Силикатизация

В 1931 г. был разработан двухрастворный способ силикатизации, сущность которого состояла в том, что в песчаный грунт любой влажности через забитую металлическую перфо­рированную трубу (инъектор) поочередно нагнетались раствор силиката натрия (натриевое жидкое стекло) Na₂ OnSiO₂ и раствор хлористого кальция CaCl₂. В результате химической реакции между ними в порах грунта образуется гидрогель кремниевой кислоты, и грунт быстро и прочно закрепляется. Двухрастворный способ обеспечивает высокую прочность грунта (табл. 1) и практически его полную водонепроницаемость. Недостатками этого способа являются высокая стоимость и большая трудоемкость работ. Поэтому его преимущественно применяют при усилении оснований под сооружениями. Закрепленный грунт имеет кубиковую прочность 1, 5…3, 5 МПа. Прочность закрепленного грунта не снижается при воздействии на него агрессивных вод.

Для закрепления мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации от 0, 0006 до 0, 006 см/сек применяют однорастворный способ. В грунт нагнетают гелеобразующий раствор из жидкого стекла и фосфор­ной кислоты либо из жидкого стекла, серной кислоты и сернокислого аммония.

Первая рецеп­тура обеспечивает бо­лее быстрое гелеобразование. Прочность закрепленного грунта (табл.1) зна­чительно ниже, чем при двухрастворном спосо­бе. Этот способ нахо­дит применение глав­ным образом при уст­ройстве противофильтрационных завес.

Однорастворный способ силикатизации используют и для за­крепления лёссовых просадочных грунтов, имеющих коэффициент фильтрации от 0, 0001 до 0, 0023 см/сек. При этом в грунт нагнетают раствор одного жидкого стекла. Гелеобразование происходит за счет реакции раствора жид­кого стекла с водора­створимыми солями грунта и его обменным комплексом. Роль второго раствора выполняет сам грунт. Прочность закрепленного грунта приведена в табл. 1.

Не рекомендуется применять силикатизацию для закрепления грунтов, пропитанных нефтяными продуктами, смолами и маслами, при наличии грунтовых вод, имеющих рН > 9 при двухраствор­ном способе, и в случае рН> 7, 2 при однорастворном способе силикатизации мелких и пылеватых песков. Нецелесообразно подвергать силикатизации грунты, когда скорость грунтовых вод превышает 0, 006 см/сек.

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

Для глинистых грунтов, где нагнетание растворов невозможно, используется электрохимический способ закрепления, основанный на пропускании постоянного электрического тока через грунт, в который вводится раствор хлористого кальция, в результате чего грунт обезвоживается и уплотняется. Реакции обмена, происходящие при этом в приэлектродной зоне, также способствуют уплотнению и закреплению грунта.

Термический метод основан на термической и термохимической обработке грунта газообразными продуктами горения, обогащенными при крайне важности специальными химическими добавками. Горючее сжигается непосредственно в скважине. Укрепляемая толща грунта прогревается до температур (от 350 до 1000°С), вызывающих изменение свойств грунтов в основном за счет проникновения раскаленных продуктов сгорания в поры грунта под избыточным давлением.