СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИНЪЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОГО СОСТАВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО ВНУТРИГРУНТОВОЙ ЗАЩИТЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF HYDRAULIC INJECTION OF WATERPROOFING COMPOSITION AT CARRYING OUT WORKS ON INTERNAL GROUND PROTECTION OF CONSTRUCTION OBJECTS (OPTIONS)

Группа изобретений относится к области строительства, в частности к способам подачи гидроизоляционных составов для устранения протечек воды в гидроизолируемом массиве путем создания зоны с изолированным участком (Вариант 1) и водонепроницаемого экрана (Вариант 2).
3
Известен способ устранения протечек воды в подземных инженерных сооружениях, включающий бурение шпуров и раздельное инъектирование в них через смесительный штуцер под давлением 0,2-1,0 МПа упрочняющих гидроизоляционных растворов цементно-водной суспензии и жидкого стекла, при этом в качестве упрочняющих гидроизоляционных растворов инъектируют цементно-водную суспензию с В/Ц=1,6-2,5, содержащую 5-10% от массы цемента аморфного микрокремнезема, и 25-30% водный раствор жидкого стекла плотностью 1,15-1,2 г/см, RU №2559274 C1, E02D 31/02, 10.08.2015.
Известен способ изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения, включающий кольматацию грунтового материала гидроизоляционным полимерным составом путем поинтервального нагнетания под давлением, меньшим давления гидроразрыва грунтового материала, при этом гидроизоляционный полимерный состав включает поливиниловый спирт - структурообразователь, воду и борную кислоту, RU №2276703 C1, Е02В 3/16, 20.05.2006.
Известен способ ликвидации водопритоков в коллекторах из высокоточных блоков, заключающийся в устранении водопроявления в узлах сопряжения сборных элементов конструкции путем герметизации зазоров и трещин между блоками посредством установки инъектора и инъецирования герметизирующего состава в межблоковые швы, при этом предварительно осуществляют локализацию указанных мест водопроявления путем бурения шпоночных отверстий, в каждое из которых затем производят инъецирование герметизирующего состава, RU №2414598 C1, E21D 11/38, 20.03.2011.
Известен способ внутристенной отсечной гидроизоляции составом, содержащим жидкое стекло и добавку, включающий подачу состава в кладку через заранее пробуренные отверстия с периодическим осуществлением после подачи сушки кладки по схеме: подача-сушка-подача, RU №2348768 C1, Е04В 1/62, E02D 31/02, С04В 12/04, 10.03.2009.
В известных способах инъекционной гидроизоляции сходной с заявляемой группой изобретений не обнаружено.
Известен способ устранения протечек воды в подземных инженерных сооружениях, включающий предварительное бурение шпуров и инъектирование в них гидроизоляционного состава под давлением, RU №2473745 C1, E02D 31/02, 27.01.2013.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей группы изобретений.
Способ устранения протечек воды в подземных инженерных сооружениях ближайшего аналога включает бурение шпуров и инъектирование в них упрочняющего гидроизоляционного состава, который инъектируют в предварительно пробуренные шпуры посредством раздельной подачи в смесительный штуцер под давлением 0,2-1 МПа цементно-водной суспензии и жидкого стекла.
При этом в способе ближайшего аналога инъектирование гидроизоляционного состава в шпуры осуществляют посредством раздельной подачи цементно-водной суспензии и жидкого стекла и смешение осуществляют в смесительных штуцерах шпур - иных компонентов в гидроизоляционном составе и иного инъектирования в нем не предусмотрено.
В основу настоящей группы изобретений положено решение задачи, позволяющее повысить качество и надежность по внутригрунтовой защите строительных объектов, обеспечить экологичность при проведении гидроизоляционных работ, расширить возможности использования компонентов гидроизоляционного состава и проведения работ по устранению протечек воды в гидроизолируемом массиве.
Технический результат группы изобретений заключается в качественном подборе компонентов гидроизоляционного состава, обеспечивающим набухание и адгезионную прочность гидроизоляционной смеси, в прочности и высокой скорости начала полимеризации гидроизоляционного состава, в создании в гидроизолируемом массиве зоны с изолированным участком (Вариант 1) и водонепроницаемого экрана (Вариант 2), в возможности инъектирования гидроизоляционной смеси, содержащей сухие компоненты (Варианты 1, 2) и инъектирования с добавлением воды (Вариант 1) и структурообразователя (Вариант 2).
Согласно группе изобретений (Варианты 1, 2) эта задача решается за счет того, что способ гидравлического инъектирования гидроизоляционного состава при проведении работ по внутригрунтовой защите строительных объектов включает предварительное бурение шпуров в гидроизолируемом массиве и инъектирование в них гидроизоляционного состава под давлением.
Для инъектирования используют гидроизоляционный состав, который включает сухие компоненты, содержащие природные тонкодисперсные бентонитово-монтмориллонитовые минералы, природный тонкофракционный диоксид кремния, полиакрилат натрия или полимер акриловый водопоглощающий серии АК и анионный полиакриламид молекулярной массой не менее 15 млн. (Варианты 1 и 2), а также структурообразователь (Вариант 2) при следующем соотношении компонентов, мас. %
Вариант 1:
природные тонко дисперсные бентонитово-
монтмориллонитовые минералы
10-99
природный тонкофракционный диоксид кремния
0-89,9
полиакрилат натрия или полимер акриловый водопоглощающий серии АК
0,1-50
анионный полиакриламид
0-30
Вариант 2:
природные тонкодисперсные бентонитово-
монтмориллонитовые минералы
10-99
природный тонкофракционный диоксид кремния
0-89,9
полиакрилат натрия или полимер акриловый
водопоглощающий серии АК
0-50
анионный полиакриламид
0-30
структурообразователь
0-70
инъектирование осуществляют под давлением 0,1-2 МПа с помощью насосного оборудования.
Насосное оборудование имеет возможность взаимодействия с камерой смешения.
Камера смешения сообщена с емкостью сухого гидроизоляционного состава (Варианты 1 и 2) и емкостью с водой (Вариант 1) и емкостью структурообразователя (Вариант 2) и предназначена для получения
гидроизоляционной вязкоупругой смеси (Вариант 1) и гидроизоляционной пластичной структурной смеси (Вариант 2).
Инъектирование гидроизоляционной вязкоупрутой смеси в шпуры осуществляют при первичном давлении не более 0,1 МПа с последующим наращиванием давления до достижения 2 МПа (но не более давления гидроразрыва грунтов).
После чего в гидроизолируемом массиве образуется зона с изолированным участком толщиной не меньше 5-10 см (Вариант 1) и водонепроницаемый экран с высокими прочностными свойствами (Вариант 2).
Время, необходимое для активации составляет 20-30 минут (Вариант 1) и снижается и составляет 1-10 минут, при этом 1-2 минуты с использованием в качестве структурообразователя триглицеридов жирных кислот и 5-10 минут с использованием в качестве структурообразователя многоатомных спиртов (Вариант 2).
Заявителями не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей группе изобретений, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков группы изобретений (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Качественный подбор компонентов гидроизоляционного состава обеспечивает набухание гидроизоляционной смеси, адгезионную прочность, высокую скорость начала полимеризации, снижение времени активации, благодаря этому достигается надежная гидроизоляция, при этом практически не требуется времени на созревание гидроизолирующего композита и исключается необходимость использования дополнительных активационных добавок для полимеризации.
Выбор оборудования для осуществления способа обеспечивает экологичность проведения гидроизоляционных работ.
Создание в гидроизолируемом массиве зоны с изолированным участком толщиной не меньше 5-10 см (Вариант 1) и водонепроницаемого экрана с высокими прочностными свойствами (Вариант 2) расширяет возможности проведения работ по устранению протечек воды в гидроизолируемом массиве.
Инъектирование гидроизоляционной смеси с сухими компонентами (Варианты 1, 2) и инъектирование с добавлением воды (Вариант 1) и структурообразователя (Вариант 2) расширяет возможности использования компонентов гидроизоляционного состава.
Заявителям не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков группы изобретений на достигаемый технический результат.В связи с этим, по мнению заявителей, можно сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «изобретательский уровень».
Сущность группы изобретений поясняется чертежами, где изображены:
На фиг. 1 Технологическая блок-схема гидравлического инъектирования гидроизолирующего состава, схематично (Вариант 1).
На фиг. 2 Технологическая блок-схема гидравлического инъектирования гидроизолирующего состава, схематично (Вариант 2).
На фиг. 1 - фиг. 2 представлено:
Варианты 1 и 2
Гидроизолируемый массив - 1,
Шпуры (в массиве 1) - 2.
Насосное оборудование - 3.
Камера смешения - 4.
Емкость сухого гидроизоляционного состава - 5.
Емкость с водой - 6.
Вариант 2
Емкость со структурообразователем - 7.
Технологическая блок-схема гидравлического инъектирования гидроизолирующего состава содержит насосное оборудование 3, камеру смешения 4, емкость сухого гидроизоляционного состава 5 (Варианты 1, 2) и емкость с водой 6 (Вариант 1), емкость со структурообразователем 7 (Вариант 2).
Способ осуществляют следующим образом.
Варианты 1, 2
Способ гидравлического инъектирования гидроизоляционного состава при проведении работ по внутригрунтовой защите строительных объектов включает предварительное бурение шпуров 2 в гидроизолируемом массиве 1 и инъектирование в них гидроизоляционного состава под давлением.
Вариант 1
Инъектирование осуществляют под давлением 0,1-2 МПа с помощью насосного оборудования 3, имеющего возможность взаимодействия с камерой смешения 4.
Камера смешения 4 сообщена с емкостью сухого гидроизоляционного состава 5 и емкостью с водой 6 и предназначена для получения гидроизоляционной вязкоупругой смеси.
Инъектирование гидроизоляционной вязкоупругой смеси в шпуры 2 осуществляют при первичном давлении не более 0,1 МПа с последующим наращиванием давления до достижения 2 МПа (но не более давления гидроразрыва грунтов).
После чего в гидроизолируемом массиве 1 образуется зона с изолированным участком толщиной не меньше 5-10 см.
Время, необходимое для активации составляет 20-30 минут.
Вариант 2
Инъектирование осуществляют под давлением 0,1-2 МПа с помощью насосного оборудования 3, имеющего возможность взаимодействия с камерой смешения 4.
Камера смешения 4 сообщена с емкостью сухого гидроизоляционного состава 5 и емкостью структурообразователя 7 и обеспечивает получение гидроизоляционной пластичной структурной смеси.
Инъектирование гидроизоляционной пластичной структурной смеси в шпуры 2 осуществляют при первичном давлении не более 0,1 МПа с последующим наращиванием давления до достижения 2 МПа (но не более давления гидроразрыва грунтов).
После чего в гидроизолируемом массиве 1 образуется водонепроницаемый экран с высокими прочностными свойствами.
Время, необходимое для активации снижается и составляет 1-10 минут.
Для осуществления способа использованы: насосное оборудование - насос НБ-32, камера смешения выполнена самостоятельно.
Для инъектирования (Вариант 1) используют гидроизоляционный состав, включающий сухие компоненты, содержащие природные тонкодисперсные бентонитово-монтмориллонитовые минералы, природный тонкофракционный диоксид кремния, полиакрилат натрия и анионный полиакриламид молекулярной массой не менее 15 млн.
Для инъектирования (Вариант 2) используют гидроизоляционный состав, включающий сухие компоненты, содержащие природные тонкодисперсные бентонитово-монтмориллонитовые минералы, природный тонкофракционный диоксид кремния, полиакрилат натрия или полимер акриловый водопоглощающий серии АК и анионный полиакриламид молекулярной массой не менее 15 млн, а также структурообразователь.
Проведена серия опытов исследования гидроизоляционного состава.
Для инъектирования используют гидроизоляционный состав, включающий следующие компоненты:
Вариант 1.
Компонент 1. Природные тонкодисперсные бентонитово-монтмориллонитовые минералы (гидратированные алюмосиликаты) (10-99 мас. %);
Компонент 2. Тонкофракционный диоксид кремния (0-89,9 мас. %);
Компонент 3. Полиакрилат натрия (0,1-50 мас. %);
Компонент 4. Анионный полиакриламид молекулярной массой не менее 15 млн. (0-30 мас. %).
Вариант 2.
Компонент 1. Природные тонкодисперсные бентонитово-монтмориллонитовые минералы (гидратированные алюмосиликаты) (10-99 мас. %);
Компонент 2. Тонкофракционный диоксид кремния (0-89,9 мас. %);
Компонент 3. Полимер акриловый водопоглощающий серии АК, дисперсностью не более 200 мкм. (0,1-50 мас. %);
Компонент 4. Анионный полиакриламид молекулярной массой не менее 15 млн. (0-30 мас. %);
Компонент 5. Структурообразователь (0-70 мас. %).
В качестве структурообразователя могут быть использованы триглицериды жирных кислот (например: с примесями свободных жирных кислот, восков).
В качестве структурообразователя могут быть использованы многоатомные спирты.
Компоненты 1, 2, 3, 4, 5 (Варианты 1 и 2) взяты при оптимальных значениях их величин.
Проведены исследования гидроизоляционного состава по определению скорости реакции (начало полимеризации), пластической прочности и увеличения объема при контакте компонентов с водой.
Результаты исследований по определению скорости реакции при взаимодействии гидроизоляционного состава с водой приведены в таблице 1 «Определение начала полимеризации гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 1» и таблицах 2, 3 «Определение начала полимеризации гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 2».
В таблице 2 в качестве компонента 5 использованы триглицериды жирных кислот
В таблице 3 в качестве компонента 5 использованы многоатомные спирты.
Из таблицы 1 видно, что скорость начала полимеризации гидроизоляционного состава, предварительно смешанного с водой перед нагнетанием по Варианту 1, при контакте с грунтовой водой и при воздействии давления грунтовых вод и давления нагнетания, составляет 20-30 минут, что достаточно для устранения низконапорных водопроявлений.
Из таблиц 2 и 3 видно, что скорость начала полимеризации гидроизоляционного состава при контакте с водой по Варианту 2, значительно увеличилась, особенно по данным таблицы 2 при использовании триглицеридов жирных кислот в качестве структурообразователя (компонент 5).
Результаты исследований по определению пластической прочности при взаимодействии гидроизоляционного состава с водой приведены в таблице 4 «Определение пластической прочности гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 1» и таблицах 5, 6 «Определение пластической прочности гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 2».
В таблице 5 в качестве компонента 5 использованы триглицериды жирных кислот.
В таблице 6 в качестве компонента 5 использованы многоатомные спирты.
Из таблицы 4 видно, что пластическая прочность при Варианте 1 нагнетания составляет не менее 1400 Па, что достаточно при воздействии низконапорных водопроявлений.
Из таблиц 5 и 6 видно, что оптимальным соотношением компонентов, относительно определения прочности структуры гидроизоляционного состава является опыт №3 (пластическая прочность состава равна не менее 8700 Па), что обеспечивает удержание гидроизоляционного состава в порах,
трещинах и пустотах гидроизолирующего массива под воздействием давления вод прорыва, а вязкоупругие свойства состава обеспечивают эффект «самовосстановления» структуры гидроизоляционного состава после воздействия динамических нагрузок. Несмотря на рост пластической прочности гидроизоляционного состава в опыте №4, отсутствие в нем компонента 5, отрицательно сказывается на скорости полимеризации при контакте с водой.
Результаты исследований по определению увеличения объема при взаимодействии гидроизоляционного состава с водой приведены в таблице 7 «Определение увеличения объема гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 1» и таблицах 8, 9 «Определение увеличения объема гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 2».
В таблице 8 в качестве компонента 5 использованы триглицериды жирных кислот
В таблице 9 в качестве компонента 5 использованы многоатомные спирты.
Из таблицы 7 видно, что при нагнетании по Варианту 1 увеличение объема составляет не менее 300%, что достаточно для кольматации пор и трещин массива при воздействии низконапорных водопроявлений.
Из таблиц 8 и 9 (нагнетание по Варианту 2) видно, что значительное увеличение объема гидроизолирующего состава зависит от увеличения процентного содержания компонента 3. Многократное увеличение объема обеспечивает надежную кольматацию и заполнение водопроводящих пустот и трещин гидроизолируемого массива. Несмотря на рост показателей увеличения объема в опытах №4-5, оптимальным соотношением компонентов следует считать опыт №3, т.к. при отсутствии в опыте №4 компонентов 2 и 5 состав теряет структурную однородность и высокую скорость реакции полимеризации согласно таблицам 1 и 2. Присутствие же в гидроизолирующем составе повышенного количества компонента 3 в опыте №5 отрицательно сказывается на прочностных характеристиках.
Оптимальные значения компонентов гидроизоляционного состава определены экспериментально и подтверждены данными исследований согласно таблицам 1, 4, 7 (Вариант 1) и таблицам 2 и 3, 5 и 6, 8 и 9 (Вариант 2).
Сухой гидроизоляционный состав для инъектирования приготавливают путем фракционного отсева или помола сыпучих компонентов гидроизоляционного состава и смешивания компонентов в течение 5-15 мин. при температуре 10°С-30°С в установке, предназначенной для смешивания.
Осуществление способа подтверждает опыт проведения гидроизоляции заглубленных бетонных нулевых емкостей, срок безремонтной эксплуатации которых на момент выполнения работ превышал 25 лет и объем поступающего в емкость фильтрата достигал 148 м3. Для восстановления гидроизоляционных свойств заглубленного сооружения применен гидравлический способ инъектирования по Варианту 1. По расчетной схеме произведено бурение и нагнетание гидроизолирующего состава. Водоприток в емкость через 72 часа составил менее 100 мл.
Осуществление способа подтверждает опыт устранения вод прорыва в бетонном здании ГЭС. Произведено инъектирование состава гидравлическим способом в раскрытую водопроводящую трещину по Варианту 2, водопроявление устранено в течение нескольких минут.
Примером гидравлического инъектирования служит опыт гидроизоляции подвального помещения исторического здания 1901 года постройки. Общий водоприток составлял более 300 м3. Произведены гидроизоляционные работы путем инъектирования гидравлическим способом в основание сооружения гидроизоляционного состава (при сочетании Вариантов 1 и 2). Водоприток устранен полностью.
В предложенном способе подбор компонентов гидроизоляционного состава и выбор оборудования обеспечивают создание в гидроизолируемом массиве зоны с изолированным участком (Вариант 1) или водонепроницаемого экрана (Вариант 2).
Проведение работ по внутригрунтовой защите строительных объектов зависит от интенсивности водопроявлений и от гидрогеологических характеристик окружающего строительный объект грунтового массива.
Заявленная группа изобретений «Способ гидравлического инъектирования гидроизоляционного состава при проведении работ по внутригрунтовой защите строительных объектов. Варианты» содержит оборудование, широко используемое в области строительства, а проведенные работы по внутригрунтовой защите строительных объектов с помощью гидравлического инъектирования обусловливают, по мнению заявителей, соответствие группы изобретений критерию «промышленная применимость».
Предложенная группа изобретений позволяет:
- повысить качество по внутригрунтовой защите строительных объектов;
- повысить надежность по внутригрунтовой защите строительных объектов;
- обеспечить экологичность при проведении гидроизоляционных работ;
- расширить возможности использования компонентов гидроизоляционного состава;
- расширить возможности проведения работ по устранению протечек воды в гидроизолируемом массиве.
Определение начала полимеризации гидроизоляционного состава при контакте с водой
Вариант 1
Определение начала полимеризации гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 2
Определение начала полимеризации гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 2
Определение пластической прочности гидроизоляционного состава при контакте с водой
Вариант 1
Определение пластической прочности гидроизоляционного состава при контакте с водой Вариант 2
Определение пластической прочности гидроизоляционного состава при контакте с водой Вариант 2
Определение увеличения объема гидроизоляционного состава при контакте с водой
Вариант 1
Определение увеличения объема гидроизоляционного состава при контакте с водой. Вариант 2.
Определение увеличения объема гидроизоляционного состава при контакте с водой Вариант 2