Электрокинетическая стабилизация грунта – это метод улучшения грунта. В данной статье рассматриваются методы электрокинетической стабилизации, их применение, преимущества и факторы, влияющие на них.
Неустойчивость несущей конструкции приводит к разрушительному воздействию на все здание. Видно, что наиболее распространенной причиной движения фундамента является изменение объема активной глины.
Это движение грунта может быть реакцией на изменения окружающей среды или растительности. Наиболее заметные изменения наблюдаются при длительных засухах, когда происходит усадка глины и ее набухание. Это последствия воздействия внешних факторов, таких как удаление больших деревьев или живых изгородей.
Процедура пропускания электрического тока через почвенный массив (который рассматривается) с целью миграции заряженных частиц в почве для изменения свойств, что приводит к общей стабилизации почвы, называется электрокинетической стабилизацией.
Этот метод стабилизации почвы применяется в основном для слабых глинистых почв. Как известно, слабые глинистые грунты требуют обработки для придания им высокой прочности. Они также обладают низкой гидравлической проводимостью, что не позволяет использовать химический цементный раствор обычным гидравлическим способом.
Пригодность электрокинетической стабилизации в проблемных почвах
Электрокинетическая стабилизация почвы должна осуществляться на тех почвах, которые обладают определенными минералогическими свойствами и являются химически активными. Мелкозернистые почвы применимы для такой обработки, так как они состоят из большей доли глинистых частиц и, следовательно, менее проницаемы.
Под менее проницаемыми грунтами подразумеваются те, которые не могут быть легко дренированы. Эти рассматриваемые грунты на любой строительной площадке могут быть названы экспансивными грунтами или дисперсными грунтами, высокосжимаемыми грунтами и т.д. в различных интерпретациях, основанных на природе и поведении.
Электрокинетическая обработка – определение
Электрокинетическая обработка – это электрохимическая обработка почвы, при которой используется электрический ток или разность потенциалов на почве, которую необходимо обработать с помощью определенных заряженных электродов.
Электрокинетическая обработка почвы помогает в удалении частиц тяжелых металлов, органических и неорганических соединений, которые делают почву менее проницаемой и дефектной для строительных целей.
Как объясняется, обработка проводится на частицах почвы, которые уже несут заряд. В основном они заряжены отрицательно. Согласно процедуре, при воздействии разности потенциалов частицы почвы (могут быть положительными или отрицательными) перемещаются к противоположно заряженным электродам.
Электрохимические реакции при электрокинетической обработке
Весь процесс электрокинетической обработки включает в себя продвижение заряженных частиц по всей системе почвы. Их можно разделить на 4 механизма:
- Электролиз
- Электроосмос
- Электрофорез
- Электромиграция
Рисунок-1 представляет собой схематическое изображение всех четырех упомянутых процессов.
Рис.1. Рисунок, показывающий 4 механизма в электрокинетической обработке
Рассматриваемая почва состоит из множества загрязняющих веществ. Большинство загрязняющих веществ – это тяжелые металлы, которые имеют положительный заряд. В почве есть и другие нечистые материалы, которые необходимо удалить и которые также обладают положительным зарядом.
Теперь, когда ко всей системе прикладывается разность потенциалов с помощью постоянного тока, существует вероятность того, что некоторые положительно заряженные частицы адсорбируются на глине (отрицательно заряженной). В результате образуется диффузный двойной слой (DDL).
Движение заряженных частиц с целью притяжения противоположных зарядов происходит из-за электроосмоса. Образование слоя ДДЛ называется электрофорез.
Электролиз это процесс диффузии ионов в раствор под действием приложенного электрического поля.
Влияние этих четырех стадий приводит к изменению гидрологических, инженерных и физико-химических свойств почвы.
Факторы, влияющие на электрокинетическую стабилизацию почвы
На эффективность электрокинетической обработки влияют следующие факторы
1. Тип почвы и минерал
Эта обработка, как следует из процедуры, больше подходит для глинистых почв, например, иллитовых и бентонитовых глин.
2. Содержание воды
Наличие воды должно способствовать легкому перемещению ионов. Почвы со значением pH более 9 являются более активными в отношении данного метода.
3. Источник тока
При более высоком уровне электрического тока заряд на почве больше, чем при более низком. Хорошая постоянная подача тока обеспечит системе постоянную скорость работы в плане непрерывной обработки EK.
4. Природа электродов
Наиболее предпочтительными электродами являются графитовые электроды и электроды с покрытием из прессованного углерода. Использование металлов оказалось более эффективным по сравнению с углеродом или платиной. Также могут быть использованы такие металлы, как железо или медь.
5. Время обработки
Время обработки зависит от уровня напряжения, времени миграции частиц, расстояния между электродами, а также от конфигурации всей системы.
6. Стоимость
Экономичность метода зависит от степени загрязнения почвы. Вся система и расположение электрокинетической системы зависят от свойств почвы, таких как ее поровая вода, текстура и т.д. Другие факторы, такие как разработанный процесс, подготовка, затраты ресурсов и т.д.
Применение электрокинетической стабилизации почвы
Электрокинетическая стабилизация почвы может быть использована для следующих методов улучшения грунта:
Преимущества электрокинетической стабилизации почвы
Электрокинетическая стабилизация почвы имеет определенные преимущества по сравнению с другими традиционными методами обработки почвы, такими как:
Недостатки электрокинетической стабилизации почвы
Эта технология также имеет определенные ограничения, которые перечислены ниже:
Методы повышения эффективности электрокинетической стабилизации почвы
Подробнее о Стабилизация почвы
Читайте далее:- Как установить систему электрического заземления в здании?.
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
- 4 вида испытаний, проводимых на внутренних электроустановках.
- Методы стабилизации грунта с помощью различных материалов.
- Методы улучшения грунта для стабилизации почвы в различных целях.
- Электрохимическая экстракция хлоридов [PDF]: Процесс и применение.
- Система водопроницаемых дорожных покрытий – особенности конструкции, значение и применение.