ГРУНТОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА. Российский патент 2014 года по МПК E01C21/00 

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог.

Наиболее перспективным направлением в решении проблемы отсутствия прочных каменных материалов и реальной возможностью снижения стоимости строительства и затрат ресурсов является использование местных укрепленных материалов в конструкциях дорожных одежд. Обобщая многолетний отечественный и зарубежный практический опыт применения укрепленных грунтов, можно сделать вывод о том, что грунты, укрепленные одним вяжущим, характеризуются большим набором отрицательных свойств, в особенности низкой водо- и морозостойкостью, значительно снижающими срок службы конструктивного слоя. Решение существующей проблемы возможно с помощью модификации цементогрунта различными целевыми добавками.

Известна смесь укрепленного грунта, содержащая минеральное вяжущее - цемент, грунт, воду и химическую добавку. В качестве химической добавки смесь содержит хлористый кальций (Безрук В.М. Укрепление грунтов и каменных материалов неорганическими вяжущими. Материалы V Всесоюзного научно-технического совещания по основным проблемам технического прогресса в дорожном строительстве. М., 1971, с.35-49).

Недостатком данной композиции является низкая прочность, деформативная устойчивость и морозостойкость получаемого материала.

Известно использование грунтовых смесей, содержащих в составе помимо грунта заполнитель (керамзит, вспученный перлит, аглопорит и пр.) 10-40%, вяжущее (цемент) 6-9% и химическую добавку (жидкость кремнийорганическая ГКЖ-94) 0,5-2% для создания дорожных одежд (Методические рекомендации по использованию укрепленных грунтов и отходов промышленности в морозозащитных теплоизолирующих слоях дорожных одежд. Министерство транспортного строительства. ГВДНИИ (СОЮЗДОРНИИ), Москва, 1979 г.).

Недостатком данной конструкции является то, что введение ГКЖ-94 и указанных заполнителей в укрепляемый грунт не приводит к повышению прочности, а увеличивают только морозостойкость, что ограничивает область применения укрепленного грунта только в дополнительных (морозозащитных) слоях основания или основаниях дорожных одежд переходного типа.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь, включающая грунт, неорганическое вяжущее - портландцемент, воду и химические добавки - хлористый кальций и кубовые остатки производства кремнийорганических соединений (SU 966151, 15.10.1982), масс.%:

- грунт - 73-79,

- цемент - 8-9,

- хлористый кальций - 0,5-1,

- кубовые остатки производства кремнийорганических соединений - 0,5-1,

- вода - остальное.

Недостатком данной смеси является недостаточная прочность для использования в основаниях дорожных одежд капитального типа.

Задачей изобретения является повышение прочности на сжатие материалов из грунтовых смесей, а также экономической эффективности строительства.

Результат достигается тем, что грунтовая смесь для дорожного строительства, включающая минеральное вяжущее, химическую добавку и грунт, согласно изобретению содержит в качестве химической добавки жидкость кремнийорганическую «Силор» и дополнительно минеральный заполнитель при следующем соотношении, масс.%:

- портландцемент - 6-12,

- грунт - 15,2-68,8,

- заполнитель - 15,2-68,8,

- жидкость кремнийорганическая «Силор» - 0,05-0,5,

- вода - 7,5-11,95.

Характеристика исходных материалов:

1) Минеральное вяжущее - портландцемент 400-ДО ГОСТ 10178-85.

2) Химическая добавка - жидкость кремнийорганическая «Силор» ТУ 2229-052-05766764-2003. Жидкость кремнийорганическую «Силор» получают химической переработкой отходов производства кремнийорганических резиновых смесей, герметиков, компаундов, образующихся при изготовлении резинотехнических изделий на основе силиконовых каучуков.

3) Грунты глинистые и песчаные. Для изготовления образцов использовали супесь пылеватую и песок мелкий ГОСТ 25100-95.

4) Заполнитель (песок, гравий, щебень, отходы камнедробления, асфальтогранулят, золы-уноса и др.). Для изготовления образцов использовали песок природный и песок из отсевов дробления ГОСТ 8736-93.

5) Вода по ГОСТ 23732-79.

Приготовление и методика испытания образцов предполагаемой грунтовой смеси для дорожного строительства.

Грунтовую смесь для дорожного строительства, содержащую дополнительно минеральный заполнитель, приготовили и испытали следующим образом.

Грунты высушили до воздушно-сухого состояния. Песчаные и глинистые грунты просеяли через сито с отверстиями 5 мм (глинистые грунты предварительно размельчили). Влажность грунта определили путем высушивания навесок грунта в термостате до постоянной массы при температуре +105°С. Затем внесли высушенный до воздушно-сухого состояния минеральный заполнитель (песок природный или песок из отсевов дробления), улучшающий зерновой (гранулометрический) состав грунта. Смешение грунта с этими добавками производили без увлажнения грунта. Затем внесли вяжущее - портландцемент, смесь перемешали. Полученную цементогрунтовую смесь увлажнили (с учетом содержащейся в грунте влаги) до оптимальной влажности с одновременным введением жидкости кремнийорганической «Силор». Затем смесь тщательно перемешали в лабораторной лопастной мешалке в течение 4-6 мин. Из полученных смесей изготовили по 12 образцов-цилиндров диаметром 5,0±0,5 см трамбованием на приборе стандартного уплотнения. Число ударов гири при уплотнении смеси такое же, как при уплотнении грунтов. Изготовленные образцы поместили в эксикаторы над водой и хранили таким образом в течение 28 суток для проведения на них испытания с целью определения показателей физико-механических свойств укрепленных грунтов.

Перед испытаниями образцы насытили водой при температуре +18±2°С в течение 48 ч. Вначале образцы залили водой на 1/3 высоты, а через 6 ч - полностью и выдержали 42 ч. Предел прочности на сжатие и растяжение при расколе образца определили на прессах гидравлических. Рабочая скорость свободного хода поршня 3 мм/мин. Предел прочности вычислили с точностью до 0,5 кгс/см как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов. Расхождение между результатами испытаний отдельных образцов не должно превышать 15%. Предел прочности на растяжение при изгибе определили перерасчетом результатов испытаний на раскол. Испытание образцов на морозостойкость произвели также после их твердения в течение 28 суток и водонасыщения в течение 48 ч. Каждый цикл замораживания-оттаивания состоял из следующих операций: сначала образцы замораживали в морозильной камере в течение 2,5 ч при температуре - 18±2°С, затем образцы погрузили в воду на 2±0,5 ч при температуре +18±2°С. После проведения установленного количества циклов замораживания-оттаивания на оттаявших образцах определили предел прочности на сжатие.

Пример. В табл.1 показаны физико-механические характеристики различных составов укрепленного портландцементом грунта с добавлением жидкости кремнийорганической «Силор».

Введение в качестве химической добавки жидкости кремнийорганической «Силор» и минерального заполнителя приводит к приросту прочности на сжатие до 2 раз, а также к достижению требуемого нормативными документами предела прочности на растяжение при изгибе и коэффициента морозостойкости, в ряде случаев превышающих аналогичные показатели прототипа. Например, для вариантов 5, 6, 9, 10, 13, 14 коэффициент морозостойкости превысил данный показатель прототипа и составил 1,00; для вариантов 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, 14 предел прочности на растяжение при изгибе превысил аналогичный показатель прототипа до 1,5 раз.

Устойчивая положительная динамика всех определяемых физико-механических характеристик полученного материала дает широкую область его применения в дорожном строительстве.

Рост экономической эффективности обусловлен пониженным расходом цемента, высокой долговечностью материала, а следовательно, увеличенными межремонтными сроками и сроком службы дорожной одежды.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Технический результат - повышение прочности на сжатие материалов из грунтовых смесей до 2 раз, достижение требуемого нормативными документами предела прочности на растяжение при изгибе и коэффициента морозостойкости, рост экономической эффективности, обусловленный пониженным расходом цемента, высокой долговечностью материала, а следовательно, увеличенными межремонтными сроками и сроком службы дорожной одежды. Грунтовая смесь для дорожного строительства содержит минеральное вяжущее, минеральный заполнитель, грунт, воду и химическую добавку - жидкость кремнийорганическую «Силор» при следующем соотношении компонентов, масс.%: портландцемент 6-12, грунт 15,2-68,8, минеральный заполнитель 15,2-68,8, жидкость кремнийорганическая «Силор» 0,05-0,5, вода 7,5-11,95. 1 табл, 1 пр.

Грунтовая смесь для дорожного строительства, включающая минеральное вяжущее, химическую добавку и грунт, отличающаяся тем, что содержит в качестве химической добавки жидкость кремнийорганическую «Силор» и дополнительно минеральный заполнитель при следующем соотношении, масс.%:
портландцемент 6-12 жидкость кремнийорганическая «Силор» 0,05-0,5 грунт 15,2-68,8 заполнитель 15,2-68,8 вода 7,5-11,95