Целью данной статьи является исследование возможности использования различных добавок вяжущих веществ для улучшения характеристик гидроструйной цементации.
Ключевые слова: вяжущие вещества, гидроструйная цементация (ГСЦ), полимеры, добавки, присадки.
The purpose of this article is to investigate the possibility of using various additives of binders to improve the characteristics of hydrojet cementation.
Keywords: binders, hydrojet cementation (HSC), polymers, additives, additives.
Гидроструйная цементация («Jet-grouting») — это технология , которая используется для укрепления пористых грунтов и создания гидроизоляции в строительстве и горнодобывающей отрасли.
Существует 3 разновидности данной технологии, которые получили названия Jet1, Jet2, Jet3. См. рис. 1.
Рис. 1. Схемы струйной цементации
- Однокомпонентная технология (Jet1) — происходит с использование струи раствора под давлением 400–600 атм.
- Двухкомпонентная технология (Jet2) — вместе со струей раствора подается сжатый воздух.
- Трехкомпонентная технология (Jet3) — водовоздушная струя используется исключительно для размыва грунта и образования в нем полостей.
Как можно заметить, в трех технологиях струйной цементации присутствует один из главных компонентов — цемент, который обладает свойствами связывать частицы грунта и создавать прочную структуру.
Главная цель применения вяжущих веществ в технологии ГСЦ является усиление связи раствора цемента с грунтом горной породы для образования прочной структуры. Одни компоненты добавок повышают вязкость цементной смеси, улучшая проникновение состава в поры грунта. Другие повышают адгезию между грунтом и цементом, усиливая их взаимодействие.
Более подробно хочу остановиться на полимерных добавках. Это одни из наиболее эффективных компонентов для раствора ГСЦ. Обладая высокими адгезионными свойствами полимеры могут предотвращать разрушение цементной структуры под воздействием воды, укрепляют грунтовый слой, создают гидроизоляцию и дают долговечность бетонной конструкции. В качестве примера приведу 4 вида полимерных добавок:
- Полимерные наполнители :
— Улучшение прочности: Полимерные наполнители могут повысить механическую прочность бетона, что позволяет увеличить срок эксплуатации конструкции и быть устойчивым к нагрузкам.
— Улучшение сцепления: Полимеры могут поднять эффективность сцепления между цементом и другими материалами, такими как арматура или камень.
— Улучшение структуры: Создается более плотная и равномерная структура раствора бетона, повышая его устойчивость к воздействию положительных и отрицательных температур.
— Улучшение устойчивости к химическим агентам: Улучшают свойства устойчивости раствора цемента к химическим воздействиям.
— Увеличение текучести: Создается эффект текучести. Раствор цемента становится прост для налива и легкого формирования объема.
- Полимерные удерживающие добавки :
Возможность связывания воды в растворе цемента является одним из основных свойств полимерных удерживающих добавок. Это способствует сохранению пластичности. Данный факт очень важен при работе с бетоном в условиях высоких температур, а также при длительном времени между перемешиванием и применением раствора. Полимер также обеспечивает лучшую адгезию цементного раствора к различным поверхностям, что повышает надежность соединения строительных элементов.
- Полимерные уплотнители :
Преимущества использования полимерных уплотнителей включают:
— Улучшает процесс адгезии к различным поверхностям;
— Усиливает прочность и устойчивость цементного раствора для работ с технологией ГСЦ;
— Обработка раствора и его пластичность становится проще;
— Повышается устойчивость к воздействию капилляров воды и других агрессивных сред;
— Способствует повышению устойчивости от коррозии и образования плесени.
В зависимости от конкретных требований работы и условий использования, существует разнообразие полимерных уплотнителей для цемента, включая акриловые, полиуретановые и эпоксидные формулы. Зона их применения как на внутренних, так и на наружных поверхностях.
- Полимерные стабилизаторы :
В данной разделе хочу обратить внимание на 5 полимерных стабилизаторов, которые используются чаще всего в цементных растворах:
- Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) — это биополимер, который образует водорастворимые полимерные цепочки. Он обычно применяется для повышения текучести и задержки времени схватывания цементного раствора.
- Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — биополимер, который также как и ГПМЦ используется для улучшения свойств текучести и задержки времени схватывания цементного раствора. Он имеет хорошую устойчивость к высоким температурам и солевым растворам.
- Полиакриламиды (ПАА) — это синтетические полимеры, которые могут использоваться для улучшения реологических свойств и проникающей способности цементного раствора. Схож с КМЦ при устойчивости к высоким температурам и воздействиям соляных растворов.
- Полиэтиленоксиды (ПЭО) — это полимеры, которые могут придать большую текучесть и стабильность цементному раствору. Они хорошо совместимы с другими добавками и обладают высокой устойчивостью к растворам солей и высоким температурам.
- Комбинированные полимеры — это смеси различных полимеров, которые могут иметь уникальные свойства и способности к стабилизации цементного раствора.
Также добавки могут использоваться для управления скоростью затвердевания цемента. Это особенно важно в случаях, когда необходимо оперативно выполнить работы по гидроструйной цементации. Путем изменения содержания вяжущих веществ в присадках можно регулировать скорость затвердевания цемента и ускорять или замедлять процесс технологии ГСЦ.
В качестве результата работы можно отметить, что применение вышеперечисленных полимеров дает раствору цемента свои определенные свойства. Одни повышают устойчивость, текучесть, дают защиту от коррозии. Другие увеличивают скорость схватывания и дают защиту от агрессивной среды горной породы. Однако с большей разновидностью полимерных добавок составы растворов для технологии ГСЦ получают: прочность, устойчивость, гидроизоляционные свойства и др., повышая спрос технологии на рынке.
В заключение можно сказать, что применение добавок как составляющей для технологии гидроструйной цементации с различным содержанием вяжущих веществ является целесообразным для достижения оптимальных результатов. Вяжущие вещества положительно влияют на характеристики ГСЦ. Они могут улучшить прочность цементного раствора, обеспечить лучшую адгезию к поверхностям и уменьшить склонность к трещинам. Ожидается, что определенные вещества будут иметь больший эффект, чем другие, и эти результаты могут быть использованы для оптимизации процесса гидроструйной цементации.
Литература:
- Малинин А. Г. Струйная цементация.
- Бройд И. И. Струйная геотехнология.
- Тараканов О. В. Химические добавки в растворы и бетоны.
