Диссертация (1141446), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Раствор проникаетв поры крупного заполнителя и при твердении скрепляет его частицы междусобой. Перемешивание каждого укладываемого слоя производится шиповымикатками. Уплотнение производится 2-4 проходками шипового виброкатка.Применение раздельной технологии укладки грунтоцементобетона позволяетувеличить толщину слоёв и крупность заполнителя, что ускоряет и удешевляетстроительство.4. Грунт, закреплённых путём инъекции цементных или цементноглинистых растворов. Такую грунтоцементную смесь получают путём инъекциипод большим давлением в поры грунта цементных или цементно-глинистыхрастворов.
Этот метод применяется для повышения прочности грунта и сниженияего деформируемости (укрепительная цементация), а также для снижения еговодопроницаемости.Вслучае,когдасоздаётсяинъекционнаязавеса,инъектируемый раствор содержит не только цемент, но глинистый материал, какправило бентонит. За счёт этого достигается снижение водонепроницаемостиинъектируемого грунта, а также приближение его деформативных свойств кдеформируемости грунтов.5. Грунт, укреплённый струйной цементацией. При струйной цементацииструя цементного раствора и/или воды, подаваемая под высоким давлением(35÷45 МПаприиспользованиицементногораствора,и5÷8 МПаприиспользовании воды), размывает грунт, и высвободившиеся пустоты заполняютсяцементным раствором [Юркевич].
Метод струйной цементации применяется дляукрепленияфундаментов,закреплениягрунтов,атакжедлясозданияпротивофильтрационных завес. Для струйной цементации характерен высокийрасход цемента – до 800 кг на 1 м3 закреплённого грунта.Отдельно следует упомянуть о грунтоцементных смесях, получаемых путёмперемешивания на месте при бурении скважин. Это материал грунтоцементныхсвай, устраиваемых методом перемешивания.Все перечисленные виды грунтоцементных смесей нашли своё применениепри строительстве грунтовых плотин, а в будущем сфера их применения могла бы123расшириться. Смеси цемента с крупнообломочными грунтами (типа «твёрдаянасыпь» и камень, упрочнённый цементным раствором) могли бы использоватьсядля создания ПФЭ грунтовых плотин.
Строительство из этих материалов всегообъёма плотины, всей видимости, будет экономически невыгодным и техническисложным, особенно для условий Сибири. Поэтому целесообразно их применятьдля устройства массивных ПФЭ каменно-набросных плотин.Однакоэффективномуприменениюгрунтоцементныхсмесейнедостаточная изученность их физико-механических свойств.Офизико-механическихсвойствахгрунтоцементныхсмесей.Восновном исследования свойств касаются грунтоцементов, приготовленныхперемешиванием цемента с мелкозернистыми грунтами [Haeri, Hamidi, Hosseini;Abdulla, Kiousis].
Например, исследования [Marri Amanullah] были посвященыпескоцементу с крупностью части от 0,08 мм до 2 мм. Исследования проводилисьпри содержании цемента по массе 5%, 10% и 15%. Испытания проводились вшироком диапазоне напряжений, с напряжением обжатия до 20 МПа имаксимальным сжимающим напряжением до 64 МПа. Исследования показали,что при низком содержаниицемента (5% и менее) деформируемостьпескоцемента мало отличается от деформируемости песка. При содержаниицемента15%материалом.пескоцементЕгомодульстановитсядеформациипочтилинейносоставилоколодеформируемым3000÷3500 МПа[Саинов М.П. Оценка деформируемости и прочности грунтов…].В зависимости от содержания цемента заметно изменяются и прочностныесвойства пескоцемента. При увеличении содержания цемента увеличивается егоудельное сцепление, но снижается угол внутреннего трения [Саинов М.П.
Оценкадеформируемости и прочности грунтов…].Исследования Монсеф Белаида [Монсеф Белаид] проводились для болеекрупнозернистого материала – содержание частиц диаметром от 5 до 40 ммсоставляло 30÷57%. Содержание цемента составляло 100 кг/м3. Испытанияцилиндрических образцов полученного материала показали, что его прочность насжатие составляет около 4 МПа, а модуль деформации E=5÷10 ГПа.124Свойствах жёсткой грунтоцементной смеси (CSG) изучены недостаточно. Спомощью натурных экспериментов определялись в основном прочностныесвойства грунтоцементобетона, уложенного в тело плотины типа «твёрдаянасыпь». По их результатам грунтоцементобетон обладает высоким сцеплением0,10,5 МПа и углом внутреннего трения (в среднем 45) [Ляпичев].
На японскихплотинах типа «твёрдая насыпь» при расходе цемента 60 кг/м3 прочность CSG насжатие составляла всего 1,1-1,2 МПа [Hokkaido Prefecture. Toubetsu dam…;Глаговский, Радченко], а E находился в пределах 1000÷5000 МПа [TadahikoFujisawa] (при содержании цемента 60÷80 кг/м3).Но имеются данные о бóльших значениях прочности и модуля деформацииПо результатам испытаний кернов из плотины Cindere модуль деформации особотощего укатанного бетона, содержащего 80 кг/м3 цемента, составлял 10000 МПа, апрочность на сжатие – 6 МПа [Yanmaz, Sezgin; ICOLD, 2000]. При такихпоказателях CSG приближается по свойствам к укатанному бетону. Например, порезультатам испытаний бетон плотины Upper Stillwater dam, имеющий в своёмсоставе 77 кг цемента, 170 кг золы-уноса, имеет модуль деформации в возрасте 28суток 11000 МПа, а прочность на сжатие 18,5 МПа [Reina].О свойствах камня, закреплённого цементом по раздельной технологии,известноещёменьше.
Имеются результаты исследований, проведённыхА.С.Бестужевой [Бестужева; Бестужева, Буканов]. В лабораторных условияхбольшой объём известнякового щебня проливался цементным раствором(содержание цемента составляло от 85 до 400 кг на 1 м3). Модуль деформациигрунтоцементобетонаопределялсякосвеннымспособом–поскоростираспространения упругих волн, он составил около 4000÷5000 МПа. Прочность насжатие составила от 4÷7 МПа.
Следует отметить, что такие высокие модулидеформации, по-видимому, объясняются высоким расходом цемента.Меньше всего известно о свойствах грунтов, закреплённых методамиинъекции и струйной цементации. В [Малинин, Жемчугов, Гладков] приведеныданные об экспериментальных исследованиях образцов песка, закреплённых внатурных условиях методом струйной цементации.
Они показали, что прочность125на сжатие закреплённого грунта может составлять от 5 до 22 МПа, а модульдеформации – от 1000 до 4500 МПа. Однако такие высокие значения достигалисьза счёт очень высокого расхода цемента – от 500 до 1100 кг на 1 м3 закреплённогогрунта. По приближённым данным при расходе цемента 150 кг на 1 м3 прочностьгравийно-песчаного грунта, закреплённого методом струйной цементации,составляет 5 МПа [Юркевич]. Значения модуля деформации такого грунта неизвестны.Недавно утверждённые нормы НОСТРОЙ устанавливают для гравелистогопеска, укреплённого струйной цементацией, довольно широкий диапазонизменения физико-механических свойств: модуль деформации рекомендуетсяпринимать равным 4÷20 ГПа, прочность на сжатие 5÷20 МПа [СТО НОСТРОЙ2.3.18-2011].В [Харченко, Алексеев, Исрафилов] отмечается, что свойства грунтов,закреплённыхструйнойцементацией,зависятотеётехнологии.Придвухкомпонентной технологии за счёт вовлечения воздуха в структуру грунтагрунтоцементныймассивобладаетнизкойпрочностью(1-3 МПа)инедостаточной водонепроницаемостью.
При однокомпонентной технологииструйной цементации прочность на сжатие грунтоцементного массива (на основепесков, супесей, суглинков, глин) может достигать 15 МПа.Информации о свойствах грунтов, закреплённых инъекцией, не имеется.Данные о свойствах грунтов, закреплённых струйной цементацией, не могут бытьперенесены на грунты, закреплённые инъекцией. Во-первых, при созданииинъекционных завес используется меньшее количество цемента, чем приструйной цементации. Во-вторых, коренное различие этих грунтов состоит в том,что в составе инъецируемых растворов как правило присутствует не толькоцемент, но и бентонит или иной подобный глинистый материал.
Инъекцияпроизводится цементно-бентонитовыми или бентонито-цементными растворами.В таблице 6.1 приведён состав растворов, которые использовались длясоздания инъекционных завес в Атбашинской и Майнской плотинах [Логинов,126Кузнецов; Журкина]. Подсчёты показывают, что на закрепление 1 м3 грунтарасходуется от 80 до 220 кг цемента и от 25 до 140 кг бентонита (таблица 6.2).Таблица 6.1 - Данные о расходе материалов при создании инъекционных завесСостав инъекционного раствораплотиныАтбашинскаяМайнскаяЦемент, кг350-475100400600-500Бентонит, кг82-59140-110120-100160-120Вода, кг826-852920-930826-830750-800Плотностьраствора, т/м31,29-1,361.16-1.141.331.5-1.42Таблица 6.2 - Данные о расходе материалов при создании инъекционных завесплотиныАтбашинскаяМайнскаяРасход на 1 м3 закрепляемого грунтараствора,твёрдогоцемента,бентонита,3мматериала, кгкгкг0,26181120-17025-3080-110105-1400,42-0,60200-240160-19040-55140-22035-55Наличие бентонита снижает деформируемость и прочность закреплённогогрунта, поэтому грунты, закреплённые инъекцией, не идентичны грунтоцементам.По-видимому, они больше схожи с глиноцементобетоном, но имеют меньшуюпрочность и бóльшую деформируемость за счёт недостаточного перемешивания иуплотнения.Приназначениисвойствгрунта,закреплённогоцементно-бентонитовым раствором (цемента около 200 кг, бентонита около 30 кг на 1 м3),за аналог можно взять пластичный бетон стены плотины Керхе [Pisheh, Hosseini].Тогда модуль деформации не превысит 5000 МПа и составит около 1000 МПа, апрочность – около 5 МПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
