Отправить статью по E-mail Применение инновационных микроцементных растворов для закрепления грунтовых оснований
- Авторы: Елуферьев М.С.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: Том 1 (2025)
- Страницы: 151-152
- Раздел: ЧАСТЬ I. Землеустройство, кадастр, мониторинг и оценка земель
- Статья получена: 16.05.2025
- Статья одобрена: 30.05.2025
- Статья опубликована: 02.11.2025
- URL: https://consilium.orscience.ru/osnk-sr2025/article/view/679756
- ID: 679756
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. В настоящее время в большинстве крупных городов РФ в условиях плотной городской застройки остается все меньше площадок с хорошими инженерно-геологическими условиями. Нередко приходится прибегать к улучшению свойств грунтов оснований специальными методами. Одним из таких традиционных методов является цементация, суть которой состоит в закачивании в грунт под давлением цементного раствора. Способ проверенный, но он имеет ряд недостатков. Наиболее значимый из них — это слабая проникающая способность достаточно вязкого цементного раствора в поры грунта, особенно при низкой водопроницаемости. На современном этапе развития индустрии стройматериалов появились инновационные тонкодисперсные микроцементы. Из-за своих высоких прочностных характеристик, быстрой скорости твердения и хорошей проникающей способности микроцементные растворы могут быть эффективны в укреплении грунтов, как при реконструкции, так и при новом строительстве в сложных инженерно-геологических условиях. Поэтому исследования актуальны.
Цель — провести аналитический обзор современных технологий и материалов для того, чтобы оценить возможность дополнения и улучшения проверенного временем метода инъекционного усиления грунтового основания традиционным портландцементом.
Методы. Дать сравнение растворов микроцементов с прочими растворами, применяемыми при цементации грунтового основания. Выявить достоинства и недостатки традиционных и инновационных цементов. Найти производителей микроцементов в РФ.
Результаты. Микроцемент представляет собой тонкоизмельченный цементный материал с размером частиц от 5 до 20 микрон, что значительно меньше, чем у обычного портландцемента. В состав инъекционных растворов могут входить: тонкодисперсный цемент, микрокремнезем, зола-унос, химические добавки (пластификаторы, ускорители твердения). Основная химическая реакция, которая происходит в грунте — гидратация, с образованием мелкодисперсного цементного камня. Твердение цементного раствора в порах, пустотах и трещинах грунта, повышает его сцепление и внутреннее трение (т. е. прочность), уменьшает деформации и фильтрацию. Сравнительный анализ по основным механическим параметрам и области применения различных цементных растворов представлен в табл. 1.
Таблица 1. Сравнение основных цементных растворов, используемых для усиления грунтового основания
Тип раствора | Прочностные характеристики растворов | Проникающая способность раствора | Грунты, в которых целесообразно применить раствор |
Обычный портланд-цемент | Высокая прочность (20–40 МПа после 28 дней твердения) | Низкая | Песчаные, гравийные, крупнообломочные |
Цемент с добавлением песка | Средняя прочность (15–30 МПа). Песок снижает усадку, но может уменьшить прочность | Низкая | Крупнозернистые |
Цемент с добавлением глины | Средняя прочность (10–25 МПа). Глина улучшает адгезию, но снижает прочность | Средняя | Песчаные, глинистые |
Цемент с химическими добавками | Высокая прочность (25–50 МПа). Добавки улучшают свойства раствора | Средняя (зависит от типа добавок) | Песчаные, глинистые, гравийные |
Цемент с доменным шлаком | Средняя прочность (15–35 МПа). Шлак замедляет твердение, но повышает долговечность | Низкая | Песчаные, гравийные |
Цемент с золой-уноса | Средняя прочность (10–30 МПа). Зола улучшает текучесть, но может снизить прочность | Средняя | Песчаные, пылевато-глинистые |
Цемент с бентонитом | Низкая прочность (5–20 МПа). Бентонит улучшает стабильность, но снижает прочность | Средняя | Песчаные, пылевато-глинистые |
Микроцемент | Очень высокая прочность (30–60 МПа). Тонкий помол и добавки обеспечивают высокую прочность | Очень высокая | Песчаные, пылевато-глинистые |
Выводы. На сегодняшний день микроцементные растворы зарекомендовали себя на целом ряде строительных объектов РФ как высококачественные. Они могут использоваться не только для закрепления крупнообломочных и песчаных, но и тонкодисперсных глинистых грунтов. Основной минус микроцементов — они дороже и требуют специального оборудования для нагнетания в грунт. Пока экономически это не всегда выгодно. Но с развитием отечественной промышленности можно уверенно сказать, что микроцементные растворы будут широко применяться для закрепления грунтов.
Полный текст
Обоснование. В настоящее время в большинстве крупных городов РФ в условиях плотной городской застройки остается все меньше площадок с хорошими инженерно-геологическими условиями. Нередко приходится прибегать к улучшению свойств грунтов оснований специальными методами. Одним из таких традиционных методов является цементация, суть которой состоит в закачивании в грунт под давлением цементного раствора. Способ проверенный, но он имеет ряд недостатков. Наиболее значимый из них — это слабая проникающая способность достаточно вязкого цементного раствора в поры грунта, особенно при низкой водопроницаемости. На современном этапе развития индустрии стройматериалов появились инновационные тонкодисперсные микроцементы. Из-за своих высоких прочностных характеристик, быстрой скорости твердения и хорошей проникающей способности микроцементные растворы могут быть эффективны в укреплении грунтов, как при реконструкции, так и при новом строительстве в сложных инженерно-геологических условиях. Поэтому исследования актуальны.
Цель — провести аналитический обзор современных технологий и материалов для того, чтобы оценить возможность дополнения и улучшения проверенного временем метода инъекционного усиления грунтового основания традиционным портландцементом.
Методы. Дать сравнение растворов микроцементов с прочими растворами, применяемыми при цементации грунтового основания. Выявить достоинства и недостатки традиционных и инновационных цементов. Найти производителей микроцементов в РФ.
Результаты. Микроцемент представляет собой тонкоизмельченный цементный материал с размером частиц от 5 до 20 микрон, что значительно меньше, чем у обычного портландцемента. В состав инъекционных растворов могут входить: тонкодисперсный цемент, микрокремнезем, зола-унос, химические добавки (пластификаторы, ускорители твердения). Основная химическая реакция, которая происходит в грунте — гидратация, с образованием мелкодисперсного цементного камня. Твердение цементного раствора в порах, пустотах и трещинах грунта, повышает его сцепление и внутреннее трение (т. е. прочность), уменьшает деформации и фильтрацию. Сравнительный анализ по основным механическим параметрам и области применения различных цементных растворов представлен в табл. 1.
Таблица 1. Сравнение основных цементных растворов, используемых для усиления грунтового основания
Тип раствора | Прочностные характеристики растворов | Проникающая способность раствора | Грунты, в которых целесообразно применить раствор |
Обычный портланд-цемент | Высокая прочность (20–40 МПа после 28 дней твердения) | Низкая | Песчаные, гравийные, крупнообломочные |
Цемент с добавлением песка | Средняя прочность (15–30 МПа). Песок снижает усадку, но может уменьшить прочность | Низкая | Крупнозернистые |
Цемент с добавлением глины | Средняя прочность (10–25 МПа). Глина улучшает адгезию, но снижает прочность | Средняя | Песчаные, глинистые |
Цемент с химическими добавками | Высокая прочность (25–50 МПа). Добавки улучшают свойства раствора | Средняя (зависит от типа добавок) | Песчаные, глинистые, гравийные |
Цемент с доменным шлаком | Средняя прочность (15–35 МПа). Шлак замедляет твердение, но повышает долговечность | Низкая | Песчаные, гравийные |
Цемент с золой-уноса | Средняя прочность (10–30 МПа). Зола улучшает текучесть, но может снизить прочность | Средняя | Песчаные, пылевато-глинистые |
Цемент с бентонитом | Низкая прочность (5–20 МПа). Бентонит улучшает стабильность, но снижает прочность | Средняя | Песчаные, пылевато-глинистые |
Микроцемент | Очень высокая прочность (30–60 МПа). Тонкий помол и добавки обеспечивают высокую прочность | Очень высокая | Песчаные, пылевато-глинистые |
Выводы. На сегодняшний день микроцементные растворы зарекомендовали себя на целом ряде строительных объектов РФ как высококачественные. Они могут использоваться не только для закрепления крупнообломочных и песчаных, но и тонкодисперсных глинистых грунтов. Основной минус микроцементов — они дороже и требуют специального оборудования для нагнетания в грунт. Пока экономически это не всегда выгодно. Но с развитием отечественной промышленности можно уверенно сказать, что микроцементные растворы будут широко применяться для закрепления грунтов.
Об авторах
Михаил Станиславович Елуферьев
Самарский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: meluferjev@yandex.ru
студент, группа 21-ФПГС-104, факультет промышленного и гражданского строительства
Россия, СамараДополнительные файлы
