Способ электрохимического закрепления глинистых или илистых грунтов

Зависимое от авт видетельствал. 84 с, 3/14 аявлено 19,7,19651009372/29-1 вкисоединением,111 К Е 02 риорите Комитет по делан аобрвтеннк и сткрыти ори Совете Министров СССРДК 624.138,50 Опу оликовано 04 Х.1 Дата опубликования Бюллетень101 сания 13,Л 1.1967 АвторизобретенЗаявител В. В, Чепелеь нинградская военная инженерная Краснознаменная академ им. А. Ф. МожайскогоСКОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГЛИНИСТЫИСТЫХ 1 РУНТОВ СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМ ИЛИ2 Изобретение относится к способам искусственного закрепления слабых водонасьпценныхгрунтов и грунтовых оснований и может бытьиспользовано как при строительстве, так иэксплуатации гракданских промышленных,гидротехничсских и других сооружений и объектов с целью улучшения физико-механических свойств переувлажненных глинистых иилистых грунтов и повышения их несущей способности. 10Известны способы электрохимического закрепления глинистых грунтов введением в ннхразличных растворов солей.Предлагаемый способ позволяет повыситьпрочность, водостойкость грунта и равномерность закрепления его в межэлектродном пространстве.Достигается это тем, что в грут последовательно нагнетают раствор СаС и смесьрастворов Ге,.(ЯО,)9 и КА 1(ЯО)912 Н.;0 соответственно в первую и вторую трети периода закрепления, а через катоды-пнъекторывводят в течение всего периода закрепленияраствор жидкого стекла,При этом для повышения надежности закрепления грунта через катод-инъсктор подают раствор жидкого стекла повышенной ко 11 центрации.Новая технолоп 1 я введения в грунт растворов солей, а такке их состав позволя 1 от насы щать его ионами, образующими между собой и с минеральными частицами грунта как в анодной кисло 11), так и в катодной (щелочной) зонах прочные водонерастворимые соединения при одновременном снижении начальной влажности. В связи с этим глинистые и илистые грунты приобретают пониженную глаж 1;ость, высокую прочность и водостоикость практн 1 ески одинаковые Во Всем межэлектродном пространстве.Кроме того, сокращается длительность процесса закрепления на 15 - 25%. На чертеже изображена схема размещения электродов и основных элементов растворной сети в процессе закрепления, В грунт через аноды-инъекторы 1 самотеком пз резервуаров 2 и 3 по разводящей сети 4 вводят раствор СаС 1 и смесь растворов Гес(804)9, КА 1(504) 912 Н:0 соответственно 10 и 5%-ной концентрации.При этом раствор СаС 19 подается в течение первой трети периода закрепления, а смесь растворов Ге(50,)9 и КА 1(501)12 Н.,О, взятых в отношении 1: 1, в течение второй трети периода. В заключительную треть периода растворы в аноды-инъекторы не вводятся. Через катоды-ппъекторы 5, снабженные песчаной прослойкой 6, в течение всего периода закрепления под небольшим избыточным давле15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 нием циркулирует раствор жидкого стекла с объемным весом у=1,1 - 1,2 г/смз.При этом направление циркуляции может быть принято прямым и обратным. В первом случае раствор из резервуара 7 по распределителю 8 подается в катод-инъектор и, переходя песчаную прослойку снизу вверх, изливается в сборочный резервуар 9, откуда при помощи центробежного насоса 10 перекачивается в резервуар 7. При обратном направлении циркуляции раствор из резервуара 7 подастся в песчаную прослойку и далее через катодицъектор в сборочный резервуар 9. Постоянная циркуляция катодного раствора через песчаную прослойку обеспечивает введение под воздеиствием постоянного электрического тока в грунт ационов ЯОз и ОН, а также увеличение и вынос в сборочный резервуар электроосмотических выделяемой у катодов-инъекторов воды.Периодически в течение периода закрепления производится восстановление начальной концентрации раствора добавлением в циркулирующий раствор концентрированного жидкого стекла. В процессе обработки глинистого грунта постоянным электрическим током происходитперераспределение ионов Н и ОН в межэлектродном пространстве с образованием укатодов-инъекторов щелочной среды, а у анодов-инъекторов - кислой среды. Поэтому всостав электролитов должны входить такиекомпоненты, ионы которых могут участвоватьв образовании гелей и других водонерастворимых соединений в щелочной и кислой средах,В лучшей степени этим требованиям удовлетворяют соли кальция, железа и алюминия,чем и объясняется выбор анодных электролитов - СаСз, Ге, (ЯО,) з и КА 1 (50)12 Н.О.Ион кальция способен вступать во взаимодействие с другими ионами и участвовать вобразовании гидроокиси Са(ОН)в щелочнойсреде.В результате вторичных реакций, происходящих между гидроокисью кальция и углекислотой, содержащейся в грунтовом растворе, или минеральными частицами, образуются карбонаты и гидросиликаты кальция, придающие грунту повышенную прочность и водостой кость,В кислой среде ион кальция не участвует в образовании легко растворимых солей и эффекта закрепления пе производит. Ионы окисного железа и алюминия при взаимодействии с находящимися в грунтовом растворе ионами ОН, СОз, ЯО з и др. образуют прочные водонерастворимые соединения. Наиболее бла. гоприятной для этих реакций является кислая среда.Кроме того, попы А 1" ц Ре" участвуют в образовании большого числа коллоидных частиц, которые в результате последующей коагуляции и склеивающего действия также способствуют упрочнению структуры грунта.Последовательность введения в грунт анод- ного электролита переменного состава принимается из условий, благоприятствующих прохождению соответствующих реакций.Поскольку ионом Са" необходимо насыщать катодную зону, то раствор его соли вводится в первую очередь.За первую треть периода электрообработкц произойдет насыщение ионами Са" анодцой зоны, в которой он, в основном, остается в свободном состоянии. За вторую треть иоц Са" переместится в катодцую зону, где участвует в образовании гидроокиси, карбонатов и других солей. Анодная зона в этот период насьццается одцогремецно ионами А 1" и Ге", которые при перемещении в сторону катода участвуот в образовании гидроокисей, кислых и основных солей и т. п.В третий период электрообработки в аноды электролиты не вводятся с тем, чтобы снизить влажность закрепляемого грунта. Это условие необходимо для ускорения процесса старения гелей и цементации глинистых частиц. В этот же период ионы Са" достигают поверхности катодов, т. е. заканчивается полностью процесс насыщения закрепляемого грунта.Большая роль в общем процессе электрохцмического закрепления при циркуляционном способе отводится катодному электролиту. Оц поглощает и транспортирует на поверхность земли выделяющуюся на катодах воду и является цстоишком анионов, которые под действием электрического поля перемещаются в сторону анода и участвуют с другими иоцамп и минеральными частицами грунта в образовании прочных водоцерастворимых соединений. Этим требованиям в большей степени удовлетворяет раствор жидкого стекла (силикат натрия), который является богатым источником ационов ОН и ЯОз, активно участвующих, совместно со всеми катионами ацодного электролита) в образовании гидро- окисей и водонерастворимых солей.Таким образом, совокупное применение указанных электролитов (анодного и катодного) способствует развитию в грунте большого числа химических реакций, происходящих меэкду ионами электролитов, поглощенным комплексом и минеральными частицами грунта в самом разнообразном сочетании. В резулы ате реакций большое количество продуктов, которые участвуют в формировании новых структурных очагов, достраивают кристаллическую решетку частиц или просто склеивают (цементируют) минеральные частицы.Наряду с химическими реакциями в грунте при закреплении его циркуляционным спосо. бом наиболее интенсивно (в сравнении с суцествующими способами) происходят реакции обмена.Как известно, наиболее распространенными195974 Составител ехред Т. Р сдактор М. Жиляев Подписноестров СССР Тираж 535лам изобретений и открытий прп Совете МиМосква, Центр, пр. Серова, д. 4 аказ 2142,6НИИ 11 И Комитета по ппографпл, пр Сапунова катионами поглощенного комплекса глинистых грунтов являются Ка, К, Са" и Мд", которые по энергии вхождения располагаются в конце ряда активных металлов, Применяемые же в составе анодного электролита ионы Ге" и ЛГ, наоборот, имеют наибольшую энергию вхождения в диффузионные слои глинистых частиц. Поэтому замена одно- и двухвалентных ионов на трехвалентные вызывае значительное уменьшение толщины диффузного слоя частиц и перераспределение зарядов. Все это приводит к наиболее интенсивной коагуляции мелкодисперсной фазы грунта.Таким образом, закрепление глинистых и илистых грунтов описываемым способом предусматриваетаиболее эффективное использование всех видов физико-химических, химических и структурообразовательных процессов, происходящих в грунте при воздействии на него постоянного электрического тока. Предмет изобретения 1, Способ электрохимического закрепленияглинистых плн илистых грунтов посредствомьведения в них через электроды-инъекторырастворов солей, отличающийся тем, что, сцелью повышения прочности и водостойкостп,через аноды-пнъекторы в грунт последовательно нагнетают раствоо СаС 1 а и смесь ра 10 створов Ге.;(ЯО)а н КЛ 1(ЯО,)12 НвО соотвстстьенно в первую и вторую трети периодазакрепления, а через катоды-инъекторы вводят в течение всего периода закрепления раствор жидкого стекла,15 2. Способ по и. 1, отлачающшся тем, что,с целью повышения надежности закрепления грунта, через катод-инъектор периодически подают раствор жидкого стекла повышенной 20 концентрации,Л, ЛаринаКурилко Корректорвп Н. В, Черетаеваи Л, В. Наделяева