ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ

Технология закрепления грунтов оснований здания детально не рассматривается в настоящей работе, а общие сведения приводятся только с познавательной точки зрения.

Электрические способы закрепления грунтов оснований зданий основаны на воздействии на грунты с очень низким коэффициентом фильтрации (МО-2—МО-9) постоянного электрического поля.

В основном практикуются три разновидности электрохимического закрепления грунтов: электрообработка, электролитная обработка и электросиликатизация.

Сущность электрообработки — в улучшении физико-механических свойств водонасыщенных глин путем пропуска постоянного электрического тока через систему стальных электродов, погружаемых в закрепляемый грунт. Под воздействием постоянного электрического тока в глинистом грунте происходит комплекс электрокинетических (электроосмос), электрохимических (электрохимические реакции на поверхности электродов) и структурообразовательных (образование новых минералов и изменение структуры грунта) процессов, которые в конечном итоге обусловливают снижение влажности, увеличение прочности и водостойкости исходного грунта. Грунтовая вода под воздействием постоянного электрического поля за счет возникающего электроосмотического напора перемещается к катодам — электродам, соединенным с отрицательным полюсом источника постоянного тока. Для удаления электроосмотически выделяющейся воды анода устанавливают стальные трубы диаметром от 50 до 100 мм с перфорацией стенок в пределах рабочей зоны.

Эффект закрепления достигается при напряженности электрического поля 1—2 В/см. Прочность закрепленного таким образом грунта при оптимальном расходе электроэнергии 80-100 кВт • ч на 1 м3 закрепляемого грунта составляет 0,3-0,4 МПа, что, в частности, ограничивает область применения этого способа.

Электролитная обработка заключается в том, что через систему трубчатых перфорированных электродов наряду с пропусканием постоянного электрического тока в грунт вводят растворы химических реагентов, которые, взаимодействуя между собой и с минеральными частицами грунта, изменяют фазовое состояние и улучшают физико-механические характеристики закрепляемого грунта. Эффект достигается при двустороннем введении химических реагентов в грунт одновременно через аноды и катоды. В качестве анодных электролитов применяют 5—10%-ные растворы хлористого кальция, алюмокалиевых квасцов (или сернокислого алюминия) и сернокислого железа. В качестве катодного электролита используется раствор гидросиликата натрия. В первую треть общего периода закрепления в аноды вводят 5%-ный раствор хлористого кальция, во вторую треть — смесь (1:1) алюмокалиевых квасцов (или сернокислого алюминия) и сернокислого окисного железа. В заключительную треть периода закрепления электролиты в аноды не вводят. Через катоды в течение всего периода закрепления в грунт вводят раствор жидкого стекла плотностью 1,3 г/см3, который циркулирует по замкнутому циклу (рис. 1Х.4.1). В результате происходит равномерное закрепление грунта в межэлектродном пространстве в связи с тем, что катодная (щелочная) зона насыщения кальцием, участвующим в образовании прочных водонерастворимых соединений, средняя (нейтральная) и анодная (кислая) зоны насыщаются ионами трехвалентного железа и алюминия, обладающими амфотерными свойствами за счет образования в этой части межэлектродного пространства прочных водонерастворимых соединений. Анионы же жидкого стекла, перемещаясь навстречу катионам кальция, железа и алюминия, участвуют в образовании их соединений во всем объеме закрепленного грунта. Прочность закрепленного грунта составляет 0,6-0,7 МПа.

IX.4.1. Технологическая схема электрохимического закрепления грунта

Рис. IX.4.1. Технологическая схема электрохимического закрепления грунта:

  • 7 — емкости для электролитов; 2 — смесители-дозаторы; 3 — трубчатые электроды-инъекторы; 4 — электроустановка; 5 — беструбные катоды;
  • 6 — песок; 7 — питающая труба

С целью получения более высоких показателей прочности и водостойкости связных грунтов в качестве анодных электролитов применяют растворы мономеров синтетических смол, например, мочевиноформаль- дегидной. При этом в первую треть периода закрепления вводят раствор мочевины плотностью l, 1 г/см3, во вторую треть — раствор формалина плотностью 1,09 г/см3, а в заключительную треть периода — водный раствор соляной кислоты или сернокислого железа плотностью 1,03 г/см3. В качестве катодного электролита применяют смесь (1:1) растворов жидкого стекла плотностью 1,3 г/см3 и мочевины плотностью 1,2 г/см3. Такой метод позволяет достигнуть прочности закрепленного грунта до 1,5 МПа с повышенной водостойкостью.

Разновидностью электролитной обработки грунта является электросиликатизация, которую применяют для закрепления водонасыщенных мелкозернистых пылеватых песков. В сущности, ее последовательное введение через аноды-инъекторы в грунт растворов жидкого стекла и отвердителя под воздействием внешнего давления и постоянного электрического поля.

Прохождение постоянного электрического тока увеличивает зону проникания в грунт растворов и повышает эффект закрепления.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >