Химический способ предохранения грунтов от промерзания
В районах химкомбинатов с учетом экологических требований в подготовительный период до наступления морозов возможен розлив технических хлористых солей (кальциевых, натриевых, магниевых и др.) по вспаханному грунту. Введение в грунт соли повышает плотность водных пленок, и они замерзают при более низкой температуре, чем незаселенные грунты. Соль вводят в виде водного раствора с концентрацией до 20 %. Расход раствора зависит от климатического района и периода зимы.
Химический способ эффективен лишь при водопроницаемых грунтах (типа песчаных) с коэффициентом фильтрации К≥0,5 м/сут, естественной влажности We<1,2 Wо и температуре поверхности не ниже —15 °С.
Засоленные грунты не примерзают к рабочим органам землеройных машин, сохраняются в упругопластичном состоянии в течение зимнего периода, хорошо поддаются уплотнению и используются зимой для возведения насыпей и засыпки траншей.
Под влиянием природных факторов техническая соль, введенная в грунт, вымывается, поэтому ее концентрация в течение года существенно снижается, особенно в верхней толще, наиболее подверженной воздействиям погоды. В центральных районах СССР на глубине до 2 м концентрация не превышает 0,5 %, что безопасно и по отношению к бетонным конструкциям. Хлористые соли повышают агрессивность подземных вод, увеличивают электропроводность грунтов, что связано с усилением вредного влияния блуждающих токов на подземные сооружения.
При сплошном засолении количество технических солей К, кг/м2, в частности хлористого натрия, для обработки связных грунтов рассчитывают по формуле.
Для средней полосы СССР значение равно 1 м, для самого верхнего слоя грунта толщиной до 1 м. Зная характеристику грунта для центральных районов СССР применительно к каждому зимнему месяцу, величину К можно определить по графику (рис. 14.5).
Рис. 14.5. График зависимости количества применяемой соли К от календарных сроков разработки грунта в зимне-весенний период :
1 — суглинок; 2 — супесь; 3 — разрыхленный суглинок на глубину 0,25 м; 4 — мелкий песок; римские цифры — месяцы
Если в процессе обработки суглинка, вспаханного на глубину 0,25 м, выпадают осадки, то значение К увеличивают:
Количество осадков в течение месяца, мм | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
Количество NaCl дли обработки грунта, кг/м2 | 1 | 2 | 4 | 7 | 12 | 17 |
Для суглинистого грунта при месячных осадках более 20 мм значение К, уменьшают на 15—20 %, а для супесчаного грунта, наоборот, увеличивают на 20— 25 %. При использовании отходов калийных комбинатов, в которых хлористого натрия меньше, расход солей, т. е. К повышают на 10—15 %.
Песчаные и супесчаные грунты разрабатывают на 5—8-е сут после первого розлива раствора, а суглинистые — на 7—15-е. Начало разработки уточняют пробным шурфованием или бурением.
Чем выше влажность грунта и ниже его температура, тем больше требуется соли. При оптимальной влажности, например, супесчаного грунта и температуре на глубине 0,2 м —10...—14 °С содержание соли соответственно повышается с 2,5 до 3,5 %.
Из опыта Белорусской ССР известно, что в песчаных грунтах с влажностью 8, 12 и 16 % расход соли на 1 м2 поверхности участка соответственно составляет 1; 1,4 и 1,6 кг.
Для того чтобы соли растворились и проникли в грунт, их вводят до наступления устойчивых отрицательных температур. Так, в условиях влажной зимы и продолжительных оттепелей в песчаные и супесчаные грунты соли вводят за 15 сут, а при более суровой зиме и пылеватых грунтах за 20—45 сут.
Технология введения солей заключается в следующем: верхний слой грунта после предварительного удаления плодородной почвы разрыхляют на глубину 10— 20 см так, чтобы размер комков не превышал 30—40 мм, затем пескоразбрасывателями рассыпают соль. Возможен и другой способ: при образовании тонкой смерзшейся корки грунта реагент, имеющий температуру не ниже 20 °С, разливают с помощью поливомоечных машин. Этот способ наиболее часто применяют для оттаивания рыхлых песчаных и реже супесчаных грунтов с We<1,2Wо.
Концентрацию раствора Ct %, рассчитывают: Сt= 2,5t0,75, где t — расчетная температура грунта на глубине 0,2; 0,4 и 0,8 м, самая низкая за последние 10 лет (берется по данным ближайшей станции гидрометеослужбы). На стадии же предварительных расчетов значение Сt принимают в зависимости от температуры грунта:
Температура грунта, °С | 1 | 3 | 5 | 7 | 9 | 10 |
Значение Сt, при котором грунт находится в незамерзшем состоянии, % | 2,5 | 5,6 | 8,1 | 10,4 | 12,3 | 12,4 |