WikiDer > Стабилизация почвы

Soil stabilization

Стабилизация почвы общий термин для любого физического, химического, механического, биологического или комбинированного метода изменения естественного почва для инженерных целей.[1] Усовершенствования включают увеличение несущей способности, прочности на разрыв и общих характеристик на месте недра, пески и отходы чтобы усилить тротуары.

Некоторые из возобновляемых технологий: ферменты, поверхностно-активные вещества, биополимеры, синтетические полимеры, сополимер продукты на основе, сшивание стиролакриловые полимеры, древесные смолы, ионные стабилизаторы, армирование волокном, хлорид кальция, кальцит, хлорид натрия, хлорид магния и больше. Некоторые из этих новых методов стабилизации создают гидрофобные поверхности и массу, которые предотвращают разрушение дороги из-за проникновения воды или сильных морозов, препятствуя проникновению воды в обработанный слой.

Однако благодаря новейшим технологиям количество традиционных добавок, используемых для стабилизации грунта, увеличилось. К таким нетрадиционным стабилизаторам относятся: продукты на основе полимеров (например, сшивающие стиролакриловые полимеры на водной основе, которые значительно улучшают несущую способность и прочность на разрыв обработанных грунтов), продукты на основе сополимеров, армирующие волокна, хлорид кальция и хлорид натрия. .

Грунт также можно стабилизировать механически с помощью стабилизации. геосинтетика, например, георешетки или геоячейки, 3D метод механической стабилизации грунта. Стабилизация достигается за счет ограничения движения частиц для повышения прочности всего слоя. Ограничение в георешетках осуществляется посредством блокировки между заполнителем и решеткой (и натянутой мембраной), а в геоячейках - посредством ограничивающего (кольцевого) напряжения клеточной стенки на заполнителе.[2]

В традиционных и широко распространенных методах стабилизации грунта используются такие продукты, как битум. эмульсии которые можно использовать в качестве связующего при изготовлении дорожного основания. Однако битум не является экологически чистым и при высыхании становится хрупким. портландцемент был использован в качестве альтернативы стабилизации грунта. Однако это часто может быть дорогостоящим и не очень хорошим Экологически чистый альтернатива. Цемент летучая зола, летучая зола извести (отдельно или с цементом или известью), битум, гудрон, цементная пыль (CKD), древесная смола и ионные стабилизаторы - все это обычно используемые стабилизаторы. Другие методы стабилизации включают использование материалов на месте, включая недра, пески, горные отходы, отходы производства природного камня.[3] и измельченный строительный мусор для создания устойчивых, свободных от пыли местных дорог для полного контроля за пылью и стабилизации почвы.

У многих из этих стабилизаторов грунта есть свои преимущества и недостатки.

Многие из экологически чистых альтернатив имеют по существу ту же формулу, что и мыльные порошки, просто смазывая и выравнивая почву без эффективного связывания. Многие из новых подходов основаны на большом количестве глины с присущими ей связующими свойствами. Битум, гудроновые эмульсии, асфальт, цемент, известь могут использоваться в качестве вяжущих для изготовления дорожного основания. При использовании таких продуктов необходимо учитывать такие вопросы, как безопасность, здоровье и окружающая среда.

Национальное общество профессиональных инженеров (NSPE) исследовало некоторые из новых типов технологий стабилизации грунта, в частности, в поисках эффективных и безопасных альтернатив. В одном из примеров используется новая технология стабилизации грунта, процесс, основанный на сшивании стирол акрил полимер. В другом примере длинные кристаллы используются для создания закрытых ячеек, непроницаемых для воды и устойчивых к морозу, кислотам и соли.

Используя новую технологию стабилизации грунта, процесс сшивки в полимерном составе может заменить традиционные методы строительства дороги / дома в экологически чистый и действенный способ.

Существует еще один метод стабилизации грунта, называемый методом глубокого перемешивания, который является неразрушающим и эффективным для повышения несущей способности слабых или рыхлых слоев грунта. В этом методе используется небольшой датчик впрыска размером с пенни и сводится к минимуму попадание мусора. Этот метод идеально подходит для повторного уплотнения и уплотнения слабых слоев почвы, увеличения и улучшения несущей способности под конструкциями и устранения проблем с мелкими и глубокими провалами. Это особенно эффективно, когда есть необходимость в поддержке несовершенной государственной и частной инфраструктуры.

Хлорид магния

Водопоглощающие свойства хлорида магния (текучесть) включают:

  1. он начинает поглощать воду из воздуха на 32% относительная влажность, практически не зависит от температуры,
  2. Обработанные дороги могут быть улучшены и повторно уплотнены с меньшим беспокойством о потере влаги и плотности.

Однако ограничения включают

  1. необходим минимальный уровень влажности для впитывания влаги из воздуха,
  2. он больше подходит для более сухого климата,
  3. в концентрированных растворах очень разъедающий,
  4. притягивает влагу, продлевая активный период коррозии,
  5. дождевая вода имеет тенденцию вымывать хорошо растворимые хлориды,
  6. если в обработанном материале высокое содержание мелких частиц, то при намокании поверхность может стать скользкой,
  7. когда раствор менее 20%, он имеет эффективность, аналогичную воде.[4][5]

Использование хлорида магния на дорогах остается спорным. Защитники утверждают (1) более чистый воздух, который улучшает здоровье, так как летучая пыль может вызвать проблемы со здоровьем у молодых, пожилых людей и людей с респираторными заболеваниями;[6] и (2) Повышение безопасности за счет улучшения дорожных условий,[7][8] в том числе улучшенная видимость для водителя и снижение рисков, вызванных рыхлым гравием, мягкими пятнами, неровностями дороги и летящими камнями.[9] Уменьшает количество посторонних отложений в близлежащих поверхностных водах.[10] (пыль, которая оседает в ручьях и ручьях), помогает предотвратить задержку роста сельскохозяйственных культур, вызванную закупоркой пор в растениях, а также поддерживает чистоту транспортных средств и имущества.[11] Другие исследования показывают, что использование солей для борьбы с обледенением дорог или пылеподавления может вносить значительные количества хлорид-ионов в сток с поверхности дорог, обработанных этими соединениями. Соли MgCl2 (и CaCl2) хорошо растворяются в воде и диссоциируют.[12] При использовании на дорожном покрытии соли растворяются в сырую погоду и переносятся в грунтовые воды через инфильтрацию и / или сток в поверхностные водоемы.[8] Инфильтрация грунтовых вод может быть проблемой, и хлорид-ион в питьевой воде считается проблемой, когда концентрация превышает 250 мг / л. Поэтому он регулируется стандартами на питьевую воду Агентства по охране окружающей среды США. Концентрация хлоридов в грунтовых или поверхностных водах зависит от нескольких факторов, включая:

  1. норма внесения,
  2. состав и тип почвы,
  3. тип, интенсивность и количество осадков,
  4. дренаж дорожной системы.[13]

Кроме того, концентрация хлоридов в поверхностных водах также зависит от размера или скорости потока водоема и получаемого в результате разбавления. В исследованиях концентрации хлоридов, проведенных в Висконсине в зимний период противообледенения, анализировались стоки из придорожных дренажных систем. Все исследования показали, что концентрация хлоридов увеличилась в результате действий по борьбе с обледенением, но уровни все еще были ниже ПДК 250 мг / л, установленного EPA.[14][15][16][17][18] Тем не менее, долгосрочный эффект этого воздействия неизвестен.

Хотя Агентство по охране окружающей среды США установило максимальную концентрацию хлорида в воде для домашнего использования на уровне 250 мг / л, животные могут переносить более высокие уровни. Считается, что чрезмерно высокие уровни хлорида влияют на здоровье животных.[19] Как заявил Национальный технический консультативный комитет при министре внутренних дел (1968 г.), «соленость может иметь двоякое воздействие на дикую природу; прямая влияет на процессы в организме участвующих видов, а косвенная - изменяет окружающую среду, делая сохранение живых видов трудным или невозможным ». Одна из основных проблем, связанных с использованием противообледенительной соли применительно к дикой природе, заключается в том, что дикие животные, как известно, имеют «тягу к соли» и поэтому их привлекают засоленные дороги, которые могут представлять опасность для животных и автомобилистов.

Что касается накопления хлоридных солей в придорожных почвах, включая неблагоприятное воздействие на придорожные растения, физиологию и морфологию растительности, документация датируется временами Второй мировой войны.[20] и последовательно продолжается в наши дни.[21] Что касается растений и растительности, то накопление солей в почве отрицательно влияет на их физиологию и морфологию за счет: увеличения осмотического давления почвенного раствора, изменения минерального питания растений и накопления определенных ионов до токсичных концентраций в почве. растения. Относительно преднамеренного применения чрезмерного количества солей: см. Засоление Земли.

Дорожные департаменты и частные предприятия могут применять жидкий или порошковый хлорид магния для контроля пыли и эрозия на неулучшенных (грунтовых или гравийных) дорогах и пыльных рабочих площадках, таких как карьеры, потому что его покупка и применение относительно недороги. Его гигроскопия заставляет его поглощать влагу из воздуха, ограничивая количество мелких частиц (ила и глины), которые попадают в воздух. Самым значительным преимуществом применения средств контроля пыли является снижение затрат на содержание гравийных дорог.[22] Однако недавние исследования и обновления указывают на то, что биологическая токсичность в окружающей среде для растений является постоянной проблемой.[21] С 2001 года водители грузовиков жаловались на "химикаты-убийцы" на дорогах, и теперь некоторые штаты отказываются от использования солевых продуктов.[23][24]

Также небольшой процент владельцев крытых арен (например, для верховой езды) может наносить хлорид магния на песок или другие «опорные» материалы для борьбы с пылью. Хотя использование хлорида магния на конной (конной) арене обычно называют пылеподавляющим средством, технически более правильно рассматривать его как средство увеличения количества воды, поскольку его эффективность основана на поглощении влаги из воздуха и всего остального, что попадает внутрь. связаться с ним.

Чтобы контролировать или уменьшать количество пыли, хлоридам необходима влага для эффективной работы, поэтому они лучше работают во влажном, чем в засушливом климате. По мере увеличения влажности хлорид вытягивает влагу из воздуха, чтобы поверхность оставалась влажной, а по мере снижения влажности он диффундирует и выделяет влагу. Эти естественные изменения равновесия также позволяют использовать хлориды в качестве дегидратирующего агента, включая сушку, отверждение и консервацию шкур.[25]

В качестве стабилизатора дороги хлорид магния связывает гравий и глина частицы, чтобы они не съехали с дороги. Водопоглощающие (гигроскопические) характеристики хлорида магния предотвращают высыхание дороги, что удерживает гравий на земле. Дорога остается постоянно «влажной», как будто водовоз только что обрызгал ее.[26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Винтеркорн, Ханс Ф. и Сибель Памукку. «Стабилизация грунта и цементация», Справочник по фундаментальной инженерии. Фанг, Хсай, изд. 2-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд, 1991. 317. Печать.
  2. ^ Вега, Э., ван Гурп, К., Кваст, Э. (2018). Geokunststoffen als Funderingswapening in Ongebonden Funderingslagen (Геосинтетика для армирования несвязанных слоев основания и основания дорожного покрытия), SBRCURnet (CROW), Нидерланды.
  3. ^ Гутьеррес, Эрик; Рикельме, Адриан; Кано, Мигель; Томас, Роберто; Пастор Хосе Луис (январь 2019 г.). «Оценка улучшающего эффекта отходов известнякового порошка в стабилизации набухающей глинистой почвы». Устойчивость. 11 (3): 679. Дои:10.3390 / su11030679.
  4. ^ «Руководство по выбору и применению паллиативной пыли». Fs.fed.us. Получено 2017-10-18.
  5. ^ https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb1043546.pdf
  6. ^ Швендеман, Т., Исследование по контролю за пылью, Оценка паллиативной пыли, Национальный лес Галлатин », Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, 1981
  7. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-04. Получено 2017-09-09.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  8. ^ а б «Подавление дорожной пыли: влияние на стабильность обслуживания, безопасность и окружающую среду, фазы 1-3 (MPC-04-156)» (PDF). Получено 2017-10-18.
  9. ^ Lohnes, R.A. и Кори, Б.Дж., Определение и оценка альтернативных методов управления и контроля пыли, связанной с шоссе, Департамент гражданского и строительного строительства, Университет штата Айова, 2002 г.
  10. ^ Хасс, Р.А., «Пылезащита неповерхностных резервуаров на тренировочной территории Графенвора, Федеративная Республика Германия. 15–29 июня 1985 г. » Инженерный корпус армии США, документ GL-86-40, 1986; Приложение к этому отчету резюмировало экологические последствия использования хлорида магния, говоря: «Был проведен всесторонний поиск литературы (Toxline, Medline, Chemline, Hazard Lie, Biological Abstracts, Toxic Data Bank и другие доступные источники). не должно быть никаких свидетельств того, что MgCl2 оказал или будет оказывать какое-либо воздействие на грунтовые воды, уровень грунтовых вод или растительность после однократного или многократного внесения в почву ».
  11. ^ Хан, К. Борьба с пылью на грунтовых дорогах, Местный совет по исследованиям дорог Миннесоты, 1992
  12. ^ Сноэинк, В. и Д. Дженкинс. Химия воды. John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк. 1980 г.
  13. ^ Поллок, С.Дж., и Л.Г. Толер. Влияние солей для борьбы с обледенением шоссе на грунтовые воды и водоснабжение в Массачусетсе. Совет по исследованию автомобильных дорог, № 425 17-21. 1973 г.
  14. ^ Schraufnagel, F.H. Chlorides. Комиссия по загрязнению воды, Мэдисон, Висконсин. 1965 г.
  15. ^ Хатчинсон, Ф.Э. Влияние солей, наносимых на дороги, на уровни натрия и хлорид-ионов, присутствующих в воде и образцах почвы - отчет о ходе выполнения I. Проект № R1084-8. 1966 г.
  16. ^ Поллок, С.Дж., и Л.Г. Толер. Влияние солей для борьбы с обледенением шоссе на грунтовые воды и водоснабжение в Массачусетсе. Совет по исследованию автомобильных дорог, № 425 17-21. 1973 г.
  17. ^ Хатчинсон, Ф.Е.Влияние солей, наносимых на дороги, на уровни натрия и хлорид-ионов, присутствующих в воде и образцах почвы - отчет о ходе выполнения I. Проект № R1084-8. 1966 г.
  18. ^ Schraufnagel, F.H. Chlorides. Комиссия по загрязнению воды, Мэдисон, Висконсин. 1965 г.
  19. ^ Геллер, В. «Солевые и щелочные питьевые воды». Журнал питания, 5: 421-429 1932 г.
  20. ^ Стронг, F.C. Исследование повреждений придорожных деревьев хлоридом кальция. Michigan Agr. Exp. Станция, Ежеквартальный бюллетень, 27: 209-224. 1944 г.
  21. ^ а б «Публикации - ExtensionExtension». Ext.colostate.edu. Получено 2017-10-18.
  22. ^ "Об Управлении водоснабжения | О EPA | US EPA" (PDF). Epa.gov. 2013-01-29. Получено 2017-10-18.
  23. ^ Локридж, Дебора (13 декабря 2011). «Некоторые штаты отказываются от« убийственных химических »антиобледенителей - All That Trucking». TruckingInfo.com. Получено 2017-10-18.
  24. ^ «Сентябрьский выпуск 2001 г. - журнал TruckingInfo.com». Truckinginfo.com. Получено 2017-10-18.
  25. ^ http://wyndmoor.arserrc.gov/Page/1999%5C6706.pdf[постоянная мертвая ссылка]
  26. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-06-19. Получено 2013-02-28.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)