Мелиорация дисперсных грунтов водным раствором поливинилового спирта с целью защиты от эрозии

Глава 3. Свойства поливинилового спирта и опыт его применения.

Поливиниловый спирт получается путем омыления раствора поливинилацетата, и имеет химическую формулу - (СН₂СНОН)_n. Он является карбоцепным полимером, углеродная цепь которого представляет собой плоский зигзаг. В состав межмолекулярных сил связи полимера входят дипольные, индукционные, дисперсные и водородные силы связи. Причем, водородные связи являются наиболее сильными, и их возникновение между цепями определяет значительное увеличение межмолекулярного притяжения. Поливиниловый спирт химически и биологически инертен, не взаимодействует с кислотами, щелочами и нефтепродуктами, стоек к свету, не восприимчив к многократному промерзанию - оттаиванию, увлажнению - высушиванию, действию микроорганизмов.

В настоящей работе использовался ПВС марки В-1Н с содержанием ацетатных групп 6,2 %, молекулярной массой 7000, динамической вязкостью 4% раствора 20^.10³ сп. и растворимостью не менее 99,9 % производства ОАО "Невинномысский Азот".

Опыт применения поливинилового спирта. Начало исследованиям, проведенным в данной работе, положил В.Г. Чеверев. Было установлено, что при заморозке обработанного грунта на его поверхности образуется прозрачная пленка, которая при оттаивании не разрушается. При увлажнении пленка становится эластичной, но не распадается на части. Таким образом, происходит связывание поверхностной массы частиц грунта, препятствующее его пылению и размыванию. Имея такое профилактическое покрытие, грунты после протаивания не подвергаются водной и ветровой эрозии.

Следует отметить, что образование профилактической полимерной пленки с помощью естественного замораживания обработанного дисперсного грунта оказался сложным в практической реализации, поэтому был предложен способ формирования защитного покрытия в теплое время года. В этом случае после пропитки верхнего слоя песчаного грунта, полимер, в течение первых двух-трех часов начинает подсыхать и за короткий срок структурируется в грунте с образованием пленочного профилактического покрытия. Такие работы были проведены нами летом 2003 года на закрытой части действующего карьера в районе п. Пангоды месторождения Медвежье, где был организован опытный полигон.

Эксперименты проводились в кварцевых аллювиальных песках характеризующихся следующими свойствами: p_s песка колеблется от 2,66 до 2,67 г/см³, p_d в рыхлом сложении от 1,40 до 1,42 см³, p_d в предельно плотном сложении изменяется от 1,71 до 1,74 г/см³, в естественном от 1,61 до 1,68 г/см³, К_ф меняется от 1,23^.10^-3 до 1,27^.10^-3 см/сек. Гранулометрический состав песка опытных площадок представлен в табл. 1.

Табл.1. Гранулометрический состав песка на опытных площадках
Тип грунта по Гост 25-100-95	Содержание частиц различного размера (в мм), %
Песок средней крупности	>2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	< 0,1
	5,0	4,4	13,6	31,2	23,2	22,6

В результате проведенных работ была отработанна полевая методика проведения профилактических работ связанных с применением раствора совместно со стандартной биологической рекультивацией, установлен рабочий диапазон концентраций раствора поливинилового спирта (0,5 - 2 %) при использовании метода на песчаных грунтах. Также в процессе исследований было отмечено, что при использовании поливинилового спирта на песчаных грунтах с добавкой монтмориллонитовой глины происходит смещение оптимальных концентраций раствора в сторону их увеличения. Это говорит об определенном взаимодействии ПВС с частицами грунта и ограничивает область распространения полученных на опытном полигоне результатов грунтами опытного карьера. Для расширения области применения раствора ПВС на различные типы грунтов потребовались дополнительные лабораторные исследования.