Материалы для струйной технологии

В качестве основного материала используется цемент марок М400, М500. В зависимости от назначения конструкций и предъявляемых к ним требований в раствор могут вводиться дополнительные добавки, такие как бентонит, пластификаторы, полимеры и др., которые могут повышать прочность, водонепроницаемость грунтоцемента. Практическим опытом установлено, что при устройстве противофильтрационных завес наилучшим материалом является глиноцементный раствор. Такой раствор не обладает высокими прочностными характеристиками, но при этом обладает высокой текучестью, дает небольшое расслоение. Глиноцементный раствор приготавливается в два этапа: в первую очередь приготавливается глинистый раствор, затем, после набухания (раствор выдерживается не менее суток), смешивается либо с сухим цементом с добавлением воды до нужной консистенции, либо с цементным раствором [4, 7]. В некоторых случаях для закрепления грунтов могут применяться гранулированные доменные и электротермофосфорные шлаки и др.

Однако при использовании обычных цементных растворов при производстве работ по струйной цементации грунтов возникают определенные проблемы:

• цементный раствор может расслаиваться до завершения твердения грунтоцементной пульпы, что может вызывать развитие полостей в грунтоцементной конструкции (что особенно неблагоприятно при усилении фундаментов зданий);

• расслаивание раствора может происходить и при перекачивании его на большие расстояния;

• наличие в растворе слипшихся комочков цемента существенно влияет на износостойкость внутренних частей монитора, а также возможна закупорка насадок струйного монитора в процессе работ.

Для устранения указанных проблем целесообразней вместо обычных растворов применять так называемые коллоидные растворы. Такие растворы достаточно долгое время сохраняют свою структуру и слабо расслаиваются. Это объясняется физическими свойствами коллоидных растворов:

• каждая частица обволакивается водяной пленкой, при этом сами частицы не слипаются друг с другом; водяная пленка равномерно активизирует цемент, что позволяет получать более высокие значения прочности;

• раствор представляет собой гомогенную среду.

Для получения коллоидных растворов используют смесители специальной конструкции, основным механизмом которых является коллоидная мельница. Для наглядности преимуществ коллоидных цементных растворов на рис. 7.31 представлен экспериментальный график зависимости расслоения раствора от водоцементного отношения для коллоидного и обычного растворов [7].

Рис. 7.31. График зависимости расслоения цементных растворов

от водоцементного отношения

Коллоидные растворы обладают рядом преимуществ перед обычными цементными растворами:

• коллоидные растворы не разжижаются в водной среде, что позволяет использовать его при высоких скоростях подземных вод, а также сохранять заданное водоцементное отношение;

• коллоидные растворы можно перекачивать на большие расстояния;

• коллоидный раствор равномерно заполняет поры грунта, а поровая вода, предположительно, не перемешивается вовсе или перемешивается частично с раствором и вытесняется в окружающий грунт, при этом получается большая плотность и прочность материала при твердении;

• грунтоцементная пульпа не расслаивается и не оседает, что способствует снижению дополнительных осадок закрепленного грунта.

К цементу, поставляемому на стройплощадку, необходимо предъявлять требования по содержанию инородных включений и слипшихся комков.

Как показывает практика, при загрузке сухого цемента в силосы, помимо слипшихся комков цемента, также попадаются различные инородные включения в виде гранитной крошки, различных бирок и металлических гаек, что выводит из строя высоконапорный насос и оборудование буровой установки. Установка дополнительных фильтров в силосах приводит к замедлению всего процесса устройства грунтоцементных конструкций.