Авторы: ,

Рубрика: Строительство

Опубликовано в Техника. Технологии. Инженерия №3 (5) июнь 2017 г.

Дата публикации: 15.05.2017

Статья просмотрена: 476 раз

Библиографическое описание:

Клековкина М. П., Филиппова К. В. Инновационные материалы — добавки и стабилизаторы для укрепления грунтов // Техника. Технологии. Инженерия. — 2017. — №3. — С. 31-34. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/62/2486/ (дата обращения: 23.05.2018).



Стабилизаторы — широкий класс разных по составу и происхождению веществ, которые в малых дозах положительно влияют на активизацию физико-химических процессов в грунтах, увеличивая плотность, влагостойкость и морозостойкость грунтов, снижая их пучинистость.

Назначение стабилизаторов в дорожной конструкции:

− гидрофобизация грунта в рабочем слое;

− структуризация (в совокупности с гидрофобизацией) грунта в основаниях дорожных одежд;

− повышение морозо- и трещиностойкости у стабилизированных грунтов в конструктивных слоях дорожных одежд.

Стабилизаторы грунтов характеризуются как многокомпонентные системы, которые имеют, преимущественно, кислую среду, обладают свойствами поверхностно-активных веществ. В состав стабилизаторов, как правило, входят суперпластификаторы, гидрофобизаторы, сложные органические соединения, которые включают сложноэфирные группы и ионогенные комплексы. Стабилизаторы рекомендуются к применению в виде разбавленного водяного раствора. Вода активизируется за счет ионизации, после того, как стабилизатор растворится в ней. На состояние глинистых и коллоидных частиц грунта раствор стабилизатора влияет активнее всего. Он изменяет их заряд за счет энергичного обмена электрическими зарядами между ионизированной водой и частицами почвы. После обмена зарядами с ионизированной водой, между грунтовыми частицами нарушаются естественные связи с капиллярной и пленочной водой. Вода легко отделяется от частиц грунта, тем самым, создавая благоприятные условия для уплотнения грунтов.

Стабилизаторы можно разделить по составу и природе взаимодействия с грунтами на следующие группы:

− ионные закрепители связных грунтов с числом пластичности от 1 до 22, при содержании песчаных частиц не менее 40 %;

− полимерные эмульсии, предназначенные для укрепления всех разновидностей крупнообломочных и песчаных грунтов, содержащих в своем составе пылеватые и глинистые частицы в количестве не менее 15 % по массе. Эффект стабилизации грунтов стабилизаторами второго типа обусловлен распадом эмульсии (испарением воды) и отверждением полимера;

− стабилизаторы основанные на ферментах, биологические и наноструктурированные вещества.

В электронную базу данных, разработанную ООО «СПбГАСУ-Дорсервис» в рамках выполнения НИР на тему: Создание базы данных расчетных характеристик материалов и грунтов с улучшенными характеристиками при проектировании нежестких дорожных одежд» включены следующие инновационные композиции и вяжущие, применяемые для укрепления грунтов:

− битумно-полимерные композиции (БПК) [1], применяемые в сочетании с минеральными вяжущими для укрепления связных грунтов, в том числе техногенных;

− полифилизаторы: «ПГСЖ — 1», изготовленный на основе концентрата добавки «Консолид 444», «ПГСБ — 2» — на основе концентрата добавки «Консервекс», «ПГСП– 3 на основе концентрата добавки «Солидрай» — смеси катионных поверхностно-активных веществ [2]. Полифилизаторы «ПГСЖ — 1» вместе с «ПГСП — 3» или «ПГСЖ — 1» вместе с «ПГСБ» применяются для стабилизации всех видов песчаных и глинистых грунтов;

− Nicoflok — полимерная добавка, работающая совместно с цементом, полученная на основе редиспергируемых полимерных порошков и минеральных наполнителей [3], обеспечивает возрастание прочностных показателей и модуля упругости по сравнению с обычным цементогрунтом;

− добавка-стабилизатор «NanoSTAB» — водная дисперсия стирол-бутадиенового полимера SIO2. Предназначается вместе с цементом для использования в качестве отверждающей присадки для укрепления супесчаных, песчаные, крупнообломочных и техногенных (в том числе асфальтогранулята) грунтов [4];

− Концентрат Полибонд — жидкость, включающая ПАВ и цитрусовое масло, способствующее процессу ионного обмена, поляризующее глинистые частицы грунта [5]. Применяется совместно с неорганическими вяжущими для укрепления грунта рабочего слоя и конструктивных слоев основания;

− модификатор «RoadCem» [6] совместно с цементом используется для укрепления грунтов и асфальтовой крошки (асфальтогранулята). Полученные по технологии «RoadCem» конструктивные слои дорожной одежды имеют повышенную распределительную способность, что обеспечивает снижение давления от подвижной нагрузки на грунтовое основание.

− добавка «NovoCrete» [7] совместно с цементом применяется для устройства несущих и дополнительных слоев оснований. Природные супесчаные, песчаные, крупнообломочные грунты и техногенные (асфальтогранулят) обрабатываются минеральными вяжущими совместно с добавкой NovoСrete в смесительных установках или методом смешения на дороге с использованием ресайклера;

− ионоактивные современные материалы Perma-Zume и «Дорзин» — стабилизаторы третьего типа, основанные на ферментах, являющихся композицией веществ, в основном, образовавшихся в процессе культивирования организмов на комплексной питательной среде с некоторыми добавками [8]. Применяются для стабилизации суглинков (от легких пылеватых до тяжелых пылеватых) и глин (легких пылеватых).

− стабилизатор «ANT» — комплексное органическое соединение, которое является поверхностно-активным веществом, полученным в результате катализа, с добавления комплекса химических элементов к органическим веществам [9]. Грунты, обработанные неорганическими вяжущими с добавкой «ANT» применяют на всех категориях автомобильных дорог, во всех климатических зонах. На дорогах низких категорий существенно уменьшается материалоемкость дорожной одежды;

− LBS — жидкий силикатно-полимерный стабилизатор грунта. При внесении водного раствора LBS в грунт обеспечивается необратимое изменение физико-механических свойств грунта за счет химического воздействия, путем ионного замещения пленочной воды на поверхности пылеватых частиц молекулами стабилизатора, которые обладают водоотталкивающим действием. Обработанный стабилизатором грунт становится более прочным и практически водонепроницаемым, что делает его устойчивым к воздействию любых климатических условий. Связные грунты после воздействия на них LBS переходят в разряд непучинистых или слабопучинистых и ненабухающих или слабонабухающих. Модуль упругости для грунтов (от супеси песчанистой до суглинка тяжелого), стабилизированных LBS, достигает 160–180 МПа. Такие грунты имеют также более высокие, по сравнению с нестабилизированными грунтами в сухом состоянии, показатели устойчивости на сдвиг.

На рис. 1 показан пример применения стабилизированных грунтов на автомобильной дороге 3 категории.

Рис. 1. Устройство основания из стабилизированного грунта

Преимущества применения грунтов, стабилизированных инновационными добавками:

− возможно использовать пылеватые грунты для создания стабильных слоев;

− возможно смешивать грунт с добавками в стационарных условиях с последующим вывозом смеси на объект строительства;

− наблюдается уменьшение водонасыщения обработанного грунта вплоть до полной водонепроницаемости. Практически полное отсутствие капиллярного подъема воды обеспечивает повышение допустимых нагрузок на дорожную одежду;

− допустимая прочность конструктивных слоев может сохраняться во влажные периоды года из-за постоянного влагосодержания обработанного грунта;

− механические (прочность на сжатие и изгиб) и деформативные (модуль упругости) характеристики грунтов после введения добавок увеличиваются в 3–5 раз и выше;

− строящаяся дорога используется для движения автотранспорта немедленно после необходимого по технологии уплотнения грунта тяжелым виброкатком;

− снижается стоимость строительства дорог различных категорий на 10–15 %;

− ускоряются сроки строительства дороги;

− продлевается срок службы дороги без капитального ремонта;

− используются местные грунты вместо дорогих и дефицитных привозных материалов.

Литература:

  1. СТО 79954613 001–2014. Грунты, обработанные раствором битумно-полимерной композиции на водном растворе «Стандарт» для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия. — Ижевск, 2014. — 68 с.
  2. СТО 98983709–002–2010 Смеси грунтовые, обработанные полифилизаторами «ПГСЖ 1», «ПГСП 3», «ПГСБ 2» для автодорожного и аэродромного строительства; введ. с 01.04.10. — М, 2010. — 31 с.
  3. СТО 13881083–001–2009. Полимерцементогрунтовая смесь «Nicoflok» в дорожном строительстве. — СПб., 2009. — 10 с.
  4. СТО 001–2012 Грунты, укрепленные цементом совместно с добавкой «NanoSTAB» для дорожного строительства; введ. с 16.03.2012. — М. 2012. — 20 с.
  5. СТО 69646750–001–2011. Смеси грунтовые асфальтограноулобетонные, укрепленные добавкой Полибонд, для автодорожного, железнодорожного и аэродромного строительства; введ. с 12.04.2011. — М., 2011. — 61 с.
  6. СТО 01393679–001–2012. Грунты укрепленные цементом совместно со стабилизатором «RoadCem» для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия. — М. 2012. — 12 с.
  7. СТО 1–2011. Грунты, укрепленные цементом совместно с добавкой «NovoCrete» для дорожного и аэродромного строительства; введ. с 01.02.2011. — М., 2011. — 24 с.
  8. СТО 13548260–002–2011. Материалы каменные и грунты, обработанные цементом с добавкой ферментного препарата «Дорзин». Технические условия; введ. с 13.01.2011.- М., 2011. — 33 с.
  9. СТО 60929601.003–2012. Грунты, укреплённые стабилизатором «ANT», для автодорожного строительства; введ. с 18.04.2012.- ЗАО «АНТ-Инжиниринг». – 53 с.
Основные термины (генерируются автоматически): укрепления грунтов, аэродромного строительства, связных грунтов, основе концентрата добавки, укрепления связных грунтов, Стабилизаторы грунтов, стабилизации грунтов стабилизаторами, частиц грунта, закрепители связных грунтов, морозостойкость грунтов, песчаных грунтов, глинистых грунтов, уплотнения грунтов, Технические условия, частиц грунта раствор, укрепления грунта рабочего, силикатно-полимерный стабилизатор грунта, глинистые частицы грунта, неорганическими вяжущими, гидрофобизация грунта.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Посетите сайты наших проектов

Задать вопрос