автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Метод расчёта параметров химического закреплениягрунтовых массивов, загрязнённых фосфорнокислыми промстоками

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

На правах рукопису БРОНЖАЄВ МИХАЙЛО ФЕДОРОВИЧ

УДК 624.138.4

МЕТОД РОЗРАХУНКУ ПАРАМЕТРІВ ХІМІЧНОГО ЗАКРІПЛЕННЯ ГРУНТОВИХ МАСИВІВ, ЗАБРУДНЕНИХ ФОСФОРНОКИСЛИМИ ПРОМСТОКАМИ

05.23.02 - Підвалини та фундаменти

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата техиічних наук

Дніпропетровськ -1997

Робота виконана на кафедрі “Механіка грунтів, підвалин і фундаментів“ Харківської державної академії міського господарства

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор

Рудь Олександр Григорович Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Зоцснко Микола Леонідович, кандидат технічних наук, доцент Алексеев Арнольд Іванович Провідна установа: Український державний головний науково-

дослідний і виробничий інститут інженерно-технічних і екологічних досліджень, м. Харків.

Захист відбудеться " " __________ 1997 р. о______годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 03.07.05 при Придніпровській державній академії будівництва і архітектури (ПДАБА) за адресою: 320600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва і архітектури.

Автореферат розісланий “____“_____________1997 р.

Вчений секретар ,

спеціалізованої вченої ради Карпухіиа А.К.

Актуальність теми зумовлена:

- перспективністю застосування хімічного закріплення для поліпшення експлуатаційних властивостей грунтів, підвалин будівель і споруд;

- необхідністю поглиблення наукових досліджень для вітчизняного фундаментобудування в умовах удосконалення, що відбувається за кордоном, технологічних способів доставки закріпних складів у закріплювані фунти;

- необхідністю пошуку високоефективних технологічних рішень відновлення експлуатаційної .придатності підвалин фундаментів промислових будівель в режимі діючого виробництва і складних грунтових умовах;

- необхідністю розробки інженерних рішень, що забезпечують підвищення рівня екологічної чистоти закріплених грунтових масивів.

Мета- роботи - здійснення хімічного закріплення і підвищення екологічної чистоти підвалин фундаментів, складених грунтами, забруднених фосфорнокислими промегоками.

У зв’язку з поставленою метою вирішувалися такі завдання:

• дослідження фізико-механічних і водних властивостей піщаних і пилувато-глинистих грунтів під дією розчинів ортофосфорної кислоти;

• вибір і поглиблене вивчення за допомогою методів фізичної хімії рецептури, що дозволяє одержати надійне закріплення грунту в розглядуваних умовах;

• розробка критерію оцінки стабільності очікуваних параметрів закріплення;

з

виявлення залежностей і меж використання рецептури, що дозволить задовольнити всі вимоги, необхідні для закріплення закислоченого грунту;

розробка методу розрахунку параметрів, необхідних для здійснення закріплення закислоченого грунту і оцінки його стану після закріплення;

визначення граничних умов і розробка рекомендацій щодо найбільш ефективного використання методу;

лабораторне дослідження фізико-механічних, водних властивостей захислочених грунтів, закріплених силікатно-натріево-фосфорно-кислою рецептурою та їх стійкості в агресивних середовищах; виробничий досвід закріплення грунтів, забруднених промисловими фосфорнокислими стоками.

Теоретична і праісгична цінність роботи полягає у: встановленні ступеня впливу розчинів ортофосфорної кислоти на фізичні, механічні й водні властивості підвалин, складених пилуватими, піщаними і пилувато-глинистими грунтами; уточненні фазового складу і реакції утворення силікатно-натрієво-фосфорнокислих гелів по всьому діапазону об’ємних співвідношень вхідних компонентів;

встановленні ступеня стійкості фізико-механічних та водних властивостей закріплених закислочєних пилувато-піщаних грунтів при тривалому впливові води і концентрованих розчинів ортофосфорної кислоти;

виявленні найбільш ефективного складу силікатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури, що дозволить одержувати закріпні кислі гелі з найбільшою міцністю, щільністю, екологічніспо і стабільністю параметрів одночасно; '

розширенні можливостей силікатно-натрієво-фосфориокнслої рецептури на грунти, що володіють хімічною активністю;

розробці методу, що дозволить здійснити розрахунки параметрів хімічного закріплення підвалин фундаментів, складених закислоче-ними грунтами.

Наукова новизна роботи полягає в наступному: встановлено вплив промислових фосфорнокислих стоків на фізико-механічні й водні властивості піщаного та пилувато-глинистого грунту;

досліджено фізико-механічні властивості силікатно-натрієво-фосфорнокислих гелів по всьому діапазону їх утворення одночасно, залежно від об’ємних співвідношень вхідних компонентів; розроблено критерій оцінки стабільності очікуваних параметрів закріплення і класифікацію стабільності досліджених функцій; встановлено фазовий склад силікатно-нарієво-фосфорнокислих гелів по всьому діапазону їх утворення;

розроблено узагальнену, уточнену схему хімічної реакції силікатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури по всьому діапазону гелеутворення;

рекомендовано найбільш ефективні склади силікатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури, що задовольняє одночасно вимоги найбільшої міцності, екологічної чистоти закріпленого грунту в поєднанні зі стабільністю одержання проектних параметрів, що дають змогу використовувати рецептуру для закріплення підвалин, складених хімічно активними грунтами (карбонатними, пилуватими, забрудненими розчинами ортофосфорної кислоти і ортофосфатів); розроблено метод розрахунку проектних параметрів закріплення піщаних грунтів, забруднених промстоками, на прикладі ортофосфорної кислоти, визначено граничні умови його застосування; встановлено вИЛив коефіцієнта заповнення об’єму на міцнісні й деформативні характеристики закріпленого закислоченого піщаного грунту;

• встановлено ступінь стійкості фізико-механічних і водних властивостей закріплених закислочених пилувато-піщаних грунтів при тривалому впливові води і концентрованих розчинів ортофосфорної кислоти.

Впровадження результатів роботи здійснено на двох виробничих об’єктах Слов’янського БО “Хімпром“, Новосодового заводу № 2:

- при закріпленні хімічно набухлих підвалин цеху термо-фосфорної кислоти, закислочених промстоками ортофосфорної кислоти;

- при створенні протифільтраційної завіси в цеху “Триполіфосфату натрію“ навколо ємкостей з виробничими стоками, що містять розчини ортофосфорної кислоти і ортофосфатів.

Апробація роботи. Основні положення дисертації доповідалися на ряді науково-технічних конференцій:

1. Міжрегіональній конференції “Влаштування і зміцнення

фундаментів з поліпшенням будівельних властивостей грунтів підвалин“ (Пенза, 1991 p.); •"

2. Науково-практичній конференції “Ресурсозберігаючі технології і матеріали в будівництві і будівельній індустрії“ (Харків, 1992 p.);

3. XXVII наково-технічній конференції викладачів, аспірантів і співробітників ХДАМГ (Харків, 1994 p.);

4. XXVIII наково-технічній конференції викладачів, аспірантів і співробітників ХДАМГ (Харків, 1996 p.);

5. Sekond International Conference on Ground Improvement Geosystems. Grouting and Deer Mixing. Akasaka, Minato-ku, Tokyo, 1996.

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 10 друкованих робіт.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, шести глав, закінчення, списку літератури і додатків. Загальний об’єм роботи становить 179 сторінок, в тому числі 150 сторінок машинописного

б

тексту, 29 рисунків, 27 таблиць, списка використованої літератури з 180

найменувань.

Особистий внесок автора полягає у:

• виявленні ступеня впливу розчинів ортофосфорної кислоти на фізичні, механічні й водні властивості пилувато-піщаних і пилувато-глинистих грунтів;

• розробці системи критеріїв до параметрів силіхатно-натрієво-фосфорнокислих гелів при здійсненні хімічного закріплення закислоченого грунту;

« організації, проведенні й аналізі результатів експериментальних досліджень властивостей силікатно-натрієво-фосфорнокислих гелів;

• уточненні хімічної схеми утворення силікатно-натрієво-фосфорно-кислих гелів;

• встановленні найбільш ефективних складів силіхатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури;

• розробці методу хімічного закріплення закислоченого піщаного грунту;

• організації та здійсненні лабораторних досліджень закріплюваносгі й довговічності закислочених піщаних грунтів;

• організації та здійсненні виробничого впровадження виконаних розробок.

На захист виносяться:

• результати експериментальних досліджень змін фізико-механічних і водних властивостей пилувато-піщаного і пилувато-глинистого грунтів під дією концентрованих розчинів ортофосфорної кислоти;

• система критеріїв до параметрів силікатно-натріево-фосфорнокислих гелів при здійсненні хімічного закріплення закислоченого піщаного грунту;

• результати експериментальних досліджень фізико-механічних та фізико-хімічних властивостей силікатно-натрієво-фосфорножислих гелів;

• уточнена схема хімічної реакції гелеутворення силікатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури;

• найбільш ефективні склади силікатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури;

• метод хімічного закріплення закислоченого піщаного грунту;

• результати лабораторних досліджень зміни механічних властивостей і довговічності закріпленого закислоченого піщаного грунту;

• результати закріплення підвалин фундаментів виробничих будівель, закислочених промстоками ортофосфорної кислоти.

Методологічна основа і методика досліджень - прийняті в механіці грунтів,-' грунтознавстві й фізичній хімії стандартні експериментальні методи.

Предмет дослідження - грунтові масиви, забруднені фосфорнокислими промстоками, що закріплюються способом силікатизації. г

Об’єкт дослідження - підвалини фундаментів виробничих будівель.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі поставлене й вирішене завдання хімічного закріплення і підвищення ступеня екологічної чистоти грунтових масивів, забруднених промисловими стоками ортофосфорної кислоти.

У вступі обгрунтовано актуальність теми, сформульовано мету досліджень, визначено новизну і практичне значення роботи, наведено стислий зміст глав роботи, описано питання, що виносяться на захист, і

підсумкові результати впровадження наукової розробки у виробництво.

У першій главі наведено огляд відомої наукової літератури за темою роботи. Вивчено вплив хімічно активних розчинів на фізико-механічні властивості грунтів, зроблено висновки про доцільність використання для розв’язання поставлених завдань хімічного закріплення грунтів. Досліджено існуючі рецептури хімічного закріплення грунтів, обрано силікатно-натрієво-фосфорнокислу рецептуру, зроблено висновок про необхідність її додаткового вивчення. Сформульовано мету і завдання дослідження.

Друга глава присвячена інформації про використані в роботі відомі методи досліджень, обладнання і матеріали.

У третій главі показано дослідження впливу концентрованих розчинів ортофосфорної кислоти на фізичні, механічні й водні властивості пилувато-піщаного та пилувато-глинистого грунтів. Встановлено залежність ступеня хімічного набухання, знеущільнення, зниження міцнісних, деформативних і фільтраційних характеристик досліджених грунтів від концентрації замочувальних розчинів ортофосфорної кислоти.

Четверта глава присвячена хомплексу поглиблених експериментальних досліджень фізичних, механічних та фізико-хімічних властивостей силікатно-натрієво-фосфорнокислих гелів.

Дослідження залежності, основних параметрів силікатно-натрі-єво-фосфорнокислих гелів (Кст, Іг) від об’ємних співвідношень вхідних компонентів закріпного розчину (КУС) подані на рис. 1 а,б. З графіків видно, що при > 60 хв різко збільшується інтенсивність наростання (чи убування) величин 1г і І1ст, тобто невелика зміна величини К/С спричиняє істотну зміну параметрів закріплення.

а)

<•«

Я

и ++

I »1

«

л

Л - <ш */'**

и> ШЛ ж» 40

і

В)

б)

и

5«

<0

С

2

гя

<л

с п □ П

¡ТІ п Лі иГ* '.ви и»

"П і

§ Щ 5;

щ і?

як- V<л »V*'' •>>

ІІШШ " 1 V

№ *81?# Ж

{» 28 I М О «

лужні гелі КИСЛІ гелі

Рис. 1. Залежності:

а - часу початку гёяеутворення і б - межі міцності при стискові - від об’ємних співвідношень вхідних компонентів; в - межі міцності при стискові від часу початку геяеутворення.

ю

Для кількісної оцінки ступеня впливу зміни розрахункової величини об’ємних співвідношень компонентів (К/С) на очікувану величину будь-якого параметра закріплення (Яст, Іг) введено поняття коефіцієнта стабільності функції кСІ , що визначається за формулою

де АР - зміна функції; Д(К/ С) - зміна аргумента.

Запропоновано класифікувати конкретні функції параметрів закріплення за ступенем стабільності визначуваних параметрів як:

0 5 !<„ < 0,8 - стабільні;

На підставі розробленої класифікації межу міцності при стискові лужних гелів практично на всьому діапазоні їх утворення можна віднести до нестабільних.

Область кислих гелів з часом початку гелеутворення 60-600 хв за параметрами межі міцності при стискові й часом гелеутворення відноситься до нестабільних. Кислі гелі з інтервалом часу початку гелеутворення 30-60 хв с умовно стабільними, а в інтервалі 1-30 хв -стабільними і, отже, найбільш придатними для закріплення хімічно активних грунтів (рис. 1а).

При скороченні часу початку гелеутворення до меж 1-10 хв у порівнянні з рекомендованими НДІОСПом межами 60-600 хв можливе збільшення середнього значення межі міцності при стискові закріпного кислого геля в 3,8 рази, а лужного - в 1,8 рази (рис. 16).

Для гелів з часом початку гелеутворення 1-10 хв і гелів з 1г=10 -60 хв інтенсивність наростання міцності різко відрізняється при практично незмінній щільності гелів (рис. їв). Це свідчить про різні фізико-хімічні процеси, що протікають при утворенні гелів з Іг>10 хв і Іг<10 хв. Цей висновок підтверджується дослідженням залежності межі

Д(К/С)

(1)

0,8 й кс1 ^ 1,0 - умовно стабільні; кст > 1,0 - нестабільні.

(2)

її

міцності від співвідношення вихідних компонентів, оскільки при значенні К/С=4 (Ьг«10 хв) спостерігається перегин розглядуваної функції (рис. 16).

Хімічний склад і структура снлікатно-катрієво-фосфорнокислих гелів досліджені методом рентгено-фазового аналізу (РФА) у комплексі з методами інфрачервоної спектроскопії (ІЧС) і петрографічного аналізу. Розроблена уточнена схема, що узагальнює хімічну реакцію силікатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури по всьому діапазону гелеутворення:

аКа20-ЬЗЮг + сН20 + сЩ3РОц -> е^20 • ВЮ2 • gHzO + Ь8іОг • кН20 + 1(т№20 ■ Р205 • рНгО). (3)

Визначено с*!лади силікатно-натріево-фосфорнокислої рецептури з найбільшим ступенем екологічної чистоти. За критерій останньої прийнято величину рН синьорезисної рідини (або водної витяжки закріпленого закислоченого грунту) в межах 6, 1-8, 5, бо такий рівень концентрації іонів водню відповідає стану природного середовища. Встановлено, що найбільший ступінь екологічної чистоти закріплених грунтових масивів забезпечують гелі з часом початку гелеутворення в межах 1-25 хв.

При дослідженні впливу змін концентрацій ортофосфорної кислоти на час початку гелеутворення силікатно-натрієво-фосфорно-киспих гелів при різних об’ємних співвідношеннях вхідних комплнентів одержано сімейство кривих для часу початку гелеутворення 1, 5, 10, 30 і 60 хв.

Ці залежності апроксимовані експоненційною функцією і подані у вигляді (для Іг):

1 хв: К/С = ехр(а-ЬСк)

5 хв: К/С = ехр(е-ГСк)

10 хв:' К/С = ехр(і-ЬСк)

30 хв: К/С=ехр(к-1Ск)

60 хв: К/С=ехр(ш-пСк)

Для закріплення підвалин фундаментів, складених хімічно активними грунтами, склади силікатно-натрієво-фосфорнокислої рецептури повинні забезпечити одночасне задоволення комплексу таких вимог: стабільності отримання проектних параметрів

закріплення; високої механічної міцності закріпленого грунту; екологічності, тобто після здійснення закріплення підвалин рівень екологічного забруднення грунтового середовища має бути зниженим. Цим вимогам найбільшою мірою відповідають кислі гелі з часом початку гелеутворення 1-10 хв.

Емпіричні залежності для розрахунку складів силікатно-натріево-фосфорноккслої рецептури в її найбільш ефективній області для закріплення піщаних грунтів, що мають хімічну активність, в тому числі каронатішх, пилуватих, забруднених промстохами ортофосфорної кислоти і ортофосфатів, представлені лінійними функціями:

- для часу початку гелеутвореиня 1 хв

. (К/С)' =14,804-^-14,819; (5)

- для часу початку гелеутворення 10 хв

(К / С)‘° = 20,522-А - 20,886. (6)

У п’ятій главі розроблено метод розрахунку параметрів хімічного закріплення закислочених грунтів на прикладі ортофосфорної кислоти. Визначено граничні умови і розроблено рекомендації для найбільш ефективного використання методу. Досліджено ступінь зміни механічних властивостей закислоченого піщаного грунту, закріпленого запропонованим методом в умовах тривалої дії агресивних розчинів.

Розроблений метод дозволяє встановити параметри, необхідні для здійснення закріплення закислоченого грунту. До цих параметрів входять, величини концентрацій кислоти порових розчинів - Ск; розрахунковий інтервал часу початку гелеутворення - Діг; об’ємні співвідношення вхідних компонентів, що беруть участь в хімічній

реакції гелеутворення - (К/С); необхідний об’єм розчину силікату натрію на 1 м- - V,.; коефіцієнт заповнення об’єму - кг.

Закислочений масив грунту розбивається на окремі ділянки, що закріплюються на основі індивідуально розраховних параметрів. Межі цих ділянок визначаються величинами концентрацій кислоти порових розчинів (Ск)і. Розрахунки проводять на основі вхідних фізико-хімічних характеристик закислочених грунтів, що визначаються в лабораторних умовах дослідним шляхом: тк - маса ортофосфорної кислоти в 1 см3 грунту; ш„ - маса води в 1 см3 закиспоченого грунту; п - пористість, %; а - коефіцієнт заповнення пор; шр - маса розчину

ортофосфорної кислоти в порах.

Значення концентрації кислоти порового розчину Ск визначаємо з рівняння

С _. Г/Ю0 г р-ну чи %. (7)

* гак + т„ К 3 '

Необхідний об’єм розчину силікату натрію Ус визначаємо з співвідношення

(ч).

Об’єм розчину кислоти в порах грунту встановлюємо як 103-(тк + ш№)2 1,58-тк+ти, '

Необхідний об’єм розчину силікату натрію Ус, в л на 1 м3 грунту

дорівнює

103-(тк+Ш'У)2 с К/С(1,58:тк+т *)' 1 }

Сума об’ємів силікату V,. і порової кислоти \ без урахування синьорезису складає об'єм порового силікагеля Уг;

Ч = ук + ус. (П)

При розробці граничних умов здійснення закріплення закислоченого грунту прийнято, що після виконання ін’єкційних робіт об’єм грунту повинен залишитися колишнім, тобто об’єм силікагеля Уг не повинен бути більшим, ніж Узаг, тобто

(12)

Тут - загальний об’єм пор 1 м3 захислоченого грунту, що може бути заповнений ін’єкційним розчином, включаючи кислотний поровий,

і визначається як

V,,,. = ІО-п-а, л. (13)

Співвідношення між величинами об’єму силікагеля Уг і загального об’єму пор V,,,. визначає коефіцієнт заповнення об’єму, який можна встановити як

кг = ^. (14)

¥Ж

Отже, визначено граничні умови, в рамках яких об’єм грунту після виконання ін’єкційних робіт повинен залишитись колишнім. Для цього треба виконати такі нерівності:

Уеія>Ус; кг<П. (15)

ВІЛЬНИЙ об’єм пор Увід можна встановити, як

V** = V,«. - V,. (16)

Виконання цих нерівностей найбільш імовірне при наступних умовах: значення концентрацій порових розчинів закислочених грунтів Ск < 40 %; ступінь вологості закислоченого грунту Бг ¿0,65.

Величини механічних характеристик закріпленого в лабораторії закислоченого піщаного грунту збільшилися в середньому: кут внутрішнього тертя - в 1,2,рази; питоме зчеплення - в 5,6 рази; модуль деформації - в 3,2 рази; межа міцності при стискові - в 2,1 рази. Межа міцності при стискові закріплених закислочених грунтів залежить від величини коефіцієнта заповнення об’єму кг, досягаючи найбільших значень (0,64 - 0,79 МПа) при кг, близьких до 1,0.

Середнє значення рН водних витяжок із зразків закріпленого зашепоченого грунту знаходиться в екологічно безпечних межах і складає 6,55.

Шоста глава присвячена виробничому досвіду закріплення грунтів, забруднених фосфорнокислими промстоками в цехах термофосфорної кислоти і триполіфосфату натрію Слов’янського ВО “Хімпром“.

Загальна площа закріпленої території цеху термофосфорної кислоти з урахуванням фундаментів колон і технологічного обладнання становить 685 м2. Об’єм закріпленого грунту склав 1850 м3.

Економічний ефект, отриманий при впровадженні розробленого методу, дорівнює 153 % від середньої щорічної вартості ремонтів будівлі. Від впровадження розробки також одержано економічний ефект, пов’язаний з наближенням хімічної реакції закріпленого грунту до нейтральної.

Об’єм закріпленого грунту' протифільтраційної завіси цеху триполіфосфату натрію склав 90,8 м3. Роботи, що виконувалися без зупинки технологічних процесів цеху, дозволили: припинити процес хімічного випинання грунтів; припинити руйнування хімстійкої підлоги цеху; здобути економічний ефект у 300 % від середньої щорічної вартості ремонту хімічно стійких підлог відділення нейтралізації; одержати екологічний ефект, пов’язаний з наближенням хімічної реакції закріпленого грунту до нейтральної.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У дисертації поставлено і вирішено завдання хімічного закріплення грунтових масивів, забруднених фосфорнокислими промстоками. Результати виконаних досліджень дозволяють зробити такі висновки:

1. Встановлено, що при забрудненні грунтових масивів

розчинами ортофосфорної кислоти виявляються набухаючі властивості, причому пилуваті піски починають набухати при концентрації розчину понад 15,4% (тиск набухання 50 КПа), а лесоподібні суглинки - при концентрації понад 4,9% (тиск набухання 100 КПа); .

2. В умовах вільного набухання пилуваті піщані й глинисті грунти знеущільнюються, їх дисперсність збільшується, проникність зменшується, мійнісні й деформативні характеристики знижуються в середньому: кут внутрішнього тертя - на 20 %; питоме зчеплення - в 2,5 рази; модуль деформації - в 1,3 рази;

3. Комплексом властивостей (високою стабільністю отримання проектних параметрів, міцністю у поєднанні з найбільшою мірою екологічної чистоти грунту), необхідних для закріплення підвалин, складених хімічно активними грунтами (карбонатними, пилуватими, забрудненими розчинами ортофосфорної кислоти і ортофосфатів) володіють. силікатно-натрієво-фосфорнокислі гелі з часом початку гелеутворення 1-10 хв;

4. Встановлено фазовий склад силікатно-натрієво-фосфорно-кислих гелів по всьому діапазону їх утворення, розроблено схему, що узагальнює, уточнює хімічну реакцію гелеутворення;

5. Розроблено метод розрахунку параметрів хімічного закріплення грунтів, забруднених промисловими стоками ортофосфорної кислоти, з використанням силікатно-натрієво-фосфорнокислих гелів; визначено граничні умови використання методу і технологію закріплення;

6. Закріплення закислочених грунтів у відповідності з розробленим методом дозволило: збільшити опір зсуву (в середньому питоме зчеплення зросло в 5,2 рази, кут внутрішнього тертя - в 1,27 рази); знизити стисливість (модуль деформації збільшився у середньому

в 2,8 рази); зменшити водопроникливість - у 80 раз, підвищити рівень екологічної чистоти грунтово-водного середовища.

7. Встановлено, що закріплені закислочені пилувато-піщані грунти стійкі у воді і концентрованих розчинах ортофосфорної кислоти. Так, при тривалому зберіганні (до восьми років) практично не виявлено істотних змін їх механічних властивостей.

8. На основі розробленого методу на двох проммайданчиках здійснено виробниче закріплення грунтових підвалин, забруднених фосфорнокислими промстоками. За рахунок зниження витрат на відновлення будівельних конструкцій одержано економічний ефект: по цеху термофосфорної кислоти - 153 % від середньої щорічної вартості ремонту будівлі, а по цеху триполіфосфату натрію - 300 % від середньої щорічної вартості ремонту хімічно стійкої підлоги відділення нейтралізації. Від впровадження розробки одержано також екологічний ефект, пов’язаний з наближенням хімічної реакції грунтово-водного середовища до нейтрального.

Основні положення дисертації опубліковані в 10 роботах:

1. Бронжаев М.Ф., Мишурова Т.В. Физико-механические свойства силикатно-фосфорных гелей при закреплении оснований коммунальных предприятий // коммунальное хозяйство городов. - К.: Техніка. 1994. Вып.З. - С. 59-64. (Доля автора - 65%. Организация, проведение и анализ результатов экспериментальных исследований свойств силикатно-натриево-фосфорнокислых гелей);

2. Бронжаев М.Ф., Мишурова Т.В. Изучение вопроса надежности параметров закрепления грунтов фосфорно-силикатной рецептурой // ХИИГХ / Сб. трудов. - Харьков, 1994. - С. 20-21. (Доля автора - 75%. Разработка системы критериев к параметрам силикатно-натриевофосфорнокислых гелей при осуществлении химического закрепления закислоченного грунта);

3. Бронжаев М.Ф., Мишурова Т.В., Доронин Е.В. Углубленное исследование фазового состава и структуры силикатно-фосфорнокислых гелей // Повышение эффективности и качества городского строительства. - К., 1996. - С. 65-74. (Доля автора - 50%). Уточнение химической схемы образования силикатно-натриево-фосфорнокислых гелей);

4. Бронжаев М.Ф., Мишурова Т.В. Эффективные экологически чистые составы силикатно-фосфорнокислой рецептуры для химического закрепления грунтов // Эксплуатация и ремонт зданий и сооружений городского хозяйства. - К.: Ин-т системных исследований образования Украины, 1994. - С. 113-115. (Доля автора - 70%. Установление наиболее эффективных составов силикатно-натриево-фосфорнокислой рецептуры);

5. Бронжаев М.Ф. Составы для закрепления грунтов, загрязненных фосфорнокислыми промстоками // ХГАГХ / Сб. трудов. - Харьков, 1996. - С. 18. (Расчет наиболее эффективных составов силикатнофосфорнокислой рецептуры);

6. Бронжаев М.Ф., Мишурова Т.В. Применение фосфорносиликатной рецептуры при закреплении грунтов // Ресурсосберегающие технологии и материалы в строительстве и строительной индустрии. -Харьков: ХПСНИИП, 1992. - С.55-56. (Доля автора - 55%. Организация и осуществление лабораторных исследований закрепляемое™ и долговечности закислоченных песчаных грунтов);

7. Избаш Ю.В., Мишурова Т.В., Бронжаев М.Ф. Ликвидация последствий аварийного замачивания кислотой основания цеха ПО “ХИМПРОМ“ в г. Славянске //Основания, .фундаменты и механика грунтов. 1989. №3. - С. 11-12. (Доля автора - 35%. Производственный опыт закрепления грунтов, загрязненных фосфорнокислыми стоками);

8. Бронжаев М.Ф., Мишурова Т.В., Бахмутов Ю.К. Устройство противофильтрационной завесы химическим способом в грунте, засо-

ленном промышленными стоками // Эксплуатация и ремонт зданий и сооружений городского хозяйства. - К.: Ин-т системных исследований образования Украины, 1994. - С. 42-47. (Доля автора - 45%. Организация и осуществление производственного внедрения выполненных разработок);

9. Бронжаев М.Ф. Химическое закрепление закислоченного грунта на славянском ПО “ХИМПРОМ“ // Коммунальное хозяйство городов. - К.: Техшка. 1996. - С. 95-98. (Организация и осуществление производственного внедрения выполненных разработок);

10.Bronchaev M.F., Mishurova T.V. The newest techniques on inproving industrial polluted soils Second International Conference on Ground Improvement Geosystem. Grouting and Deep „Mixing. Arusaka. Minato-ku. Tokio. 1996. (Доля автора - 60%, Основные положения метода расчета параметров химического закрепления грунта, загрязненного фосфорнокислыми промстоками).

АННОТАЦИЯ

Бронжаев М.Ф. Метод расчёта параметров химического закрепления грунтовых массивов, загрязнённых фосфорнокислыми промстоками.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.02 - Основания и фундаменты, Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 1997.

В диссертации разработаны составы силикатно-натриевофосфорнокислой рецептуры, позволяющие наиболее эффективно закреплять песчаные грунты, в том числе обладающие химической активностью.

Разработан метод расчёта параметров химического закрепления оснований фундаментов, сложенных грунтами, загрязнёнными фосфорнокислыми промстоками. Установлено влияние растворов орто-фосфорной кислоты на строительные свойства оснований сложенных пылеватыми песчаными и пылевато-глинистыми грунтами. Уточнён фазовый состав и реакция образования силикатно-натриевофосфорнокислых гелей.

Использование разработанного метода позволило стабилизировать, укрепить и нейтрализовать закислоченные основания фундаментов двух производственных зданий, увеличить срок их службы и снизить затраты на восстановительные ремонты.

ABSTRACT

"The method of calculation of parameters for chemical fastening of soil expanses polluted with industrial sewers of phosphate“ by Bronzhayev M.F.

The doctorate dissertation for degree of candidate of technical sciences on specialities 05.23.02 - Bases and foundations, the Dnepropetrovsk State Academy of Construction and Architecture, 1997.

The dissertation presents the principles of prescription-writing of silicale-sodium-phosphate compounds enabling to fix sandy soil in the most effective way including those soils having chemical activity. The method of calculation of parameters for chemical fastening of basis foundations consisting of soils polluted with industrial sewers of phosphate is developed.

The influence of solutions of orthophosphorous acid on building properties of bases put together by powered-sandy or clayey soils is determined.

A more precise phase composition and reaction of formation of silicatesodium-phosphate gells is defined.

The use of developed method has allowed to strengthen and neutralize turned sour basis foundations of two industrial buildings, to increase their term service and to lower the costs for reconstructional repairs.

Ключові аіова: зміцнення підвалин фундаментів, хімічне

закріплення грунтів, силікатизація, силікатно-фосфорнокисла рецептура.