Стабилизированное дорожное основание и способ получения стабилизированного дорожного основания Российский патент 2019 года по МПК E01C3/04 E01C7/36 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для стабилизации грунтов при создании оснований автомобильных и железных дорог.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен состав для стабилизации грунта и способ получения стабилизированного дорожного основания, раскрытые в RU 2592588 С1, опубл. 27.07.2016. Состав стабилизированного дорожного основания содержит следующие компоненты: цемент, буроугольная зола унос и растворимые соли кальция. Способ получения стабилизированного дорожного основания включает предварительную подготовку грунта, разрыхление, внесение в грунт заданного количества состава для стабилизации и увлажнение до 20%, перемешивание и последующее уплотнение. При этом глинистый грунт обрабатывают выше описанным стабилизирующим составом, причем сначала вносят в грунт соли кальция в виде раствора до влажности грунта не менее 16% в количестве 0,1-0,6 кг/м², затем вносят цемент и буроугольную золу уноса в виде сухой смеси в количестве 10-20 кг/м² дороги, после чего грунт разрыхляют на глубину 5-15 см, на поверхность наносят инертный наполнитель толщиной 2-4 см, разрыхляют и перемешивают на глубину 5-15 см, при уплотнении дорогу профилируют и, при необходимости, гидрофобизируют.

Недостатком известного выше источника является низкий срок службы стабилизированного дорожного основания из-за не пластичности стабилизированного дорожного основания.

Кроме того, из уровня техники известно стабилизированное дорожное основание и способ получения стабилизированного дорожного основания, раскрытые в RU 2645316 С1, опубл. 20.02.2018, прототип. Стабилизированное дорожное основание содержит связный грунт, комплексное вяжущее, воду и химическую добавку "Чимстон" для обеспечения требуемой влажности, при этом в качестве основного компонента комплексного вяжущего используется сталеплавильный конвертерный шлак Новолипецкого металлургического комбината, активатора твердения - портландцемент или шлакопортландцемент марок по прочности не ниже М300. Способ получения дорожного основания (укрепленного грунта) включает добавление суспензии на основе химической добавки и воды в предварительно подготовленный грунт, последующее добавление

Недостатком раскрытого выше технического решения является низкий срок службы стабилизированного дорожного основания из-за не пластичности стабилизированного дорожного основания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка стабилизированного дорожного основания, обладающего пластичностью при высокой механической прочности.

Техническим результатом изобретения является повышение механической прочности, морозостойкости, пластичности стабилизированного дорожного основания. Указанный технический результат достигается за счет того, что Способ получения стабилизированного дорожного основания в виде монолитного слоя, включающий следующие этапы:

a) снятие растительного грунта;

b) нанесение слоя отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства на уплотненное грунтовое основание толщиной 40-60% от толщины стабилизируемого дорожного основания, с последующим профилированием и уплотнением нанесенного слоя указанного отсева щебня;

c) получение слоя шлакогрунта путем перемешивания отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства и грунта на глубину 20-50 см при одновременном или последующим увлажнении слоя шлакогрунта до влажности 15-30%;

d) последовательное распределение модификатора АКРОПОЛ ГСМ и портландцемента на слое шлакогрунта, при расходах модификатора 1,5-2,5 кг/м³ портландцемента 40-120 кг/м³;

e) получение слоя стабилизированного дорожного основания путем перемешивания распределенных на этапе d) компонентов со шлакогрунтом, с последующим получением уплотненного дорожного основания путем уплотнения указанного перемешенного слоя и последующим проливом уплотненного дорожного основания в течение 3 суток.

При необходимости, осуществляют уплотнение грунтового основания после снятия растительного грунта.

При необходимости, осуществляют уплотнение слоя шлакогрунта после его получения.

Стабилизированное дорожное основание в виде монолитного слоя, полученное выше указанным способом, содержащего сырьевую смесь компонентов, содержащих грунт, отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства, портландцемент и модификатор АКРОПОЛ ГСМ, при следующем соотношении компонентов в мас. %:

грунт - 40-60;

отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства - 40-60;

портландцемент, сверх 100% - 2-7;

указанный модификатор, сверх 100% - 0,1-0,3.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Стабилизированное дорожное основание в виде монолитного слоя, полученное выше указанным способом, содержащего сырьевую смесь компонентов, содержащих грунт, отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства, портландцемент и модификатор АКРОПОЛ ГСМ, при следующем соотношении компонентов в мас. %: грунт - 40-60; отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства - 40-60; портландцемент, сверх 100% - 2-7; указанный модификатор, сверх 100% - 0,1-0,3.

Способ получения стабилизированного дорожного основания в виде монолитного слоя осуществляют следующим образом.

На первом этапе осуществляют снятие растительного грунта в месте расположения будущего стабилизированного дорожного основания.

Далее осуществляют нанесение слоя отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства на уплотненное грунтовое основание толщиной 30-70% от толщины будущего стабилизируемого дорожного основания, с последующим профилированием при помощи грейдера и уплотнением при помощи прохода катка весом 10-16 тонн нанесенного слоя указанного отсева щебня. При необходимости, перед нанесением слоя указанного отсева щебня осуществляют уплотнение грунтового основания без растительного слоя при помощи прохода катка весом 10-16 тонн.

После чего осуществляют получение слоя шлакогрунта путем перемешивания отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства и грунта, при этом глубина перемешивания составляет 20-50 см. Перемешивание при получении слоя шлакогрунта с одновременным увлажнением слоя шлакогрунта или увлажнение осуществляют после перемешивания при получении слоя шлакогрунта. Слой шлакогрунта увлажняют до влажности 15-30%. При необходимости, после получения слоя шлакогрунта, осуществляют его уплотнение при помощи прохода катка весом 10-16 тонн.

Затем осуществляют последовательное распределение модификатора АКРОПОЛ ГСМ и портландцемента на слое шлакогрунта, при расходе портландцемента 40-120 кг/м³ и расходе указанного модификатора 1,5-2,5 кг/м³.

Для получения слоя стабилизированного дорожного основания в виде монолитного слоя осуществляют: перемешивание слоя шлакогрунта и распределенных в нем портландцемента и указанного модификатора, при этом глубина перемешивания составляет 20-50 см; уплотнение указанного перемешенного слоя при помощи 8-12 проходов по одному следу пневмокатка весом 16-18 тонн (при этом 2-4 прохода осуществляют с включенным виброрежимом пневмокатка) с получением уплотненного дорожного основания и последующим проливом уплотненного дорожного основания в течение 3 суток.

В результате вышеописанных операций при твердении смеси заявленных компонентов стабилизированного дорожного основания, образуется пластичный монолитный слой стабилизированного дорожного основания, обладающий высокими физико-механическими характеристиками. При этом перед получением дорожного основания осуществляют контроль влажности, который должен соответствовать 15-30%.

Получить стабилизированное дорожное основание можно на любом существующем грунте (песчаные грунты, суглинки, супеси и другие известные грунты), кроме торфа, ила..

Отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства является основным компонентом комплексного вяжущего и формирует необходимые физико-механические свойства стабилизированного дорожного основания. Заявленная фракция 0-5 мм обеспечивает необходимый уровень физико-химических показателей.

При толщине нанесения на грунтовое основание отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства ниже заявленного интервала приведет к ухудшению физико-механических показателей, а выше - к удорожанию стабилизированного дорожного основания, без значительного увеличения физико-химических показателей.

Портландцемент является активатором твердения отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства. При содержании цемента ниже заявленного интервала приведет к ухудшению физико-механических показателей, а выше - к образованию трещин в стабилизированное дорожное основание.

Модификатор АКРОПОЛ ГСМ позволяет увеличить сроки твердения стабилизированного дорожного основания и за счет наличия отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства позволяет получить стабилизированное дорожное основание с высокой прочностью и морозостойкостью, одновременно являющееся пластинным (характеризуется пределом прочности на растяжение), что позволяет сохранять свои физико-химические характеристики без разрушения длительное время.

Кроме того, заявленное стабилизированное дорожное основание за счет пластичности позволяет не использовать деформационные швы, которые применяют в жестком дорожной одежде, примером которой является прототип заявленного изобретения. При содержании модификатора АКРОПОЛ ГСМ ниже заявленного интервала приведет к ухудшению физико-механических показателей, а выше - к удорожанию стабилизированного дорожного основания, без значительного увеличения физико-химических показателей.

Предварительное перемешивание отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства и грунта, позволяет достичь однородную смесь, а после добавления портландцемента и модификатора АКРОПОЛ ГСМ позволит получить однородность физико-механических и химических показателей стабилизированного дорожного основания по всей его площади за счет равномерного воздействия модификатора на отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства и портландцемент, что позволяет при увеличенных сроках твердения, получить стабилизированного дорожного основания в виде пластичного монолитного слоя, имеющий высокие показатели пластичности и прочности по всей длине, толщине и ширине стабилизированного основания.

Перемешивание исходных компонентов заявленного стабилизированного дорожного основания на глубину ниже заявленного интервала приведет к ухудшению физико-механических показателей, а выше - к удорожанию стабилизированного дорожного основания, без значительного увеличения физико-химических показателей.

Влажность 15-30% обеспечивает необходимый уровень физико-химических свойств стабилизированного дорожного основания при твердении смеси исходных компонентов.

Перемешивание компонентов стабилизированного дорожного основания с грунтом на глубину меньше 20 см не позволит достичь необходимый уровень физико-химических свойств, а больше 50 см - не позволит получить однородность дорожного основания.

В таблице 1 и 2 представлены составы исходных компонентов для получения стабилизированного основания и результаты экспериментов по физико-механическим характеристикам полученного стабилизированного дорожного основания. В таблице для составов 1-3 результаты пределов прочности на сжатие и растяжение представлены после 10 суток твердения при полном водонасыщении, а для прототипа после 28 суток твердения.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для стабилизации грунтов при создании оснований автомобильных и железных дорог. Технический результат: повышение механической прочности, морозостойкости, пластичности дорожного основания. Способ получения стабилизированного дорожного основания в виде монолитного слоя включает этапы: снятие растительного грунта; нанесение слоя отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства на уплотненное грунтовое основание толщиной 40-60 % от толщины стабилизируемого дорожного основания, с последующим профилированием и уплотнением нанесенного слоя указанного отсева щебня; получение слоя шлакогрунта путем перемешивания отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства и грунта на глубину 20-50 см при одновременном или последующем увлажнении слоя шлакогрунта до влажности 15-30 %; последовательное распределение модификатора АКРОПОЛ ГСМ и портландцемента на слое шлакогрунта, при расходах модификатора 1,5-2,5 кг/м³, портландцемента 40-120 кг/м³; получение слоя стабилизированного дорожного основания путем перемешивания распределенных компонентов со шлакогрунтом, с последующим получением уплотненного дорожного основания путем уплотнения указанного перемешенного слоя и последующим проливом уплотненного дорожного основания в течение 3 суток. Также описано стабилизированное дорожное основание, полученное таким способом. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения стабилизированного дорожного основания в виде монолитного слоя, включающий следующие этапы:

a) снятие растительного грунта;

b) нанесение слоя отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства на уплотненное грунтовое основание толщиной 40-60 % от толщины стабилизируемого дорожного основания, с последующим профилированием и уплотнением нанесенного слоя указанного отсева щебня;

c) получение слоя шлакогрунта путем перемешивания отсева щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства и грунта на глубину 20-50 см при одновременном или последующем увлажнении слоя шлакогрунта до влажности 15-30 %;

d) последовательное распределение модификатора АКРОПОЛ ГСМ и портландцемента на слое шлакогрунта, при расходах модификатора 1,5-2,5 кг/м³, портландцемента 40-120 кг/м³;

e) получение слоя стабилизированного дорожного основания путем перемешивания распределенных на этапе d) компонентов со шлакогрунтом, с последующим получением уплотненного дорожного основания путем уплотнения указанного перемешенного слоя и последующим проливом уплотненного дорожного основания в течение 3 суток.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют уплотнение грунтового основания после снятия растительного грунта.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют уплотнение слоя шлакогрунта.

4. Стабилизированное дорожное основание в виде монолитного слоя, полученное способом по п. 1, содержащее сырьевую смесь компонентов, содержащих грунт, отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства, портландцемент и модификатор АКРОПОЛ ГСМ, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

грунт – 40-60;

отсев щебня фракции 0-5 мм сталеплавильного шлака конвертерного производства – 40-60;

портландцемент, сверх 100 % – 2-7;

указанный модификатор, сверх 100 % – 0,1-0,3.