ДОРОЖНАЯ ПОЛИМЕРМОДИФИЦИРОВАННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2016 года по МПК C04B28/04 C04B24/24 E01C7/10 C04B111/20 

Известна дорожная полимерцементогрунтовая смесь (пат. №2373321, кл. МПК Е01С 7/36, «Дорожная полимерцементогрунтовая смесь», з. 19.05.2008 г., опубл. 20.11.2009 г.), относящаяся преимущественно к строительству автомобильных дорог, содержит, мас. % (на сухое): грунт 90, цемент 9,35-9,4, латекс СКС-65ГП 0,5, механоактивированная целлюлоза 0,1-0,15.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является смесь для грунтобетона, относящаяся к стройматериалам, а именно к грунтобетонам, применяемым для стабилизации глинистых грунтов в дорожных основаниях (Пат. №2392244, кл. МПК С04В 28/04 С04В 14/10 С04В 111/20, «Смесь для грунтобетона», 3.02.04.2009 г., опубл. 20.06.2010 г.), содержит, мас. %: глинистый грунт - 78-83, портландцемент - 4-8, химическую добавку - ферментный препарат " Дорзин" - 0,03-0,06, вода - остальное.

Недостатком известной смеси для грунтобетонов является недостаточная несущая способность грунтового основания, приводящая к преждевременным остаточным деформациям и трещинообразованием.

Задачей заявляемого изобретения является повышение несущей способности, обеспечивая необратимое изменение физико-механических свойств грунта с повышением прочности, водостойкости и морозостойкости для устройства верхних рабочих слоев дорожных оснований.

Техническая задача достигается тем, что дорожная полимермодифицированная смесь содержит: глинистый грунт, гидравлическое вяжущее, полимерную эмульсию и воду, при этом в качестве полимерной эмульсии она содержит стабилизатор грунта «ДС-35», а в качестве гидравлического вяжущего - портландцемент М400, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

глинистый грунт 62-86 портландцемент М400 4-8 «ДС-35» 0,3-0,6 вода остальное

Стабилизатор грунта «ДС-35» представляет собой водную дисперсию стирол акрилового сополимера с низковязкой средой, без содержания растворителей и пластификаторов, полученный путем полимеризации мономеров в жидкой фазе с определенной рецептурой и технологией производства (физические характеристики приведены в табл. №1).

С введением полимерной эмульсии стабилизатора «ДС-35» в глинистый грунт в оптимальном соотношении, подобранном путем подбора состава смесей совместно с гидравлическим вяжущим, вступая в реакцию с химически связанной водой в глинообразующих минералах, сополимерный модификатор образует химически стойкие и прочные соединения, придающие грунту более высокую плотность, с образованием первично структурного каркаса из двойных солей и гидратов и гидроксисолей, обрастающего гидросиликатами кальция, и в конечном итоге создавая камнеподобный материал очень высокой прочности и очень низкой водопоглощающей способности.

Для более подробного изучения влияния полимерной эмульсии - стабилизатора «ДС-35» на свойства глинистых грунтов, в лабораторных условиях был проведен подробный анализ физико-механических свойств глинистых грунтов (табл. №2), который показал, что данные глинистые грунты, согласно ГОСТ 25100-95, по содержанию песчаных частиц и числу (интервалу) пластичности относятся к следующим видам: 1- супесь пылеватая; 2 - суглинок тяжелый пылеватый; 3 - глина легкая пылеватая; 4 - суглинок легкий пылеватый. Из результатов экспериментальных исследований вышесказанных грунтов были разработаны составы дорожной полимермодифицированной смеси (табл. №3), где оптимальный расход (концентрации) полимерной эмульсии - стабилизатора «ДС-35» составил от 0,42-0,49% от массы грунта, испытания которых проходили из оптимального расхода по наибольшей плотности сухого грунта при стандартном уплотнении согласно ГОСТ 22733-2002. В качестве гидравлического вяжущего результаты испытаний показали, что оптимальное количество цемента колеблется от 4-8%, от массы грунта. После чего в лабораторных условиях формовались цилиндрические образцы, подготовленные путем подбора составов смесей (табл. №3) в формах, с диаметром и высотой 50,5 мм, методом прессования под нагрузкой 15 МПа в течение 3 минут, далее образцы извлекались, хранились в условиях естественной влажности при 20-25°С, необходимого до испытания времени.

Испытания, проведенные на физико-механические свойства полимермодифицированной смеси в возрасте 7, 14, 28 суток (табл. №4). Анализ на примере, приведенном в табл. №4 данных, показывает, что образцы из исследуемого грунта супеси пылеватой, укрепленной 4% цемента и 0,49% стабилизатора «ДС-35» в 7-ми суточном возрасте, согласно ГОСТ 23558-94 соответствуют марке по прочности на сжатие М60, в 14-ти и 28-м суточном возрасте соответствуют марке М75.

Применение заявляемого изобретения позволяет получать прочные структурообразующие во времени основания, с повышенной и равномерной устойчивостью дорожного полотна в процессе эксплуатации.

Литература

1. Химическая стабилизация грунтов / Марков Л.А., Огнева Н.Е., Парфенов А.П., Петрашев А.П., Подпилская В.П., Пугачев Б.В., Черкасов И.И. и др. - М., 1960.

2. Улучшение свойств грунтов поверхностно-активными и структурообразующими веществами / Марков Л.А., Парфенов А.П., Петрашев А.П., Пугачев Б.В., Черкасов И.И. и др. - М.: Автотрансиздат, 1963.

3. Адсорбция на глинистых минералах / Овчаренко Ф.Д., Тарасевич Ю.И. - Киев: 1975

4. Гидрофильность глин и глинистых минералов / Овчаренко Ф.Д. - Киев: Издательство АН УССР, 1961.

5. Стабилизация илистого песка с помощью нетрадиционных добавок / Р.Л. Сантони, Дж. С. Тингл и С.Л. Вебстер Отчет о транспортных исследованиях, Комиссия по анализу результатов испытаний, Национальный исследовательский совет. Вашингтон, округ Колумбия, стр. 33-41, 2003 год.

6. Химическая стабилизация мелкого фунта с неблагоприятным гранулометрическим составом с помощью эпоксидной смолы / А. Аджаи-Маджеби, У.А. Гриссом, Л.С. Смит и Е.Е. Джоунз. Отчет о транспортных исследованиях 1295, Комиссия по анализу результатов испытаний, Национальный исследовательский совет. Вашингтон, округ Колумбия, 1991 год.

7. Некоторые виды применения эмульсий. Коллоиды и поверхности / М. Чэппат Часть А: Физико-химические и инженерные аспекты, 91, 1994 год, стр. 57-77.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть применено для стабилизирования верхних рабочих слоев грунтовых оснований дорожных одежд. Дорожная полимермодифицированная смесь содержит, масс.%: глинистый грунт - 62-86, портландцемент М400 - 4-8, «ДС-35» - 0,3-0,6, вода - остальное. Технический результат: видоизменение физико-химической структуры глинистых грунтов дорожных оснований, способствующих повышению прочности на сжатие, прочности на растяжение при изгибе, увеличению морозостойкости, повышение плотности основания путем сокращения водопоглощения. 4 табл.

Дорожная полимермодифицированная смесь содержит: глинистый грунт, гидравлическое вяжущее - портландцемент М400, полимерную эмульсию и воду, отличающаяся тем, что в качестве полимерной эмульсии она содержит стабилизатор грунта «ДС-35» при следующем соотношении компонентов, масс. %:
глинистый грунт 62-86 портландцемент М400 4-8 «ДС-35» 0,3-0,6 вода остальное