Способ противофильтрационного закрепления грунта
Изобретение относится к строительству и может быть использовано в гидротехнике для снижения водопроницаемости плотин, водохранилищ и дамб обвалования прудовотстойников. Цель изобретения - снижение водопроницаемости закрепленного грунта. Способ противофильтрационного закрепления грунта включает последовательную обработку грунта 0,63 - 6,25%-ным водным раствором соли многовалентного металла, затем эмульсией, содержащей 2,25 - 22.5 мас,% госсиполовой смолы, 0,25 - 2,5 мас.% едкого натрия, вода остальное, после чего вновь грунт обрабатывают указанным раствором соли. Коэффициент фильтрации закрепленного грунта 0,006 - 0.88 м/сут, степень снижения водопроницаемости 6 - 883 раз. 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РеспуБлИк (si)s Е 02 0 3/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797665/33 (22) 28.02.90 (46) 15.03.92. Бюл. Q 10 (71) Свердловский горный институт им, В.В. Вахрушева (72) А.А.Матвеев и С.А.Рыжиков (53) 624.138,4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 623915, кл. Е 01 С 7/36, 1976.
Авторское свидетельство СССР
М 1071704, кл. Е 02 0 3/12, 1982, (54) СПОСОБ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА (57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано в гидротехнике
Изобретение. относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для снижения водопроницаемости плотин, водохранилищ и дамб обвалования отстойных прудов.
Известей способ закрепления грунта путем нанесения состава, включающего, мас. :
Госсиполовая смола Основа
Щелоч ь 0,6-1,3
Поверхностно-активное вещество О, Ф-1,0
Вода 38,4-52,3
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ снижения водопроницаемости и закрепления грунта путем нанесения состава, включающего, мас.g:
Госсиполовая смола 0,36-1;26 .
Едкий натр 0,04-0,14
„„5U„„1719536 А1 для снижения водопроницаемости плотин, водохранилищ и дамб обвалования прудовотстойников. Цель изобретения — снижение водопроницаемости закрепленного грунта, Способ противофильтрационного закрепления грунта включает последовательную обработку грунта 0,63 — 6,25 j,-ным водным раствором соли многовалентного металла, затем эмульсией, содержащей 2,25 — 22,5 мас, госсиполовой смолы, 0,25 — 2,5 мас. 7 едкого натрия, вода остальное, после чего вновь грунт обрабатывают указанным раствором соли. Коэффициент фильтрации закрепленного грунта 0,006 — 0,88 м/сут, степень снижения водопроницаемости 6—
883 раз. 3 табл.
Мазут 1,1-4,6
Битум 3,5-14.0
Вода Остальное
Недостатком известных способов является незначительное снижение водопроницаемости грунта, причиной чего является малая глубина проникновения диспергируемых компонентов, образующих в эмульсии агрегаты. закрывающие поры только у поверхности.
Цель изобретения — снижение водопроницаемости закрепленного грунта.
Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем обработку грунта составом, содержащим госсиполовую смолу, едкий натр и воду, грунт предварительно обрабатывают водным раствором соли многовалентного металла концентрации
0.63-6,25 >, затем составом, включающим. мас.0 :
1719536
10
20
40
Госсиполовая смола 2,25-.22,5
Едкий натр 0,25-2,5
Вода 97,5-75,0 а затем снова раствором соли многовалентного металла той же концентрации, Приведенные пределы количественного содержания госсиполовой смолы, едкого катра и воды в составе являются необходимыми для полного омыления госсиполовой смолы и создания равномерной эмульсии, способной проникать в грунт на значительную глубину. При содержании основного кольматирующего агента — госсиполовой смолы — в составе менее 2,25 не происходит закупоривания пор породы и снижение водопроницаемости незначительное. При содержании госсиполовой смолы в составе более 22,5 состав очень густой, равномерно не наносится, не проникает на значительную глубину в грунт и не обеспечивает значительного снижения водопроницаемости.
Приведенные пределы содержания в составе едкого матра обусловлены содержанием госсиполовой смолы и являются необходимыми и достаточными для ее омылекия.
Приведенные пределы концентрации раствора сернокислого алюминия являются необходимыми и достаточными для полного перехода диспергируемых компонентов эмульсии — состава омыленной едким натром.госсиполовой смолы — в водонерастворимые поливалентные агрегаты.
Физико-химический смысл процессов, протекающих в результате осуществления последовательных операций и обеспечивающих достижение поставленной цели, заключается в следующем.
Поверхность горных пород неоднородна и содержит различные адсорбционные центры. Однако в нейтральной среде ока в основном заряжена отрицательно, а поверхность госсиполовой смолы — положительно.
При нанесении на породу состава, содержащего госсиполовую.смолу (как делается в .известных способах) в результате ярко выраженной адсорбционной связи состав не может проникнуть глубоко в обрабатываемый грунт, перекрывает поры только у поверхности. При этом межмолекулярное взаимодействие мало. В результате водопроницаемость грунта снижается незначительно.
То же самое наблюдается, если состав. содержащий госсиполовую смолу, едкий катр и воду, сначала смешать с раствором соли многовалентного металла. например сернокислого алюминия, а затем нанести на обрабатываемый грунт.
При последовательной обработке по предлагаемому способу сначала раствором соли многовалентного металла. например сернокислого алюминия, затем составом, включающим госсиполовую смолу, едкий натр и воду, а затем вновь раствором соли многовалентного металла, происходит следующее;
При обработке грунта раствором соли многовалентного металла, например сер. нокислого алюминия, происходит снижение адсорбции состава, включающего госсиполовую смолу, едкий катр и воду. В результате состав проникает в грунт ка значительную глубину. В процессе взаимодействия внутри грунта, в его порах, состава с раствором соли многовалекткого металла, например сернокислого алюминия, происходит замещения одновалекткого натрия в катриевой соли жирной кислоты (образующейся при омылении едким натром госсиполовой смолы) двух- или трехвалентным ионом металла, например трехвалентным алюминием. В результате образуется поливалектное соединение, нерастворимое в воде (имеющее и адсорбционные связи с породой и повышенные межмолекулярные взаимодействия), которое закупоривает поры грунта на значительную глубину, что приводит к значительному снижению водопрокицаемости грунта.
Способ осуществляют следующим образом.
В одной емкости приготавливают состав, представляющий собой в конечном итоге эмульсию, включающий госсиполовую смолу (ОСТ 18-114-73), едкий натр (ГОСТ
2263-79) и воду, для чего водным раствором едкого натра омыляют госсиполовую смолу, перемешивая компоненты в мешалке при скорости вращения ротора 320 об/мик в течение 5-8 мин. Во второй емкости приготавливают водный раствор соли многовалектного металла, например сернокислого алюминия (ГОСТ
12966-85), Грунт обрабатывают раствором соли многовалентного металла, например сернокислого алюминия. По окончании впитывания раствора s грунт эту же поверхность обрабатывают составом из госсиполовой смолы, едкого натра и воды. После впитывания состава грунт обрабатывают вновь раствором соли многовалектного металла, например сернокислого алюминия
Для равномерного впитывания раствора и состава в грунт целесообразно использовать разбрызгивающие касадки.
В качестве грунта используют эфелькую фракцию хвостов промывки россыпей ком1719536
Таблица 1
Примеры выполнения способа при различном расходе раствора и состава
Степень снижения водопроницаемости, Кд» е4
Расход раст- Расход сосвора прн пер- тава, л/м вой и последующей обработке, л/м
Козффициент фильтрации обработанного грунта, К, м/сут
Исходный козффициент фильтрации грунта, К, „, м/сут
Концентрация вяжущего в составе, Ж
0,273 о,ггг
0,200 о,гоо
0,200
S,0
5,0
5,0
5 0
5,î
4,5
5,8
6,7
6,7
6,7
19,4
23,9
26,5
26,5
26,5
8,о
9,0
9,0
1О,0
10,0
8,0
9,0
9,0
1О,0
10,0
5.3
5,3
5,3
5,3
5,3
5.3
5,3
5,3
5,3
5,3
8,0
8,0
9,0
9,0
10,0
8,0
8 ° 0
9,0
9,0
10,0
Таблица 2
Содержа;ние ингредиентов в составе и растворе для снижения водопроницаемости грунта по предлагаемому способу
Концентрация вяжущего в составе, 2
Содержание ингредиентов, 4
Состав
Раствор
Едкий натр .,Вода
Соль иного- Вода валентного металла
Госсиполовая смола
1,25
2,5
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
99,69
99,37
98,75
97,5
96,25
95,0
93,75, 92,5
98,75
97,5
95,0
90,0
85,0
80,0
75,0
70,о. о,31
0,63
1,2S
2,5
3,75
S, 0
6,25
7,5
0,12
0,25 0у5
1,0
1,5
2,О
2,5
З,о
1,13
2,25
4,5
9>0
13,5
i8,î
22,5
27,0 . бината "Таджикзолото". Гранулометрический состав частиц грунта: -20 — +10 мм .9,8%;-10-+7 мм 5,9 ; -7 — +5 мм 6,274; -5+3 мм 10,4 ; -3 — +1 мм 23Я; -1 -+0,5 мм
10,6ф,; -0,5--+0,25 мм 20,1 ; -0,25-+0,1 мм
9,8 ; -0,1 мм 3 7 . Плотность минеральной части 2,72 т/м .
Грунт сначала. обрабатывают раствором сернокислого алюминия при расходе
9 лlм2, затем составом, включающим госсиполовую смолу, едкий натр и воду при расходе 9 л/м . затем снова раствором сернокислого алюминия при расходе 9 л/м2.
Приведенное количественное соотношение 9 л/м состава и9л/м раствора в г процессе первой и последующей обработки грунта обусловлено необходимостью надежного покрытия всей поверхности грунта и является оптимальным (табл.1).
Сравнение с известным способом (табл.3) показало. что предлагаемый способ в два и более раз увеличивает степень снижения водопроницаемости грунта. обеспечивая в 1,6-2,7 раз большую глубину проникновения кольматанта в обрабатываемый грунт, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает значительное снижение. водо5 проницаемости грунта, что способствует более надежному сохранению воды в отстойных прудах и водохранилищах.
10 Формула изобретения
Способ противофильтрационного закрепления грунта путем нанесения на его поверхность эмульсии, содержащей госсиполовую смолу, едкий натрий и воду, о т л и15 ч а ю шийся тем, что. с целью снижения водопроницаемости закрепленного грунта, последний обрабатывают 0,63-6,25 )-йым водным раствором соли многовалентного металла до и после введения эмульсии, со20 держащей указанные компоненты в следующем соотношении, мас. :
Госсиполовая смола 2,25-22.5
Едкий натрий 0,25-2.5
Вода Остальное
1719536
Таблица 3
Примеры осуществления л,.еллагаемого способа и его сравнение с .знестным
Исходный коэффициент фильтрации грунта, м/сут
Коэффициент фильтрации обработанного грунта, Кузе и/сут
Глубина проникновения
Концентрация вяжущего в составе, Ф
Прочно:-., обрабо;=::;ного гр> т::, НПа
Степень снижения водопроницаемости, вяжущего, см
Предлагаемь i пособ
В качестве соли многовале ..н го металла использован сернокислый алюминин
0,041
0,055
0,083
0,118
О, 151
О, 186
Oi074
1,25
2,5
5,0
10,0
° 15,0
20,0
25,0
30,0
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
1,2
6,7
26,5
203,8
757,1
1,6 сульфат
В качестве соли много: ., о тного металла использован железа тр..;-;г::.нтный
1,25
2,5
5,0
10 О
15,0
20i 0
25,0
30,0
4,1 0,83
0,25
0,022
0,006
О
О
2 9
1,3
6,4
21,2
241,0
883,3
4,3
4,3
4,0
3,8
2,7
2,1
I,8
0 5
0,037
0,041
0,074 . 0,098
О,ll2
0,132
0,056
5,3
5 ° 3.
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
1,8
B качестве соли много -"f ного металла использовано желе.. ;рохвалентное хлорное
1,25
2,5
5 о
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
0,030
0,034
0,039
0,080 . 0,092
0,104
0,049
1,1
6,0
19,6
189,3
662,5
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
1,5 способ
2,5
5,0
10,0
15,0
20,0
25„0
0,082
0,119
0,201
0,246
0%139
0,129
5,3
5,3
5,3
5,3
5„3
5„3
0,310
0f083 о,о7о о,054
17,1
63,9
75,7
98,1
Состави.—, —::. Л. Матвеев
Редактор М, Кобылянская Техред V.:". эргентал Корректор О. Ципле
Заказ 746 Тираж Подписное
8НИИПИ Государственного коми ..-:.;-.: По изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москв ., 1К-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский .:: —: бинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
",9
4,4
4,1
3,6
3,0
2,5
1 9
0,6
5,1
4,8
4,0
3,1
2,8
2,0
1,5
0,6
Известный
2,8
2,4
2,1
1,7
13.
0,9
4,49
0,79
0,20
0,026
0,007
О
О
3,3
4,8
0,88
0,27
0,028
0,008
О
О
3,5
