Метод затвердевания и стабилизации

Метод затвердевания и стабилизации


Стабилизация почвы значительно меняет ее характеристики, обеспечивая долгосрочную постоянную прочность и стабильность, которые достигаются с помощью воздействия воды и негашеной извести и могут использоваться для обработки разных видов почв отдельно или в сочетании с другими материалами. Минералогические свойства почв определяют степень их реактивности с известью и предел прочности, который развивается в стабилизированных слоях. В целом, мелкозернистые глинистые почвы (с минимальным 25% проходом через сито № 200 (74 мм) и индексом пластичности более 10) считаются хорошими кандидатами для стабилизации. Для почвы, содержащей значительное количество органического материала (более 1 %) или сульфатов (более 0,3 %), могут потребоваться дополнительное количество извести и / или специальных строительных процедур.


Процесс очистки с помощью извести



При добавлении извести и воды в глинистую почву, практически сразу начинают происходить химические реакции.


  • 1. Осушение: если используется негашеная известь, она сразу же гидратируется (т.е. химически соединяется с водой) и выделяет тепло. Почва осушается, потому что вода, присутствующая в ней, участвует в этой реакции и выделяемое тепло помогает испарять дополнительную влагу. Гидратированная известь, образуемая на начальном этапе, впоследствии будет вступать в реакцию с глинистыми частицами, таким образом уменьшая способность почвы удерживать влагу, вследствие чего будет медленно происходить дополнительное высыхание. Если вместо негашеной извести используется гашеная известь, сушка происходит только через химические изменения в почве, которые снижают ее способность удерживать воду и повышают ее стабильность.

  • 2. Модификация: после начального смешивания ионы кальция (Ca ++) из гидратированной извести мигрируют на поверхность частиц глины и вытесняют воду и другие ионы. Почва становится рыхлой и зернистой, что уплотняет ее и облегчает работу. На этом этапе индекс пластичности почвы резко уменьшается, равно как и ее склонность к набуханию и оседанию. Процесс, который называется «флокуляция и агломерация», обычно происходит в течение нескольких часов.

  • 3. Стабилизация: при добавлении достаточного количества извести и воды pH почвы быстро увеличивается до уровня выше 10,5, что позволяет частицам глины разрушаться. Определение необходимого количества извести является частью процесса проектирования и уточняется такими тестами, как тест Eades and Grim (ASTM D6276). Кремнезем и глинозем высвобождаются и вступают в реакцию с кальцием из извести, образуя гидраты силиката кальция (CSH) и гидраты алюмината кальция (CAH). CSH и CAH являются цементирующими продуктами, подобными тем, которые образуются в портландцементе. Они образуют матрицу, которая способствует прочности известковых стабилизированных слоев почвы. По мере формирования этой матрицы почва превращается из песчаного гранулированного материала в твердый, относительно непроницаемый слой со значительной нагрузочной способностью. Процесс начинается в течение нескольких часов и может продолжаться годами в правильно спроектированной системе. Сформированная матрица является прочной, долговечной и достаточно непроницаемой, образуя прочный и гибкий структурный слой.
    Затвердевание и стабилизация являются относительно простыми процессами. Обработанный материал (почва, шлам и т. д.) смешивается со связующим веществом или смесью связующих веществ, и полученная масса затем превращается в твердую матрицу, содержащую внутри себя загрязняющие вещества.
    Стабилизация относится к процессам, снижающим риск, связанный с отходами, путем преобразования загрязняющих веществ в менее растворимую, менее токсичную и неподвижную форму. Это состояние обычно достигается целенаправленными химическими реакциями. Физический характер обрабатываемого материала не обязательно изменяется
    Затвердевание относится к процессам, герметизирующим загрязняющие вещества в монолитном твердом веществе с высокой структурной целостностью. Герметизация может быть:
        • мелких частиц (микрогерметизация);
        • большого блока или контейнера (макрогерметизация);
        • затвердевание, приводящее к почвоподобному материалу.
    Затвердевание не обязательно подразумевает химическое взаимодействие между загрязнителями и отвердителями. Они могут быть механически смешаны. Миграция загрязняющих веществ ограничена значительно уменьшенной площадью поверхности, которая подвергается выщелачиванию, и / или изоляцией загрязняющих веществ в непроницаемой капсуле.
    Большинство процессов, используемых при применении С / З, являются модификациями проверенных процессов и направлены на герметизирование или иммобилизацию опасных компонентов и включают в себя обработку грунта или смешивание на месте.