8 (495) 627-72-82 доб.2139
info@russilica.ru
Силиказоль представляет собой водную дисперсию коллоидных частиц аморфного SiO₂. На их поверхности находятся силанольные группы, часть которых в зависимости от pH диссоциирует, придавая частицам отрицательный заряд. Электростатическое отталкивание способствует устойчивости дисперсии, а электрические свойства поверхности характеризует, в частности, дзета-потенциал.
При нагнетании смесь под давлением поступает в доступные поры грунта, частично вытесняя поровую воду. Распределение состава зависит от его вязкости, строения порового пространства и давления подачи. Давление не должно вызывать раздвижение частиц грунта или гидравлический разрыв.
После гелеобразования в порах формируется кремнезёмный гель, который частично заполняет их и связывает соседние минеральные зёрна. В результате изменяются фильтрационные и механические свойства грунта.
Способность инъекционного состава на основе силиказоля проникать в грунт зависит от размера коллоидных частиц, вязкости смеси и строения порового пространства. В мелких и пылеватых песках распространение состава может ограничиваться сужением поровых каналов и задерживанием частиц. Поэтому грунты с одинаковым средним размером зёрен могут различаться по строению и связности пор, что влияет на глубину и равномерность пропитки.
При оценке возможности пропитки грунта учитывают:
Повышение концентрации SiO₂ может улучшать свойства образующегося геля, но одновременно увеличивать вязкость смеси и затруднять её проникновение в грунт. В лабораторных испытаниях оценивают расход и давление подачи состава, глубину и равномерность его проникновения, распределение кремнезёма и свойства закреплённого грунта.
Во время подачи в грунт инъекционная смесь на основе силиказоля должна сохранять текучесть. Гелеобразование должно начаться после того, как состав распределится в предусмотренной зоне обработки. Скорость гелеобразования регулируют с помощью активатора, изменяя pH и ионный состав смеси.
Вязкость может заметно увеличиваться ещё до образования геля. Если смесь становится слишком вязкой, её движение по порам замедляется или прекращается. Поэтому время сохранения текучести должно быть достаточным для приготовления смеси, её подачи и распространения в грунте.
На скорость гелеобразования влияют:
При смешении инъекционного состава с поровой водой изменяются концентрация кремнезёма, pH и ионный состав смеси. Растворённые соли, в том числе соединения кальция и магния, могут влиять на устойчивость коллоидных частиц и скорость гелеобразования. Поэтому испытания только на чистой лабораторной воде не позволяют достоверно оценить поведение состава в грунте.
При подборе состава изучают:
Смесь испытывают на образцах грунта с использованием воды с объекта. Это позволяет подобрать активатор и время сохранения текучести, достаточное для подачи состава и его распространения в обрабатываемой зоне.
Реологические свойства инъекционной смеси, в том числе её вязкость и изменение вязкости во времени, определяют характер движения состава по порам грунта. По мере гелеобразования вязкость возрастает, сопротивление движению увеличивается, а дальность распространения состава сокращается.
Во время нагнетания контролируют расход смеси, давление подачи и время, прошедшее после смешивания компонентов. Давление выбирают с учётом инженерно-геологических условий, чтобы снизить риск гидравлического разрыва грунта и его подъёма.
Снижение расхода смеси при постоянном давлении само по себе не свидетельствует о полном заполнении порового пространства. Причиной могут быть рост вязкости или задерживание частиц в поровых каналах. Фактическое распространение состава уточняют на опытном участке и по результатам контрольных испытаний.
Силиказоль применяют как основу инъекционных составов, которые после гелеобразования формируют кремнезёмную структуру в порах грунта. Она повышает сопротивление движению воды и снижает фильтрацию через обработанный массив. Эффект не связан с гидрофобизацией: обычный кремнезёмный гель сохраняет гидрофильные свойства.
При устройстве противофильтрационной завесы контролируют:
Непрерывность завесы проверяют гидравлическими испытаниями и контрольными скважинами. Результаты геофизических исследований сопоставляют с данными прямых измерений.
После гелеобразования кремнезёмная структура может ограничивать взаимное перемещение песчинок и изменять сопротивление грунта сдвигу, прочность и деформируемость. Эффект зависит от плотности сложения песка, распределения геля, содержания SiO₂ и условий последующего нагружения.
Для оценки закрепления определяют прочность при сжатии, сопротивление сдвигу и деформируемость грунта. При циклических нагрузках дополнительно оценивают склонность песка к разжижению.
Механическое закрепление и противофильтрационная обработка имеют разные критерии оценки. Уменьшение коэффициента фильтрации само по себе не доказывает достаточного повышения несущей способности основания. Необходимые расчётные характеристики определяют испытаниями обработанного грунта.
На долговечность закреплённого грунта влияют водонасыщение, минерализация подземных вод, температура и деформации массива. При чередовании высыхания и увлажнения свойства кремнезёмной структуры могут изменяться. В зависимости от состава геля и условий эксплуатации возможны усадка и образование трещин, способные повлиять на фильтрационные и механические характеристики закреплённого грунта.
Основные технологические ограничения:
Программа испытаний должна учитывать условия, в которых закреплённый грунт будет эксплуатироваться.
«РусСилика» производит стабильные силиказоли в Дзержинске Нижегородской области. Заявленная производственная мощность составляет 6000 тонн в год. Компания предлагает изменение характеристик материала, предоставляет образцы и консультации по применению.
Для подбора марки заказчик направляет сведения о грунте, подземной воде и требуемых характеристиках закреплённого грунта. На их основе подбирают марку РУСЗОЛЬ и согласовывают документацию на конкретный продукт.
РУСЗОЛЬ используют как основу инъекционных смесей для гидроизоляционной защиты и укрепления песчаных грунтов. В таблице приведены характеристики линейки силиказолей и их значение при приготовлении и применении инъекционной смеси.
| Характеристика | Сведения о силиказолях РУСЗОЛЬ | Значение при приготовлении и применении инъекционной смеси |
|---|---|---|
| Форма продукта | Водная дисперсия аморфного SiO₂ | Основа для приготовления инъекционной смеси |
| Содержание SiO₂ | В ассортименте — до 40% | Влияет на концентрацию кремнезёма в смеси и свойства образующегося геля |
| Размер частиц | Средний размер частиц в ассортименте — 5–20 нм | Учитывается при оценке возможности проникновения частиц в поровое пространство грунта |
| pH | 9-11,5 | Учитывается при оценке коллоидной устойчивости и подборе активатора |
| Вязкость | Зависит от марки | Влияет на подачу и распространение смеси в грунте |
| Плотность | Зависит от марки | Учитывается при расчёте дозирования и приготовлении смеси |
| Стабилизирующие компоненты | Состав уточняется по марке | Учитываются при оценке совместимости силиказоля с подземной водой и активатором |
| Время гелеобразования | Определяется для конкретного состава с активатором | Должно обеспечивать достаточное время для подачи и проникновения смеси в грунт |
| Свойства закреплённого грунта | Определяются экспериментально | Оцениваются по коэффициенту фильтрации, прочности и деформируемости |
Диапазоны 5–20 нм и до 40% SiO₂ относятся ко всему ассортименту, а не к одной марке. Концентрации и условия активации сравнивают при одинаковых условиях испытаний.
Стабильный силиказоль позволяет разрабатывать инъекционные составы для решения нескольких задач при закреплении песчаных грунтов и устройстве противофильтрационной защиты.
| Задача | Как действует инъекционная смесь на основе силиказоля | Ожидаемый результат |
|---|---|---|
| Гидроизоляция грунта | Смесь проникает в поровое пространство, где после гелеобразования формируется кремнезёмная структура | Снижение коэффициента фильтрации обработанного грунта |
| Укрепление песчаного основания | Образующаяся структура связывает соседние минеральные зёрна и ограничивает их взаимное перемещение | Изменение прочности, сопротивления сдвигу и деформируемости грунта |
| Закрепление песков с относительно мелкими порами | При подходящих размерах пор и достаточно низкой начальной вязкости смесь может проникать в доступное поровое пространство | Возможность обработки песчаных грунтов, для которых проникновение других инъекционных составов затруднено |
| Регулирование времени гелеобразования | Подбор активатора позволяет изменять скорость гелеобразования и время сохранения текучести смеси | Возможность подобрать состав с учётом продолжительности его подачи и распространения в грунте |
| Создание противофильтрационной завесы | Смесь подают через систему скважин с расчётом на перекрытие обработанных участков | Формирование непрерывной зоны с пониженной водопроницаемостью |
Возможность применения технологии и достижение требуемых характеристик подтверждают лабораторными испытаниями и опытными работами на участке. При сравнении с другими способами закрепления грунтов учитывают расход силиказоля и активатора, количество инъекционных скважин, требования к оборудованию, продолжительность работ, затраты на контроль качества и вероятность повторной обработки.
РУСЗОЛЬ имеет водную основу, поэтому при приготовлении инъекционных смесей не требуется использовать органический растворитель в качестве основной жидкой фазы.
Подбор марки силиказоля и проверка состава рабочей инъекционной смеси включают десять этапов.
© 2020-2024 ООО "РусСилика" ОГРН 1205500027710, ИНН 5501267734, КПП 660850001.
Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой, определяемой статьей 437 ГК РФ.
