Химические вещества
2.10. Рекомендуемые для комплексного укрепления грунтов добавки химических веществ оказывают на грунты различное влияние, в зависимости от характера и степени протекающих при этом химических и физико-химических взаимодействий между активной глинисто-коллоидной частью грунта и вводимыми добавками.
Поэтому рекомендуемые для практического применения добавки химических веществ в зависимости от их свойств разделяют на две различные группы:
а) добавки неорганических химических веществ, способствующие преобразованию коллоидно-химической природы грунта и созданию оптимальных условий для формирования прочной структуры цементогрунта;
б) добавки органических химических веществ, обеспечивающие повышенную гидрофобность и деформативность цементогрунта и понижающие его влагоемкость.
Вид добавок неорганических или органических химических веществ устанавливают в зависимости от свойств обрабатываемых грунтов и других факторов в соответствии с рекомендациями, указанными в приложении 1.
2.11. С целью обеспечить высокое качество производства работ при укреплении разнообразных грунтов цементом и добавками химических веществ добавки (приложение 1) должны удовлетворять требованиям государственных стандартов:
Неорганические вещества:
известь – ГОСТ 9179-59 «Известь строительная»;
сода каустическая NaOH – ГОСТ 2263-59 «Натрий едкий технический (сода каустическая)»;
сода кальцинированная Na2CO3 – ТУМХП 1240-46 «Сода кальцинированная природная», сорт II;
сульфат натрия Na2SO4 – ГОСТ 6318-68 «Сульфат натрия»;
железо хлорное FеСl3 – ГОСТ 11159-65 «Железо хлорное», сорт II;
железо сернокислое FeSO4 – ВТУ УХКП-52-60 «Железо сернокислое окисное (раствор)»;
магний сернокислый MgSO4 – РТУ 56-61;
калий углекислый К2СО3 – ГОСТ 10690-63 «Калий углекислый технический (поташ)»;
кальций хлористый СаСl2 – ГОСТ 450-58 «Кальций хлористый технический»;
натрий двууглекислый NaHCO3 – ГОСТ 2156-68 «Натрий двууглекислый (бикарбонат)»;
гипс строительный CaSO4·0,5H2O – ГОСТ 125-57* «Гипс строительный»;
жидкое стекло Na2O·nSiO2 – СТУ 43-731-65 «Стекло жидкое натровое» ТУ МХП 1607-47;
соль поваренная NaCl – СТУ 43-717-65 «Соль поваренная техническая»;
золы уноса, полученные после сжигания бурого угля или торфа в тонкомолотом состоянии на тепловых электростанциях. Золы должны содержать не менее 10 % активной окиси кальция СаО; количество частиц размером менее 0,071 мм должно быть не меньше 75 %, а количество частиц несгоревшей части топлива (органических веществ) в золе не должно превышать 10 % от ее веса;
самораспадающиеся дисперсные шлаки должны удовлетворять следующим требованиям:
модуль основности должен быть более или равен 1;
модуль активности – более или равен 0,25.
Содержание СаО должно быть 40 % и более, содержание серы в пересчете на SO3 – не более 5 %. Количество частиц крупнее 2 мм – не более 2 %, а частиц размером менее 0,071 мм – не меньше 70 %.
Органические вещества:
жидкие битумы – ГОСТ 11955-66 «Битумы нефтяные дорожные жидкие, улучшенные», марки СГ-15/25, СГ-25/40 или МГ-25/40 и действующий ГОСТ 1972-52;
сырые, в том числе высокосмолистые, нефти должны удовлетворять следующим требованиям: удельный вес при 20 °С должен быть 0,80-0,90 г/см3, содержание фракций до 200 °С 15-30 % по весу, содержание парафина до 3 %, асфальтенов 1-3 %, селикагелевых смол 5-15 %, молекулярный вес 200- 220;
пиридиновые остатки, представляющие собой поверхностно-активные вещества, хорошо растворимые в воде и являющиеся отходом производства метил-этил-пиридина.
2.12. Добавки химических веществ (п. 2.11).) при укреплении глинистых грунтов цементом необходимо выбирать в соответствии с пп. 1.5, 2.10, учитывая при этом также свойства обрабатываемого грунта (гранулометрический состав, кислотность, наличие гумуса или карбонатов, преобладание того или иного катиона в поглощающем комплексе грунта). Нужно также учитывать свойства и особенности применяемых химических реагентов, поскольку они по-разному влияют на конечную прочность грунта, укрепленного цементом.
При выборе и назначении добавок учитывают также влажность обрабатываемого грунта, которая может быть различной (оптимальной или меньшей, либо превышающей оптимальную).
2.13. Во II дорожно-климатической зоне при влажности грунта, равной оптимальной и менее, в качестве добавок применяют следующие химические вещества:
а) известь – молотую негашеную, гидрофобную негашеную СаО или гашеную – гидратную известь Са(ОН)2. Известь – наиболее универсальная добавка при укреплении цементом различных разновидностей кислых глинистых грунтов (супесей, суглинков, глин);
б) каустическую соду NaOН, кальцинированную соду Na2CO3, двууглекислый натрий NaHCO3 или добавки сульфата натрия Na2SО4 при укрепления цементом кислых супесчаных и суглинистых грунтов;
в) совмещенные добавки извести и каустической соды или легкорастворимых солей Na2SO4; CaCl2 при укрепления цементом кислых глинистых грунтов (тяжелых суглинков и глин);
г) цемент (портландцементы, шлакопортландцементы) взамен извести или легкорастворимых солей, указанных выше в п. 2.13, используемых для нейтрализации кислотности и улучшения коллоидно-химических свойств грунта. Цемент рекомендуется добавлять при обработке супесчаных и суглинистых грунтов в количестве 2-3 % от веса смеси. При последующем внесении основной добавки цемента его количество может быть уменьшено на величину первой добавки;
д) золы уноса или самораспадающиеся дисперсные шлаки без добавок или с добавками солей CaCl2; NаНСО3; Nа2СО3; Na2SO4 либо каустической соды NaOH. Укрепляют кислые супесчаные или суглинистые грунты.
2.14. При укреплении глинистых грунтов цементом во II дорожно-климатической зоне для получения повышенной морозостойкости и деформативности обрабатываемого грунта применяют (в соответствии с п. 2.10) также добавки органических поверхностно-активных и других химических веществ. При влажности укрепляемых глинистых грунтов, равной или менее оптимальной, используют добавки органических химических веществ (п. 2.12).
В зависимости от свойств грунтов и других факторов применяют добавки следующих органических химических веществ:
а) сырые, в том числе высокосмолистые, нефти или жидкие битумы (п. 2.11) при укреплении цементом кислых супесчаных грунтов подзолистого типа;
б) пиридиновые остатки при укреплении цементом кислых глинистых грунтов, которые могут быть представлены супесями, суглинками или глинами, отвечающими требованиям, изложенным в п. 2.5, 2.6;
в) битумные эмульсии или битумо-известковые пасты для укрепления супесчаных и легкосуглинистых грунтов в соответствии с требованиями «Технических указаний по устройству покрытий и оснований из грунтов, укрепленных битумными эмульсиями» ВСН 140-68.
2.15. В III-IV дорожно-климатических зонах при влажности грунта, равной оптимальной и менее, в качестве добавок применяют следующие химические вещества:
а) известь (гашеную или молотую негашеную) или хлористый кальций CaCl2, либо сернокислый натрий Na2SO4 при укреплении цементом кислых гумусированных глинистых грунтов (супеси, суглинки);
б) известь гашеную или молотую негашеную в сочетании с добавками хлористого кальция или сернокислого натрия, либо хлорного или сернокислого железа FеС13; FeSO4 при укреплении цементом гумусированных кислых глинистых грунтов (супеси, суглинки, глины);
в) хлорное железо или хлористый кальций, сернокислое железо или сернокислый натрий при укреплении цементом гумусированных глинистых грунтов (супеси, суглинки, глины), характеризующиеся наличием нейтральной или слабощелочной среды с рН ³ 6,8;
г) полуводный гипс CaSО4 · 0,5Н2О или известь в виде самостоятельных добавок или в сочетании с хлористым кальцием или сернокислым натрием, либо сернокислым железом при укреплении цементом гумусированных глинистых грунтов (супеси, суглинки, глины) с рН ³ 6,8, а также глинистых грунтов, имеющих признаки солонцеватости, либо глинистых грунтов, содержащих повышенные количества легкорастворимых солей 2-3 % при сульфатном и 4-5 % при хлоридном засолениях;
д) золы уноса или основные самораспадающиеся дисперсные шлаки с добавками или без добавок СаС12, Na2SO4 и др. при укреплении цементом различных разновидностей гумусированных (кислых, нейтральных или щелочных) и засоленных видов глинистых грунтов, представленных супесями, суглинками и глинами;
е) жидкое стекло (метасиликат натрия Na2O · nSiO2) с добавкой или без добавки извести или хлористого кальция при укреплении цементом негумусированных незасоленных и заселенных глинистых грунтов (супеси, суглинки, глины).
2.16. При укреплении глинистых грунтов цементом в III-IV дорожно-климатических зонах наряду с указанными выше добавками применяют добавки органических химических веществ (п. 2.11), учитывая, что добавки сырых, в том числе и высокосмолистых, нефтей или жидких битумов используют при укреплении цементом супесчаных и легкосуглинистых грунтов, в том числе гумусированных и засоленных грунтов.
Пиридиновые остатки добавляют при укреплении гумусированных и негумусированных (нейтральных или щелочных) глинистых грунтов, представленных супесями, суглинками и глинами.
2.17. Во II-IV дорожно-климатических зонах при укреплении цементом глинистых грунтов с влажностью, превышающей оптимальную, с целью обеспечить нормальные условия твердения цементогрунта применяют добавки, связывающие избыточную воду в обрабатываемых грунтах.
В качестве водосвязывающих добавок берут: известь молотую негашеную или негашеную гидрофобную, гидратную, полуводный гипс либо сернокислые соли железа или магния. Наиболее универсальна водосвязывающая добавка (молотая негашеная и негашеная гидрофобная известь), которая при избыточном увлажнении грунта химически не только связывает часть воды, но и способствует изменению консистенции грунта, повышает величину его оптимальной влажности, что позволяет получить нормальные условия для проведения работ. При этом ориентировочно считают, что введение 2-3 % молотой негашеной извести в грунт связывает 5-6 % воды, находящейся в грунте.
В ряде случаев введение водосвязывающих добавок при укреплении переувлажненных глинистых грунтов цементом обеспечивает существенную экономию цемента, которая может составлять 3-4 % по сравнению с установленной оптимальной нормой расхода вяжущего для данного типа грунта.
Водосвязывающие добавки выбирают в зависимости от свойств грунтов в соответствии с п. 2.12 и приложением 1, учитывая при этом также возможность получения их для данного строительного объекта.