constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2024-112-2-95-108construction-724Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИCONSTRUCTION MATERIALS AND TECHNOLOGIESПрогнозирование характеристик грунтобетонных массивов, создаваемых инъектированием особотонкодисперсных вяжущих (микроцементов) по манжетной технологииPrediction of characteristics of soil-concrete massifs created by injection of extremely finedispersed binders (microcements)АлексеевВ. А.AlekseevV. A.

Алексеев Вячеслав АлександровичНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ),г. Москва, Россия,Директор НОЦ «Подземное строительство»E-mail: 634586@mail.ru

Alekseev Vyacheslav A. - Head of the scientific and educational center «Underground construction»,

Moscow

БаженоваС. И.BazhenovaS. I.

Баженова Софья Ильдаровна - канд. техн. наук, доц., доцент кафедры строительного материаловедения (СМ),

г. Москва

Bazhenova Sofya I. - candidate in tech. sc., docent, associated prof. of the dep. of Building materials science,

Moscow

МонахинаА. А.MonakhinaA. A.

Монахина Анастасия Андреевна - студентка 4 курса бакалавриата,

г. Москва

Monakhina Anastasia A. - 4th year undergraduate student,

Moscow

monaxina03@mail.ruФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ)National Research University Moscow State University of Civil Engineering2024070520240295109Copyright © Алексеев В.А., Баженова С.И., Монахина А.А., 20242024Алексеев В.А., Баженова С.И., Монахина А.А.Alekseev V.A., Bazhenova S.I., Monakhina A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/724

Обоснована актуальность проблемы, связанная с применением инъекционной манжетной технологии цементации грунтов в различных инженерно-геологических условиях. Ввиду особенностей технологий цементации при различных режимах инъекционной пропитки и возможности применения определенных технических показателей нагнетания для разных типов грунтов при реализации технологии возможно улучшение различных деформационных характеристик грунтового массива. Приведены некоторые результаты анализа работ инъекционной цементации грунтов в дисперсных грунтах и установлены общие закономерности, при которых необходимо корректировать параметры цементации. Рассмотрены теоретические предпосылки в корреляции с экспериментальными данными, доказана эффективность применения технологии цементации в режиме инъекционной пропитки и установлена общая применимость использования данных методов цементации с повышением технических показателей закрепляемых грунтов.

The urgency of the problem associated with the use of injection erection technology of soil cementation in various engineering and geological conditions is substantiated. Due to the peculiarities of cementation technologies under various modes of injection impregnation and the possibility of applying certain technical injection parameters for different types of soils, it is possible to improve various deformation characteristics of the soil mass when implementing the technology. Some results of the analysis of the work of injection cementation of soils in dispersed soils are presented and general patterns are established under which it is necessary to adjust the parameters of cementation. The theoretical prerequisites are considered in relation to experimental data, the effectiveness of the application of cementing technology in the injection impregnation mode is proved and the general applicability of the application of these cementing methods with an increase in the technical indicators of the fixed soils is established.

инъекционное закрепление грунтовцементация грунтовгрунтобетонсложные инженерно-геологические условияманжетная технологияinjection consolidation of soilssoil cementationsoil concretecomplex engineering-geological conditionsmounting technologyReferencesButchibabu B., Khan P.K., Jha P. C. Foundation evaluation of underground metro rail station using geophysical and geotechnical investigations// Engineering Geology. 2019. Volume 248. Pp. 140-154. DOI: 10.1016/j.enggeo.2018.12.001.Butchibabu B., Khan P.K., Jha P. C. Foundation evaluation of underground metro rail station using geophysical and geotechnical investigations. Engineering Geology. 2019. Volume 248. Pp. 140-154. DOI: 10.1016/j.enggeo.2018.12.001.Belyi J.A., Karapetov E., Efimenko Y. Structural Health and Geotechnical Monitoring During Transport Objects Construction and Maintenance (Saint-Petersburg Example) // Procedia Engineering. 2017. Volume 189. Pp. 145-151. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.05.024.Belyi J.A., Karapetov E., Efimenko Y. Structural Health and Geotechnical Monitoring During Transport Objects Construction and Maintenance (Saint-Petersburg Example). Procedia Engineering. 2017. Volume 189. Pp. 145-151. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.05.024.Nezhnikova E. The Use of Underground City Space for the Construction of Civil Residential Buildings // Procedia Engineering. 2016. Volume 165. Pp. 1300-1304. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.854.Nezhnikova E. The Use of Underground City Space for the Construction of Civil Residential Buildings. Procedia Engineering. 2016. Volume 165. Pp. 1300-1304. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.854.Волков М.А., Петленко С.А., Волкова Д.О., Баженова И.С. Сравнительный анализ составов, применяемых для усиления грунтов оснований и фундаментов при реконструкции // Сборник «Проблемы и перспективы в международном трансфере инновационных технологий. сборник статей Международной научно-практической конференции». Уфа, 2021. С. 40-44.Volkov M.A., Petlenko S.A., Volkova D.O., Bazhenova I.S. Sravnitel'niy analiz sostavov, primenyaemih dlya usileniya osnovaniy i fundamentov pri rekonstukcii [Comparative analysis of compounds used to strengthen the soils of foundations and foundations during reconstruction] Mezhdunarodnoy nauchno-technicheskoy konferencii Problemi I perspektivi v mezhdunrodnom transfere innovacionnih tehnologiy [Proceeding of the Problems and prospects in the international transfer of innovative technologies. collection of articles of the International Scientific and Practical Conference]. Ufa, 2021. Pp. 40-44.Farfan J., Fasihi M., Breyer C. Trends in the global cement industry and opportunities for long-term sustainable CCU potential for Power-to-X // Journal of Cleaner Production. 2019. Volume 217. Pp. 821-835. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.01.226.Farfan J., Fasihi M., Breyer C. Trends in the global cement industry and opportunities for long-term sustainable CCU potential for Power-to-X. Journal of Cleaner Production. 2019. Volume 217. Pp. 821-835. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.01.226.Song D., Lin L., Bao W. Exergy conversion efficiency analysis of a cement production chain // Energy Procedia. 2019. Volume 158. Pp. 3814-3820. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.01.867.Song D., Lin L., Bao W. Exergy conversion efficiency analysis of a cement production chain. Energy Procedia. 2019. Volume 158. Pp. 3814-3820. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.01.867.Elfaham M.M., Eldemerdas U. Advanced analyses of solid waste raw materials from cement plant using dual spectroscopy techniques towards co-processing // Optics & Laser Technology. 2019. Volume 111. Pp. 338- 346. DOI: 10.1016/j.optlastec.2018.10.009.Elfaham M.M., Eldemerdas U. Advanced analyses of solid waste raw materials from cement plant using dual spectroscopy techniques towards co-processing. Optics & Laser Technology. 2019. Volume 111. Pp. 338- 346. DOI: 10.1016/j.optlastec.2018.10.009.Shlyakhova E., Serebryanaya I., Egorochkina, I., Matrosov A., Odinets M., Knyazhichenko M. Repair compositions for restoration of operated reinforced concrete structures // E3S Web of Conferences. 14th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness, INTERAGROMASH 2021. Rostov-on-Don, 2021. 04017.Shlyakhova E., Serebryanaya I., Egorochkina, I., Matrosov A., Odinets M., Knyazhichenko M. Repair compositions for restoration of operated reinforced concrete structures. E3S Web of Conferences. 14th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness, INTERAGROMASH 2021. Rostov-on-Don, 2021. 04017.Баженова С.И., Алексеев В.А. Особенности подбора состава тонкодисперсных вяжущих для инъектирования // Строительство и реконструкция. 2020. № 3 (89). С. 99-108. DOI: 10.33979/2073-7416-2020-89-3-99-108Bazhenova S.I., Alekseev V.A. Features of the selection of the composition of fine-dispersed binders for injection. Building and reconstruction. 2020. No. 3 (89). Pp. 99-108. DOI: 10.33979/2073-7416-2020-89-3-99-108Thomas R. J., Gebregziabihe B.S., Giffin A., Peethamparan S. Micromechanical properties of alkaliactivated slag cement binders // Cement and Concrete Composites. 2018. Volume 90. Pp. 241-256. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2018.04.003.Thomas R. J., Gebregziabihe B.S., Giffin A., Peethamparan S. Micromechanical properties of alkaliactivated slag cement binders. Cement and Concrete Composites. 2018. Volume 90. Pp. 241-256. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2018.04.003.Гришина А.Н., Королев Е.В. Жидкостекольные строительные материалы специального назначения [Электронный ресурс]: монография. Электрон. текстовые данные. М.: Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2015. — 224 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/32221. — ЭБС «IPRbooks».Grishina A.N., Korolev E.V. Liquid glass building materials for special purposes [Electronic resource]: monograph. Moscow: Moscow State University of Civil Engineering, AI Pi Er Media, EBS DIA, 2015. — 224 p. [Online]. System requirements: AdobeAcrobatReader.— URL: http://www.iprbookshop.ru/32221. — EBS "IPRbooks".Alekseev V. Combined permeation grouting technologies using ultra microfine cement // The Scientific Heritage. 2020. № 48-1 (48). p. 3-4.Alekseev V. Combined permeation grouting technologies using ultra microfine cement. The Scientific Heritage. 2020. No. 48-1 (48). Pp. 3-4.Кочев Д.З., Алексеев С.В., Алексеев В.А. Особенности инженерно-геологических изысканий и опыт повышения несущей способности загрязненных грунтов в городских условиях Московской области// Сборник: Сергеевские чтения. Инженерная геология и геоэкология. Фундаментальные проблемы и прикладные задачи Юбилейная конференция, посвященная 25-летию образования ИГЭ РАН. 2016. С. 305-309.Kochev D.Z., Alekseev S.V., Alekseev V.A. Osobennosti inzhenerno-geologicheskih iziskaniy I opit povisheniya nesuschey sposobnosti zagryznennih gruntov v gorodskih usloviyah Moskovskoy oblasti [Features of engineering-geological research and experience of increasing the bearing capacity of contaminated soils in urban conditions of the Moscow region] Jubileynoy conferencii, posvyaschennoy 25-letiyu obrazovaniya IGE RAN. Sergeevskie chteniya, Inzhenernaya geologiya i geoecologiya. Fundmental'niye problem i prikladnie zadachi [Sergeyev’s readings. Engineering geology and geoecology. Fundamental problems and applied tasks Anniversary conference dedicated to the 25th anniversary of the IGE RAS]. 2016. pp. 305-309.Wang Z.-F., Shen S.-L., Modoni G. Enhancing discharge of spoil to mitigate disturbance induced by horizontal jet grouting in clayey soil: Theoretical model and application // Computers and Geotechnics. 2019. Volume 111. Pp. 222-228. DOI: 10.1016/j.compgeo.2019.03.012.Wang Z.-F., Shen S.-L., Modoni G. Enhancing discharge of spoil to mitigate disturbance induced by horizontal jet grouting in clayey soil: Theoretical model and application. Computers and Geotechnics. 2019. Volume 111. Pp. 222-228. DOI: 10.1016/j.compgeo.2019.03.012.Heidari M., Tonon F. Ground reaction curve for tunnels with jet grouting umbrellas considering jet grouting hardening // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2015. Volume 76. Pp. 200-208. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2015.03.021.Heidari M., Tonon F. Ground reaction curve for tunnels with jet grouting umbrellas considering jet grouting hardening. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2015. Volume 76. Pp. 200-208. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2015.03.021.Makovetskiy O.A. Application of “Jet Grouting” for Installation of Substructures of Estates // Procedia Engineering. 2016. Volume 150. Pp. 2228-2231. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.269.Makovetskiy O. A. Application of “Jet Grouting” for Installation of Substructures of Estates. Procedia Engineering. 2016. Volume 150. Pp. 2228-2231. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.269.Kashevarova G.G., Makovetskiy O.A. Analysis of Experimental and Estimated Jet-grouted Soil Mass Deformations // Procedia Engineering. 2016. Volume 150. Pp. 2223-2227. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.268.Kashevarova G.G., Makovetskiy O.A. Analysis of Experimental and Estimated Jet-grouted Soil Mass Deformations. Procedia Engineering. 2016. Volume 150. Pp. 2223-2227. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.268.Güllü H. On the viscous behavior of cement mixtures with clay, sand, lime and bottom ash for jet grouting // Construction and Building Materials. 2015. Volume 93. Pp. 891-910. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.05.072.Güllü H. On the viscous behavior of cement mixtures with clay, sand, lime and bottom ash for jet grouting. Construction and Building Materials. 2015. Volume 93. Pp. 891-910. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.05.072.Güllü H. A new prediction method for the rheological behavior of grout with bottom ash for jet grouting columns // Soils and Foundations. 2017. Volume 57. Issue 3. Pp. 384-396. DOI: 10.1016/j.sandf.2017.05.006.Güllü H. A new prediction method for the rheological behavior of grout with bottom ash for jet grouting columns. Soils and Foundations. 2017. Volume 57. Issue 3. Pp. 384-396. DOI: 10.1016/j.sandf.2017.05.006.Cristelo N., Soares E., Rosa I., Miranda T., Chaves A. Rheological properties of alkaline activated fly ash used in jet grouting applications // Construction and Building Materials. 2013. Volume 48. Pp. 925-933. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.07.063.Cristelo N., Soares E., Rosa I., Miranda T., Chaves A. Rheological properties of alkaline activated fly ash used in jet grouting applications. Construction and Building Materials. 2013. Volume 48. Pp. 925-933. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.07.063.Малинин А.Г. Влияние режимов струйной цементации на диаметр грунтоцементных колонн // Метро и тоннели. 2013. № 4. С. 30.Malinin A.G. Influence of Jet cementation modes on the diameter of soil-cement columns. Metro and tunnels. 2013. No. 4. Pp. 30.Бройд И.И. Струйная геотехнология. Москва: АСВ, 2004. 440 с.Broyd I.I. Struynaya geotehnologiya [Jet geotechnology]. Moscow: ASV, 2004. 440p.Güllü H., Cevik A., Al-Ezzi K.M.A., Gülsan M.E. On the rheology of using geopolymer for grouting: A comparative study with cement-based grout included fly ash and cold bonded fly ash // Construction and Building Materials. 2019. Volume 196. Pp. 594-610. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.140.Güllü H., Cevik A., Al-Ezzi K.M.A., M. Gülsan M.E. On the rheology of using geopolymer for grouting: A comparative study with cement-based grout included fly ash and cold bonded fly ash. Construction and Building Materials. 2019. Volume 196. Pp. 594-610. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.140.Тер-Мартиросян З.Г., Струнин П.В. Усиление слабых грунтов в основании фундаментных плит с использованием технологии струйной цементации грунтов // Вестник МГСУ. 2010. № 4-2. С. 310-31.Ter-Martirosyan Z. G., Strunin P.V. Usilenie slabih gruntov v osnovanii fundamentnih plit s ispol'zovaniem tehnologii struinoy cementacii [Strengthening weak soils in the basis of foundation slabs with use of technology of jet cementation of soils]. Vestnik MGSU. 2010. No. 4-2. Pp. 310-315.Makovetskiy O.A. Application of “Jet Grouting” for Installation of Substructures of Estates // Procedia Engineering. 2016. Volume 150. Pp. 2228-2231. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.269.Makovetskiy O.A. Application of “Jet Grouting” for Installation of Substructures of Estates. Procedia Engineering. 2016. Volume 150. Pp. 2228-2231. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.269.Ochmański M., Modoni G., Bzówka J. Prediction of the diameter of jet grouting columns with artificial neural networks // Soils and Foundations. 2015.Volume 55. Issue 2. Pp. 425-436. DOI: 10.1016/j.sandf.2015.02.016.Ochmański M., Modoni G., Bzówka J. Prediction of the diameter of jet grouting columns with artificial neural networks. Soils and Foundations. 2015. Volume 55. Issue 2. Pp. 425-436. DOI: 10.1016/j.sandf.2015.02.016.Муртазаев С.А.Ю., Сайдумов М.С., Муртазаева Т.С.А., Абумуслимов А.С. Влияние тонкомолотых минеральных наполнителей техногенной природы (МНТП) на седиментацию цементных суспензий // В сборнике: Наука и инновации в строительстве. Сборник докладов IV Международной научнопрактической конференции. Белгород, 2020. С. 372-379.Murtazaev S.A.Yu., Saidumov M.S., Murtazaeva T.S.A., Abumuslimov A.S. Vliyanie tonkomolotih mineral'nih napolniteley tehnogennoy prirodi na sedimentaciyu cementnih suspenziy [Influence of finely ground mineral fillers of technogenic nature on sedimentation of cement suspensions] IV Mezhdunarodnoy nauchnotechnicheskoy konferencii Nauka i innovacii v stroitel'stve [Proceeding of the Science and Innovation in . Collection of reports of the IV International Scientific and Practical Conference]. Belgorod, 2020. Pp. 372-379.Ibragimov M.N., Semkin V.V., Shaposhnikov A.V. Soil Solidification by Micro-Cements // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2017. Vol. 53. No. 6. Pp. 412-419. – DOI 10.1007/s11204-017-9421-0. – EDN YVHFYN.Ibragimov M.N., Semkin V.V., Shaposhnikov A.V. Soil Solidification by Micro-Cements. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2017. Vol. 53, No. 6. P. 412-419. DOI 10.1007/s11204-017-9421-0. – EDN YVHFYN.Алексеев В. А., Харченко А. И., Соловьев В. Г., Никоноров Р. Н. Набрызгбетон в шахтном строительстве // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12, № 7(106). С. 780-787. – DOI 10.22227/1997-0935.2017.7.780-787. – EDN ZATDKR.Alekseev V. A., Kharcenko A. I., Soloviev V. D. Nikonorov R. N. Nabrizgbeton v shhtnom stroitel'stve [Sprayed concrete in the mine construction]. Vestnik MGSU. 2017. Vol. 12, No. 7(106). Pp 780-787. DOI 10.22227/1997-0935.2017.7.780-787. – EDN ZATDKRJeong Y., Kang S.H., Du Y., Moon J. Local Ca-structure variation and microstructural characteristics on one-part activated slag system with various activators // Cement and Concrete Composites. 2019. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2019.04.009.Jeong Y., Kang S.-H., Du Y., Moon J. Local Ca-structure variation and microstructural characteristics on one-part activated slag system with various activators. Cement and Concrete Composites. 2019. 15 April. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2019.04.009.Shi Z., Shi C., Wan S., Li N., Zhang Z. Effect of alkali dosage and silicate modulus on carbonation of alkali-activated slag mortars // Cement and Concrete Research. 2018. Volume 113. Pp. 55-64. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.07.005.Shi Z., Shi C., Wan S., Li N., Zhang Z. Effect of alkali dosage and silicate modulus on carbonation of alkali-activated slag mortars. Cement and Concrete Research. 2018. Volume 113. Pp. 55-64. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.07.005.Муртазаев С.А.Ю., Саламанова М.Ш., Сайдумов М.С., Хубаев М.С.М. Роль тонкомолотого наполнителя техногенной природы в рецептуре наполненных вяжущих для высококачественных бетонов // В сборнике: Миллионщиков-2020. Материалы III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 100-летию ФГБОУ ВО «ГГНТУ им. акад. М.Д. Миллионщикова». Грозный, 2020. С. 226-233.Murtazaev S.A.Yu., Salamanova M.Sh., Saidumov M.S., Hubaev M.S.M. Rol' tonkomolotogo napolnitelya tehnogennoy prirodi v recapture napolnennih vyazhuschih dlya visokokachestvennih betonov [The role of finely ground filler of technogenic nature in the formulation of filled binders for high-quality concrete] III Vserossiyskoy nauchno-prkticheskoy konferencii studentov, aspirntov I molodih uchenih s mezhdunrodnim uchastiem, posvyaaaschennaya 100-letiyu FGBOU VO GGNTU imeni akdemika M.D. Millionschikova [Proceeding of the III AllRussian scientific and practical conference of students, postgraduates and young scientists with international participation, dedicated to the 100th anniversary of the FSBEI HE "GGNTU named after M.D. Millionshchikov"]. Grozny, 2020. pp. 226-233.Rumyantseva V. E. Changes in the structural and phase composition and strength characteristics of concrete during liquid corrosion in chloridecontaining media // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1926. 012057. – DOI 10.1088/1742-6596/1926/1/012057. – EDN VWVEAV.Rumyantseva V. E. Changes in the structural and phase composition and strength characteristics of concrete during liquid corrosion in chloridecontaining media. Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1926. 012057. DOI 10.1088/1742-6596/1926/1/012057. EDN VWVEAV.Рахимова Н.Р., Рахимов Р.З. Развитие и перспективные возможности получения и применения активированных щелочами гидравлических вяжущих и материалов на их основе // Вестник Волжского регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. 2011. № 14. С. 151-167.Rakhimova N.R., Rakhimov R.Z. Razvitie i perspektivnie vozmozhnosti polucheniya i primeneniya aktivirovnnogo scheloschami gidravlicheskih vyazhuschih i materialov na ih osnove [Development and promising possibilities of obtaining and using alkali-activated hydraulic binders and materials based on them]. Bulletin of the Volga Regional Branch of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences. 2011. No. 14. pp. 151-16Сальникова А.С., Шеремет А.А., Сальников Д.А. Композиционное вяжущее в строительстве // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова: Материалы конференции, Белгород, 30 апреля 2021 года. – Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2021. – С. 1031-1034. – EDN YGKMNS.Salnikova A.S. Kompozicionnoe vyazhuschee v stroitel'stve [Composite binder in construction] Mezhdunarodnoy nauchno-technicheskoy konferencii molodih uchenih BGTU imeni V.G. Shuhova [Proceeding of International Scientific and Technical Conference of young scientists of V.G. Shukhov BSTU: Conference materials], Belgorod, April 30 – 20, 2021. Pp. 1031-1034.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.