Техногенный грунт для устройства слоев дорожных одежд нежесткого типа для транспортной инфраструктуры Российский патент 2023 года по МПК E01C7/24 E01C7/26 

Изобретение относится к области строительства, а именно дорожного строительства, и может быть использовано при строительстве дорог, площадок, взлетно-посадочных полос, тротуаров и других объектов транспортной инфраструктуры.

Известна (RU, патент 111543, опубл. 20.12.2011) традиционная конструкция дорожной одежды, состоящая из асфальтобетонного покрытия, слоя основания из щебеночно-песчаной смеси осадочных известняковых горных пород и дренирующего слоя основания.

Недостатком известной смеси следует признать то, что основания из осадочных известняковых горных пород являются неморозостойкими, следовательно, недолговечными. Кроме того, смесь готовят непосредственно перед укладкой дорожной одежды, ее нельзя приготовить предварительно.

Известна (Дорожные одежды из цементогрунта. Могилевич В.М., изд-во «Транспорт», 1973 г., стр. 70) смесь для создания дорожной одежды, состоящая из черного щебня и цементогрунта

Недостатком данной смеси является повышенный расход битума, что значительно повышает стоимость строительства. Кроме того, смесь готовят непосредственно перед укладкой дорожной одежды, ее нельзя приготовить предварительно.

Известна (Укрепление грунтов в дорожном и аэродромном строительстве, В.М. Безрук, изд-во «Транспорт», 1971 г., стр. 233) конструкция дорожной одежды, состоящая из слоя грунта, укрепленного битумной эмульсией или жидким битумом и цементом, и слоя грунта, укрепленного цементом 1 или 2 класса прочности

Недостатком данной конструкции является то, что при использовании глинистого грунта физико-механические характеристики, а именно морозостойкость, недостаточны для долговечности конструкции. Кроме того, смесь готовят непосредственно перед укладкой дорожной одежды, ее нельзя приготовить предварительно.

Известна (Методические рекомендации по устройству оснований дорожных одежд из грунтов, укрепленных портландцементом с добавкой суперпластификаторов. ГВДНИИ (СОЮЗДОРНИИ), Москва, 1991 г.) конструкция дорожной одежды, состоящая из слоя грунта, укрепленного цементом в количестве 7-10% в сочетании с 0,25-1,75% (от массы цемента) суперпластификатора С-3/СД-2А/ЛСТМ-2/Н-1

Недостатком данной конструкции является то, что введение пластификаторов, классифицируемых как суперпластификаторы, в укрепляемый грунт, как и в бетоны, приводит к относительно невысокому росту прочности и морозостойкости. Незначительным является снижение оптимальной влажности и повышение максимальной плотности, т.е. пластифицирующий эффект таких добавок. Недостаточные показатели по прочности и морозостойкости ограничивают возможность применения укрепленного грунта в конструкциях дорожных одежд. Кроме того, смесь готовят непосредственно перед укладкой дорожной одежды, ее нельзя приготовить предварительно.

Известна (RU, патент 2471737, опубл. 10.11.2015) смесь для создания дорожных одежд, содержащая буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм³, цемент в качестве основного вяжущего в количестве 4-12%) от массы смеси, осушитель - строительный гипс в количестве 2-4% от массы смеси, минеральный наполнитель - песок природный в количестве 40-70%) от массы смеси.

Недостатком известной смеси является то, что в достаточно большом процентном количестве использован строительный гипс, что снижает морозостойкость материала. Кроме того, все без исключения материалы на основе гипса предназначены для эксплуатации в местах с нормальной влажностью (не выше 60%). При увлажнении конструкций, содержащих более 2% гипса, прочность их уменьшается, кроме того, гипсовые изделия меняют форму под нагрузкой. Также простое смешение гипсового и цементного вяжущих приводит к разрушению материала и крайне низкой его долговечности. Кроме того, смесь готовят непосредственно перед укладкой дорожной одежды, ее нельзя приготовить предварительно.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (Методические рекомендации по использованию отходов промышленности для устройства укрепленных оснований и дополнительных слоев дорожных одежд при строительстве автомобильной дороги Москва-Симферополь на участке в районе г. Тулы, Министерство транспортного строительства, Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт (СоюзДорНИИ), Москва, 1981 г.) смесь, содержащую грунтощебень, цемент и модификатор, в качестве которого использованы сульфитно-дрожжевая бражка или хлористый кальций.

Недостатком известной смеси следует признать недостаточную прочность и морозостойкость получаемой дорожной одежды, а также невозможность длительного хранения и предварительной заготовки приготовленной смеси, что ограничивает широкое использование этой смеси при строительстве конструктивных слоев дорожных одежд.

Техническая проблема, для решения которой предложена смесь разработанного состава, состоит в переработке и использовании минеральных отходов строительства и сноса зданий и сооружений, а также отходов металлургии и/или энергетического комплекса и производстве усовершенствованного состава смеси для создания слоев дорожных одежд для транспортной инфраструктуры.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в обеспечении возможности заблаговременного приготовления холодной эмульсионно-минеральной смеси для производства дорожных одежд с получением ускорения темпов строительства, капитального и текущего ремонта инфраструктурных проектов при одновременном увеличении межремонтных сроков эксплуатации объектов дорожной инфраструктуры, при наличии необратимого эффекта постоянного набора несущей способности в ходе эксплуатации и уменьшении водонасыщения дорожных одежд вплоть до полной водонепроницаемости.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать техногенный грунт для устройства слоев дорожных одежд нежесткого типа для транспортной инфраструктуры, содержащую минеральные материалы, вяжущее и технологические добавки, взятые в технологически обоснованных количествах, причем в качестве минеральных материалов использован, по меньшей мере, один компонент из группы, содержащей отходы металлургии и/или энергетического комплекса, антропогеный грунт, глинистые грунты, отходы строительства и сноса зданий, искусственные грунты, суглинистые грунты или их смеси, в качестве вяжущего использованы готовые к употреблению полифилизаторы «ПГСЖ-1» вместе с «ПГСП-3» или «ПГСЭ-4.

В некоторых вариантах реализации разработанной смеси она может содержать в качесте технологических добавок фибру из полиэфира, полипропилена, стекловолокна или их смеси.

В других вариантах реализации смесь может в качестве минеральных материалов дополнительно содержать местные минеральные грунты с числом пластичности менее 22.

Дополнительно в качестве технологических добавок смесь может также содержать круглую фибру из полиэфира, полипропилена, стекловолокна или их смеси с длиной волокна от 12 до 35 мм и диаметром от 10 до 15 микрон.

Предпочтительно смесь содержит полифилизаторы «ПГСЖ-1» вместе с «ПГСП-3» или «ПГСЭ-4» иди их смесь

Смесь указанного состава отличается тем, что она затвердевает только после уплотнения путем укатывания катками. Ее можно приготовить заранее и хранить длительное время в состоянии полуфабриката, перевозить на любые расстояния, а по прибытию на место использования и нанесения на подготовленное основание смесь проверяют на влажность и в случае необходимости доводят до оптимальной влажности, а затем прикатывают с использованием комбинированного грунтового уплотняющего средства массой выше 16 тонн до коэффициента уплотнения 1,0. Следовательно, смесь из техногенного грунта разработанного состава может быть приготовлена как на месте использования, так и заранее, с неограниченным сроком хранения.

Разработанное техническое решение в дальнейшем будет проиллюстрировано следующими примерами его реализации.

1. При устройстве дорожной одежды нежесткого типа использовали смесь состава:

Щебень и щебеночно-песчаные смеси, полученные в результате переработки отходов строительства и сноса (преимущественно бетона и железобетона) крупностью до 5-10 мм (марка по дробимости выше 300) - 35-38,5%;

Пылеватые частицы и отсев, полученные в результате переработки отходов строительства и сноса (преимущественно бетона и железобетона) а также боя кирпича - 50-53.5%

Суглинок природный - 10-13,5%;

Полифилизатор грунтовый стабилизирующий «ПГСЭ-4» - 1-1,5%

Фиброволокно полимерное - 0,5-1,5%.

В качестве технологической добавки использована круглая фибра из полиэфира, полипропилена, стекловолокна или их смеси с длиной волокна от 12 до 35 мм и диаметром от 10 до 15 микрон.

Смесь была заранее перемешена в стационарной грунтосмесительной установке, перевезена к месту строительства и уложена на основание из местного грунта слоем толщиной от 180 до 450 мм. Уложенная смесь была уплотнена действием комбинированного кулачкового грунтового виброкатка, отпрофилирована грейдером и в последующем окончательно уплотнена гладковальцовым катком массой более 16 т. Показатели прочности дорожного покрытия соответствовали расчетным параметрам по ОДН 218.046-01.

2. При устройстве дорожной одежды нежесткого типа использовали смесь состава:

Щебень и щебеночно-песчаные смеси, полученные в результате переработки отходов строительства и сноса (преимущественно бетона и железобетона) крупностью до 5-10 мм (марка по дробимости выше 300) - 35-38%;

Пылеватые частицы и отсев, полученные в результате переработки отходов строительства и сноса (преимущественно бетона и железобетона) а также боя кирпича - 50-53%

Суглинок природный -10-13%;

Полифилизаторы грунтовые стабилизирующие «ПГСЖ-1» совместно с «ПГСП-3» - 2,0-2,5%;

Смесь была заранее перемешена в стационарной грунтосмесительной установке, и после хранения в течение 6 месяцев в условиях сухого хранилища перевезена к месту строительста и уложена на основание из местного грунта слоем толщиной от 180 до 450 мм. Уложенная смесь была проверена на влажность, доведена до оптимальной и после этого уплотнена действием комбинированного кулачкового грунтового виброкатка, отпрофилирована грейдером и в последующем окончательно уплотнена гладковальцовым катком массой более 16 т. Полученное дорожное покрытие соответствовало расчетным параметрам по ОДН 218.046-01.

3. При устройстве дорожной одежды нежесткого типа использовали смесь состава:

Металлургические шлаки различного химического состава и структуры крупностью до 10-15 мм (марка по дробимости более 300) - 5-10%;

Отсев, полученный в результате переработки отходов строительства и сноса, - 43-50%;

Местные минеральные грунты с числом пластичности 37-50%;

Полифилизатор грунтовый стабилизирующий «ПГСЭ-4» - 1,0-1,5%.

Фиброволокно - 0,5-1,5%

В качестве технологической добавки использована круглая фибра из полиэфира, полипропилена, стекловолокна или их смеси с длиной волокна от 12 до 35 мм и диаметром от 10 до 15 микрон.

Смесь была получена на месте строительства путем внесения в смешанные минеральные компоненты полифилизатора «ПГСЭ-4» из бочки-дозатора-распределителя, и перемешивания ресайклером на расчетную глубину уложенную на основание из местного грунта смеси слоем толщиной от 180 до 450 мм. Полученная стабилизированная смесь была доведена до оптимальной влажности и уплотнена действием комбинированного кулачкового грунтового виброкатка, отпрофилирована грейдером и в последующем окончательно уплотнена гладковальцовым катком массой более 16 т. Полученное дорожное покрытие соответствовало расчетным параметрам по ОДН 218.046-01.

4. При устройстве дорожной одежды нежесткого типа использовали смесь состава:

Металлургические шлаки различного химического состава и структуры крупностью до 10-15 мм (марка по дробимости более 300) - 7,5-10%;

Отсев, полученный в результате переработки отходов строительства и сноса - 47.5-50%;

Местные минеральные грунты с числом пластичности 37,5-40%;

Полифилизаторы грунтовые стабилизирующие «ПГСЖ-1» совместно с «ПГСП-3» - 2,0-2,5%,

Смесь была получена на месте строительства путем внесения «ПГСЖ-1» из бочки-дозатора-распределителя в смесь минеральных компонентов и перемешивания ресайклером на расчетную глубину, а также дополнительного внесения «ПГСП-3» из бункера-распределителя с последующим перемешиванием ресайклером на расчетную глубину уложенной на основание из местного грунта смеси слоем толщиной от 180 до 450 мм. Полученная стабилизированная смесь была доведена до оптимальной влажности и уплотнена действием комбинированного кулачкового грунтового виброкатка, отпрофилирована грейдером и в последующем окончательно уплотнена гладковальцовым катком массой более 16 т. Полученное дорожное покрытие соответствовало расчетным параметрам по ОДН 218.046-01.

Изобретение относится к области строительства, а именно дорожного строительства, и может быть использовано при строительстве дорог, площадок, взлетно-посадочных полос, тротуаров и других объектов транспортной инфраструктуры. Техногенный грунт содержит, по меньшей мере, один минеральный материал, входящий в группу, содержащую антропогенный грунт, искусственные грунты или их смеси, отходы металлургии и/или энергетического комплекса, минеральные отходы строительства и сноса зданий и сооружений крупностью до 5-10 мм при марке их дробимости выше 300. Кроме того, техногенный грунт содержит суглинистые грунты, глинистые грунты и местные минеральные грунты с числом пластичности менее 22, и вяжущее. Дополнительно грунт содержит техногенные добавки в виде фибры из полиэфира, полипропилена, стекловолокна или их смеси. При этом вяжущее представляет собой полифилизаторы ПГСЖ-1 вместе с ПГСП-3 или ПГСЭ-4. Причем соотношение полифилизаторов в техногенном грунте составляет от 1,0-1,5%, при использовании ПГСЭ-4, до 2,0-2,5%, при использовании полифилизаторов ПГСЖ-1 вместе с ПГСП-3. При этом антропогенный грунт содержит пылеватые частицы и отсев, полученные в результате переработки отходов строительства и сноса зданий и сооружений, а также боя кирпича. Техническим результатом является ускорение темпов строительства, капитального и текущего ремонта инфраструктурных проектов при одновременном увеличении межремонтных сроков эксплуатации объектов дорожной инфраструктуры, уменьшение водонасыщения дорожных одежд. 4 пр.

Техногенный грунт для устройства слоев дорожных одежд для транспортной инфраструктуры, содержащий, по меньшей мере, один минеральный материал, входящий в группу, содержащую антропогенный грунт, искусственные грунты или их смеси, отходы металлургии и/или энергетического комплекса, минеральные отходы строительства и сноса зданий и сооружений крупностью до 5-10 мм при марке их дробимости выше 300, а также суглинистые грунты, глинистые грунты и местные минеральные грунты с числом пластичности менее 22, и вяжущее, представляющее собой полифилизаторы ПГСЖ-1 вместе с ПГСП-3 или ПГСЭ-4, а также техногенные добавки в виде фибры из полиэфира, полипропилена, стекловолокна или их смеси, причем соотношение полифилизаторов в техногенном грунте составляет от 1,0-1,5%, при использовании ПГСЭ-4, до 2,0-2,5%, при использовании полифилизаторов ПГСЖ-1 вместе с ПГСП-3, а антропогенный грунт содержит пылеватые частицы и отсев, полученные в результате переработки отходов строительства и сноса зданий и сооружений, а также боя кирпича.