La estabilización del suelo (estabilización del suelo ) es un grupo de métodos técnicos de recuperación del suelo destinados a garantizar una posición fija del volumen del suelo en su ocurrencia natural mediante la transformación artificial mediante métodos físicos y químicos.
La estabilización de suelos se usa ampliamente en la construcción de edificios industriales y civiles, en ingeniería hidráulica, construcción subterránea y de carreteras, y minería. Se utiliza para: reforzar los cimientos del suelo de edificios y estructuras; reforzamiento de taludes de cortes de caminos y paredes de tajos; prevención de deformaciones de taludes; prevención de deformaciones de labores mineras y túneles y control de entradas de agua en los mismos; creación de cortinas impermeables en la base de estructuras hidráulicas ; protección de estructuras de hormigón y piedra (cimientos) contra impactos agresivos; aumento de la capacidad portante de pilotes , dispositivos de anclaje, soportes de gran diámetro; eliminación del agua ligada del suelo; aumentando el coeficiente de compactación del suelo; reduciendo el levantamiento del suelo.
Como resultado de la fijación de los suelos, aumenta su capacidad de carga y estabilidad, aumenta la resistencia, la resistencia al agua y la impermeabilidad , y aumenta la resistencia a la erosión.
La fijación del suelo se logra mediante la inyección forzada de varios aglutinantes en el suelo, así como exponiendo la masa del suelo a varios campos físicos: corriente eléctrica, calentamiento y enfriamiento. Los astringentes incluyen cualquier material en polvo, líquido y pastoso que se convierte en un cuerpo similar a una piedra cuando se mezcla con agua o un endurecedor o después de la interacción con un coagulante. Para reparar suelos, las suspensiones de agua y cemento se usan con mayor frecuencia (ver cementación de suelos ) (relación en peso de cemento a agua 0.1-2.0) en forma pura o con varios aditivos pobres (arena, cenizas volantes, escoria molida, etc. .); suspensiones acuosas de arcilla (densidad 1,1-1,5 g/cm3 ) ; fusión de betún (ver bitumización del suelo ) (con una temperatura de 150 0 C); emulsiones de betún en agua (con una concentración de 50-65%); una solución de vidrio líquido (silicato de sodio) con una densidad de 1,05-1,32 g / cm 3 (ver silicificación de suelos ); algunos tipos de resinas sintéticas (formaldehído, epoxi, poliuretano, poliacrílico, etc.). El nombre del método de fijación del suelo viene dado por el tipo de solución de inyección o la naturaleza del campo físico aplicado artificialmente a la masa de suelo.
Para la fijación de suelos rocosos, cavernosos, cascajosos fracturados, se utilizan: cementación, arcillosidad y bituminización; para suelos arenosos y de loess - silicificación y resinización ; para suelos arcillosos saturados de agua - métodos de acción electroquímica; para loess - tratamiento térmico; para arenas movedizas - electrofusión; para suelos débiles - congelación artificial, etc.
La cementación de suelos es un grupo de métodos técnicos de recuperación de suelos basados en la introducción de ligantes hidráulicos en el suelo . Uno de los métodos de recuperación técnica del suelo .
La tecnología para introducir reactivos para diferentes tipos de suelos varía significativamente. Para macizos de suelos rocosos o arenosos-gravosos fracturados, se utiliza la cementación por inyección, que consiste en la inyección (bajo presión de 3 a 70 atm.) a través de un sistema de pozos perforados de mortero de cemento (la relación de la masa de cemento y agua puede variar de 0,1 a 2), en consecuencia, la permeabilidad del suelo disminuye y su resistencia aumenta. Para la realización del trabajo se toma una disminución de la absorción de la solución a valores inferiores a 0,01 l/min a la presión última.
Se consigue un aumento de la movilidad de los morteros de cemento y cemento-arcilla mediante la adición de vinazas de sulfito-alcohol (0,01-0,25% respecto al cemento). La aceleración del fraguado de los morteros y el aumento de la resistencia inicial de la piedra de cemento se regula mediante la adición de CaCl 2 (1-5% respecto al cemento). Cuando se inyectan suelos cavernosos, se introducen aditivos pobres en las soluciones: arena, escoria, cenizas volantes, etc.
Se utiliza para reforzar los cimientos de las estructuras, crear cortinas impermeables, impermeabilizar las rocas durante la excavación de minas (minas, túneles), aumentar la solidez y la impermeabilidad de las mamposterías de piedra y hormigón.
Para suelos dispersos, la cementación consiste en la preparación (mezclado) de una mezcla artificial de suelo pre-triturado, un ligante mejorador ( cemento o ligante de cal) y agua, y su distribución a lo largo del perfil de diseño, seguido de compactación, aplanado y cuidado de la capa terminada, teniendo en cuenta el propósito del suelo artificial. Los residuos industriales (cenizas volantes, cenizas y escorias, escorias , lodos , lignina , etc.) y los reactivos químicos ( vidrio líquido , cloruros, sulfatos e hidróxidos metálicos, ácidos) se utilizan como aditivos activos que regulan los procesos de endurecimiento y las propiedades de los materiales artificiales. suelo. El contenido del aglutinante principal, según el tipo de suelo, es: 2-12% (para cal ) y 4-16% (para cemento ). Se utiliza para drenar suelos en sitios de construcción; fortalecimiento de las bases de los pavimentos de carreteras y aeródromos; prevenir la sufusión en los núcleos de presas de tierra; fortalecimiento antierosión de pendientes suaves y pendientes; revestimiento de tanques y canales; durante la construcción de movimientos de tierra; protección contra heladas y refuerzo de capas de apoyo; reducir la contracción y la hinchazón y aumentar la capacidad de carga de los suelos de cimentación.
La silicización de suelos es un método químico de fijación artificial de suelos para la construcción y otros fines por medio de soluciones de silicato inyectadas (inyectadas) en el suelo . Uno de los métodos de recuperación técnica del suelo .
La silicización se utiliza para aumentar la capacidad de carga de las arenas, para evitar el hundimiento del loess y para hacer que la arena, la marga arenosa y el loess sean impermeables al agua. La inyección de soluciones de trabajo se realiza a través de tubos metálicos clavados en el suelo, perforados con pequeños orificios ( inyectores ), o directamente en los pozos. La distancia entre los inyectores se toma en función del radio de fijación (la distancia sobre la que se extiende la solución desde el punto de inyección) y varía de 0,5 a 1,2 m en pozos, limitado a tampones de varios diseños. El valor de una entrada suele ser de 0,6 a 1,0 m Como resultado, se obtiene una matriz sólida de suelo fijo de la forma requerida. La silicización se utiliza para aumentar la capacidad de carga del suelo bajo los cimientos de edificios y estructuras existentes, para eliminar la filtración en la base de las estructuras hidráulicas, al realizar trabajos en suelos blandos, para evitar el hundimiento irregular de estructuras durante la construcción en suelos de loess, etc. .
La silicización se lleva a cabo de tres maneras: 1) silicificación en una solución; 2) silicificación en dos soluciones; 3) silicificación de gas. La fijación de arenas grandes se realiza generalmente mediante un método de silicificación de dos soluciones : inyección secuencial de una solución de vidrio líquido (silicato de sodio) y una solución de cloruro de calcio en el suelo.
La fijación de arenas finas y limosas se realiza en un método de solución única : inyección de una solución de vidrio líquido con un endurecedor (coagulante) en el suelo. Como estos últimos, tanto ácidos (HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) como sales (Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , NaH 2 PO 4 ) en forma pura o mezclada con ácidos se utilizaron en diferentes tiempos; los más utilizados en la actualidad son H 2 SiF 6 , NaAlO 2 , etc.
La fijación de arenas grandes y medianas puede realizarse por silicificación gaseosa : inyección secuencial de una solución de vidrio líquido y CO 2 gaseoso en el suelo .
Para fijar el loess se inyecta una solución de vidrio líquido con o sin endurecedores. Como resultado de la coagulación del silicato de sodio con endurecedores o la interacción con componentes de loess, se forma un gel de ácido silícico que cementa el suelo. La silicificación de una solución utilizando varios endurecedores también se utiliza para la compactación adicional de suelos rocosos fracturados.
La bituminización de suelos es un método de fijación de suelos basado en el uso de betún. Uno de los métodos de recuperación técnica del suelo .
Se utiliza para la lechada de suelos rocosos fracturados (bituminización en caliente) y arenosos (bituminización en frío ) .
La bituminización en caliente se aplica en suelos fracturados y cavernosos con eventuales aportes de aguas agresivas y no agresivas con un ancho de apertura de fisura > 0,2 mm (con aportes específicos de agua de 0,5 a 100 l/min). Se utiliza para crear cortinas que bloquean el agua en construcciones subterráneas, para realizar pozos de minas, trabajos mineros horizontales y otras estructuras subterráneas. Se lleva a cabo a través de una red de pozos perforados, en los que se inyecta betún (petróleo o esquisto) fundido a través de inyectores. Al entrar en grietas y huecos, el betún desplaza el agua, se endurece y puede resistir la presión del agua subterránea. Puede ser preliminar, antes de la extracción, y posterior, después del hundimiento, para impermeabilizar el revestimiento de los trabajos.
La betún en frío mediante emulsiones bituminosas se utiliza para crear cortinas permeables en suelos arenosos con un coeficiente de filtración de 50-100 m/día. La emulsión bituminosa consiste en gotitas de betún de 1-10 micrones de tamaño, dispersas en agua (concentración 50-65%). La estabilidad del sistema está respaldada por emulsionantes ( tensioactivos - hasta 3,5%). El método de inyección es similar. A medida que ingresa al suelo, la emulsión bituminosa empuja el agua hacia atrás, mezclándose parcialmente con ella. Más tarde, bajo la influencia de los coagulantes, la emulsión se rompe, las gotas de betún se fusionan en una sola masa, llenando los poros del suelo con una masa compacta. Para suelos fracturados, el método de bitumización en frío es aplicable a una absorción de agua específica de 0,1-1,0 l/min.
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