Инъектирование грунта для его стабилизации и укрепления

Инъектирование грунта с целью его стабилизации и укрепления при строительстве, реконструкции и ремонте зданий и сооружений различного назначения согласно СТО НОСТРОЙ 2.3.18-2011 “Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве”, с целью соответствия требованиям:

– СП 45.13330.2012 “Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений”

– СП 50-101-2004 “Земляные сооружения, основания и фундаменты”.

Укрепление грунтов – изменение физико-механических характеристик грунтов под воздействием нагнетаемых в грунт под давлением инъекционных растворов.

Инъектирование грунта при строительстве подземных сооружений применяется для преодоления участков несвязных водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов, ликвидации водопритоков в подземные выработки и сооружения, устройства ограждений котлованов, защитных экранов (завес), укрепления оснований и фундаментов зданий и других сооружений, находящихся в зоне влияния строительства.

1.1 Настоящий стандарт распространяется на инъекционные растворы на основе цемента (далее — инъекционные растворы), применяемые для закрепления грунтов при строительстве, реконструкции и ремонте объектов капитального строительства, а также при работах по инженерной защите территорий от природных и техногенных процессов, и устанавливает требования, которые учитываются при разработке стандартов на конкретные виды растворов.

1.2 Настоящий стандарт не распространяется на специальные растворы (жаростойкие, химически стойкие и др., включая растворы на основе специальных видов цемента — шлакопортландцемент, луц-цолановый цемент, аэрированный и на растворы для закрепления мерзлых грунтов).

Завершающий этап цементирования

Период затвердевания цементного столба может варьироваться, в зависимости от состава раствора. Имеет значение и то, какая именно колонна тампонировалась.
Для кондуктора, например, достаточно 16 часов, а для эксплуатационной колонны нужны сутки. По истечении этого срока, в скважину опускают электротермометр.
Итак:

• С его помощью, по изменениям температур, определяют высоту подъёма раствора в цементируемом пространстве. Максимальное выделение раствором тепла, происходит в течение нескольких часов после его затвердевания.
  Поэтому, для определения данного показателя, прибор должен быть спущен в скважину в течение суток после окончания тампонажа.

• Для контроля качества цементирования широко применяют акустический зонд (скважинный локатор). Участки, не заполненные раствором, определяются по амплитудам звуковых колебаний. Если к качеству тампонажных работ претензий нет, начинают обвязку устья скважины.
  Затем, в неё спускают пикообразное долото либо желонку, с помощью которой разбуривают затвердевшие остатки раствора и заливочные пробки.

Далее наступает черёд опрессовки ствола, то есть проверка его на герметичность. Для этого, в него закачивается вода под давлением, превышающим расчётное на 20%.
Если спустя полчаса давление снижается не больше, чем на 0,5 мПа, и при этом не происходит выделение газа, и перелива воды, скважина считается герметичной.

Что учитывать и от чего зависит?

Физико-механические свойства находятся под тесным воздействием бетонной структуры, зависящие от смешанности раствора и разнящиеся способами изготовления. А также крепость обусловливается следующими факторами:

• интенсивность бетонно-цементного раствора;
• содержимое компонентов в процентном количестве;
• водоцементные пропорции в составе смеси;
• промышленные характеристики;
• свойства наполнителей;
• уровень перемешивания ингредиентов состава;
• часы, потраченные на приобретение раствором твердости;
• температурные показатели в атмосфере;
• сырость в окружающей среде.

Распределение по маркам и классам

Марка обозначается буквой М, а сопутствующая цифра возле нее определяет среднее примерное значение прочности при сжатии, выражается в кгс/см2. Таблица по показателям прочности:

Марка бетона полностью зависит от количественного соотношения цемента в составе раствора. При этом принято считать, что чем больше количество, тем выше марка и, в обратном порядке.

Грамотно вычислить количество ингредиентов материала можно с помощью специального калькулятора.

Определяют крепость еще и по цементным классам. Их разделяют для легких и тяжелых составов, а также по уровням крупности. Для расчета составов и пропорций применяют формулы, а для быстроты подсчета есть автоматические калькуляторы. Средняя прочность с коэффициентом крепости n = 0,136 и обеспеченностью t = 0,96 зависит от класса и формула для вычисления: Вb = Rb х0,778 или Rb = Вb / 0,778.

Нормативные данные

Прочность бетона на растяжение при изгибе, на сжатие и др. определяется ГОСТом 10180—90. К основным контрольным характеристикам состава относят:

• Нормативные данные сопротивления (Rbn) с вероятностью 95% и обеспеченностью 0,95 или растяжению (Rbtn).
• Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (смятию). Имеет следующее соотношение, что для первой конечной характеристики обеспеченности Rb составляет — 0,997, а для второй граничное значение Rbser — 0,96.

Устройство

Основные узлы цементировочного агрегата:

• насос для подачи цементировочного раствора под давлением
• привод насоса. Цементировочный насос приводится в движение от двигателя шасси, либо отдельного двигателя
• мерный бак и бак для цементных растворов
• водоподающий блок не является основным узлом, применяется для подачи жидкости в бак для приготовления цементного раствора

Узлы цементировочного агрегата могут быть смонтированы как на шасси (Камаз, Урал, Краз, Маз) так и на полуприцеп, прицеп, сани.

Цементировочные насосы

Поршневые цементировочные насосы

Основные модели поршневых насосов: 9Т, НПЦ-32, НЦ-320, ЦА-320. Технические характеристики, фото каждого насоса приведены по ссылкам. Там же размещены ссылки на цементировочные агрегаты нашего производства, оборудованные поршневыми насосами. Технические характеристики всех указанных поршневых насосов ± одинаковы и приведены по ссылкам.

Плунжерные цементировочные насосы

В основном представлены насосами СИН-32, и СИН-64.

Водоподающий блок

Водоподающий блок обеспечивает подачу воды в смесительную установку цементировочного агрегата. В составе водоподающего блока мы рекомендуем использовать насосы ЦНС-38-154 с приводом от гидравлики, если цементировочный агрегат смонтирован на шасси, либо от отдельного ДВС, если агрегат смонтирован на санях, либо на прицепе.

Шасси

Мы производим цементировочные агрегаты на всех возможных видах шасси. В том числе: КамАЗ, Урал, Маз, КРАЗ, прицеп, полуприцеп, а также цементировочные агрегаты на санях и др.

Факторы, влияющие на прочность цемента

Активность и прочностные характеристики зависят от некоторых факторов.

Условия хранения

При длительном хранении цемента активность постепенно снижается. Скорость изменения зависит от условий хранения. Обнаруживается такая динамика снижения параметра:

1. Сухой закрытый склад при хранении материала в водонепроницаемых мешках — активность не изменяется в течение 1 месяца, через 2 месяца уменьшается на 4-5%, через 3 — на 8-9%, через 4 — на 12-16%;
2. Сухое помещение, но обычные, бумажные мешки — через 1 месяц снижение составляет 4-6%, через 2 месяца — 9-11%, 3 — 13-15%, 4 — 18-22%;
3. При повышенной влажности или хранении в насыпном виде — через 1 месяц — на 10-12%, 2 месяца — 15-17%, 3 — 19-23%, 4 — 24-28%.

В зависимости от срока и условий хранения, реальная марка цемента снижается на порядок. Так через 3 месяца материал марки М400 может превратиться в М300.

Состав материала

Активность любого цемента существенно зависит от вида и количества добавок, наличия примесей, состава и концентрации клинкера. Так при наличии кальцитов и кварца показатель снижается, а при повышенном содержании алюминатов и алита — повышается. Щелочные добавки способны влиять на скорость кристаллизации, причем и в сторону замедления, и в сторону ускорения. Для повышения прочности в цемент добавляется клинкер.

Дисперсность частиц

Она определяется степенью помола компонентов. Мелкодисперсный порошок значительно быстрее вступает в химическую реакцию по своему объему, что повышает активность. При крупном помоле прочность набирается дольше, а ее величина понижена.

Существует также взаимосвязь активности с удельным весом (плотностью) цемента. С повышением этого показателя она возрастает.

Тут уже нужно начинать с песка, если он не сыпучий, а замёрз — тогда его необходимо подогреть, да и саму воду подогревать как минимум, чтобы была +20 градусов, но не выше +70 градусов. С добавками тут уже не играйтесь, купите специальную противоморозную добавку. А сам раствор на открытой поверхности не храните, сделайте для него шатёр, например из брезента и обогревайте тепловой пушкой или костром.

Тут также соблюдаем все условия вышестоящего диапазона температуры, кроме того, что использовать надо уже более профессиональные добавки на определённую температуру.

К нюансам можно отнести выбор противоморозной добавки, они разные.

Пропорции так же разные в зависимости от температуры воздуха.

Противоморозные добавки добавляются в воду затворения цементных растворов.

Сама вода тоже подогревается (это особенно актуально при изготовлении бетонов).

При температуре до — 5-и градусов обычно добавляют 2-а,3% противоморозной добавки, от общей массы цемента.

Если температура ниже — 10-и градусов, то уже 4% противоморозной добавки, от количества цемента.

Ещё к нюансам можно отнести выбор правильного количества цементного раствора для той, или иной работы.

Дело в том что раствор лучше сразу вырабатывать, категорически нельзя замораживать цементный раствор и размораживать тёплой водой.

Так же к нюансам можно отнести обустройство тепляков над объектом.

То есть кладка, штукатурка ведётся под тепляком (тепляк это к примеру каркасно-теновое ПВХ покрытие и тепловые пушки внутри тепляка).

Цементный раствор для чего это первое, допустим для кладки кирпича, шлакоблока, газосиликатных блоков или просто блоков для фундамента — что нужно учесть, первое увеличить на 30% пропорции цемента в замесе раствора, второе естественно стараться его выработать до того, чтоб он замёрз, так как класть его замёрзшими грудками в швы не только не допустимо, но и неудобно! Метод это не новый и называется методом вымораживания, строят так сараи и гаражи, закладывают фундаменты, возводят перегородки и лабиринты, закладывают ненужные проёмы и ходы, да в принципе делают всё что связанно с черновой кладкой, а вот лицевую таким образом класть не рекомендуется, хотя жизнь и время прижмёт так и положат и лицевую на морозе, да причём ещё и многоэтажку построят и ни чего стоят нормально! Идём дальше вопрос был задан про раствор цементный, его ещё можно использовать к примеру для стяжки или выравнивания поверхности — тогда нужно подготовить необходимое по количеству площади клеёнки и утеплитель подойдёт минвата, после того как раствор будет залит и разровнен его необходимо будет накрыть клеёнкой и сверху утеплить минватой, работать на такой поверхности уже до весны не желательно (пусть остаётся накрытым), но в случае надобности не раньше чем через три недели! При укладке фундамента, постройке подвалов, сливных ям, дренажных коробов — мороз вообще не доставляет ни каких хлопот, так как ниже уровня земли его просто нет, а замешанный раствор который периодически шевелится растворомешалкой не замерзает очень долго.