СМЕСЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВА НИЖНИХ СЛОЕВ ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД Российский патент 2007 года по МПК E01C7/36 

Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог и может быть использовано для устройства нижних слоев основания дорожных одежд.

Нижний слой основания должен обеспечивать высокие эксплуатационные показатели: необходимую прочность, водо- и морозостойкость, что является непременным условием долговечности автомобильных дорог.

Значительное распространение получил комплексный метод укрепления грунтов с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ) и цементом в роли вяжущего. Обработка поверхностно-активными веществами позволяет увеличить модуль упругости и прочностные характеристики глинистого грунта. Одновременно повышается водостойкость и морозостойкость грунта, а оптимальная влажность снижается. Характерная особенность метода - применение растворов ПАВ очень низкой концентрации. Это обстоятельство позволяет получать значительный экономический эффект при строительстве дорожных оснований (см. В.М.Безрук. Укрепление грунтов. М.: Транспорт, 1965).

Одними из современных поверхностно-активных веществ являются «Ренолит» (Renolith), «Статус».

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для устройства нижних слоев основания дорожных одежд, которая описывается в книге В.М. Безрук «Укрепление грунтов в дорожном и аэродромном строительстве», М.: Транспорт, 1971, стр.112-124 (в частности стр.118-119 и рис.28,29). Смесь включает нефть с находящимися в ней ПАВ, обладающими гидрофобизирующими свойствами, цемент, грунт (песок) и воду.

Состав цементогрунтовой смеси с добавлением нефти:

- 83-65% грунт;

- 6-12% цемента;

- 1-5% нефть;

- 10-18% вода.

Недостатком смеси является недостаточная прочность цементогрунта, при испытании образцов на морозостойкость наблюдается вспучивание грунта, что связано с большой пористостью и высоким водопоглощением, достигающим в отдельных случаях 20% и более. Смесь содержит большое процентное содержание вяжущего (цемент), что значительно повышает стоимость смеси.

Сущность изобретения заключается в том, что смесь для устройства нижних слоев основания дорожных одежд, включающая неорганическое вяжущее - цемент и ПАВ, в качестве ПАВ используют катионное поверхностно-активное вещество ДОН-52КП при следующем соотношении компонентов, %:

- Грунт77,89-83,91- Цемент4-6- Вода12-16- ДОН-52КП0,09-0,11

Использование цемента в составе минеральной части цементогрунтовой смеси позволяет улучшить предел прочности при сжатии.

В качестве ПАВ в цементогрунтовой смеси использовали ДОН -52 КП (катионный реагент).

Введение ПАВ ДОН-52 КП позволяет направленно регулировать капиллярное водопоглощение в грунтах. При взаимодействии с цементом, благодаря щелочной среде ПАВ создаются новые структурные связи, способствующие повышению предела прочности на изгиб, что немаловажно для нижних слоев дорожной одежды.

Характеристика исходных материалов

1. Грунт.

Для комплексного укрепления в работе использовался легкий пылеватый суглинок с числом пластичности 11,03 (предел текучести грунта составляет 20,72%, предел раскатывания - 9,69%). Максимальная плотность грунта при оптимальной влажности 11,0% составляла 2,22 г/см³, плотность скелета для этих условий соответствовала значению 2,01 г/см³.

2. Цемент.

Использовался марки 500.

3. ПАВ

Использовался катионный реагент для дорожного строительства «ДОН-52 КП» производства ОАО «НИИПАВ», г.Волгодонск. Технические условия ТУ 2482-002-04706205-01.

Катионный реагент «ДОН-52 КП» представляет собой композицию, активной основой которой являются производные высших алифатических аминов в органическом растворителе. «ДОН-52 КП» представляет собой жидкость коричневого цвета со слабым специфическим запахом, с рН=7±1, с вязкостью 7-12 мм²/с при 20 С° и плотностью 0,83-0,86 г/см³.

4. Вода - техническая.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 5 вариантов составов цементогрунтовых смесей. В качестве исходных материалов использовались выше перечисленные материалы.

Приготовление цементогрунтовой смеси с добавлением ПАВ производили в следующем порядке. В навеску грунта 77,89-83,91% добавлялся цемент в количестве 4-6%, масса перемешивалась до однородности. ДОН-52КП в количестве 0,09-0,11% растворялся в воде, количество воды определяется в зависимости от оптимальной влажности грунта и составляет 12-14%. Водный раствор с растворенным в нем ДОН-52КП вводился в цементогрунт, масса перемешивалась до однородного состояния.

Из полученной цементогрунтовой смеси укрепленной стабилизатором формовались цилиндрические формы размером 5×5 см.

Образцы через 28 суток хранения во влажной среде помещались в воду на 1/3 высоты на сутки и полностью на вторые сутки. После двухсуточного водонасыщения образцы взвешивались и испытывались на предел прочности при сжатии и изгибе. Результаты испытаний соответствуют требованиям ГОСТ 23558-94, СН 25-74. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 1
Органолептические и физико-химические показатели ДОН-52КПНаименование показателейНорма по ТУМетод испытаний1. Внешний видОднородный жидкий продукт от светлого до коричневого цветаВизуально2. Массовая доля активной части, % не менее37По п.4.2. настоящих ТУ3. Вязкость, cCm, при 20 С°7-12По ГОСТ 334. Плотность, г/см³, при 20 С°0,82-0,85По ГОСТ 18995.15. Температура застывания, С°, не вышеМинус 5По ГОСТ 20287

Таблица 2
Составы цементогрунтовой смеси, укрепленной ПАВ ДОН-52КП, и их физико-механические показатели№№ п/пСостав смесиПоказатели свойствГрунт, %Катионная добавка ДОН-52КП, %Нефть, %Вода, %Цемент, %Водонасыщение, %Коэффициент морозостойкостиПредел прочности при сжатии водонасыщенных образцов, МПа186,920,08-1031,150,703,5283,910,09-1241,150,683,7380,90,10-1451,160,684,5477,890,11-1661,20,664,8574,880,12-1871,20,655Прототип75-31481,71,118 кг/см²=1,8 МПа

Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог и может быть использовано для устройства нижних слоев основания дорожных одежд и верхних слоев земляного полотна. Технический результат: расширение перечня ПАВ, используемых для комплексного метода укрепления грунтов, применяемых для строительства и ремонта автомобильных дорог, повышение долговечности автомобильных дорог путем повышения водо- и морозостойкости цементогрунта, используемого для дорожного строительства. Смесь для устройства нижних слоев основания дорожных одежд, включающая неорганическое вяжущее - цемент и ПАВ, содержащая в качестве ПАВ катионное поверхностно-активное вещество ДОН-52КП при следующем соотношении компонентов, %: грунт 77,89-83,91, цемент 4-6, вода 12-16, ДОН-52КП 0,09-0,11. 2 табл.

Смесь для устройства нижних слоев основания дорожных одежд, включающая неорганическое вяжущее - цемент и ПАВ, отличающаяся тем, что в качестве ПАВ используют катионное поверхностно-активное вещество ДОН-52КП при следующем соотношении компонентов, %:

Грунт77,89-83,91Цемент4-6Вода12-16ДОН-52КП0,09-0,11