ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

состав для укрепления песчаного грунта

Классы МПК:E01C3/04 подготовка оснований путем укрепления грунта 
E02D3/12 упрочнение грунта путем введения в грунт затвердевающих или порозаполняющих веществ
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-05-07
публикация патента:

Изобретение относится к области строительства дорожных и других оснований и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов. Состав для укрепления песчаного грунта, включающий наполнитель и связующий компонент, причем наполнитель содержит измельченный до высокодисперсного состояния песок (74-136 нм), а в качестве связующего компонента применен измельченный до микродисперсного состояния сапонитсодержащий материал (265-451 нм), выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сапонитсодержащий материал 3-6, песок - остальное. Технический результат - повышение прочностных характеристик песчаного грунта. 2 табл. , 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2534862

состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862

Изобретение относится к области строительства дорожных и других оснований и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов.

Существующие в настоящее время составы для укрепления песчаных грунтов являются затратными и трудоемкими, для которых требуется наличие специальных компонентов.

Известен состав для укрепления песчаного грунта [Авт.св. СССР № 616354, МПК Е01С 7/36, C08L 95/00, 1978 г.]. Изобретение направлено на укрепление песчаного грунта составом, включающим в себя модификатор из битумной эмульсии, сульфитно-спиртовой барды, добавки и воды, при этом в качестве добавки используют жидкое стекло.

Недостатки состава - его многокомпонентность, сложность выдержки в технологическом процессе и недостаточно высокие прочностные характеристики закрепляемого грунта.

Известно вяжущее для закрепления песчаного грунта [Авт.св. СССР № 1796743, МПК E02D 3/12, С09К 17/00, 1993 г.]. Изобретение направлено на укрепление песчаного грунта вяжущим, включающим в себя модификатор из технического лигносульфоната, древесной смолы и воды.

Недостатки состава - сложность выдержки компонентов в технологическом процессе, дополнительный расход энергии, которая затрачивается на подогрев древесной смолы, и недостаточно высокие прочностные характеристики закрепляемого грунта.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является состав для закрепления песчаного грунта [Авт.св. СССР № 1165705, МПК E02D 3/12, Е01С 3/04, 1985 г.]. Изобретение направлено на укрепление песчаного грунта составом, включающим в себя модификатор из отработанных нефтепродуктов и оксикислот.

Недостатки состава - недостаточно высокие прочностные характеристики закрепляемого грунта и дополнительный расход энергии, затрачиваемой на подогрев отработанных нефтепродуктов.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочностных характеристик песчаного грунта, а именно повышение удельного сцепления без изменения угла внутреннего трения более чем на 4%.

Поставленная задача достигается тем, что состав в качестве модификатора содержит высокодисперсный песок и микродисперсный сапонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сапонитсодержащий материал 3-6;

песок - остальное.

В качестве исходных сырьевых материалов используются: речной полиминеральный песок (основные составляющие минералы: кварц, кальцит, полевые шпаты, гипс, слюда), крупностью зерен от 1,6 до 1,8 мм, предварительно отмытый от глинистых включений, и сапонитсодержащий материал, выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов.

Модификатор получают следующим образом. Песчаный грунт, предварительно отмытый от глинистых включений, высушивается до постоянной массы при температуре 110°С. Исходный материал методом механического диспергирования измельчается на планетарной шаровой мельнице Retsch РМ100 (продолжительность помола - 60 мин при 420 об/мин, 80°С). Затем полученная фракция подвергается мокрому помолу в течение 5 часов на планетарной шаровой мельнице (420 об/мин). Образец сапонитсодержащего материала высушивается до постоянной массы при температуре 110°С. Исходный материал методом механического диспергирования измельчается на планетарной шаровой мельнице Retsch РМ100 (продолжительность помола - 120 мин при 420 об/мин, 80°С). Размер частиц образцов определяется на установке Delsa Nano Series Zeta Potential and Submicron Particle Size Analyzers.

Для экспериментов используются образцы молотого песка со средним размером частиц 102±34 нм, сапонитсодержащего материала - 361±96 нм. Данные их характеризуются по величине удельной поверхности S методом сорбции азота на анализаторе Autosorb-iQMP. Для образцов получены следующие значения удельной поверхности: песок - 8580 м2/кг, сапонитсодержащий материал - 173429 м2/кг.

По методике, основанной на измерении величины краевого угла смачивания поверхности образца водно-этанольным раствором и реализующей способ Г.А. Зисмана, определяется критическое значение поверхностного натяжения (состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 к) бинарной системы высокодисперсный песок - микродисперсный сапонит при варьировании массовой доли последнего в композите в диапазоне 0÷2%. Верхний предел содержания сапонитсодержащего материала в смеси обусловлен фактом нарушения однородности поверхности системы, что проявляется в невозможности фиксации псевдоравновесного состояния при нанесении эталонного водно-этанольного раствора. Определение краевого угла смачивания выполняется на установке Easy Drop. После завершения серий экспериментов, заключающихся в обязательном проведении трех параллельных измерений, рассчитывается величина состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 GS по уравнению состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 GS=состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 +состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 ·ln Sудсостав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 II/Sсостав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 I. Для расчета используются не менее двух сходящихся экспериментальных значений краевого угла. Кроме того, для каждого состава композита определяется величина удельной поверхности системы. Полученные экспериментальные результаты и рассчитанные значения изобарно-изотермического потенциала композиционных составов «песок-сапонит» представлены в таблице 1.

состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 приведен графический вид функциональной зависимости состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 GS=f(p), который показывает наличие в исследуемой бинарной системе области соотношения компонентов, характеризующейся отрицательными значениями состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862 GS.

На фиг.2 и фиг.3 представлены протоколы испытаний модификатора. На фиг.2 предельное сопротивление сдвигу образца песка фракции 0,1-0,25 мм без добавки модификатора; на фиг.3 - с добавкой модификатора 5% по массе.

Исходя из вышеизложенного для данной системы можно использовать понятие термодинамической совместимости компонентов, которая отмечается при содержании сапонита в интервале 3÷6%, причем с явно выраженным экстремумом при его 4%-ной добавке.

Показателями прочностных характеристик грунта являются удельное сцепление и угол внутреннего трения.

Примеры реализации изобретения, подтверждающие повышение прочностных характеристик песчаного грунта, представлены в таблице 2 - определение удельного сцепления и угла внутреннего трения (примеры 1-6). Испытания проводились на приборе прямого плоскостного среза «Shear Trac-II».

Состав для укрепления полученный смешении измельченного сапонитсодержащего материала и песка добавляется в песчаный грунт в сухом состоянии с последующим перемешиванием.

состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862

состав для укрепления песчаного грунта, патент № 2534862

Приведенные примеры реализации изобретения 1-6 подтверждают повышение прочностных характеристик песчаного грунта при применении заявляемого состава.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Состав для укрепления песчаного грунта, включающий наполнитель и связующий компонент, отличающийся тем, что наполнитель содержит измельченный до высокодисперсного состояния песок (74-136 нм), а в качестве связующего компонента применен измельченный до микродисперсного состояния сапонитсодержащий материал (265-451 нм), выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сапонитсодержащий материал 3-6;

песок - остальное.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2534862

patent-2534862.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс E01C3/04 подготовка оснований путем укрепления грунта 

Класс E02D3/12 упрочнение грунта путем введения в грунт затвердевающих или порозаполняющих веществ

Патенты РФ в классе E02D3/12:
устройство для смешивания почвенных материалов -  патент 2521211 (27.06.2014)
композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений -  патент 2520118 (20.06.2014)
способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции -  патент 2513567 (20.04.2014)
способ укрепления естественных грунтов и минеральных материалов для строительства дорог -  патент 2509188 (10.03.2014)
способ интенсивного укрепления грунта под действующим строением -  патент 2507342 (20.02.2014)
способ закрепления грунта или фундамента -  патент 2503768 (10.01.2014)
способ строительства зданий, сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах -  патент 2494194 (27.09.2013)
грунтовая смесь -  патент 2493325 (20.09.2013)
способ укрепления оснований фундаментов в сейсмически опасных зонах -  патент 2487976 (20.07.2013)
оборудование для струйной цементации -  патент 2485249 (20.06.2013)




Наверх