Scholar

50.

Bose B (2012) Геотехнические свойства экспансивного грунта, стабилизированного летучей золой. Электронный журнал Geotech Eng 17: 1339–1353

Google Scholar

51.

Тастан Э.О., Эдиль Т.Б., Бенсон Ч.Х., Айдилек А.Х. (2011) Стабилизация органических почв с помощью летучей золы. J Geotech Geoenviron Eng 137 (9): 819–833

Статья Google Scholar

52.

Pandian NS (2013) Характеристики летучей золы применительно к геотехническим приложениям. J Indian Inst Sci 84 (6): 189–216

Google Scholar

53.

Фани Кумар Б.Р., Шарма Р.С. (2004) Влияние летучей золы на инженерные свойства экспансивных грунтов. J Geotech Geoenviron Eng 130 (7): 764–767

Статья Google Scholar

54.

Фироози А.А., Таха М.Р., Фироози А.А., Хан Т.А. (2015) Влияние циклов замораживания-оттаивания на безграничную прочность на сжатие глинистых грунтов, обработанных известью.J Teknol 76 (1): 107–113

Google Scholar

55.

Zulkifley MTM, Ng TF, Raj JK, Hashim R, Bakar AFA, Paramanthan S, Ashraf MA (2014) Обзор стабилизации тропических низинных торфов. Bull Eng Geol Env 73 (3): 733–746

Статья Google Scholar

56.

Радхакришнан Г., Кумар М.А., Раджу ГВРП (2014) Набухающие свойства экспансивных грунтов, обработанных химическими веществами и летучей золой.Am J Eng Res 3 (4): 245–250

Google Scholar

57.

Рупнов Т.Д., Франклин Б., Уайт Д.Д. (2015) Стабилизация золы-уноса класса C переработанного асфальтового покрытия и грунта — пример из практики. В: Конференция «Мир угольной золы 2015» в Насвхилле, Теннесси, стр. 1–19

58.

Пуппала А, Мусенда С. (2000) Влияние армирования волокном на изменение прочности и объема в экспансивных грунтах. Transp Res Rec J Transp Res Board 1736: 134–140

Статья Google Scholar

59.

Sharma V, Vinayak HK, Marwaha BM (2015) Повышение прочности почвы на сжатие с использованием натуральных волокон. Constr Build Mater 93: 943–949

Статья Google Scholar

60.

Фироози А.А., Таха М.Р., Фироози А.А., Хан Т.А. (2015) Влияние ультразвуковой обработки на оценку микротканей глины с помощью атомно-силовой микроскопии. Измерение 66: 244–252

Артикул Google Scholar

61.

Кристело Н., Кунья В.М., Диас М., Гомес А.Т., Миранда Т., Араужо Н. (2015) Влияние дискретного армирования волокном на реакцию на одноосное сжатие и скорость сейсмических волн в цементно-стабилизированной песчано-глинистой глине. Geotext Geomembr 43 (1): 1–13

Статья Google Scholar

62.

Йылмаз Ю. (2015) Уплотняющие и прочностные характеристики глинистого грунта с добавлением золы-уноса и волокон. Eng Geol 188: 168–177

Статья Google Scholar

63.

Anagnostopoulos CA, Tzetzis D, Berketis K (2014) Прочность на сдвиг связных грунтов, армированных полипропиленовым волокном. Geomech Geoeng 9 (3): 241–251

Статья Google Scholar

64.

Шукла С.К., Сивакуган Н., Сингх А.К. (2010) Аналитическая модель для армированных волокном зернистых грунтов при высоких ограничивающих напряжениях. J Mater Civ Eng 22 (9): 935–942

Статья Google Scholar

65.

Гувер К.Г., Ульм Ф.Дж. (2015) Экспериментальная химико-механика свойств раннего разрушения цементного теста. Cem Concr Res 75: 42–52

Статья Google Scholar

66.

Le Chatelier H (1919) Кристаллоиды против коллоидов в теории цементов. Trans Faraday Soc 14: 8–11

Статья Google Scholar

67.

Тейлор М.А. (1971) Общая теория поведения цементных паст, строительных растворов и бетонов.J Proc 68 (10): 756–762

Google Scholar

68.

Li X (2014) Усадочное растрескивание грунтов и цементно-стабилизированных грунтов: механизмы и моделирование. Университет штата Вашингтон, Pullman

Google Scholar

69.

Соланки П., Заман М. (2012) Микроструктурные и минералогические характеристики глины, стабилизированной с использованием стабилизаторов на основе кальция. В кн .: Сканирующая электронная микроскопия.InTech

70.

Аксан З., Челиклер Д. (2012) Турецкое адаптационное исследование опросника глобального потепления. Proc Social Behav Sci 31: 681–684

Статья Google Scholar

71.

Taha MR, Khan TA, Jawad IT, Firoozi AA, Firoozi AA (2013) Недавние экспериментальные исследования по стабилизации почвы с помощью биоферментов — обзор. Электронный журнал Geotech Eng 18: 3881–3894

Google Scholar

72.

Zhang XF, Zhang SY, Hu ZY, Yu G, Pei CH, Sa RN (2012) Идентификация соединительных элементов с высокими выбросами парниковых газов для проектирования структуры низкоуглеродистой продукции. J Clean Prod 27: 118–125

Статья Google Scholar

73.

Али М.Б., Сайдур Р., Хоссейн М.С. (2011) Обзор анализа выбросов в цементной промышленности. Renew Sustain Energy Rev 15 (5): 2252–2261

Статья Google Scholar

74.

Du Y, Yi Q, Li C, Liao L (2015) Ориентированные на жизненный цикл низкоуглеродные операционные модели машиностроительной отрасли. J Clean Prod 91: 145–157

Артикул Google Scholar

75.

Микулчич Х., Вуянович М., Дуич Н. (2013) Снижение выбросов CO ₂ в цементной промышленности Хорватии. Appl Energy 101: 41–48

Статья Google Scholar

76.

Микульчич Х., Вуянович М., Фидарос Д.К., Пришинг П., Минич И., Татчл Р., Стефанович Г. (2012) Применение моделирования CFD для поддержки сокращения выбросов CO ₂ в цементной промышленности.Energy 45 (1): 464–473

Статья Google Scholar

77.

Гао Т., Шен Л., Шен М., Чен Ф, Лю Л., Гао Л. (2015) Анализ различий в выбросах углекислого газа при производстве цемента и их основных детерминантах. J Clean Prod 103: 160–170

Артикул Google Scholar

78.

Лиска М., Аль-Таббаа А. (2008) Характеристики магнезиальных цементов в прессованных каменных блоках с натуральными заполнителями: оптимизация производственных параметров.Constr Build Mater 22 (8): 1789–1797

Статья Google Scholar

79.

Митчелл Дж. К., Сога К. (2005) Основы поведения почвы, 3-е изд. Вили, Нью-Йорк. ISBN: 978-0-471-46302-3

Google Scholar

80.

Наир С., Литтл Д. (2011) Механизмы бедствия, связанные с сульфатным пучением в обработанных известью почвах. Transp Res Rec J Transp Res Board 2212: 82–90

Статья Google Scholar

81.

Пуппала А.Дж., Таллури Н., Читтури BC (2014) Обработка сульфатсодержащих почв стабилизатором на основе кальция. Proc Inst Civil Eng Ground Improv 167 (3): 162–172

Статья Google Scholar

82.

Обика Б., Фрир-Хьюиш Р.Дж. (1990) Повреждение тонких битумных покрытий дорог и взлетно-посадочных полос, вызванных растворимыми солью. Aust Road Res 20 (4): 24–41

Google Scholar

83.

Kinuthia JM, Wild S, Jones GI (1999) Влияние сульфатов одновалентных и двухвалентных металлов на консистенцию и уплотнение каолинита, стабилизированного известью.Appl Clay Sci 14 (1): 27–45

Статья Google Scholar

84.

Alsharef J, Taha MR, Firoozi AA, Govindasamy P (2016) Возможности использования наноуглеродов для стабилизации слабых грунтов. Appl Environ Soil Sci 2016: 1–9. http://dx.doi.org/10.1155/2016/5060531

Артикул Google Scholar

85.

Рейс М.Б. (1981) Образование экспансивного сульфоалюмината кальция под действием сульфат-иона на выветрившиеся граниты в среде, насыщенной гидроксидом кальция.Cem Concr Res 11 (4): 541–547

Статья Google Scholar

86.

Ismaiel HAH (2006) Обработка и улучшение геотехнических свойств различных мягких мелкозернистых грунтов с помощью химической стабилизации. Shaker

87.

Chan KY, Heenan DP (1999) Вызванная известью потеря почвенного органического углерода и ее влияние на агрегативную стабильность. Soil Sci Soc Am J 63 (6): 1841–1844

Статья Google Scholar

88.

Hampton MB, Edil TB (1998) Увеличение прочности органических грунтов с помощью вяжущих веществ цементного типа. В кн .: Улучшение почвы при раскопках. ASCE, Рестон. pp 135–148

89.

Линг ФНЛ, Кассим К.А., Карим А., Тармизи А., Чан Т.В. (2013) Стабилизация искусственной органической почвы при комнатной температуре с использованием смешанного цеолита извести. In: Advanced Materials Research, vol 723. Trans Tech Publications, Zürich. pp 985–992

90.

Tremblay H, Duchesne J, Locat J, Leroueil S (2002) Влияние природы органических соединений на тонкую стабилизацию грунта с помощью цемента.Can Geotech J 39 (3): 535–546

Артикул Google Scholar

91.

Morse JW, Arvidson RS, Lüttge A (2007) Образование и растворение карбоната кальция. Chem Rev 107 (2): 342–381

Артикул Google Scholar

92.

Hossain MT, Hoq A, Akhter M, Hossain AF (2015) Исследование различных свойств органической почвы путем добавления летучей золы. Int J Eng Sci Technol 7 (1): 1

Статья Google Scholar

93.

Firoozi AA, Olgun G, Mobasser S (2016) Углеродные нанотрубки и гражданское строительство. Saudi J Eng Technol 1 (1): 1–4

Google Scholar

94.

Chenu C, Rumpel C, Lehmann J (2015) Методы изучения органического вещества почвы: природа, динамика, пространственная доступность и взаимодействие с минералами. В кн .: Микробиология, экология и биохимия почвы, 4-е изд., Стр. 383–419. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-415955-6.00013-X

95.

Sasanian S, Newson TA (2014) Основные параметры, определяющие поведение обработанных цементом глин. Найденные почвы 54 (2): 209–224

Статья Google Scholar

96.

Чжан Р.Дж., Лу Ю.Т., Тан Т.С., Фун К.К., Сантосо А.М. (2014) Долгосрочное влияние температуры отверждения на прочностные характеристики глины, стабилизированной цементом. J Geotech Geoenviron Eng 140 (8): 401–415

Статья Google Scholar

97.

Dhakal SK (2012) Стабилизация очень слабого грунта земляного полотна с помощью цементирующих стабилизаторов

98.

Wong LS, Hashim R., Ali F (2013) Повышенная прочность и снижение проницаемости стабилизированного торфа: акцент на применении каолина в качестве пуццолановой добавки . Constr Build Mater 40: 783–792

Статья Google Scholar

99.

Линг Ф.Н., Кассим К.А., Карим А., Тармизи А. (2013) Продукты реакции каолиновой кислоты, стабилизированной цеолитом извести.В: Прикладная механика и материалы, том 372. Trans Tech Publications, Цюрих. pp 88–96

100.

Пакир Ф. Б., Абдул Карим АТБ, Линг Ф. Н., Кассим К. А. (2013) Влияние гуминовой кислоты на геохимические свойства каолина. In: Advanced Materials Research, vol 701. Trans Tech Publications, Zürich. pp 310–313

101.

Puppala AJ, Wattanasanticharoen E, Punthutaecha K (2003) Экспериментальные оценки методов стабилизации богатых сульфатами экспансивных почв. Земляная импровизация 7 (1): 25–35

Статья Google Scholar

102.

Пуппала А.Дж., Таллури Н.С., Читтури Б.С., Гейли А. (2012) Уроки, извлеченные из исследований сульфатно-индуцированного пучения в химически обработанных почвах. В кн .: Материалы международной конференции по благоустройству и наземному контролю. Research Publishing, vol 1. pp 85–98

103.

Mitchell JK (1986) Практические проблемы из-за удивительного поведения почвы. J Geotech Eng 112 (3): 259–289

Статья Google Scholar

104.

Раджасекаран Г. (2005) Сульфатная атака и образование эттрингита в морских глинах, стабилизированных известью и цементом. Ocean Eng 32 (8): 1133–1159

Статья Google Scholar

105.

Turkoz M, Savas H, Acaz A, Tosun H (2014) Влияние раствора хлорида магния на инженерные свойства глинистого грунта с расширяющими и диспергирующими характеристиками. Appl Clay Sci 101: 1–9

Статья Google Scholar

106.

Yong RN, Ouhadi VR, Mohamed AMO (1996) Физико-химическая оценка разрушения стабилизированного мергелевого грунта. В: Материалы 49-й Канадской геотехнической конференции «Границы геотехнологии», том 2, стр. 769–776

107.

Verástegui-Flores RD, Di Emidio G (2014) Влияние сульфатной атаки на механические свойства и гидравлическую проводимость цемента -смешанная глина. Appl Clay Sci 101: 490–496

Статья Google Scholar

108.

Xu LL, Wang PM, Wu GM, Zhang GF (2014) Влияние сульфата кальция на образование эттрингита в смешанных системах с алюминатом и сульфоалюминатом кальция. В: Ключевые инженерные материалы, том 599. Trans Tech Publications, Цюрих. pp 23–28

109.

Хантер Д. (1988) Известковое пучение в сульфатсодержащих глинистых почвах. J Geotech Eng 114 (2): 150–167

Статья Google Scholar

110.

Сога К., Кумар К., Бисконтин Дж., Куо М. (ред.) (2014) Геомеханика от микро к макро. CRC Press, Boca Raton

111.

Eisazadeh A (2015) Термические характеристики монтмориллонитовых и каолинитовых почв, стабилизированных известью и фосфорной кислотой. J Therm Anal Calorim 121 (3): 1239–1246

Артикул Google Scholar

112.

Takemoto K (1980) Гидратация пуццоланового цемента. В: 7-й Международный конгресс химия цемента I, доклад № 2

Глава 7 — Зола-унос при улучшении почвы. Факты о золе-уносе для инженеров-дорожников. Вторичная переработка. Устойчивое развитие.

Факты о летучей золе для дорожных инженеров

Глава 7. Летучая зола при улучшении почвы

Введение

Стабилизация грунта — это изменение свойств грунта для улучшения инженерных характеристик грунта.Чаще всего изменяются такие свойства, как плотность, содержание воды, пластичность и прочность. Изменение свойств грунта — это временное повышение устойчивости земляного полотна для ускорения строительства.

Зола-унос класса C и смеси продуктов извести класса F могут использоваться во многих геотехнических приложениях, характерных для строительства автомагистралей:

• Для повышения прочностных свойств
• Стабилизировать набережную
• Для контроля усадочно-набухающих свойств экспансивных грунтов
• Осушитель, снижающий влажность почвы и способствующий ее уплотнению

Зола-унос класса C может использоваться как самостоятельный материал из-за ее самоцементирующих свойств.Зольную пыль класса F можно использовать для стабилизации грунта с добавлением вяжущего вещества (известь, известковая пыль, ЦП и цемент). Самоцементное поведение летучей золы определяется стандартом ASTM D 5239. Это испытание представляет собой стандартный метод определения прочности на сжатие кубиков, изготовленных из летучей золы и воды (весовое соотношение вода / летучая зола составляет 0,35), испытанный через семь дней с стандартное влажное отверждение. Самоцементные характеристики ранжируются, как показано ниже:

Сильно самоцементирующийся	> 500 фунтов на кв. Дюйм (3400 кПа)
Умеренно самоцементирующийся	100–500 фунтов на кв. Дюйм (700–3400 кПа)
Не самоцементирующийся	700 кПа)

Следует отметить, что результаты, полученные из ASTM D 5239, характеризуют только цементирующие характеристики смесей летучей золы и воды и сами по себе не обеспечивают основу для оценки потенциальных взаимодействий между летучей золой и почвой или совокупный.

Использование летучей золы для стабилизации и модификации почвы может зависеть от местных экологических требований, касающихся выщелачивания и потенциального взаимодействия с грунтовыми водами и прилегающими водотоками.

Стабилизация почвы для повышения прочности почвы

Летучая зола успешно использовалась во многих проектах для улучшения прочностных характеристик грунтов. Летучая зола может использоваться для стабилизации оснований или земляного полотна, для стабилизации обратной засыпки с целью снижения бокового давления грунта и для стабилизации насыпей с целью повышения устойчивости откосов.Типичная глубина стабилизированного грунта составляет от 15 до 46 сантиметров (от 6 до 18 дюймов). Основная причина, по которой летучая зола используется при стабилизации грунта, заключается в улучшении прочности грунта на сжатие и сдвиг. Прочность на сжатие почв, обработанных летучей золой, зависит от:

• Свойства грунта на месте
• Время задержки
• Содержание влаги при уплотнении
• Соотношение добавления летучей золы

Рисунок 7-1: Смешивание и формирование грунта, стабилизированного летучей золой

Время задержки. Время задержки — это время, прошедшее между моментом первого контакта летучей золы с водой и окончательным уплотнением почвы, смеси летучей золы и воды. Прочность на сжатие сильно зависит от времени задержки. И плотность, и прочность уменьшаются с увеличением задержки до окончательного уплотнения. Время задержки имеет решающее значение из-за быстрого характера реакции трикальцийалюмината (C3A), которая происходит, когда летучая зола класса C смешивается с водой. Плотность и прочность снижаются, потому что часть энергии уплотнения должна использоваться для преодоления связывания частиц почвы за счет цементации, а также потому, что часть потенциала цементирования теряется.Максимальная прочность смесей почвенно-зольной пыли достигается без промедления. Обычно для строительных целей указывается часовая задержка уплотнения.

Содержание влаги. Содержание воды в грунтовой смеси, стабилизированной летучей золой, влияет на прочность. Максимальная прочность, достигаемая в смесях почвы и зольной пыли, обычно достигается при влажности ниже оптимальной для плотности. Для иловых и глинистых почв оптимальное содержание влаги для прочности обычно на четыре-восемь процентов ниже оптимального для максимальной плотности.Для гранулированных грунтов оптимальное содержание влаги для максимальной прочности обычно на один-три процента ниже оптимальной влажности для плотности. Поэтому очень важно контролировать влажность во время строительства. Влагосодержание обычно измеряется с помощью прибора для измерения ядерной плотности.

Рисунок 7-2: Уплотнение грунта, стабилизированного летучей золой.

Коэффициенты сложения. Типичные нормы добавления летучей золы составляют от 8 до 16 процентов от сухой массы почвы.Норма добавления зависит от характера почвы, характеристик летучей золы и желаемой прочности. Скорость добавления должна определяться лабораторными испытаниями конструкции смеси. Как правило, чем выше скорость добавления, тем выше реализуемая прочность на сжатие. Летучая зола для транспортных проектов государственного департамента обычно соответствует требованиям AASHTO M 295 (ASTM C 618), хотя требования этой спецификации не являются необходимыми для этого применения и могут увеличить затраты на поставку золы.Все больше и больше успешно используются материалы, не соответствующие требованиям AASHTO M 295. Следует отметить, что практически любую летучую золу, которая имеет хотя бы некоторые самоцементные свойства, можно спроектировать для использования в транспортных проектах.

Свойства почвы. Пластичность почв, обработанных классом C или другой летучей золой с высоким содержанием кальция, зависит от типов глинистых минералов, присутствующих в почве, и их адсорбированной воды. Почвы, содержащие более 10 процентов сульфатов, при некоторых применениях склонны к чрезмерному набуханию.Кроме того, органические почвы трудно стабилизировать с помощью летучей золы.

Стабилизация почвы для предотвращения усадочного набухания

Многие глинистые почвы (пластичные почвы) претерпевают значительные объемные изменения при колебаниях содержания влаги. Эти объемные изменения, если их не контролировать, могут привести к перемещению конструкций и создать нагрузки, которые могут вызвать преждевременное разрушение.

Пластичность грунта исторически оценивалась количественно с помощью индекса пластичности, определяемого стандартом ASTM D 4318.Обычно спецификации ограничивают индекс пластичности почвы не более 10-12, чтобы гарантировать стабильность материала. В целом, чем выше индекс пластичности, тем выше вероятность усадки или набухания в результате колебаний содержания влаги в почве.

Рисунок 7-3: Перемешивание и уплотнение летучей золы в пластичный грунт.

Исторически пластичные почвы обрабатывались негашеной известью (CaO) или гашеной известью [Ca (OH) 2] для снижения их пластичности.Известь химически реагирует с частицами почвы, эффективно изменяя размер зерна почвы от глины (менее 0,002 мм) до размера ила (от 0,05 до 0,002 мм). Определение индекса пластичности направлено на измерение этого химического изменения в почве.

Летучая зола снижает способность пластичного грунта к объемному расширению за счет механизма физического цементирования, который не может быть оценен с помощью индекса пластичности. Летучая зола контролирует набухание при усадке, цементируя зерна почвы вместе, так же, как портландцемент связывает заполнители вместе, чтобы сделать бетон.Склеивая зерна почвы вместе, движение частиц почвы ограничивается. Типичные нормы внесения в пересчете на сухой вес почвы составляют от 12 до 15 процентов.

Следует отметить, что зола-унос класса C может содержать 15 или более процентов кальция, выраженного в виде оксида кальция, но очень мало этого кальция находится в форме свободного оксида кальция (CaO). Следовательно, определение пределов пластичности нецелесообразно при оценке влияния летучей золы на характеристики усадочно-разбухания почвы.Для правильной оценки летучей золы для контроля усадочного набухания смеси почвенно-летучей золы должны быть испытаны с помощью теста на расширение грунта, такого как ASTM D 4829 или ASTM D 1883.

Потенциал набухания почв, обработанных летучей золой, обычно составляет менее 0,5 процента при ограничивающем давлении 48 кПа (100 фунтов на квадратный фут), даже когда он уплотнен на два-четыре процента ниже оптимального содержания влаги для максимальной плотности.

Модификация почвы для уменьшения содержания воды

Грунты должны быть уплотнены до максимальной практической плотности, чтобы обеспечить прочное основание для вышележащих конструкций.Для уплотнения почвы необходимо контролировать влажность из-за взаимосвязи между плотностью почвы и содержанием влаги. Если уплотняемый грунт либо слишком влажный, либо слишком сухой, содержание влаги должно быть доведено до почти оптимального для достижения максимальной плотности. Если почва слишком сухая, просто добавляют влагу. Если почва слишком влажная, необходимо снизить влажность почвы. Зола-унос класса C и другая летучая зола с высоким содержанием извести оказались очень эффективными сушильными агентами, способными снизить содержание влаги в почве на 30% и более.

Летучая зола сушит почву за счет двух основных механизмов: химических реакций, в результате которых поглощается влага из почвы, и простого разбавления. Летучая зола класса C содержит алюминат трикальция (C3A), который очень реагирует с водой. C3A — это химическое соединение, присутствующее в обычном портландцементе, которое отвечает за раннюю прочность. C3A, присутствующий в летучей золе, вступает в реакцию с водой, снижая общее содержание влаги в почве. Эффект сушки летучей золы во влажной почве происходит очень быстро и немедленно, что позволяет подрядчику быстро продолжить строительство.Помимо ускорения строительного процесса, использование летучей золы дает ряд других преимуществ, таких как повышение устойчивости почвы к дополнительному проникновению воды, дополнительная поддержка движения транспорта, создание более устойчивой рабочей платформы и уменьшение образования пыли от строительного транспорта. .

Предупреждения

Некоторые государственные или местные агентства по охране окружающей среды могут потребовать провести испытание золы на выщелачивание перед использованием.

Ссылки на проектирование и изготовление

См. Приложение C.

Экспериментальная оценка поведения песчано-цементной смеси

1. Введение

Грунты, укрепленные зерном в результате естественных или искусственных процессов, называются цементными грунтами. Песчаные почвы встречаются во многих частях света. Одна из характеристик этих почв — их устойчивость на естественных крутых склонах. Учитывая, что многие здания по всему миру построены на крутых склонах с углом наклона 60 градусов и высотой 100 метров, важно исследовать устойчивость этих склонов.В то время как гравитация или другие силы, такие как землетрясения, приводят к разрушению откосов, долговременная стабильность откосов в основном обусловлена ​​адгезионными компонентами цементирования. Устойчивость крутых склонов и устойчивость крупных сколов на строительной площадке городских и дорожных объектов в этих типах грунтов невозможно изменить, полагаясь только на основные принципы геотехнической инженерии; скорее, также очень необходимо внимание к эффектам цементирования. Цементация или связь между зернами в зернистых почвах производится небольшим количеством материалов на основе цемента, таких как силикаты, гидроксид железа и карбонаты.Распространение применения искусственной и расчетной цементации для исправления и улучшения геотехнических характеристик зернистых грунтов в последние годы в основном связано с последними достижениями в понимании свойств природных цементных грунтов и созданием слабых связей между зернами почвы за счет явления цементирования. Цементные почвы встречаются в огромных частях мира. Условия окружающей среды, структура почвы и тип частиц являются наиболее важными факторами при цементировании почвы.Обычно цементные почвы получают с помощью таких процессов, как:

• осаждение карбонатов, гидроксидов и органических материалов,

• осаждение кремнезема в точке контакта частиц за счет разделения и повторного осаждения,

• холодная сварка в месте контакта частиц под высоким давлением,

• рост частиц из-за химического изменения некоторых минералов.

Влияние цементации на поведение зернистых грунтов. Большинство предыдущих исследований предполагали, что добавление цемента к зернистым грунтам увеличивает прочность грунта и, в то же время, делает его поведение более хрупким. Согласно теории Мора – Кулона, прочность почвы на сдвиг является функцией ее сцепления и угла трения, как видно из следующего соотношения:

, где C — величина адгезии, σ — эффективное напряжение, а — угол трения.Хотя сообщается, что цементация грунта увеличивает сцепление с грунтом, в большинстве исследований не сообщается о значительном изменении угла трения грунта. Cloufh [1] изучил область разрушения цементного и нецементного грунта и обнаружил, что результаты совпадают. Лэйд [2] обнаружил, что зона разрушения цементного грунта извилистая. Подчеркивая рыхлость цементного грунта, Cloufh [1] показал, что максимальная прочность этих грунтов достигается при низких деформациях. Очевидно, что цементный грунт имеет большую упругую твердость, чем нецементный грунт.Leroueil [3] заявил, что предел текучести является отличительной чертой цементных почв. Разрушение цементных грунтов проявляется в различных состояниях нагрузки, таких как изотропное давление, сдвиг и нагрузка. Очень редко полосы цемента среди зерен восстанавливаются и разрушаются после достижения предела текучести. Следует также отметить, что увеличение давления всестороннего отклонения снижает эффект цементирования и вместо этого смещает поведение от рыхлости к более мягкому и трансформируемому.Хуанг [4] показал, что уровень разрушения цементного грунта увеличивается за счет увеличения содержания и процентного содержания цемента. Таким образом, в цементном грунте можно достичь более высоких уровней напряжения. Эта статья направлена ​​на дальнейшее изучение экспериментального изучения поведения цементно-грунтовой смеси.

2. Обзор литературы

Хамиди [5] использовал гипсовый, известковый и портландцемент, чтобы изучить влияние, которое они оказывают на поведение крупнозернистой почвы. Результаты экспериментов показали, что цементация увеличивает хрупкость образцов; например, образцы с гипсовым цементом оказались более хрупкими, чем другие, образцы, содержащие гипсовый цемент, имели самую высокую степень деформации до разрушения, а образцы, содержащие известковый цемент, показали самую низкую степень деформации до разрушения.

Результаты показали, что образцы, содержащие гипсовый цемент, имели самую высокую объемную скорость диспергирования в испытании на трехосный дренаж. Кроме того, результаты бразильских испытаний показали, что увеличение количества цемента также увеличивает предел прочности на разрыв. Наибольшая прочность на разрыв сначала наблюдалась в образцах, содержащих портландцемент, затем в образцах, содержащих гипсовый цемент, и, наконец, в образцах, содержащих известковый цемент. С другой стороны, результаты одноосного испытания показали, что увеличение процентного содержания цемента увеличивает прочность грунта на сжатие.Точно так же самая высокая прочность на сжатие была обнаружена в образцах портландцемента, а затем в образцах гипса и известняка, соответственно.

Чтобы оценить влияние цемента на механическое поведение почвы, Хамиди [5] использовал консолидированные дренированные трехосные испытания, которые также используются для дренажа. Вариации прочности для насыщенных образцов гипса показали, что вода не только сильно ослабляет цементную связь, но также ослабляет цементный грунт, содержащий гипс, до меньшего, чем цементный грунт, содержащий известь.

Хамиди и Хасанзаде [6] изучали особенности сжимаемости и изменения объема песчано-цементных грунтов в условиях одномерного трехосного уплотнения. Их эксперименты показали, что относительная плотность почвы, процентное содержание и тип фактора цементирования сильно влияют на свойства цементирующих изменений объема почвы. Результаты показали, что увеличение относительной плотности и процентного содержания цемента увеличивает твердость цементного грунта; другими словами, увеличиваются объемный модуль и давление, необходимое для разрыва лент.Кроме того, увеличение плотности и процентного содержания цемента снижает сжимаемость почвы. Кроме того, напряжение связей в цементно-гипсовых образцах было больше, чем в цементно-цементных образцах. Pantazopoulos [7] реализовал элемент Binder для изучения динамических свойств мелкозернистого материала, используемого для образования цемента в цементно-цементном песке и цементно-вяжущем песке. Их результаты показали, что увеличение давления по кругу образцов увеличивало начальный модуль упругости и сдвиг цементно-цементных песков.Соотношение W / C цементного раствора сильнее всего влияет на динамические свойства вяжущих песков с точки зрения размера зерна цемента и содержания цемента. В Японии Тарик и Маки [8] оценили механическое поведение образцов цементно-уплотненного песка, рассматривая следующие аспекты: сжимаемость, сжимаемость и поведение при растяжении, эластичность и сжатие, длину зоны разрушения образца и взаимосвязь между давлением и эластичность образцов из вяжущего песка.Результаты испытания на одиночное осевое сжатие, Тарик [8], показали, что максимальное сжимающее напряжение цементного песка не зависит от размера образца. Было также показано, что количество энергии разрушения при сжатии является постоянным параметром и не зависит от отношения высоты к диаметру образцов. Кроме того, количество энергии разрушения при растяжении незначительно из-за отсутствия крупнозернистых компонентов. Пакбаз [9] изучал поведение цементных почв в смесях сухой и влажной почвы и рода портландцемента и извести.Результаты экспериментов показали, что образцы с цементом и влажной смесью прочнее образцов с сухой смесью. Эти результаты противоречат результатам, полученным для образцов смеси почвы и извести. Пакбаз [9] пояснил, что прочность образцов зависит от типа и количества смеси и времени обработки.

Они получили следующие экспериментальные результаты:

1. 1. Цементные образцы, укрепленные портландцементом мокрым методом, показали большую прочность на сжатие в ходе 28-дневных испытаний без ограничений, чем образцы, укрепленные сухим методом.Максимальная разница между этими методами составила около 10%.
2. 2. Прочность на сжатие без ограничений в течение 28 дней цементных образцов, укрепленных известью сухим методом, немного выше, чем у той же модели, полученной мокрым методом.
3. 3. Прочность на безграничное 28-дневное сжатие цементных образцов, смешанных с цементом и известью сухим методом, была немного выше, чем у образцов, смешанных мокрым методом.
4. 4.Скорость увеличения прочности цементирующих образцов мокрым методом на 2–3 минуты больше, чем сухим методом.
5. 5. Скорость увеличения прочности цементирующих образцов известью и известью + цемент была намного ниже, чем у образцов, укрепленных портландцементом.
6. 6. Величина индекса сжатия уменьшается с увеличением добавок для цементирования.

Consoli [10] оценил влияющие параметры, такие как количество цемента, пористость и отношение пористости к цементу, чтобы исследовать уровень разрушения теории Мора – Кулона искусственно цементирующих песков, сосредоточив внимание на прочности на разрыв и прочности на неограниченное сжатие. .Основываясь на концепциях, уже доказанных в [10], отношение между отношением прочности на растяжение к прочности на сжатие без давления для каждого цементного песчаного грунта остается постоянным; следовательно, эффективный угол прочности песчаного грунта на сдвиг не зависит от пористости, а количество цемента и эффективная адгезия напрямую зависят от прочности на неограниченное сжатие мелкозернистого материала. Эта концепция была успешно протестирована для мелкозернистого песка, содержащего портландцемент в малых, средних и высоких количествах.Обермайр [11] разработал отдельный элементный метод для численного решения цементных песков. Результаты испытаний на трехосное сжатие на искусственно цементных песчаных грунтах были ранее исследованы, что подтвердило, что модель может получить макроскопическое поведение таких материалов. Как упоминалось ранее, прочность и жесткость элемента Тьерри являются параметрами определенной модели, и для определения параметров модели в цементных песчаных грунтах необходим метод обратной калибровки.Таким образом, для этой цели можно использовать трехосное испытание на сжатие, а локальные параметры определяются по-разному путем испытаний методом проб и ошибок. Применение испытания на трехосное сжатие в цементных песках показывает, что:

1. 1. Цементные ленты добавляют материалам дополнительную прочность на сдвиг.
2. 2. Расширение считается удовлетворительным, если некоторые связи остаются неизменными и постоянными в течение периода сдвига.
3. 3. Фактор прочности на сжатие будет контролировать влияние циркулирующего давления (ограничения) на диапазон прочности.
4. 4. Модель сможет воспроизвести кривую деформации-растяжения лабораторных испытаний с различной степенью содержания цемента.
5. 5. На результаты сильно влияют как свойства соединительного элемента, так и количество первичных связей.

Maghous и Consoli [12] оценили механическое поведение песчаных грунтов (Osorio), которые были искусственно цементируемыми, с помощью лабораторных характеристик и базовых микромеханических моделей. Их результаты показали, что исследователи изучали искусственно вяжущие грунты с двух важных аспектов: а) предсказания эффективной упругой твердости искусственно вяжущего песка в структуре микромеханического плана и б) линейная гомогенизация образцов.Чжан [13] провел серию экспериментов, чтобы показать, что максимальные нормальные силы при испытаниях на растяжение и давление такие же по размеру, как и частицы цемента, в то время как максимальные силы сдвига или скручивания при сложных испытаниях на нагрузку, таких как испытания на сдвиг и сжатие, испытания на сжатие на кручение и испытания на сжатие на сдвиг и кручение связаны с нормальным усилием и размером частиц цемента.

Li [14] провел лабораторные исследования на искусственно вяжущих песках с различным содержанием портландцемента (1, 3, 5 и 8)%.Они пришли к выводу, что процентное содержание фактора цементирования (Cv) оказывает значительное влияние на механическое и физическое поведение песков. Когда процентное содержание цемента (Cv) находится на верхнем пределе (3, 5 и 8)%, кривая деформации-растяжения демонстрирует гибкое деформационное поведение, а когда процентный коэффициент цементации низкий (1%), деформация — кривая растяжения показывает поведение деформации упрочнения. Нусит [15] исследовал поведение при разрушении и повреждение цементных песчаных материалов на дорогах.

Используя испытание на неограниченное сжатие, было показано, что оценка разрушения образцов, сделанных из вяжущих песков, зависит от испытаний на равномерное сжатие.Мотамед и Латифи [16] обнаружили, что, как и поведение нецементного песка, цементные песчаные почвы полностью зависят от исходного состояния образцов с точки зрения таких показателей, как угол внутреннего трения, сжатие и поведение при расширении. Результаты также показали, что цементные пески демонстрируют сжатие при положительном параметре состояния и поведение при расширении при отрицательном параметре состояния.

Мацкявичюс [17] исследовал влияние частиц кальцита на механические свойства цементных песчаных грунтов с цементным раствором и показал, что добавление частиц кальцита к цементному песку снижает прочность на сжатие (плотную прочность) образцов цементного песчаного грунта с цементным раствором через три месяца после него. цементация.Хо [18] изучил влияние карбонатов, процентного содержания воды и реакции пуццоланов в условиях сухой смеси на повышение прочности консолидированных грунтов с цементом и показал, что гидратация цемента, реакции пуццолана в почвенной смеси, карбонизация и процентное содержание воды значительно улучшают прочность цементного грунта.

В то время как поведение грунтовых материалов при сжатии всегда было важной темой для инженеров-геологов, многие аспекты, касающиеся влияния процентного содержания и плотности цемента на контакт между частицами во время изотропного давления, должным образом не исследовались.Сравнение нецементных и цементных песчаных грунтов с точки зрения влияния процентного содержания цемента, плотности в сухом состоянии и соотношения пористости может обеспечить разумную основу для лучшего понимания вяжущих материалов с особыми показателями процентного содержания цемента и циркулирующего давления. Дехнави [19] исследовал монотонное поведение морского известкового песка, полученного с северного побережья Ормузского пролива в Персидском заливе.

Результаты испытаний на изотропное сжатие показали, что при приложенном напряжении дробление частиц грунта из-за ограничивающего давления является значительным.Уникальное поведение карбонатных отложений при сдвиговом нагружении стимулировало изучение их геологических и инженерных свойств. Их формы очень разные, от игольчатых до пластинчатых. Следовательно, важно изучить их влияние ткани на реакцию почвы в условиях сдвига. С этой целью была проведена серия небольших лабораторных испытаний элементов на песчаном пляже North Cornwall Rock. Были исследованы нецементированные и цементированные карбонатные пески при сжатии и растягивающей нагрузке, а также при различной начальной плотности и ограничивающем давлении с образцами, которые были допущены к дренированию. и сравнил.Результаты показывают, что прочность песка на сдвиг при растягивающей нагрузке ниже, чем при сжатии, в отношении анизотропной ткани из-за пластинчатой ​​и игольчатой ​​формы зерен. Анизотропия уменьшается с увеличением ограничивающего давления и начальной относительной плотности с нецементированным песком. Кроме того, наличие цементных связок снижает анизотропию, особенно при низких ограничивающих давлениях, Салехзаде [20]. Шахназари [21] показал, что серия недренированных монотонных и циклических испытаний на простой сдвиг была проведена на насыщенных образцах известнякового песка Хормуз с использованием торсионного устройства с полым цилиндром.Испытания проводились на образцах с различной относительной плотностью при различных эффективных напряжениях консолидации. На основании результатов представлены данные о создании порового давления, развитии деформации сдвига и напряжения-деформации образцов, которые сравниваются с технической литературой. Кроме того, описывается рассеяние энергии деформации во время циклической нагрузки и ее связь с избыточным давлением поровой воды. Построены кривые циклического сопротивления образцов с различными начальными условиями.Также сравниваются результаты монотонных и циклических испытаний для лучшей интерпретации ормузского известнякового песка при недренированной крутильной нагрузке. Базиар [22] исследовал влияние содержания ила на образование избыточного порового давления воды в илистых песках. Они показали, что увеличение процента содержания ила, проходящего через сито № 200, вызывает увеличение сопротивления разжижению илистых песков, а также, с увеличением процента содержания ила, скорость объемной деформации увеличивается при постоянной относительной плотности.Этот показатель увеличивался с увеличением процентного содержания ила. С другой стороны, для чистого песка такой прирост меньше, чем для илистого песка.

3. Описание материала, подготовка проб и процедуры.

Для проведения лабораторных исследований необходимо было использовать инструменты, которые позволяли модели, созданной в лаборатории, хорошо согласовываться с реальной моделью.

3.1. Материалы

Технические характеристики песка и цемента, использованных в этом исследовании, перечислены ниже.

3.1.1. Используемая почва

Почва, использованная в этом исследовании, имеет однородный размер зерна. Геотехнические характеристики и параметры грунта, используемого в лаборатории, соответствуют стандартам ASTM, а результаты обобщены в таблице 1.

Таблица 1

Геотехнические параметры используемого грунта

Следует отметить, что почва, использованная в этом тесте, была получена из города Ношахр, Иран.

3.1.2. Цемент

В данном исследовании использовался цемент

типа 2.

3.2. Подготовка и обработка образцов

Образцы были приготовлены в следующие три этапа.

а) Подготовка почвы.

За почвой, использованной для испытаний, внимательно наблюдали, и она имела почти однородные зерна.

б) Подготовка проб.

В ходе испытания CBR смесь грунта и цемента была залита в форму тремя слоями, и каждый слой был раздроблен 56 раз молотком весом 5,4 кг с высоты 30 см.В ходе испытаний на прямой сдвиг после того, как смесь была залита в форму тремя слоями, цементная почвенная смесь уплотнялась с помощью специального инструмента.

в) Временной процесс.

Образцы для испытаний выдерживали и обрабатывали в нагревателе при 65 ° C в течение 48 часов. В основном это было сделано по двум причинам: используемый цемент приобретает прочность только за счет потери влаги, а потеря влаги ускоряет этот процесс. Условия температуры и влажности окружающей среды меняются в разные дни, в то время как условия, предусмотренные для всех образцов в печи, одинаковы.

3.3. Экспериментальная программа

В этом разделе подробно описан процесс тестирования данного исследования.

3.3.1. Оценочный тест

Тест на градацию проводится на основе размера частиц и процентного содержания различных зерен в массе почвы и является простейшим экспериментом на почве.

3.3.2. Тест на плотность

Назначение плотности — уменьшить пористость почвы (пустое пространство) и тем самым улучшить инженерные свойства почвы.

3.3.3. CBR тест

Тест CBR был введен Портером в 1926 году и позже был расширен в 1929 году Управлением шоссейных дорог штата Калифорния, США. CBR-тест — это наиболее распространенный метод определения относительной прочности грунта для дорожного строительства. Результаты этого эксперимента могут помочь определить грузоподъемность грунтового основания и всех слоев дорожного покрытия, таких как основание и основание, а также толщину этих слоев.

CBR грунта — это отношение силы, необходимой для погружения поршня с определенной величиной, скоростью и глубиной в испытуемый грунт, к силе, необходимой для погружения того же поршня с той же скоростью и глубиной в стандартный материал, как видно из следующих отношений.Стандартные материалы включают в себя щебень со стандартной нагрузкой, соответствующей таблице 2, для проникновения в него стандартного поршня.

Таблица 2

Стандартные значения нагрузки

CBR рассчитывается следующим образом: CBR = (Стандартная нагрузка / нагрузка, использованная в тесте) × 100

3.3.4. Испытание на прямой сдвиг

Понимание прочности почвы имеет решающее значение для достижения надлежащей устойчивости почвы в таких областях, как конструкции фундаментов, ограждающие стены и дамбы.Измерение и определение прочности почвы, особенно липких, важны для стабильности почвы и являются одной из сложных тем механики почвы.

3.3.5. Испытание на одноосное сжатие

Это испытание чаще всего используется для определения прочности грунта на сжатие и сдвиг и является самым быстрым и простым методом испытаний для определения прочности на сдвиг.

4. Результаты и анализ

4.1. Оценка результатов теста

Сортировка песка производилась сухим способом.На рисунке 1 показана кривая сортировки.

Рисунок 1
Кривая градации песка

Рисунок 1: Кривая степени сортировки песка

4.2. Результаты экспериментов по плотности

После четырехкратного проведения теста плотности рассчитывается влажность и влажность для каждого эксперимента. Затем определяется удельный вес в сухом состоянии с использованием зависимости. Для этого испытания построена диаграмма зависимости удельного веса в сухом состоянии от влажности. Наконец, по диаграмме определяют максимальный удельный вес в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги.

4.2.1. Тест на плотность без добавок

В таблице 3 показаны результаты теста плотности без добавок, а на рисунке 2 показана кривая плотности почвы, которая используется для определения максимального удельного веса в сухом состоянии и оптимального содержания влаги в почве.

Таблица 3

Результаты теста плотности без добавок

Согласно рисунку 2 максимальный удельный вес в сухом состоянии равен 1,81 г / см ³ , а оптимальное содержание влаги составляет 5,75%.

Рисунок 2
Кривая плотности почвы без добавок

4.2.2. Испытание на плотность с 3% цемента

Таблица 4 показывает результаты теста плотности с 3% цемента. Согласно рисунку 3, максимальный удельный вес в сухом состоянии равен 1,85 г / см ³ ., А его оптимальная влажность составляет 4,8%.

Таблица 4: Результаты теста плотности с 3% цемента.

Таблица 4

Результаты теста плотности с 3% цемента

Рисунок 3
Кривая, относящаяся к испытанию плотности с 3% цемента

4.2.3. Тест на плотность с 6% цемента

Таблица 5 показывает информацию, относящуюся к испытанию плотности с 6% цемента. Согласно рисунку 4 максимальный удельный вес в сухом состоянии составляет 1855 г / см ³ , а его оптимальное содержание влаги составляет 5,4%.

Таблица 5

Результаты теста плотности с 6% цементом

Рисунок 4
Кривая, относящаяся к испытанию плотности с 6% цемента

4.2.4. Испытание на плотность с использованием 9% цемента

Таблица 6 показывает информацию, относящуюся к испытанию плотности с 9% цемента.Согласно рисунку 5 максимальный удельный вес в сухом состоянии составляет 1855 г / см ³ , а оптимальное содержание влаги составляет 5,8%.

Таблица 6

Результаты теста плотности с 9% цемента

Рисунок 5
Кривая теста плотности с 9% цемента

4.2.5. Интерпретация результатов испытаний на плотность

На рис. 6 показан максимальный удельный вес в сухом состоянии, выраженный в процентном содержании цемента, а на рис. 7 показано оптимальное содержание влаги в отношении процентного содержания цемента.

Рисунок 6
Кривая изменения максимального удельного веса в сухом состоянии при различных значениях цемента

Рисунок 7
Диаграмма оптимального изменения влажности при различных значениях цемента

Диаграмма показывает, что добавление цемента увеличивает максимальный удельный вес в сухом состоянии, а при увеличении цемента максимальный удельный вес в сухом состоянии постепенно уменьшается. Следует отметить, что добавление цемента практически не меняет оптимальную влажность.

4.3. Результаты теста CBR

4.3.1. CBR тест без добавок

Результаты испытаний песка без добавок приведены в таблице 7.

Таблица 7

Результаты теста CBR без добавок

Согласно диаграмме давления-проникновения, поскольку кривая не имеет поворотной точки, нет необходимости изменять диаграмму на Рисунке 8.

Рисунок 8: Диаграмма давления — проникновения для грунта без добавок

Рисунок 8
Диаграмма давления — проникновения для грунта без добавок

Расчеты

P _{2,5 Реформа} = ((P _2,5 = 16,546) / 70) · 100 = 23,63

P _5reform = ((P = 25,508) / 105) · 100 = 29,24

Поскольку второе значение больше первого, тест следует повторить.Повторение теста и получение тех же результатов делает второе число номером CBR. Следовательно: CBR = 29,24

4.3.2. CBR тест с 3% цемента

Результаты испытания песка с 3% цемента описаны в Таблице 8. Согласно диаграмме давление — проникновение на Рисунке 9, кривая должна быть изменена от точки поворота.

Таблица 8

Информация об испытаниях, связанных с испытанием CBR с 3% цемента

Рисунок 9
Диаграмма давления — проникновения для грунта с 3% цемента.

Диаграмма видоизменяется как рисунок 10, а начало диаграммы переносится с 0 на 1. Согласно модифицированной диаграмме получается P _2,5 = 80 и P ₅ = 112:

P _{2,5 Реформа} = ((P _2,5 = 80) / 70) · 100 = 114,28

P _5reform = ((P ₅ = 112) / 105) · 100 = 106,67

Рисунок 10
Диаграмма изменения давления для грунта с 3% цемента

Согласно расчетам:

CBR = 114,28

4.3.3. CBR тест с 6% цемента

Результаты испытаний для песка с 6% цемента приведены в Таблице 9.

Таблица 9: Результаты теста CBR с 6% цемента.

Таблица 9

Результаты теста CBR с 6% цемента

Рисунок 11
Диаграмма проникновения давления для грунта с 6% цемента

Диаграмма видоизменена как рисунок 12, а начало диаграммы перенесено с 0 на 0,5.Согласно модифицированной диаграмме, P _2,5 = 94,5 и P ₅ = 135, получается:

P _{2,5 Реформа} = (P _2,5 = 94, 5/70) · 100 = 135

P _5reform = (P ₅ = 135/105) · 100 = 128,57

Рисунок 12
Модифицированная диаграмма давления — проникновения для грунта с 6% цемента

По расчетам: CBR = 135

Согласно диаграмме давление — проникновение на Рисунке 11, кривая должна быть изменена от точки поворота.

4.3.4. CBR тест с 9% цемента

Результаты испытаний для песка с 9% цемента приведены в Таблице 10.

Таблица 10

Результаты теста CBR с 9% цемента

На основании диаграммы давление — проникновение на Рисунке 13, поскольку кривая не имеет точки поворота, исправлять диаграмму не нужно, получается:

P _{2,5 Реформа} = ((P _2,5 = 103,4) / 70) · 100 = 147,7

P _5reform = ((P5.= 151,7) / 105) · 100 = 144,47

Рисунок 13
Диаграмма проникновения давления для грунта с 9% цемента

По расчетам: CBR = 147,7

4.3.5. Интерпретация результатов теста CBR

На Рисунке 14 показана взаимосвязь между различным процентным содержанием цемента и числом CBR. На основании наклона диаграмм и значений CBR установлено, что добавление минимального количества цемента к образцам (3%) создает мутацию прочности цементирующих образцов, но не прочности нецементных образцов. .

Рисунок 14
Изменения CBR при разном количестве цемента

4.4. Результаты испытаний на прямой сдвиг

Испытание на прямой сдвиг проводится для каждого образца при трех вертикальных нагрузках 20, 40 и 80 кг. Затем вычисляются напряжение сдвига — вертикальное напряжение, коэффициент внутреннего трения и сцепление с грунтом. В результате вертикальное напряжение рассчитывается на основе упомянутых нагрузок, а напряжение сдвига рассчитывается с использованием максимальной силы сдвига, полученной в результате испытания.На рисунке 15 показана диаграмма зависимости напряжения сдвига от вертикального напряжения для песка без добавок.

Рисунок 15
Диаграмма напряжения сдвига — вертикальное напряжение для грунта без добавок

На рисунке 16 показан график зависимости напряжения сдвига от вертикального напряжения для песка с 3-процентным содержанием цемента. Использование одного лишь цемента значительно улучшает механические свойства песка. Результаты испытания на прямой сдвиг с 6% цемента представлены на Рисунке 17.

Рисунок 16
Диаграмма напряжения сдвига по вертикали для грунта с 3% цемента

Рисунок 17
Напряжение сдвига Диаграмма вертикальных напряжений для грунта с 6% цемента

С 9% цемента. На Рисунке 18 показана диаграмма напряжения сдвига и вертикального напряжения этого испытания.

Рисунок 18
Диаграмма напряжения сдвига — вертикальное напряжение для грунта с 9% цемента

4.4.1. Интерпретация результатов испытания на прямой сдвиг

На рисунке 19 показаны изменения угла внутреннего трения грунта, а на рисунке 20 показаны изменения сцепления грунта в различных пропорциях цемента, смешанного с грунтом.

Рисунок 19
Изменение угла внутреннего трения грунта при различных значениях цемента.

Рисунок 20
Изменения адгезии почвы при различных значениях цемента.

Видно, что использование цементной смеси значительно улучшает механические свойства песка и увеличивает как угол внутреннего трения, так и адгезию грунта. Использование цемента предотвращает внезапное разрушение почвы и значительно увеличивает ее адгезию. Однако угол внутреннего трения почвы немного уменьшается по сравнению с использованием только цемента.

4.5. Результаты одноосного испытания

Uniaxial используется для адгезивной почвы, потому что семена зернистой почвы не могут иметь форму цилиндра без ограничения.Поскольку цемент, использованный в испытании, после смешивания его с песком, использованным в этом исследовании, делает почву несколько липкой, это испытание может быть применено к упомянутой почве. Поскольку было невозможно провести испытание на песке без добавок, результаты испытаний цементного и нецементного песка были получены с использованием одноосного испытания, в котором оценивался песок с различным процентным содержанием цемента.

На рисунке 21 показана диаграмма осевого растяжения-напряжения для песка без добавок, максимальная прочность на сжатие составляет 0,29 кг / см ² , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого значения и равна 0,145 кг / см ²

Рисунок 21
Диаграмма деформации напряжением для песка без добавок

На рисунке 22 показана диаграмма осевого растяжения-напряжения для песка с 3% цемента, максимальная прочность на сжатие составляет 3,68 кг / см ² , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого значения и равна 1,84 кг / см. ² .

Рис. 22:
Диаграмма растяжения для песка с 3% цемента.

На рисунке 23 показана диаграмма осевого растяжения-напряжения для песка с 6% цемента, максимальная прочность на сжатие составляет 10,18 кг / см ² , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого значения и равна 5,09 кг. / см ² .

Рисунок 23
Диаграмма «Напряжение — напряжение» для песка с 6% цемента.

На рисунке 24 показана диаграмма осевого растяжения-деформации для песка с 9% цемента, максимальная прочность на сжатие составляет 10 кг / см ² , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого количества и равна 5 кг / см ² .

Рисунок 24
Диаграмма «Растяжение — деформация» для песка с 9% цемента.

4.5.1. Интерпретация результатов одноосных испытаний

Добавление цемента в песок значительно увеличивает прочность почвы на сжатие и сдвиг. Рисунок 25 показывает диаграмму прочности на сжатие, а Рисунок 26 показывает диаграмму максимальной прочности почвы на сдвиг при различном процентном содержании цемента. Добавление цемента в грунт значительно увеличивает прочность почвы на сжатие и сдвиг.Это увеличение имеет восходящую тенденцию за счет добавления большего количества цемента.

Рисунок 25
Диаграмма изменения прочности грунта на сжатие в процентном содержании цемента.

Рисунок 26
Диаграмма изменения прочности грунта на сдвиг в зависимости от процентного содержания цемента.

Согласно рисунку 27 можно сделать вывод, что добавление 3% цемента в смесь увеличивает прочность на сжатие и сдвиг. Кроме того, добавление цемента не только увеличивает прочность, но и изменяет состояние разрушения образца с резкого разрушения на мягкое.

Рисунок 27
Диаграмма деформации при растяжении для песка a без цемента b с 3% цемента

В конце концов, к песку была добавлена ​​смесь из 6 и 9% цемента, чтобы повысить устойчивость образца к влаге и увеличить его гибкость. Одноосные результаты этого случая представлены на рисунках 28 и 29.

Рисунок 28
Диаграмма деформации при растяжении для песка a без цемента b с 6% цемента

Рисунок 29
Диаграмма «Растяжение — деформация» для песка а) без цемента, б) с 9% цемента.

Согласно рисункам 28 и 29 можно сделать вывод, что добавление 9% цементной смеси в почву оказывает наибольшее влияние на изменение свойств песка. В результате прочность образца на сжатие и сдвиг увеличивается, пластичность образца увеличивается, а простое разрушение становится мягким и устойчивым к влаге.

5. Заключение

Настоящее исследование основано на лабораторном анализе для оценки влияния цемента на улучшение механических и геотехнических свойств песка.Были проведены эксперименты, чтобы найти оптимальное количество цемента для улучшения CBR, прочности на сжатие и сдвиг. Согласно результатам измерения плотности, добавление 3% цемента в почву увеличивает максимальный удельный вес в сухом состоянии и снижает оптимальное содержание влаги. Увеличение количества цемента постепенно снижает максимальный удельный вес в сухом состоянии и увеличивает оптимальное содержание влаги. Испытания CBR показали, что добавление цемента в песок значительно увеличивает прочность CBR. Результаты испытаний на прямой сдвиг показали, что добавление 3% цемента в значительной степени увеличивает параметры прочности грунта на сдвиг.Испытания на одноосное сжатие показали, что добавление цемента улучшает прочность грунта на сдвиг и сжатие. Также было обнаружено, что смесь 9% цемента с грунтом оказывает наибольшее влияние на коррекцию характеристик песка. Это связано с тем, что прочность образца на сжатие и сдвиг увеличивается, гибкость образца выше, а разрушение образца является мягким и устойчивым к влаге.

6. Ссылки

[1] G.W. Клаф, Н.Ситар, Р. Бахус, Н.С. Рад. Цементированные пески при статической нагрузке. Журнал ASCE по геотехнической инженерии, 107 (6): 799–817, 1981.

[2] П.В. Лэйд и Д. Овертон. Эффекты цементирования в фрикционных материалах. Журнал ASCE по геотехнической инженерии, 115 (10): 1373–1387, 1989.

[3] S. Leroueil и P.R. Vaughan. Общие и конгруэнтные эффекты структуры в естественных почвах и слабых породах. Геотехника, 40 (3): 467–488, 1990.

[4] J.T. Хуанг и Д. Эйри.Свойства искусственно цементированного карбонатного песка. Журнал ASCE по геотехнической и геоэнвироментальной инженерии, 124 (6): 492–499, 1998.

[5] А. Хамиди, С.М. Haeri. Концепции критического состояния зацементированного песчаника. Электронный журнал геотехнической инженерии, 10 (E): 1–12, 2005.

[6] А. Хамиди и А. Гасанзаде. Исследование сжимаемости и изменения объема цементированных песков. Журнал гражданского строительства, Университет Модаррес, 11 (3): 15–26, 2010.

[7] I.А. Пантазопулос, Д.К. Атмацидис. Динамические свойства мелкодисперсных песков в цементных растворах. Динамика почвы и инженерия землетрясений, 42: 17–31, 11 2012.

[8] К.А. Тарик и Т. Маки. Механическое поведение песка, обработанного цементом. Строительство и строительные материалы, 58: 54–63, 2014.

[9] M.S. Пакбаз и М. Фарзи. Сравнение влияния методов перемешивания (сухого и мокрого) на механические и гидравлические свойства грунта, обработанного цементом или известью. Прикладная наука о глине, 105, 2015.

[10] N.C. Consoli. Предложен метод оценки границ разрушения цементированных песчаных грунтов. Инженерная геология, 169: 61–68, 2014.

[11] М. Обермайр, К. Дресслер, К. Вреттос и П. Эберхард. Модель со связанными частицами для цементированного песка. Компьютеры и геотехника, 49: 299 — 313, 04 2013.

[12] С. Магхоус, Н. Консоли, А. Фонини и В. Паша Дутра. Теоретико-экспериментальный подход к изучению упругих и прочностных свойств искусственно зацементированного песка. Компьютеры и геотехника, 62: 40–50, 10 2014.

[13] Н. Чжан, Л. Цуй и С. Цзинь. Критерий разрушения сцепления в зависимости от размера для цементированных гранул, основанный на экспериментальных исследованиях. Компьютеры и геотехника, 69, 09 2015.

[14] Д. Ли и Х. Лю. Экспериментальное исследование искусственного цементированного песка, приготовленного на обычном портландцементе с различным содержанием. Материалы, 8: 3960–3974, 07 2015.

.

[15] К. Нусит и П. Джитсангиам. Поведение к повреждению основного материала, обработанного цементом. Разработка процедур, 143: 161–169, 12 2016.

[16] М. Мотамед и М. Латифи. Экспериментальное исследование влияния цемента на механическое поведение обработанных песков. На 10-м Конгрессе по гражданскому строительству, Тебризский университет. Иран-Тебриз, 2015.

[17] Р. Мацкявичюса, Д. Слизитя и Т. Жилкинаб. Влияние частиц кальцита на механические свойства залитого песчаного грунта. Разработка процедур, 172: 681–684, 2017.

[18] Л. Хо, К. Накараи, Ю. Огава, Т. Сасаки и М. Мориока. Развитие прочности цементно-обработанных почв: влияние содержания воды, карбонизации и пуццолановой реакции в условиях высыхания и отверждения.Строительство и строительные материалы, 134: 703–712, 03 2017.

[19] Я. Дехнави, Х. Шахназари, Х. Салехзаде и Р. Резвани. Сжимаемость и недренированность гормона известкового песка. Электронный журнал геотехнической инженерии, 15 (1): 1684–1702, 01 2010.

[20] Х. Салехзаде, М. Хассанлурад, Д. Проктер и К. Меррифилд. Монотонное нагружение карбонатного песка на сжатие и растяжение. Международный журнал гражданского строительства, 6 (4): 266–274, 12 2008.

[21] H.Шахназари, Ю. Джафарян, М. Тутунчян и Р. Резвани. Недренированное циклическое и монотонное поведение гормона известкового песка с использованием испытаний на простой сдвиг в полом цилиндре. Международный журнал гражданского строительства, 14, 06 2016.

[22] М. Базиар, Х. Шахназари и Х. Шарафи. Лабораторное исследование модели создания порового давления для илистых песков фироузкух с использованием полого испытания на скручивание. Международный журнал гражданского строительства, 9: 126–134, 06 2011.

Заметки автора

h_sharafi @ razi.ac.ir

Альтернативная ссылка

http://servicio.bc.uc.edu.ve/ingenieria/revista/v26n3/art02.pdf (pdf)

Грунт-Цемент: прочный и экономичный фундамент

Когда дело доходит до строительства дорог и тротуаров, прочный фундамент всегда имеет решающее значение. Сам фундамент должен быть изготовлен из прочного материала, способного выдерживать многолетнее движение транспорта, сохраняя при этом свою надежность. Этого можно добиться, используя материал, известный как грунт-цемент.

Цемент для грунта используется для усиления нижележащих почвенных условий для поддержки транспортных нагрузок. Цементно-стабилизированное основание также является обычным применением для усиления базовой части непосредственно под жестким или гибким покрытием. Грунтоцемент можно использовать при мощении дорог, парковок, аэропортов, жилых улиц и т. Д. Это экономичное основание для дорожного покрытия, известное своей прочностью и долговечностью.

Из чего сделан грунт-цемент?

Грунт-цемент — это простая, но сильно уплотненная смесь, состоящая из грунта, цемента и воды.Поскольку цемент смешивается с двумя другими элементами, он усиливает свойства почвы, придавая окончательному материалу его долговечные качества. Все это зависит от типа используемого грунта, количества добавленного цемента, количества влаги и плотности смеси. Могут использоваться различные типы грунтов и их комбинации, такие как грунты земляного полотна, заполнители и измельченные на месте материалы.

Как создается грунт-цемент?

Во-первых, проводятся строгие лабораторные испытания для определения содержания цемента и влаги, необходимых для достижения расчетной прочности на сжатие при определенном усилии уплотнения.Затем к этому анализу часто обращаются на протяжении всего процесса строительства, чтобы гарантировать высочайшее качество цементно-грунтового покрытия.

После того, как определены конкретные компоненты смеси, материал смешивается либо в центральной смесительной установке, либо на месте. В центральных смесительных установках грунт-цемент сначала смешивается, а затем доставляется на строительную площадку. При грунтово-цементной конструкции на месте смешивание выполняется на месте. Это включает в себя сначала нанесение цемента на грунт.Затем цемент, почва и вода смешиваются до однородной консистенции. На заключительных этапах смесь проходит процессы уплотнения в течение заданного времени и отверждается. Процесс отверждения обеспечивает максимальную прочность создаваемого грунта-цемента.

Для некоторых применений грунта и цемента также требуется процесс, называемый «микротрещинами». Микротрещины в грунтово-цементном слое снижают жесткость слоя и вероятность отражения трещин от слоя к дорожному покрытию.

Каковы преимущества грунта-цемента?

Грунт-цемент может быть чрезвычайно экономичным решением. Обычное применение цементного грунта называется полной рекультивацией (FDR) с цементом. Этот процесс позволяет измельчить дорожное покрытие (существующий асфальт, основание и земляное полотно), смешать с цементом и уплотнить. Затем поверх слоя FDR укладывается новое покрытие. Процесс FDR исключает дорогостоящий процесс удаления существующего покрытия и замены его новым покрытием и основанием из заполнителя.

Еще одно применение, которое может быть рентабельным, — это обработка определенных грунтов земляного полотна, которые плохо выдерживают нагрузку на дорожное покрытие. При традиционных методах строительства плохой грунт удаляется и заменяется, или требуется более толстый участок дорожного покрытия. Обработка цементом некоторых бедных грунтов может устранить необходимость в более толстом участке дорожного покрытия или дополнительной подготовке земляного полотна.

Важные элементы, влияющие на качество грунта и цемента

Строительство цементно-грунтового покрытия временами может быть сложной задачей, и есть важные области, которые следует проверять и проверять в процессе строительства.

Во-первых, следует обратить внимание на выявление участков, где встречаются различные почвенные условия. Различные почвенные условия могут вызвать несколько проблем во время строительства:

• Проблемы с уплотнением из-за разной максимальной плотности или оптимального содержания влаги.
• Недостаточное содержание цемента или грунт, плохо реагирующий с цементом. Это приведет к получению материала, не соответствующего проектным требованиям по прочности на сжатие.

Правильное смешивание и своевременное уплотнение также являются факторами, которые необходимо проверять в процессе строительства.Если материал перемешан неравномерно, в слое могут быть разные характеристики прочности на сжатие. Кроме того, если материал уплотняется слишком поздно, процесс реакции цемента может уже начаться, что снижает эффективность обработки.

G3 Quality имеет опытных сотрудников, которые могут помочь в контроле качества или обеспечении контроля и испытаний для строительства из цементно-обработанных материалов.

Дизайн материалов с качеством G3

В G3 Quality наши эксперты по материалам активно работают над изменяющимися спецификациями Калифорнии.Наша команда обладает обширными знаниями о местных материалах, условиях окружающей среды и производстве материалов. Благодаря этому опыту мы можем предложить множество специализированных услуг по разработке материалов и исследованиям.

Мы — лидеры отрасли, которые всегда готовы к изменениям и совершенству. Мы — элитная команда инженеров и профессионалов, которые обеспечивают первоклассное управление качеством, проектирование дорожных покрытий, проектирование материалов, инспекцию строительства и тестирование инфраструктурных проектов по всей Калифорнии и на западе США.

Чтобы узнать больше о том, как G3 Quality может внести свой вклад в ваш проект знаниями, опытом, консультациями и профессиональными услугами, свяжитесь с нами.

Оценка микромеханических характеристик обширной почвы, подвергшейся биообработке аборигенными бактериями с использованием метода MICP.

Эффективность местных бактерий в стабилизации обширной почвы была всесторонне исследована с помощью нескольких процедур инженерных испытаний для применения этого метода для дорожного покрытия.В этом разделе представлены результаты испытаний с соответствующими аргументами изменения состояния почвенной матрицы. Результаты, представленные в этом разделе, взяты в среднем для трех идентичных образцов с аналогичными экспериментальными условиями.

Эффективность обработки в отношении характеристик пластичности и набухания

Предел жидкости и предел пластичности обработанной и расширяющейся необработанной почвы были исследованы для оценки эффективности процедуры обработки.После обработки биообработанный образец экспансивной почвы был измельчен и высушен в печи при температуре 105 ± 5 ° C перед исследованием предела Аттерберга. Эффективность биостимулированной обработки обширной почвы по характеристикам пластичности показана на рис. 2. Пределы Аттерберга были оценены на естественных и искусственных почвах с различными периодами созревания. Было замечено, что изначально почва была классифицирована как высокопластичная глина (CH) в соответствии с единой системой классификации почв.Но после протокола лечения он превратился в низкопластичную глину (CL). Снижение предела жидкости и пластичности при добавлении цементирующего раствора и увеличение периодов созревания может быть связано с микробной активностью. По мере того, как период созревания увеличивается, активность микробов увеличивается, и при более длительном воздействии аэробной среды образуется больше бактерий, которые инициируют активность MICP, и в результате осаждается слизь. Бактериальный процесс способствует засорению частиц почвы, а также вызывает эффект цементирования ⁵¹ .Минерал цементации, образующийся в почве, улучшает адгезию частиц почвы и увеличивает сцепление, что снижает предел жидкости в расширяющейся почве. Снижение пластичности также было обнаружено из-за образования кальцита в порах матрицы почвы, который увеличивает связывание частиц почвы ⁵² . Также замечено, что искусственная почва имеет высокую степень восстановления из-за пуццолановой реакции зольного остатка.

Рисунок 2

Влияние биостимулированной обработки MICP на пластичность и свойства набухания экспансивного грунта.

Индекс свободного набухания для естественной и искусственной почвы был рассчитан, чтобы понять первоначальное влияние обработки на потенциал набухания. Влияние различных периодов созревания и протокола испытаний на индекс свободного набухания представлено на рис. 2. Для естественной почвы BC-1, BC-2 и BC-3 значения FSI составили 120%, 110% и 100% соответственно. А для искусственной почвы BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA, FSI был снижен до 45%, 40% и 35% соответственно.После периода созревания МП-4 FSI ограничивается 15–30% для естественной почвы и 5–15% для искусственной почвы. Это экспоненциальное уменьшение FSI указывает на то, что обогащающий раствор и раствор для цементации эффективно обеспечивают экосистему для культивирования уреазных аборигенных бактерий для осаждения карбоната кальция. Минерал кальцит, образованный из-за осаждения карбоната кальция, не расширяется и вызывает эффект цементации между частицами почвы. На микрофотографии SEM было замечено, что во время обработки MICP на частицах почвы образуется слой кальцита.Таким образом, удельная поверхность экспансивных гидрофобных глинистых минералов уменьшается, а содержание кальцита, образующегося на частицах почвы, препятствует реакции частиц почвы и воды. В результате наблюдалось сокращение FSI. Это также можно увидеть, поскольку в аэробной среде в условиях более длительного периода созревания образуется больше бактерий, и, следовательно, наблюдалось более высокое снижение FSI.

Далее для оценки давления набухания и деформации набухания был проведен одномерный тест набухания, результаты которого показаны на рис.2. Для естественного грунта BC-1, BC-2 и BC-3 наблюдаемое давление набухания составляет 210 кПа, 191 кПа и 176 кПа соответственно. Экспоненциальное снижение давления набухания наблюдалось при обработке MICP. Давление набухания снижено до 41 кПа для естественного грунта и 15 кПа для искусственного грунта. Обработка MICP обеспечивает содержание кальцита, который создает связь между зернами почвы, а образование биопленки также увеличивает барьер между водой и частицами глины ^53,54 .А для искусственного грунта BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA давление набухания было снижено до 48 кПа, 43 кПа и 39 кПа% соответственно. Снижение давления набухания объясняется пуццолановой реакцией зольного остатка. Возможная причина снижения давления набухания также может быть обнаружена из-за добавления частиц зольного остатка размером с ил в расширяющийся грунт. Зольный остаток содержит поливалентный катион, который вызывает флокуляцию частиц почвы ⁵⁵ .Удельная поверхность расширяющегося глинистого минерала была уменьшена из-за добавления частиц зольного остатка размером с ил и образования геля C – S – H во время пуццолановой реакции. В результате наблюдалось снижение давления набухания. Аналогичная тенденция наблюдалась для деформации набухания, как показано на рис. 5. Для естественной почвы BC-1, BC-2 и BC-3 деформация набухания составляла 10,25%, 8,96% и 8,01%. , соответственно. А для искусственного грунта BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA деформация набухания снижена до 4.5%, 3,2% и 2,45% соответственно. Деформация набухания была снижена до 1,4% для грунта BC-3 после MP-4, а для искусственного грунта — до 0,43%. Эти значения лежат ниже допустимого предела 1,5% для деформации набухания. Однако деформация набухания для BC-1 и BC-2 составила 2,43% и 2,13%, что немного выше допустимого предела 1,5%. Результаты показывают, что для глины с высокой пластичностью период обработки может потребоваться увеличить. Обработка MICP эффективно снижает давление набухания и деформацию набухания, что показывает, что биостимулированная обработка обширной почвы может эффективно контролировать набухание глинистой почвы.

Эффективность обработки в отношении химических связей, минералогии и микроструктуры

ИК-анализ был проведен на различных периодах созревания обработки MICP и необработанной почвы BC-3 (рис. 3). ИК-спектры каждого периода созревания сравнивались с для почвы BC-3. В ИК диапазоне 500–1200 см ^–1 видны минералы, 1200–3000 см ^–1 органических веществ и 3500–4000 см ^–1 глинистые минералы ²¹ . Гидроксильная группа каолинита и иллита наблюдалась в ИК-полосе 3092–3717 см ^–1 .Наличие влажности наблюдается при 3433 см ^-1 . Широкий ИК-пик наблюдался при 3454 см ^-1 , что показывает присутствие образования карбоната кальция в обработанном образце ⁵⁶ . Усиленный пик наблюдался с MP-4, который показывает большее количество образования кальцита. Пик связи C – O наблюдался при 874 см ^-1 и 1468 см ^-1 . Увеличение периода таяния уменьшило пик связи C – O, что подтвердило восстановление карбоната ⁵⁷ .Разделение пика карбонизации было получено при 1468-1430 см ^-1 из-за частичной карбонизации продукта гидратации ⁵⁸ . Присутствие кварца было обнаружено в ИК-пике 798 см ^-1 и 782 см ^-1 . ИК-пик наблюдался при 3623 см. ^-1 подтвердил присутствие минерала монтмориллонита в необработанной почве BC. Этот пик был уменьшен за счет увеличения цикла обработки MICP. Это показывает, что обработка MICP контролирует присутствие гидрофобных минералов.

Рисунок 3

FTIR, XRD и SEM микрофотография необработанной и обработанной экспансивной почвы с MICP.

Минералогические изменения, вызванные различными периодами созревания при обработке MICP в обширной почве, были проанализированы с помощью дифракции рентгеновских лучей (рис. 3). Образование содержания кальцита и портландита наблюдалось на рентгенограмме. Во всех образцах кварц имеет ярко выраженный пик; однако интенсивность была снижена с увеличением периода созревания. Очевидно, что из-за образования карбоната кальция наблюдалось присутствие минерала тоберморит.На рентгенограмме показан острый пик минерала тоберморита в образце MP-4, который показывает, что в течение этого периода таяния в течение 4 дней образуется более высокое содержание кальцита.

Анализ с помощью сканирующей электронной микроскопии был проведен для анализа влияния обработки MICP на экспансивную почву (рис. 3). СЭМ-микрофотография необработанной почвы, периоды созревания МП-2, МП-3 и МП-4 представлены на рис. 3. На рис. 3 можно увидеть, что в необработанной почве имеются различные полости. Эти полости были заполнены отложениями кальцита, как это видно на микрофотографиях SEM).Также видно, что с увеличением периода созревания количество кальцита увеличивается. Аналогичная тенденция наблюдается при анализе содержания кальцита. Анализ SEM устанавливает эффективность метода культивирования местных почвенных бактерий для осаждения кальцита.

Эффективность обработки по pH, CCt, EC

Химическое чередование с различными периодами смягчения обработки MICP представлено на рис. 4. Значение электропроводности (ЕС) увеличивается с увеличением периода смягчения.Увеличение значений ЕС отражает химическое чередование в матрице почвы. Увеличение связано с преобразованием неионных соединений в ионные соединения. Увеличение концентрации ионов связано с гидролизом мочевины в ходе биогеохимических реакций. Было обнаружено, что увеличение ЕС было больше во время цикла цементации, чем во время периода стимуляции, так как дигидрат хлорида кальция дополнительно смешивался во время циклов обработки. Когда источник кальция был добавлен в химический раствор, различные анионы образовывали комплексы, растворенные с кальцием.Комплексы включают бикарбонат кальция и гидроксид кальцита. Чем больше количество ионов, генерируемых во время циклов цементации, тем больше наблюдается увеличение ЭК. Увеличение ЭК свидетельствует об успешном проведении и завершении биогеохимических реакций. Для естественной почвы BC-1, BC-2 и BC-3 ЕС наблюдался как 1,43 мСм / см, 1,40 мСм / см и 1,37 мСм / см соответственно. А для искусственного грунта BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA, ЕС увеличен до 6,5 мСм / см, 6.34 мСм / см и 6,21 мСм / см соответственно. После периода созревания МП-4 ЕС увеличивается до 3,11–3,31 мСм / см для естественной почвы и 9,29–10,39 мСм / см для искусственной почвы.

Рисунок 4

Влияние биостимулированной обработки MICP на химические свойства обширной почвы.

Уровень pH почвы, обработанной MICP, был повышен, и это отражает изменение природы смеси в сторону кислой. Goodarzi et al. показывают, что увеличение значений pH также подтвердило увеличение прочности почвы на сдвиг ⁵⁹ .Для естественной почвы BC-1, BC-2 и BC-3 наблюдалось значение pH 10,24, 10,05 и 9,85 соответственно. А для искусственной почвы BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA, pH был увеличен до 12,5, 14,41 и 12,28 соответственно. После периода созревания МП-4 pH повышается до 11,85–12,32 для естественной почвы и 13,81–14,06 для искусственной почвы.

Тест на содержание кальцита был проведен для количественной оценки процентного содержания кальцита в образцах, обработанных MICP. Для искусственной почвы BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA CCt увеличен до 1.6%, 1,43% и 1,32% соответственно, но для естественной почвы содержание кальцита без обработки не наблюдалось. После периода созревания МП-4 CCt увеличивается до 0,91–1,17 для естественной почвы и 3,82–4,89 для искусственной почвы. Это означает, что более высокая концентрация обработки MICP образовала больше кальцита в образце. Образование более высокого содержания кальцита улучшает матрицу почвы и, как следствие, увеличивает прочность и долговечность стабилизированного расширяющегося грунта. Для естественной почвы содержание кальцита увеличено до 134%, а для искусственной — 205%.Увеличение содержания кальцита подтвердило эффективность обработки как естественной, так и искусственной почвы путем культивирования аборигенных бактерий.

Эффективность обработки по прочностным характеристикам

Прочность на неограниченное сжатие расширяющейся почвы с различным периодом созревания как для естественной, так и для искусственной почвы с обработкой MICP, как показано на рис. 5. Влияние четырех периодов созревания на шесть различных исследуется почва с обработкой и без обработки.Значения UCS были рассчитаны, чтобы понять поведение недренированного сдвига расширяющегося грунта. Увеличение прочности при добавлении обработки MICP может быть установлено благодаря эффективности обогащающего и цементирующего раствора для культивирования местных почвенных бактерий для осаждения кальцита. Для естественной почвы BC-1, BC-2 и BC-3, UCS составляет 96 кПа, 81 кПа и 68 кПа, соответственно. А для искусственной почвы BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA, UCS был увеличен до 595 кПа, 437 кПа и 368 кПа соответственно.После периода созревания МП-4 UCS повышается до 165–225 кПа для естественной почвы и 1066–1819 кПа для искусственной почвы. Значение UCS было увеличено на 134% для естественной почвы и 210% для искусственной почвы. Хотя значения UCS были увеличены для естественного грунта до 134%, эти значения все еще ниже порогового значения (1,75 МПа), требуемого для земляного полотна дорожного покрытия согласно MoRTH (2013) ⁶⁰ .

Рис. 5

Влияние биостимулированной обработки MICP на прочность на неограниченное сжатие и разделенную прочность на растяжение расширяющегося грунта.

Увеличение значения UCS наблюдалось при лечении MICP; однако это также увеличивает хрупкость обработанного образца. Испытание на разрывную прочность при разделении было проведено, чтобы понять влияние метода MICP на прочность на разрыв. Прочность на растяжение значительно влияет на усадку расширяющегося грунта. Это также было выполнено, чтобы понять хрупкое поведение обработанной экспансивной почвы. Все обработанные образцы были испытаны на прочность на разрыв при растяжении, чтобы изучить влияние на уменьшение растрескивания при растяжении в расширяющемся грунте (рис.5). Осадки, содержащие кальцит, увеличивают межфазное взаимодействие между частицами почвы, что увеличивает прочность на разрыв в расширяющейся почве. Для естественной почвы BC-1, BC-2 и BC-3 наблюдалось, что STS составляет 38 кПа, 26 кПа и 24 кПа, соответственно. А для искусственного грунта BC-1 + 30% BA, BC-2 + 30% BA и BC-3 + 30% BA, STS был увеличен до 325 кПа, 304 кПа и 287 кПа соответственно. После периода созревания МП-4 STS увеличивается на 190% для естественной почвы и 180% для искусственной почвы.

Статистический анализ

Чтобы выявить значимую взаимосвязь между различными механическими и химическими анализами, был проведен многомерный анализ. Многомерный анализ проводился с учетом различных переменных, например, pH, содержания кальцита, индекса свободного набухания, давления набухания, деформации набухания, прочности на неограниченное сжатие и прочности на разрыв при разделении. Матрица взаимосвязи была разработана, как показано на рис. 6. Здесь ясно видно, что существует тесная взаимосвязь между деформацией набухания и давлением набухания; значение R наблюдается 0.99. В то же время, если сравнить результат давления набухания или индекса свободного набухания со значением UCS, то R будет равен 0,57. Более низкие значения показывают, что нет тесной связи между потенциалом выброса и UCS. Влияние содержания кальцита на UCS и STS очень близко; Здесь можно сделать вывод, что с увеличением содержания кальцита значение UCS и STS возрастало. Аналогичная тенденция наблюдалась с ЕС и pH. Многомерный анализ четко установил взаимосвязь между различными параметрами, оцениваемыми в этом исследовании.

Рисунок 6

Дендрограмма многомерного разброса и иерархической кластеризации экспансивной почвы, обработанной MICP.

Иерархическая кластеризация полных экспериментальных результатов также была построена, как показано на рис. 6. Из представленной дендрограммы видно, что влияние периода обработки более или менее одинаково для каждого типа почвы. Однако есть небольшое изменение в группе с MP-4 на почве BC-3, которая также показывает те же результаты, что и обработка MP-3.В целом период обработки показал одинаковые эффекты независимо от типа почвы.

Ограничения и будущие масштабы

Это исследование было проведено для изучения влияния аборигенных бактерий на улучшение инженерных свойств обширной почвы с помощью обработки MICP. В текущем исследовании были проведены лабораторные испытания, чтобы понять инженерное поведение биообработанного экспансивного золя.