Закріплення піщаних основ, забруднених фосфорнокислими промстоками, в умовах діючого виробництва - Автореферат

У практиці експлуатації виробничих будівель хімічних підприємств вплив промстоків на експлуатовані системи "будівля-фундамент-основа" призводить до набрякання, наступних неприпустимих деформацій ґрунтових основ, переміщення фундаментів і руйнування будівельних конструкцій. Сучасний підхід до вирішення технічних задач поліпшення будівельних властивостей ґрунтових основ вимагає обовязкового врахування впливу екологічного стану навколишнього середовища. До відомих, найбільш ефективних і технологічно доступних способів відновлення техніко-екологічних властивостей ґрунтових основ, особливо в умовах існуючої забудови або діючих виробництв, відносяться інєкційні методи хімічного закріплення. Для досягнення поставленої мети вирішені такі задачі: досліджено фізико-механічні й фізико-хімічні властивості силікатно-калієво-фосфорнокислих гелів з урахуванням впливу температури на основні параметри їхнього утворення; визначені найбільш ефективні склади силікатно-калієво-фосфорнокислих розчинів, що дозволяють здійснити хімічне закріплення, в тому числі у складних ґрунтових умовах забруднення кислотними промстоками;Силікатно-калієві гелі великою мірою забезпечують стабільність одержання проектних параметрів часу гелеутворення (1а), тому що за величиною інтервалу часу гелеутворення, що володіє "буферними" властивостями, вони перевершують силікатно-натрієві гелі на 25-30 % і складають 1-80 хв. Надійність одержання проектних значень параметрів хімічного закріплення ґрунтів (стабільність), включаючи закислочені, залежить від величини інтервалу обємних співвідношень вихідних компонентів (К/С), у межах якого гелі володіють "буферними" властивостями. Для збільшення стабільності "натрієвої" рецептури щільність використовуваного розчину силікату треба підвищувати, для "калієвої" ж рецептури стабільність одержання проектних параметрів зростає зі зниженням щільності силікату. Дослідження властивостей силікатно-калієво-фосфорнокислих гелів дозволили встановити роздільно склади, що забезпечують найбільші міцність, щільність, екологічність і стабільність одержання проектних параметрів закріплення. Дослідження впливу температури навколишнього середовища дозволили встановити значення "коефіцієнта зміни часу гелеутворення"-y, за допомогою якого можна встановити фактичну величину параметра часу гелеутворення при будь-якому значенні температури: , (9) де - час початку гелеутворення при 20°С; - фактичний час початку гелеутворення при даній i-тій температурі.Порівняльні дослідження фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей показали переваги силікатно-калієво-фосфорнокислих складів перед силікатно-натрієво-фосфорнокислими в інтервалі щільностей розчинів 1,09-1,16 г/см3 при хімічному закріпленні як неактивних, так і закислочених ґрунтів. Перевірка закріплюваності хімічно неактивних і закислочених піщаних ґрунтів відповідно до розроблених складів і розрахункових методик показала, що після закріплення величина кута внутрішнього тертя зросла в 1,22-1,33 рази, питомого зчеплення - 5,63-5,80 рази, модуль деформації - 3,1-3,3 рази, підвищено рівень екологічної чистоти грунтово-водного середовища. Порівняльні дослідження закріплюваності зразків піщаного ґрунту розчинами силікату калію і силікату натрію в інтервалі щільностей 1,09-1,16 г/см3, показали перевагу силікатно-калієво-фосфорнокислої рецептури за всіма основними міцнісними параметрами: межі міцності при одноосьовому стиску в 1,28-1,59 рази; Установлено, що закріплення силікатно-калієвою рецептурою як неактивних, так і закислочених піщаних ґрунтів є стійким протягом тривалого часу їхнього збереження у воді і 5-20 %-них розчинах фосфорної кислоти.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

піщаний грунт стабілізація набухаючий

У дисертаційній роботі поставлені і вирішені задачі удосконалювання методів хімічного закріплення в складних ґрунтових умовах, відновлення будівельних і екологічних властивостей ґрунтових основ, забруднених промисловими стоками. Виконані дослідження дозволили зробити такі висновки: 1. Порівняльні дослідження фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей показали переваги силікатно-калієво-фосфорнокислих складів перед силікатно-натрієво-фосфорнокислими в інтервалі щільностей розчинів 1,09-1,16 г/см3 при хімічному закріпленні як неактивних, так і закислочених ґрунтів.

2. Встановлені найбільш ефективні склади силікатно-калієвих гелів, що відповідають критеріям стабільності одержання проектних параметрів, міцності, водонепроникності і рівня екологічної чистоти.

3. Вперше широко досліджений фазовий склад силікатно-калієво-фосфорнокислих гелів і його вплив на властивості закріпленого ґрунту, розроблена узагальнена схема хімічної реакції гелеутворення.

4. Визначено розрахункові залежності, що дозволяють враховувати вплив температури утворення гелю на основні параметри силікатно-калієвих закріпляючих розчинів.

5. Розроблено розрахункові методики оптимізації параметрів закріплення хімічно неактивних і закислочених ґрунтів.

6. Перевірка закріплюваності хімічно неактивних і закислочених піщаних ґрунтів відповідно до розроблених складів і розрахункових методик показала, що після закріплення величина кута внутрішнього тертя зросла в 1,22-1,33 рази, питомого зчеплення - 5,63-5,80 рази, модуль деформації - 3,1-3,3 рази, підвищено рівень екологічної чистоти грунтово-водного середовища.

7. Порівняльні дослідження закріплюваності зразків піщаного ґрунту розчинами силікату калію і силікату натрію в інтервалі щільностей 1,09-1,16 г/см3, показали перевагу силікатно-калієво-фосфорнокислої рецептури за всіма основними міцнісними параметрами: межі міцності при одноосьовому стиску в 1,28-1,59 рази;

величині кута внутрішнього тертя в 1,06-1,09 рази;

питомому зчепленню в 1,78-2,06 рази;

модулю деформації в 1,17 рази.

8. Установлено, що закріплення силікатно-калієвою рецептурою як неактивних, так і закислочених піщаних ґрунтів є стійким протягом тривалого часу їхнього збереження у воді і 5-20 %-них розчинах фосфорної кислоти.

9. Виробниче впровадження виконаних досліджень при стабілізації хімічно набухаючої закислоченої основи фундаментів цеху ТФК дозволило: стабілізувати набухаючу основу фундаментів і припинити деформації будівельних конструкцій;

завдяки створенню протифільтраційного екрана запобігти можливості подальшого проникнення промислових стоків через фільтруючі піщані ґрунти зворотного засипання до суглинків основи фундаментів;

локалізувати і нейтралізувати кислоту, що міститься в ґрунтовому масиві, звязати в єдиному закріпленому масиві продукти реакції гелеутворення і тим самим поліпшити екологічний стан грунтово-водного середовища;

одержати економічний ефект, що складає 223,3 тис. карбованців (у цінах 1984 р.), або 256,57 тис. гривень (у цінах 2000 р.).

Основні положення дисертації опубліковані в 23 наукових роботах, найбільш суттєвими являються наступні: 1. Мишурова Т.В. Производственное закрепление растворами силиката калия грунтов, загрязненных промышленными стоками // Проблемы и перспективы освоения подземного пространства крупных городов. III Международная науч.-техн. конференция (Симферополь 25-27 мая 1998 г.). - Днепропетровск.: РИК НГАУ, 1998. - С. 253-256.

2. Мишурова Т.В. Свойства силикатно-фосфорнокислых гелей на основе силикатов калия и натрия // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сборник. Вып.14. - К.: Техніка, 1998. - С. 61-64.

3. Мишурова Т.В. Исследование химического состава силикатно-калиево-фосфорнокислых гелей // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сборник. Вып. 13. - К.: Техніка, 1998. - С. 60-64.

4. Мишурова Т.В. Силикатно-калиево-фосфорнокислая рецептура для химического закрепления грунтов // Проблеми реконструкції і експлуатації промислових та цивільних обєктів. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 1999. - С. 276-279.

5. Бронжаев М.Ф. Мишурова Т.В., Физико-механические свойства силикатно-фосфорнокислых гелей при закреплении оснований коммунальных предприятий // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сборник. Вып.3.- К.: Техніка.- 1994 - С. 59-64. (Исследованы свойства силикатно-натриево-фосфорнокислых гелей с исходной плотностью растворов силиката натрия 1,10 и 1,15г/см3).

6. Мишурова Т.В., Бронжаев М.Ф. Производственное восстановление строительно-экологических свойств закислоченного грунта основания цеха тфк в г. Славянске // Міжнародна науково-технічна конференція “Нові машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій, сучасні будівельні технології”. 18-20 жовтня 2000 р., м. Полтава, ПДТУ ім. Ю. Кондратюка. - С. 218-223. (Разработана технология производства работ, установлены оптимальные составы для инъецирования).

7. Бронжаев М.Ф. Мишурова Т.В. Критерии надежности химического закрепления грунтов, обладающих химической активностью // 4-та Українська науково-практична конференція “Механіка ґрунтів та фундаментобудування”.14-16 листопада 2000 р., Київ, НД-39. ІБК.- С. 33. (Разработаны условия наибольшей надежности получения проектных параметров закрепления грунтов).

8. Мишурова Т.В. Оптимизация основных расчетных параметров при улучшении свойств грунтовой среды химическим способом // Сб. науч. трудов НГАУ. - 2000. - Т. 2, № 9. - С. 152-166.

9. Избаш Ю.В., Мишурова Т.В., Бронжаев М.Ф. Ликвидация последствий аварийного замачивания кислотой основания цеха ПО "ХИМПРОМ" в г. Славянске //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1989.-№ 3.-С.11-12 (Разработана силикатно-калиево-фосфорнокислая рецептура для химического закрепления закислоченных грунтов. Руководство авторским надзором.

10. Бронжаев М.Ф. Мишурова Т.В. Эффективные экологически чистые составы силикатно-фосфорнокислой рецептуры для химического закрепления грунтов // Эксплуатация и ремонт зданий и сооружений городского хозяйства: Сб. науч. трудов ХГАГХ. - К.: ИСДО, 1994. - С. 113-115. (Исследованы экологические свойства гелей для плотности силиката 1,10 г/см3 и 10,32% раствора кислоты).