CC BY
49
УДК 624.138.232 С.А. Чудинов
Уральский государственный лесотехнический университет
Чудинов Сергей Александрович родился в 1986 г., окончил в 2008 г. Уральский государственный лесотехнический университет, аспирант кафедры транспорта и дорожного строительства. Имеет 9 печатных работ в области укрепления грунтов с использованием полимерных добавок. E-mail: [email protected]
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ, УКРЕПЛЕННЫХ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОМ С ДОБАВКОЙ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА
Проведены производственные испытания грунтов, укрепленных портландцементом с добавкой полиэлектролита. Доказана эффективность применения данного комплексного вяжущего при строительстве покрытий и оснований автомобильных дорог из укрепленных грунтов.
Ключевые слова: производственные испытания, цементогрунт, укрепленный грунт, полиэлектролит, комплексное вяжущее.
К настоящему времени накоплен большой опыт по применению укрепленных грунтов для строительства оснований и покрытий автомобильных дорог. Данный способ хорошо себя зарекомендовал как эффективный,
экономичный и универсальный метод строительства конструктивных слоев
*
дорожных одежд в местах, где отсутствуют запасы каменных материалов .
В ходе проведенных теоретических и лабораторных исследований по улучшению и интенсификации процессов структурообразования грунтов, укрепленных портландцементом, высокую эффективность показал полиэлектролит.
Для проверки результатов исследований грунтов, укрепленных портландцементом с добавкой полиэлектролита, в производственных условиях были построены опытные участки на дорогах Свердловской области и Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО).
В ходе работ в июле 2009 г. на автомобильной дороге Верхняя Си-нячиха - Махнево - Болотовское (Свердловская область) было построено четыре опытных участка (№ 1 - № 4) протяженностью 100 м каждый. До-
* Укрепленные грунты (Свойства и применение в дорожном и аэродромном строительстве) / В.М. Безрук, И.Л. Гурячков, Т.М. Луканина, Р.А. Агапова. М.: Транспорт, 1982. 231 с.
® Чудинов С.А., 2011
рожная одежда представляла собой однослойную конструкцию толщиной 0,2 м из укрепленного суглинистого грунта (число пластичности 1Р = 11).
Для подтверждения высокой действенности работы портландцемента с добавкой полиэлектролита было построено (октябрь 2010 г.) четыре опытных участка (№ 5 - № 8) протяженностью 100 м каждый автомобильной дороги п. Самза - п. Зеленоборск (ХМАО). Дорожная одежда включала слой укрепленного суглинка (число пластичности 1Р = 15) толщиной 0,2 м, уложенного на основание из местного песка.
Количество вносимых добавок для укрепления грунтов на каждом из опытных участков двух автомобильных дорог представлено в табл. 1.
Таблица 1
Количество добавок (% от массы грунта) на опытных участках автомобильных дорог Свердловской области и ХМАО
№ участка Портландцемент Полиэлектролит
1/5 6/7 0
2/6 6/7 0,10/0,20
3/7 8/9 0,05/0,10
4/8 8/9 0
Примечание. Здесь и далее, в табл. 3, в числителе приведены данные для дороги Верхняя Синячиха - Махнево - Болотовское, в знаменателе - п. Самза -п. Зеленоборск.
Технологическая последовательность процессов укрепления грунтов изложена в табл. 2.
Таблица 2
Технологическая последовательность строительства опытных участков из цементогрунта с использованием полиэлектролита
№ операции Описание рабочих процессов в порядке их технологической последовательности
1 Размельчение грунта дорожной фрезой
2 Подвозка портландцемента автоцементовозами
3 Распределение портландцемента на поверхность грунта
4 Смешение портландцемента с грунтом дорожной фрезой
5 Подвозка воды и полиэлектролита, приготовление раствора
6 Распределение раствора полиэлектролита на поверхность грунта поливо-
моечной машиной
7 Смешение раствора полиэлектролита с грунтом дорожной фрезой
8 Предварительная подкатка основания катком за два прохода
9 Профилирование проезжей части автогрейдером
10 Окончательное уплотнение проезжей части катком на пневматических
шинах
11 Уход за укрепленным слоем грунта
Таблица 3
Результаты испытаний опытных участков на автомобильных дорогах Свердловской области и ХМАО
№ участка
Общий модуль упругости,
Среднее количество воздействия ударником СоюздорНИИ
МПа
1/5
2/6 3/7 4/8
152/161 248/271 314/391 195/233
28/35 49/66 62/82 36/45
При строительстве опытных участков на первой дороге было обнаружено существенное изменение структуры грунтов, обработанных портландцементом с добавкой полиэлектролита. Укрепленный грунт приобрел более однородное, гомогенное и мелкодисперсное состояние. Коэффициент уплотнения на участках №1 и №4 составил 0,96, на участках №2 и №3 - 0,98.
Одним из основных показателей работоспособности дорожных одежд являются их деформативные свойства. Поэтому на опытных участках были определены фактические модули упругости конструктивных слоев, а также среднее количество воздействий ударником СоюздорНИИ. Анализ результатов испытаний (табл. 3), полученных осенью 2009 г., показал, что введение полиэлектролита на участках № 1 - № 4 повысило общий модуль упругости дорожной конструкции в среднем на 62 %, а количество воздействий ударником СоюздорНИИ на 74 %.
Из-за поздних сроков строительства второй дороги и начавшихся дождей влажность грунта была больше оптимальной на 10 %. Активное структурирующее действие полиэлектролита позволило даже в этих условиях добиться однородной мелкодисперсной структуры цементогрунта. Кроме того, в результате прекращения процессов сорбции воды на поверхностях глинистых частиц влажность укрепленного грунта к концу окончательного уплотнения соответствовала оптимальной. Заметим, что влажность цементогрунта без добавки полиэлектролита после уплотнения превышала оптимальную на 6 %. Вследствие этого коэффициент уплотнения на участках № 5 и № 8 этой дороги составил 0,85, на участках № 6 и № 7 - 0,98.
В результате испытаний, проведенных через месяц после строительства опытных участков (участки № 5 - № 8, табл. 3), было установлено, что добавка полиэлектролита позволила повысить общий модуль упругости дорожной конструкции в среднем на 68 %, а количество воздействий ударником СоюздорНИИ на 85 %.
Заметим, что экономия цемента с добавкой небольшого количества полиэлектролита на участках № 1 - № 4 составляет более 33 %, а на участ-
ках № 5 - № 8 - более 29 %.
Таким образом, данные производственных испытаний грунтов, укрепленных портландцементом с добавкой полиэлектролита, позволяют сделать следующие выводы.
1. Результаты испытаний грунтов, укрепленных портландцементом с добавкой полиэлектролита, в производственных условиях подтвердили данные теоретических и лабораторных исследований.
2. Добавка полиэлектролита значительно повышает прочностные показатели цементогрунта, что дает возможность снизить расход данного минерального вяжущего в среднем на 20...35 %.
3. Введение полиэлектролита позволяет производить укрепление переувлажненных грунтов. При этом, благодаря процессам структурирования грунтовых частиц и освобождения с их поверхностей сорбционной воды, цементогрунт приобретает требуемый коэффициент уплотнения. Данное свойство является актуальным при строительстве лесовозных автомобильных дорог в зонах с избыточным увлажнением.
4. Введение полиэлектролита при укреплении грунтов портландцементом не усложняет технологию производства работ, так как данный реагент вводится в виде водного раствора на стадии увлажнения цементогрун-товой смеси. Приготовление раствора полиэлектролита необходимой концентрации не требует специального оборудования и может осуществляться непосредственно на месте строительства дороги.
5. Результаты производственных испытаний подтверждают практическую возможность применения комплексного метода укрепления грунтов портландцементом с добавкой полиэлектролита.
6. Цементогрунт с добавкой полиэлектролита может найти применение при строительстве лесовозных автомобильных дорог, так как он отвечает основным требованиям, предъявляемым к дорожно-строительным материалам для устройства покрытий лесовозных автомобильных дорог.
Поступила 10.04.10
S.A. Chudinov
Ural State Forestry Engineering University
In-process Testing of the Grounds Reinforced with Portland Cement Containing Polyelectrolyte Additive
In-process testing of the grounds reinforced with portland cement containing polyelectrolyte additive has been performed. The feasibility of the named composite binding for the road pavement and base is proved.
Keywords: in-process testing, soil cement, reinforced ground, polyelectrolyte, composite binding.
