Особенности изменения проницаемости и микроструктуры песка при укреплении полиуретановыми смолами
Автор: Шилова Т.В., Иванова О.А., Сердюков А.С.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 2 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. В сложных геотехнических условиях при строительстве, эксплуатации инженерных объектов используют укрепление несвязных грунтов полиуретановыми составами. Анализ современных исследований показал, что влияние полимеров на фильтрационные свойства песчаного грунта изучено недостаточно. Целью работы является определение особенностей изменения проницаемости и микроструктуры химически укрепленного песка в зависимости от способа обработки, расхода полиуретановых смол и внешних сжимающих нагрузок. Методы и материалы. Эксперименты проводили с мелкими, среднезернистыми песками. Для укрепления использовали двухкомпонентную высокоэластичную и однокомпонентную полиуретановые смолы, основное назначение которых - усиление грунтов, гидроизоляция, формирование противофильтрационных завес. Влияние составов на проницаемость и микроструктуру породы оценивали по результатам экспериментов, которые включали формирование смесей полимер-песок способами однорастворной и двухрастворной обработки смолами при объемном соотношении жидкий состав/порода - 0,05-0,25, исследование микроструктуры, проведение фильтрационных тестов при различных условиях нагружения образцов. Результаты и обсуждение. Определены особенности изменения проницаемости песка в зависимости от способа укрепления полиуретанами. В случае однорастворной обработки высокоэластичной смолой при объемном соотношении состав/порода - 0,2, проницаемость образцов составляет 7-13 -10-3 мкм2. Двухкратное уменьшение содержания смолы приводит к повышению проницаемости на 1-2 порядка, поскольку в структуре преобладают открытые межзерновые пустоты, формирующие связанные поровые каналы. Добавка малого объема однокомпонентного жесткого полиуретанового состава снижает проницаемость песка в 1,5 - 3,2 раза и повышает устойчивость образцов в условиях сжимающих нагрузок.
Песок, полиуретановые составы, проницаемость, химическое укрепление, геоматериал, микроструктура, сжимающая нагрузка, способ обработки
Короткий адрес: https://sciup.org/142247823
IDR: 142247823 | DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-2-242-253
Changes in Permeability and Microstructure of Sand During Reinforcement with Polyurethane Resin
Introduction. In complex geotechnical conditions during construction and operation of engineering structures, polyurethane compositions are used to strengthen loose soils. Analysis of current research has shown that the effect of polymers on sandy soil filtration properties is poorly studied. The purpose of this study is to determine the dependence of permeability and microstructure of chemically strengthened sand on the treatment method, polyurethane resin consumption and external compressive loads. Methods and Materials. Experiments are carried out with fine and medium-grained sands. Two-component highly elastic and one-component polyurethane resins are used for strengthening. Their main purposes are soil stabilization, waterproofing, and formation of cutoff curtains. The effect of the resins on rock permeability and microstructure is assessed based on the experimental results. The experiments include formation of the polymer-sand mixtures using one-solution and two-solution resin treatments with resin/rock volume ratios of 0.05-0.25, microstructure study and filtration tests under various sample loading conditions. Results and discussion. The dependence of the sand permeability on the method of strengthening with polyurethanes has been determined. In the case of one-solution treatment with highly elastic resin with composition/rock volume ratio of 0.2, the permeability of the samples is 7-13 -10-3 pm2. A two-fold decrease of the resin content causes an increase in permeability by 1-2 orders of magnitude. Such behavior is explained by the structure in which open intergranular pores predominate and form connected pore channels. The addition of a small volume of a one-component rigid polyurethane composition reduces sand permeability by 1.5-3.2 times and improves the stability of samples under compressive loads.
