КОМПЛЕКСНЫЙ МОДИФИКАТОР ДЛЯ ГРУНТОВ ДОРОЖНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК E01C21/00 E01C3/04 E02D3/12 C04B28/04 

Изобретение относится к области промышленности дорожно-строительных материалов и может быть использовано при строительстве автомобильных дорог в качестве конструктивного слоя основания дорожной одежды или дополнительного слоя дорожной одежды.

Известен состав укрепленного грунта укрепленного грунта, включающий отсев дробления горных пород, цеолит, портландцемент, стабилизирующую добавку и воду, при следующих соотношениях, мас.%: отсев дробления горных пород фракции до 10 мм – 68,5-72,5; цеолит фракции 0,5-5 мм, с содержанием клиноптилолита в породе 40-60%, – 5-15; портландцемент – 6-8; стабилизирующая добавка полимерного типа – продукт полиальдольной конденсации ацетальдегида с добавками электролитов – 1-10, вода – остальное [1]. Недостатками данного изобретения являются наличие большого числа компонентов различного генезиса и агрегатного состояния, что снижает технологичность производства, и высокая марка по прочности – М60, М75, как правило, приводит к образованию поперечных трещин.

Известен модификатор, который включает цеолит синтетический, ксантановую камедь, суперпластификатор, гидрофобизатор, формиат кальция и пирофосфат калия. Массовое соотношение компонентов следующее, %: цеолит синтетический – 20-30, ксантановая камедь – 5-10, суперпластификатор С3 – 2-10, трилон Б – 5-10, формиат кальция – 35-50, пирофосфат калия – 2-10 [2]. При устройстве слоя смесь компонентов, мас.%: портландцемент – 1,5-2,5, модификатор – 0,1-0,3, отсев шлакового щебня – остальное. Недостатком данного материала является сложность дозирования малых процентов модификатора при устройстве конструктивных слоев, что повышает требования к уровню технического обеспечения.

Известна композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна, включающая в себя грунт в виде суглинка с числом пластичности не более 12, вяжущее в виде комплексного вяжущего, полученного совместным помолом портландцементного клинкера, гипса, анионного олигомера типа добавки Melment F10, волластонита, активного кремнезема с удельной поверхностью 450 м²/кг с соотношением материалов 17:1:0,2:1,7:0,1; при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%: суглинок 72-76, комплексное вяжущее 8-10, вода остальное. [3]. Недостатками данного изобретения является введенные ограничения по числу пластичности исходного грунта, технологическая сложность и энергозатратность совместного помола клинкера и модифицирующих компонентов.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является укрепленный грунт для устройства оснований дорожных одежд автомобильных и железных дорог. Укрепленный грунт для устройства оснований дорожных одежд автомобильных и железных дорог содержит, мас.%: техногенный грунт - вскрышные породы с содержанием глинистых частиц не менее 16% 60-70, механоактивированную золу уноса сухого улавливания 10-20, минеральное вяжущее - быстротвердеющий портландцемент с минеральными добавками - класс прочности 32,5 6-8, воду 12-14, полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярных поверхностно-активных веществ: поли (1-карбамоилэтилена) и продуктов гидролиза поливинилацетата 0,5-0,8 сверх 100% [4]. Недостатками данного изобретения являются ограничения по применению техногенного грунта, большое содержание механоактивированной золы уноса, что снижает технологичность состава, а так же содержание полимерного композита с низкими дозировками затрудняет введение компонентов, согласно утвержденной рецептуры.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение морозостойкости и прочностных характеристик цементогрунта.

Указанный технический результат достигается тем, что модифицированный цементогрунт для дорожного строительства содержит минеральное вяжущее портландцемент (ПЦ) и наноразмерные оксиды кремния (10-15 нм), алюминия (5-10 нм) совместно активированные в аппарате вихревого слоя (АВС) и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- портландцемент ЦЕМ I 32,5 H 9,6-10%,

- грунт 90 - 90,4 %,

- нанооксид кремния (10-15 нм) – 0,5-1% от ПЦ,

- нанооксид алюминия (5-10 нм) – 0,6-1,5% от ПЦ,

- вода – 10-20 % до оптимальной влажности.

Пример использования модифицированного грунта. Брали 5 кг высушенного суглинка легкого пылеватого, высушивали до постоянной массы, далее подготавливали пробу грунта, измельчая до крупности агрегатов менее 5 мм. Далее активировали портландцемент АВС совместно с наноразмерными оксидами. Время активации – 1 мин. Далее в сухом состоянии смешивали грунт, и модификатор в количестве 0,5 кг. Далее увлажняли смесь до оптимальной влажности – 0,9 кг воды. Далее методом статического уплотнения изготавливали образцы цилиндрической формы для определения прочностных характеристик. Марка по прочности образцов приведенного состава соответствует М 40, по морозостойкости F 25 в соответствии с ГОСТ 23558.

Источники информации

1. Патент, RU 2 717 592, E01С 21/00 (2006.01); E01C 3/04 (2006.01); E02D 3/12 (2006.01); C04B 28/04 (2006.01); C04B 111/20 (2006.01), Состав для стабилизации грунта, Коновалова Н.А., Дабижа О.Н., Панков П.П., Ярилов Е.В., Яковлев Д.А., патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС)». ,заяв. 07.02.2019, опубл. 24.03.2020, бюл. №9.

2. Патент, RU 2 756 751, E01C 3/04 (2006.01); E01C 21/00 (2006.01); Е02D 3/12 (2006.01); C04B 7/153 (2006.01), Модификатор "граундслаг" для шлако-грунтовых смесей, стабилизированное и укрепленное дорожное основание и способ его получения, Бишко П.Б., Бишко С.П., Фукс А.В., патентообладатель ООО «БФБ» ,заяв. 11.12.2020, опубл. 05.10.2021, бюл. №28.

3. Патент, RU 2 750 536, E01C 7/10 (2006.01); C04B 28/18 (2006.01), Композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна, Бондаренко С.Н., Логвиненко А.А., Серебреникова М.В., Бодяков А.Н., патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»., заяв. 08.12.2020, опубл. 29.06.2021, бюл. №19.

4. Патент, RU 2 771 804, E01C 3/04 (2022.02); E02D 3/12 (2022.02); C04B 28/04 (2022.02); C04B 2111/20 (2022.02), Укрепленный грунт для устройства оснований дорожных одежд автомобильных и железных дорог, Коновалова Н.А., Беспилотов Д.В., Панков П.П., Руш Е.А., Авсеенко Н.Д., патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения». ,заяв. 30.06.2021, опубл. 12.05.2022, бюл. №14.

Изобретение относится к области промышленности дорожно-строительных материалов и может быть использовано при строительстве автомобильных дорог в качестве конструктивного слоя основания дорожной одежды или дополнительного слоя дорожной одежды. Модифицированный цементогрунт для дорожного строительства содержит минеральное вяжущее портландцемент (ПЦ), наноразмерные оксиды кремния (10-15 нм), алюминия (5-10 нм), совместно активированные в аппарате вихревого слоя (АВС), и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент ЦЕМ I 32,5 H - 9,6-10, грунт - 90-90,4, нанооксид кремния (10-15 нм) - 0,5-1% от ПЦ, нанооксид алюминия (5-10 нм) 0,6-1,5% от ПЦ и вода - 10-20 до оптимальной влажности. В результате применения модификаторов повышается морозостойкость цементогрунта и его долговечность.

Модифицированный цементогрунт для дорожного строительства, отличающийся тем, что содержит в составе минеральное вяжущее портландцемент (ПЦ) и наноразмерные оксиды кремния (10-15 нм), алюминия (5-10 нм), совместно активированные в аппарате вихревого слоя (АВС), и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- портландцемент ЦЕМ I 32,5 H - 9,6-10,

- грунт - 90-90,4,

- нанооксид кремния (10-15 нм) - 0,5-1% от ПЦ,

- нанооксид алюминия (5-10 нм) - 0,6-1,5% от ПЦ,

- вода - 10-20 до оптимальной влажности.