Технология стабилизации грунта. Строительство дорог методом стабилизации грунтов Строительство дорог стабилизацией грунта сравнение по технике
Суть технологии заключается в введении в грунт добавок для улучшения его механических свойств. Грунт тщательно измельчается и смешивается с соответствующими связующими материалами с последующим уплотнением. Ключевые задачи решаются на этапе проектирования дороги и расчета оптимальной смеси вяжущих компонентов.
Почему в России плохие дороги?
Дорожные одежды пропускают влагу к грунту дорожного основания
Под воздействием отрицательных температур и накопленной влаги грунт вспучивается
Под действием воды, грунт размокает, подвергается эрозии и расползанию
Реальные нагрузки на дорогу выше расчетных: не все дороги способны вынести большегрузный транспорт или высокую скорость транспортного потока
Так же грунт подвержен просадке, сдвигу
Халатность подрядчика, осуществлявшего строительство и нарушившего технологию
Неоднородность дорожного основания способствует появлению «внутренних» трещин, которые проявляются на дорожном покрытии
Суть технологии заключается в введении в грунт добавок для улучшения его механических свойств
Грунт тщательно измельчается и смешивается с соответствующими связующими материалами с последующим уплотнением, в результате получается монолитная плита, являющаяся дорожным основанием.
Ключевые задачи решаются на этапе проектирования дороги и расчета оптимальной смеси вяжущих компонентов.
Плюсы технологии
Препятствует попаданию воды к основанию дорожной одежды
Устойчивость к эрозии
- устойчивость к размоканию
- морозостойкость, исключение морозного пучения
Достигает более высокий модуль упругости, повышает сдвигоустойчивость и ровность, снижает пластичность
Позволяет снизить толщину асфальтобетона до 50%
- исключает просадку
- исключает «колееобразование»
- исключает появление «копирующихся» трещин в асфальтобетонных покрытиях
Для строительства используется грунт, находящийся в месте пролегания будущей дороги.
Уменьшает количество применяемых материалов
- экономия на транспортировке материалов
Сравнение дорог, построенных с применением технологии стабилизации грунта и «классическим» методом
| Дорога «Классическая» | Дорога «Статус-грунт» |
|---|---|
 |
 |
Примерная смета на строительство 1 км (6000м 2) дорожного основания(расчет призван наглядно показать разницу двух методов и не является коммерческим предложением) |
|
|
2000 тонн снятого и замененного грунта 4200 тонн 150 грузовиков для ввоза-вывоза материалов 6 дней работ 820 рублей — цена за м 2 3 года гарантия |
Используется местный грунт 216 тонн доставляемых новых материалов 6 цементовозов для ввоза минерального вяжущего 2 дня работы 499 рублей — цена за м 2 5 лет гарантия Экономия составляет 39,15% |
Технологический
| Подбор оптимального состава смеси для придания грунту необходимых физико-механических свойств |
Лабораторный анализ образцов грунта:
Критически важно подобрать правильный состав! |
|
|
Практика показывает, что инженерный проект будущей дороги необходимо скорректировать после лабораторного анализа грунта и подбора рецептуры смеси. |
|
|
| Подготовка участка для работы |
|
|
| Предварительное продольное и поперечное профилирование задает основу для качественной реализации проекта и увеличивает срок службы дорожного основания за счет стока воды. Часто встречаются дороги, где не проводился данный этап, их можно узнать по ровному асфальту, езда по которому похожа на заплыв на моторной лодке по волнам. |  |
|
Критически важно добиться оптимальной влажности грунта! |
  |
|
| Подавляющее большинство подрядчиков понятия не имеют, что такое оптимальная влажность грунта и зачем (как) ее соблюдать. Практика показывает, что несоблюдение оптимальной влажности ведет к некачественному протеканию реакции и слабому укреплению грунта. и, как следствие, преждевременное разрушение дорожного основания. |  |
|
| Введение вяжущего |
Критически важно добиться внесения корректного количества вяжущих! |
 |
| Использование распределителя с дозатором обеспечивает равномерное и корректное внесение, что является гарантом соблюдения рецептуры уплотняемой смеси. В своей практике мы встречали различные «фокусы» от мешков цемента, лежащих на земле до распыления прямо из трубы цементовоза. Ни о какой рецептуре и равномерном внесении тут речи не идет. |  |
|
| Смешивание грунта |
критически важно добиться равномерного перемешивания вяжущих! |
 |
| На данном этапе крайне важно провести замер кислотности грунта, процента влажности, температуры протекания реакции и взять образцы для промежуточного лабораторного испытания. |  |
|
| Уплотнение получившегося дорожного основания |
Критически важно добиться качественного уплотнения! |
 |
| Из-за особенностей технологии неопытные подрядчики допускают следующие ошибки: - недоуплотнение на всю глубину из-за неправильного подбора комплекта катков и режима работы - разуплотнение из-за истечения времени схватывания или слишком большого количества проходов |  |
|
| Профилирование и финальное уплотнение |
Критически важно выдержать градус уклона для последующего влагоотвода! |
Стабилизация дорожного покрытия - качественный и экономный способ строительства дорог
Компания "Национальные Ресурсы" более 10 лет работает в сфере строительства и оборудования дорожного основания.
Занимается полным комплексом работ по строительству дорожного покрытия и оснований дорог, также промышленных и складских площадок, методом укрепления и стабилизации грунта с применением различных материалов.
Гарантией качественно спроектированного и выполненного проекта является многолетний опыт работы компании - одно из главных наших преимуществ.
Команда профессионалов готова к выполнению работ в самых сложных погодных условиях с практически любым типом грунта. Благодаря большому практическому опыту и накопленной базе знаний по анализу грунтов, используя современное оборудование, компания "NR" обеспечивает подбор оптимального состава стабилизирующей смеси, что является залогом и гарантией качества дорожного основания до 15 лет.
За качеством проектов, работ и материалов стоит тесное научное сотрудничество с профильными институтами России и стран СНГ, которое дает нам еще больше уверенности как в применяемых технологиях, так и в их высоких показателях. Каждый образец грунта и дорожного покрытия проходят лабораторные исследования в специально смоделированных условиях, что позволяет не допустить ошибок при строительстве дорог.
Отзывы о выполненных заказах и профессиональном, а также научном сотрудничестве, резюме реализованных проектов и наша гарантия обеспечивают Вашу уверенность при строительстве либо ремонте дорог компанией "Национальные Ресурсы".
Компания "NR" обладает эффективным и производительным оборудованием для выполнения полного комплекса услуг по стабилизации и ресайклингу дорог.
В автопарке компании используются самые большие и производительные ресайклеры Wirtgen WR250. Производительность одного ресайклера составляет 8000 м2 за смену. Глубина уплотнения достигает 560мм.
Автопарк ресайклеров Wirtgen WR250 в количестве 10шт. позволяет выполнять самые сложные работы в крадчайшие сроки.
Также, в наличии компании используются: цементораспределители, катки, автогрейдеры и навесные стабилизаторы (для исользования на небольших площадях).
Зачем нужна стабилизация грунта при строительстве дорог? Прежде всего, это вариант сделать дорогу качественно и экономно. Технически это улучшение инженерных свойств природных грунтов через смешивание с ними специальных ингредиентов, добавок и стабилизирующих присадок.
Работы по стабилизации и укреплению дорог
Грунты, применяемые в дорожном строительстве, имеют определенные предельные показатели прочности, т. е. способны нести определенной величины нагрузки от движущегося транспорта. Технология стабилизации и укрепления грунта позволяет добиться укрепленного основания дороги, по прочности не уступающего асфальтобетонному покрытию.
По сути метод стабилизация грунта неорганическими вяжущими материалами, заключается во внесении компонентов - цемента, извести, битума, и т.д. Укрепленные по этому методу грунты применяют для сооружения дорожных оснований под капитальные покрытия из асфальтобетона и для строительства облегченных покрытий вместо асфальтобетонных.
Стоимость строительства оснований и покрытий из стабилизированного грунта в 3,5-5 раз дешевле, чем строительство щебеночных оснований или асфальтобетонных покрытий. Слой основания из стабилизированного грунта толщиной 30 см равнопрочен слою из щебенки толщиной 18-20 см; легкое покрытие из стабилизированного грунта толщиной 15-20 см равнопрочно асфальтобетонному покрытию толщиной 6-10 см.
Метод стабилизации грунтов цементом
Вести работы по укреплению грунта с помощью данной технологии возможно как на местных, так и на привозных грунтах. Для стабилизации наиболее подходящими являются супеси и суглинки. При использовании неорганических вяжущих не допускается применять грунты, содержащие гумусовые вещества в количестве 2% по массе.
Стабилизация грунтов состоит из следующих основных операций:
- подготовки полосы грунта (профилирование автогрейдером);
- разрыхления и измельчения грунта;
- распределения вяжущего материала;
- перемешивания измельченного грунта с вяжущим материалом (с помощью дорожного ресайклера);
- поливки и окончательного перемешивания с водой измельченного грунта, смешанного с порошкообразным вяжущим при стабилизации цементом или известью;
- уплотнения полосы, стабилизированного грунта.
Важным фактором при применении технологии стабилизации и укрепления грунта , является контроль над качественным выполнением всех этапов строительства. Чем интенсивнее измельчается грунт, тем лучше и равномернее он смешивается с вяжущим материалом и тем прочнее получается стабилизированный слой. В нормально измельченном грунте количество частиц размером 3-5 мм не должно превышать 3-5% по весу, что проверяют специальными пробами.
Технологий укрепления грунта, равно как и специального оборудования - множество, это направление разрабатывается с 80-х годов прошлого века. Но прогрессивность и эффективность представленной технологии на сегодняшний день, по сравнению со стандартными методами строительства, невозможно недооценивать.
Действует гибкая система скидок! Индивидуальный подход в формировании ценовой политики к каждому клиенту!
ООО "ГРИНКОМ" в качестве подрядчика совместно с партнерами выполняет работы по стабилизации грунта в ходе дорожного строительства, при строительстве логистических и складских площадок, а также при оборудовании фундаментов под быстровозводимые сборные (каркасные) сооружения. Имеем возможность выполнения работ в любой точке Российский Федерации. Цены на выполнение работ "демократичные", т.к. работы выполняются с применением вяжущих материалов, производимых на предприятиях нашего партнера.
Для оформления заказа и предварительного расчета стоимости работ вам необходимо указать
предполагаемый регион выполнения работ, условия выполнения работ (грунтовые условия или характеристики дорожного покрытия - при планируемом выполнении работ по ремонту старых дорог; планируемая площадь стабилизации, а также основные требования проекта, в частности: глубина (толщина) слоя стабилизируемого (уполотняемого) грунта; необходимые физико-механические свойства слоя участка после проведения стабилизации.
Что такое стабилизация?
Процесс улучшения инженерных свойств природных грунтов (таких как несущая способность, сопротивление одноосному сжатию, фильтрационных свойств и т.д.) путём добавления небольшого количества ингредиентов
Как добиться стабилизации?
- Обычно осуществляется непосредственно на площадке
- Иногда в стабилизационном центре.
Достоинства метода
- Минимальное использование химических добавок
- Эффективная и быстрая конструкция грунтового основания и дорожного полотна
- Сокращение энергозатрат
- Сохранение окружающей среды
- Возможность использования местного природного материала и вторсырья
- Уменьшение чувствительности к изменению влажности (потенциала набухания устойчивости к эрозии и т.п.)
- Высокая изученность технологического процесса
ПOЛИМЕР
Что такое полимерная эмульсия?
- Растворимая в воде молочно белая густая жидкость, нетоксичная и нейтральная к окружающей среде
- Х имически полимерная эмульсия изготовлена на базе полимеров и сополимеров различного состава
Использование полимера
- Полимерная смесь используется как стабилизатор грунта
- Стабилизация грунта достигается посредством изменения его природных свойств
- Даёт возможность проектирования модулей эластичности и пластичности, прочностных характеристик
- Опыт и новые разработки подтверждают преимущества модификатора стабилизации грунта перед использованием искусственных грунтов
Как Полимер осуществляет стабилизацию грунтов?
- Повышается модуль эластичности благодаря соединению покрытых цементом частиц грунта с многочисленными полимерными цепочками
- Во время процесса используется свойство удерживать влагу
- Защищает грунтовый скелет от вредного влияния химических компонентов грунта, например сульфатов
- Предотвращает фильтрацию и перемещение капиллярных вод
- Уменьшает эффект миграции воды – одной из основных причин изнашивания дорожных покрытий.
Стабилизация верхнего слоя земляного полотна, стабилизация основания грунтов
Стабилизация грунта - это введение в грунт добавок для улучшения механических свойств грунта. В качестве добавок в зависимости от типа грунта могут использоваться извести, цементы, битумные вяжущие, химические связующие вещества или недостающие компоненты грунта.
Стабилизация грунта может потребоваться для строительства дорог, путей сообщения, промышленных складских комплексов, таможенных терминалов и дорожной одежды других транспортных поверхностей. Грунт, используемый на других строительных объектах, также часто нуждается в улучшении.
Стабилизация грунтов в зависимости от конечного результата, разделяется на улучшение грунтов и укрепление грунтов. При улучшении грунтов имеется возможность улучшить условия уплотнения местных грунтов, в том числе переувлажненных и пучинистых. Стабилизация основания позволяет обеспечить надежный морозозащитный слой и увеличить его несущую способность.
При укреплении грунтов происходит существенное увеличение физико-механических характеристик местных грунтов. Метод применяется для устройства как морозозащитных слоев, так и несущих слоев оснований.
В настоящее время требования к укрепленным материалам регламентируются ГОСТ 30491-97. "Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия". ГОСТ 23558-94. "Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия".
|
|
Область применения
При отсутствии в районе строительства месторождений прочных каменных материалов, а так же песчаных грунтов пригодных для строительства оснований, как показывает отечественный опыт, можно эффективно использовать имеющиеся местные грунты, улучшенные или укрепленные различными вяжущими материалами. Технология улучшения/укрепления грунтов по методу смешения на месте может быть использована при строительстве конструктивных слоев основания: верхнего и нижнего слоя.
Стабилизация грунтов применяется в таких областях:
1. Укрепление транспортных поверхностей
- автобаны, дороги
- проселочные и промышленные дороги
- автостоянки, склады, производственные территории
2. Транспортные пути на строительных объектах
3. Гидротехнические сооружения
- дамбы
- каналы
4. Строительство свалок
- минеральные уплотнения
5. Строительство оснований
- фундаменты под стройку
ОПИСАНИЕ
Использование вяжущих материалов при улучшении/укреплении местных грунтов позволяет увеличить плотность, повысить водостойкость и морозостойкость. Стабилизация оснований играет важную роль при возведении объектов на нестабильных природных грунтах.
Современное оборудование позволяет эффективно проводить улучшение/укрепление местных грунтов непосредственно на месте на большую глубину (до 40 см) за один рабочий проход с большой точностью дозировки вяжущих материалов. Существующее однопроходное смесительное оборудование позволяет получать однородную смесь даже при работе с грунтами повышенной влажности.
Вяжущие материалы и добавки
Основными и доступными минеральными вяжущими материалами являются цемент и известь. Обычно, дозировка составляет от 3 до 10% от массы укрепляемого грунта.
При использовании извести или цемента для улучшения или укрепления грунтов практически всегда удается обеспечить требуемый коэффициент уплотнения грунта на основе лабораторных подборов дозировки вяжущих материалов.
Для укрепления цементом наиболее пригодны пылеватые супеси и песчано-глинистые грунты оптимального состав.
Оборудование для стабилизации грунтов
При строительстве и капитальном ремонте дорог, аэродромов, стоянок, фундаментных оснований и др. с применением технологии стабилизации грунтов применяются различные виды стабилизационного оборудования, как специализированные самоходные комплексы так и прицепные или навесные устройства.
В любом случае комплекс оборудования для стабилизации грунта обеспечивает выполнение основных операций технологического процесса стабилизации грунта - фрезерование (рыхление) грунта на различную глубину (в соответствии с проектной документацией), внесение вяжущих материалов и перемешивание вяжущих материалов с грунтом.
Для уплотнения грунтовой смеси применяются традиционные грунтовые катки или трамбовочные плиты (в последнее время навесные на фронтальные погрузчики трамбовочные плиты находят все более широкое применение, как наиболее эффективное и экономически выгодное оборудование).
Самоходные специализированные комплексы для стабилизационных работ обладают высокой производительностью. Но в последние годы такие комплексы постепенно начинают вытесняться навесными (прицепными) агрегатами, обладающими практически такой же производительностью по выполнению работ по стабилизации грунтов, но более дешевые, удобные в эксплуатации и не требующие выполнения огромного объема мероприятий при подготовке и осуществлении доставки оборудования к месту выполнения работ.
Результаты использования технологии в России:
1. Снижение стоимости строительства автодорог различных категорий на 15-25%.
2. Ускорение сроков строительства.
3. Продление сроков службы дорог без капитального ремонта.
4. Решение вопросов использования местных грунтов вместо дорогих и дефицитных привозных материалов (песок, гравий и щебень).
5. Использование сочетания двухкомпонентных добавок для достижения искомой степени стабилизации грунта, задавая требуемые параметры на стадии обработки образцов грунта в лабораторных условиях.
6. Возможность использования пылеватых грунтов для стабильных слоев.
7. Возможность смешивания с добавками и подготовки грунта в стационарных условиях с последующим вывозом на объект строительства.
8. Необратимый эффект увеличения плотности обработанного грунта ведет к постоянному увеличению плотности и снижению набухаемости и пучинистости.
9. Уменьшение водонасыщения обработанного грунта вплоть до полной водонепроницаемости ведет к увеличению допустимых нагрузок на дорогу.
10. В связи с практически неизменным водонасыщением стабилизированного грунта допустимая прочность конструктивных слоев может сохраняться во влажные периоды года.
11. В связи с тем, что стабилизированный грунт становится «мостом» дороги, слой износа может быть сокращен до 5-6 см асфальтобетона.
12. Использование строящейся дороги для движения автотранспорта немедленно после необходимого по технологии уплотнения грунта тяжелым виброкатком.
В последние годы перед дорожной отраслью РФ остро стоят задачи, направленные на дальнейшее развитие сети федеральных, региональных и сельскохозяйственных дорог, которые должны привести к ускорению роста экономики страны, улучшению качества жизни населения, увеличению их мобильности, снижению транспортных издержек. Необходимо более активно внедрять лучшие мировые и отечественные инновационные решения. При этом особенно актуально использовать такие технологии, которые позволяют решить проблемы уменьшения стоимости и сокращения сроков строительства дорог при одновременном повышении их надежности и обеспечении всесезонности эксплуатации.
Одним из таких направлений, позволяющим успешно решать стоящие перед страной инфраструктурные задачи, является технология стабилизации и укрепления грунтов, которая находит все более широкое распространение в мире. Для этих целей используется достаточно большая группа поверхностно-активных веществ (ПАВ) – стабилизаторов грунтов на органической, щелочной и кислотной основе, смолы, полимерные стабилизаторы грунтов.
Калужская область, 2011 год: а)исходное состояние объекта; б) после двух лет эксплуатации дороги
Сотрудники отдела инновационных технологий и материалов провели всесторонние исследования химического состава стабилизаторов, выпускаемых компанией Enviroseal Corporation (США), и сделали подбор компонентов из отечественного сырья для создания новых дорожно-строительных материалов для дальнейшего промышленного производства на территории России.
Результатом научно-исследовательской работы совместно со специалистами ОАО «СоюздорНИИ» и ЦННИИ № 26 МО РФявляется создание линейки отечественных стабилизаторов грунтов под рабочим названием «Парагон», которые полностью адаптированы и успешно используются в России, что нашло свое отражение в соответствующих сертификатах, технических условиях и стандартах организации на их применение. В основе этих материалов используются химические компоненты, которые являются абсолютно безопасными для здоровья людей и окружающей среды. Лабораторные тестирования и полевые испытания данных материалов показали, что они не уступают по своим свойствам лучшим заграничным аналогам и позволяют получать из местных грунтов высококачественные строительные материалы для эффективного решения задач, стоящих перед отечественной дорожной отраслью. Был проделан большой объем работ и всесторонних испытаний с различными типами грунтов по исследованию их физико-механических свойств, обработанных этими стабилизаторами как отдельно, так и совместно с другими добавками (цемент, известь, золы уноса). Данные исследования позволили разработать технические условия (СТО) использования этих материалов применительно к технологии стабилизации и укрепления грунтов, согласно требованиям действующих в нашей стране нормативно-технических регламентов.
Ремонт дороги по технологии «холодный ресайклинг»
Как показали исследования, стабилизаторы грунтов линейки «Парагон» обладают всеми достоинствами, имеющимся у исходных стабилизаторов, но, в отличие от американских аналогов, они полностью адаптированы к местным экстремальным климатическим условиям.
Стабилизаторы грунтов «Парагон» являются продуктами нового поколения и производятся на территории России. Они выгодно отличаются от вышеперечисленных конкурентных стабилизаторов грунта не только по соотношению цены и качества, но и своей технологичностью, безопасностью для окружающей среды и людей, возможностью эффективного применения со всеми типами грунтов. Использование дорожно-строительных технологий «Парагон» при стабилизации и укреплении грунтов в процессе строительства и ремонта дорог и других объектов транспортной инфраструктуры позволяет успешно устранить основную причину разрушения дорожного покрытия – слабые грунты в конструктивных слоях дорожной одежды.
Линейка стабилизаторов грунтов «Парагон» включает в себя два базовых продукта – полимерный стабилизатор глинистых грунтов «Парагон LВS» и полимерный стабилизатор «Парагон М10+50».
- Полимерный стабилизатор глинистых грунтов «Парагон LВS» является экологически безопасным для окружающей среды и здоровья людей материалом. Грунты, обработанные водным раствором стабилизатора «Парагон LВS», рекомендованы к применению при устройстве рабочего слоя земляного полотна, нижних и дополнительных слоев оснований, а также покрытий (на дорогах низших категорий) во 2–5-й дорожно-климатических зонах. «Парагон LВS» применяется для стабилизации и гидрофобизации глинистых грунтов и позволяет увеличить модуль упругости (до 180 МПа), несущую способность и водонепроницаемость обработанного слоя, увеличить устойчивость на сдвиг (до 50 %), обеспечить нормативную морозостойкость, сократить сроки производства дорожно-строительных работ. Отличные результаты получаются при использовании «Парагон LВS» совместно с неорганическими вяжущими (цемент, известь, золы уноса) – ГОСТ 23558-94. «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия».
- «Парагон М10+50» представляет собой полимерное вяжущее белого цвета на основе акрилового сополимера. Экологически безопасный материал. Грунты, укрепленные полимерным стабилизатором грунтов «Парагон М10+50» как однокомпонентно, так и совместно с неорганическими вяжущими (цемент, известь, золы уноса), рекомендованы к применению при строительстве и ремонте для устройства слоя покрытия (с устройством слоя износа), несущего и дополнительных слоев оснований дорожных одежд во 2–5-й дорожно-климатических зонах в дорожном и аэродромном строительстве, а также при строительстве промышленных площадок, паркингов, спортивных и лесопарковых дорожек. Стабилизатор «Парагон М10+50» используется для укрепления пылеватых песков, песчано-гравийных смесей и грунтов с числом пластичности не более 12. Хорошо работает совместно со стабилизатором глинистых грунтов «Парагон LВS», что позволяет понизить число пластичности местных грунтов до 12 и значительно расширить область применения стабилизатора «Парагон М10+50» по типу и числу пластичности грунтов.
Результаты исследования полимерного стабилизатора грунтов «Парагон М10+50» показали, что укрепление супесчаного грунта составом на основе этого стабилизатора и цемента (от 6 до 10 %) позволяет достигать увеличения показателя прочности на растяжение при изгибе на 36,3–40,8 %, снижения коэффициента жесткости на 27,5–36,5 %, снижения расхода цемента в расчете на единицу достигнутой прочности на растяжение при изгибе на 26,7–33,6 %, а также обеспечивает повышение показателей морозостойкости в сравнении с супесью, укрепленной только цементом (рис. 1).
В то же время сопротивление укрепленного грунта сдвигу увеличивается в несколько раз, что делает его идеальным для строительства временных взлетно-посадочных полос и автомобильных дорог как при устройстве основания, так и в качестве покрытия. Таким образом, можно сделать вывод, что полимерный стабилизатор грунтов «Парагон М10+50» очень хорошо работает как однокомпонентно так и совместно с минеральными вяжущими (цементом, известью, золой уноса) , позволяя получить в результате обработки грунтов композиции с улучшенными физико-механическими показателями. Данное сочетание добавок, вносимых в обрабатываемую грунтовую смесь, позволяет получать композиции с улучшенными показателями по прочности и упругому прогибу.
Это наиболее актуально при выполнении дорожно-ремонтных работ по технологии «холодного ресайклинга» при устройстве верхнего слоя основания дорожной одежды или нижнего слоя покрытия. Результаты такого укрепления грунта значительно превосходят применяемые обычно для этой технологии битумные эмульсии или цементы.
Некоторые из существующих конкурентных стабилизаторов грунта уступают полимерному стабилизатору грунтов «Парагон М10+50» по соотношению цены и качества, другие – по морозостойкости. Очень важным моментом является то, что, в отличие от большинства конкурентных материалов, «Парагон М10+50» в самом ближайшем будущем будет продуктом, производящимся на территории России из отечественных химических компонентов, что существенно повлияет на его стоимость и сроки поставки потребителям.
Необходимо отметить, что сегодня в России имеется достаточная, но требующая доработки действующая нормативно-техническая база, которая позволяет применять технологию комплексной стабилизации и технологию комплексного укрепления грунтов для решения широкого спектра инженерных задач и использовать укрепленные местные грунты при разработке конструкций дорожных одежд различных технических категорий. В первую очередь речь идет о таких документах, как:
- Стандарт организации (ТУ) для каждого конкретного стабилизатора;
- СП 34.13330. (2012СНиП 2.05.02-85*) «Автомобильные дороги»;
- СП 78.13330. (2012СНиП 3.06.03-85*) «Автомобильные дороги»;
- ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства»;
- ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства»;
- ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд»;
- ОДМ 218.2.017-2011 «Проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог с низкой интенсивностью».
Конструкцию дорожной одежды и тип покрытия принимают исходя из транспортно-эксплуатационных характеристик и категории проектируемой дороги с учетом интенсивности и состава движения, климатических условий, санитарно-гигиенических рекомендаций, а также обеспеченности района строительства дороги местными строительными материалами
В случае применения в конструктивных слоях дорожных одежд укрепленных грунтов с использованием в оптимальных пропорциях улучшающих грунтовую смесь добавок необходимо принимать во внимание, что:
- — слой покрытия должен обеспечивать необходимую несущую способность и расчетные транспортно-эксплуатационные качества дороги;
- — верхний слой основания – требуемую несущую способность дорожной одежды, сохранение от увлажнения и морозного пучения нижележащих слоев;
- — нижний слой основания – перераспределение нагрузок на рабочий слой земляного полотна и его защиту от увлажнения и пучения.
При этом, в зависимости от расположения слоя укрепленного грунта в конструкции дорожной одежды, определяют величину таких физико-механических показателей грунтовой смеси, как сопротивление сжатию и растяжению, модуль упругости, морозостойкость и водостойкость. Расходы добавок в грунтовую смесь для каждого конструктивного слоя подбирают таким образом, чтобы полученные в результате показатели комплексно укрепленных грунтов удовлетворяли требованиям действующих нормативно-технических регламентов. Было установлено и подтверждено многолетними исследованиями в лабораторных и производственных условиях, что при укреплении грунтов двумя вяжущими материалами, характеризующимися весьма различными, но не антагонистическими свойствами и различной структурой (например, кристаллизационной, свойственной цементам, и коагуляционной, свойственной битумам и полимерным композициям), они приобретают повышенные сдвигоустойчивость, морозо-, температуростойкость и при необходимости могут быть менее жесткими и деформативными материалами. Методы, сочетающие при укреплении грунтов внесение добавок двух вяжущих веществ или одного вяжущего и поверхностно-активного вещества гидрофобного типа (ПАВ-стабилизатор грунтов), получили название комплексных методов (технология комплексного укрепления грунтов). В процессе изучения преимуществ, заложенных в комплексных методах укрепления грунтов, было установлено, что при этом формируются ранее неизвестные типы сложных пространственных структур совмещенного типа. Характерной особенностью данных структур является то, что при правильном технологическом процессе в микрообъемах укрепленного грунта формируются два типа пространственных бинарных структур, характеризующихся разными свойствами, дополняющими друг друга и компенсирующими недостатки укрепленного грунта каждой из моноструктур. Такие бинарные (совмещенные) структуры являются взаимопроникающими.
Применение в качестве химических добавок специально разработанных для таких случаев композиций полимерных стабилизаторов грунтов в цементогрунтовых смесях создает дополнительные возможности для строительства дорожных одежд с монолитными морозостойкими водонепроницаемыми основаниями. При добавке в грунтовые смеси полимерных стабилизаторов грунтов, вступающих в химическую реакцию с цементом, укрепленные грунты приобретают улучшенные свойства (прочность, эластичность, водостойкость, морозостойкость, технологичность) и позволяют исключить основные недостатки цементогрунтов, такие как образование температурных и усадочных трещин с передачей (отражением) их в слои покрытия. Многолетние исследования в различных странах мира показывают, что показатели прочности грунтовых смесей, обработанных полимерными стабилизаторами грунтов, значительно улучшаются при добавлении неорганических вяжущих (цемента), а добавление в грунтовую смесь полимерного стабилизатора приводит к улучшению деформационных характеристик укрепленных грунтов (цементогрунтов). Кроме того, улучшенные полимерными добавками свойства укрепленных грунтов позволяют применить принципы унификации конструкций, что обеспечивает минимум конструктивных слоев, технологических операций, времени и оборудования для их строительства. Принципы унификации конструкций с применением комплексно укрепленных грунтов позволяют предусмотреть все разнообразие влияний природно-климатических факторов, исключить часть таких влияний и свести перечень решаемых при конструировании задач к двум основным:
- обеспечению несущей способности и прочности одежды за счет основания;
- сохранению устойчивости дорожной конструкции за счет предотвращения увлажнения рабочего слоя земляного полотна и слоев основания.
Такой подход к проектированию во многих случаях снижает необходимость применения сложных многослойных конструкций, а также специальных узкофункциональных слоев (дренирующих, прерывающих прослоек, морозозащитных, теплоизолирующих и т. п.). Количество, толщина слоев и их сочетание зависят от решаемой инженерной задачи и определяются расчетом и технико-экономическим обоснованием дорожной конструкции.
Для строительства дорог с использованием технологии комплексного укрепления грунтов методом смешения местных грунтов и добавок на месте производства работ применяется специальный отряд дорожно-строительной техники. Как правило, в него входят грейдер, автоцистерна (поливомоечная машина) для доставки воды, каток от 15 т, распределитель вяжущих, погрузчик, а также грунтосмесительное дорожно-строительное оборудование, обеспечивающее требуемую точность дозировки вносимых в грунт компонентов и однородность укрепляемой грунтовой смеси. К такому грунтосмесительному оборудованию относятся грунтовые фрезы, ресайклеры и передвижные грунтосмесительные установки. Эта современная высокоэффективная техника позволяет значительно улучшить качество работ по укреплению (комплексному укреплению) грунтов, а также сократить сроки выполнения работ. В настоящее время такую специальную дорожно-строительную технику выпускает ряд ведущих зарубежных изготовителей, таких как: Caterpillar (США), Terex США), Roadtec (США), Sakai, Niigata и Komatsu (Япония), Bomag и Wirtgen (Германия), Bitelli и FAE (Италия), XCMG XLZ250K и WR2300E (Китай). Машины Caterpillar, Bomag и Bitelli построены по одной схеме.
При использовании в строительстве или ремонте дорог высокопроизводительной техники, такой как самоходные ресайклеры (Catarpiller, Bomag, Wirtgen и т.д.) или навесные грунтовые фрезы, такие как Stehr или FAE, в течение рабочей смены может производиться устройство от 2000 до 4000 м² конструктивного слоя укрепленного грунта. Основным рабочим органом ресайклеров, где происходит смешение грунтовой смеси с добавками, является фреза с цилиндрическими резцами (рис. 2). Количество вводимого в обрабатываемый грунт раствора стабилизатора грунтов и других жидких вяжущих точно дозируется насосом, который управляется микропроцессорной системой, что обеспечивает требуемые физико-механические параметры получаемого в результате укрепленного грунта. В случае применения совместно со стабилизатором грунтов порошкообразных вяжущих добавок, таких как цемент или известь, они равномерно распределяются по поверхности перед началом фрезерования специальными распределителями и затем тщательно смешиваются с грунтом и другими добавками посредством ресайклера.
Компания Wirtgen выпускала ресайклеры моделей 1000 CR, 2100 DСR, СR 4500, WR 2500, а также установку WМ 400 (в настоящее время выпускается и модель WM 1000) для приготовления цементно-водной суспензии и работы в комплекте с WR 2500. Модель WR 2500 фирма относит к самым совершенным ресайклерам, позволяющим использовать новейшие технологии в широком спектре работ – от укрепления слабых грунтов до восстановления асфальтобетонных покрытий (холодный ресайклинг).
Необходимо отметить, что в настоящее время в России отсутствует производство дорожно-строительной грунтосмесительной техники такого уровня. В связи с актуальностью внедрения технологий укрепления грунтов в дорожной отрасли производителям дорожно-строительной техники необходимо как можно быстрее обратить свое внимание на изготовление отечественного высококачественного грунтосмесительного оборудования.
Комплектование отряда дорожно-строительной техники (рис. 3) для работ по укреплению грунтов обосновывают в проектах производства работ (ППР) и проектах организации строительства (ПОС) в соответствии со СНиП 12-01-2004.
Работам по укреплению грунтов должны предшествовать мероприятия по устройству системы водоотвода (канав, кюветов, водоотводных труб).
Расчет параметров технологического процесса производят на участке выполнения работ, включающих в себя определение длины захватки (участок строящейся дороги с повторяющимися производственными процессами, составом и объемом работ, на котором расположены основные производственные средства, выполняющие одну или несколько совмещенных по времени рабочих операций специализированного потока).
Можно с уверенностью сказать, что технология стабилизации и укрепления грунтов является идеальным решением для создания современной транспортной инфраструктуры в нашей стране, позволяющим не только обеспечить необходимую несущую способность оснований дорожных одежд, но и в большинстве случаев минимизировать затраты, сроки выполнения работ и потребность в инертных материалах.
Стабилизация грунтов
К атегория:
О дорожно-строительных машинах
-
Стабилизация грунтов
Грунты, применяемые в дорожном строительстве, имеют определенные предельные показатели прочности, т. е. способны нести определенной величины нагрузки от движущегося транспорта.
В последние годы был разработан новый метод повышения прочности грунтов путем внесения добавок вяжущих материалов - цемента, извести, битума, дегтя. Этот метод называют стабилизацией грунта вяжущими материалами. Укрепленные по этому методу грунты применяют для сооружения дорожных оснований под капитальные покрытия из асфальтобетона и для строительства облегченных покрытий вместо асфальтобетонных. Стоимость строительства оснований и покрытий из стабилизированного грунта в 3,5-5 раз дешевле, чем строительство щебеночных оснований или асфальтобетонных покрытий. Слой основания из стабилизированного грунта толщиной 30 см равнопрочен слою из щебенки толщиной 18-20 см; легкое покрытие из стабилизированного грунта толщиной 15-20 см равнопрочно асфальтобетонному покрытию толщиной 6-10 см.
Раньше дорожные покрытия сооружали в виде булыжной мостовой (булыжное шоссе) или путем укладки слоя щебенки толщиной 6-15 см, укатываемого колесами экипажей или дорожными катками (щебеночное или «белое» шоссе). С развитием автомобильного движения прочность этих шоссе оказалась недостаточной.
-
Основная причина быстрого разрушения белых шоссе колесами автомобилей заключается в слабой связи отдельных щебе- нок друг с другом.
Кроме того, в связи с высокими скоростями движения автотранспорта к дорогам предъявляются новые требования - ровность покрытия, беспыльность и хорошее сцепление с шинами.
Увеличение связности щебенок в покрытии достигается внедрением в толщу покрытия органических вяжущих материалов - битума или дегтя, что увеличивает прочность и изнсеоустойчивость дороги. Наличие вяжущих материалов в покрытии позволяет ровно укатать катками его поверхность, связать пыль и таким образом обеспылить дорогу и улучшить сцепление с шинами. Органическое вяжущее вещество обволакивает тонкой пленкой минеральные частицы и связывает их между собой.
Белое шоссе, обработанное битумом или дегтем, приобретает черный цвет и поэтому такие покрытия называют «черными».
Стабилизацию грунтов можно производить как на местных, так и на привозных грунтах. Для стабилизации наиболее подходящими являются супеси и суглинки. При стабилизации грунтов верхний растительный слой (дерн) с-корнями трав и кустарника должен быть удален, так как при гниении частиц растительности образуются пустоты.
Стабилизация грунтов состоит из следующих основных операций: – подготовки полосы грунта; – разрыхления и измельчения грунта; – распределения вяжущего материала; – перемешивания измельченною грунта с вяжущим материалом; – поливки и окончательного перемешивания с водой измельченного грунта, смешанного с порошкообразным вяжущим при стабилизации цементом или известью; – уплотнения полосы, стабилизированного грунта.
Подготовка полосы заключается в удалении дернового слоя и корней пней и кустарников и в планировании полосы.с засыпкой местных впадин и срезкой бугров и кочек.
При этом профилируют земляное полотно и нарезают боковые кюветы. Работы по подготовке полосы выполняют бульдозерами и, если нужно, корчевателями, а также грейдерами или автогрейдерами.
Если стабилизируют местные грунты, то соответствующую полосу земляного полотна подвергают разрыхлению и измельчению. Если стабилизация производится не на местном грунте, то нужный грунт привозят из притраосового карьера скреперами, тракторными прицепами или автосамосвалами, распределяют и планируют привезенный грунт на земляном полотне и затем его разрыхляют и измельчают.
Разрыхлять плотные, тяжелые супеси и суглинки целесообразно прицепными тракторными плугами и боронами.
Легкие грунты разрыхляют прицепными тракторными фрезами, которые затем измельчают разрыхленный грунт. Разрыхление и измельчение осуществляются несколькими проходами машин по обрабатываемой полосе.
Чем интенсивнее измельчается грунт, тем лучше и равномернее он смешивается с вяжущим материалом и тем прочнее получается стабилизированный слой. В нормально измельченном грунте количество частиц размером 3-5 мм не должно превышать 3-5% по весу, что проверяют специальными пробами.
Стабилизация цементом
Цемент или известь привозят на место работ в цементовозах или автосамосвалах и вручную лопатами распределяют равномерно по обрабатываемой полосе непосредственно перед перемешиванием всухую. Специальные машины для распределения цемента и извести пока не изготовляются.
Грунт смешивают с вяжущим всухую, затем поливают водой из автогудронатора, после чего окончательно перемешивают несколькими проходами прицепной фрезы и уплотняют укаткой.
Стабилизация битумом или дегтем
Битум или деготь привозят и разливают автогудронатором непосредственно перед перемешиванием, чтобы вяжущее не остыло.
Грунт с вяжущим материалом перемешивают несколькими проходами прицепной фрезы и уплотняют укаткой.
Стабилизированный слой уплотняют пневмошинным катком Д-219 на прицепе к автомобилю или колесному трактору. Буксировка катка гусеничным трактором недопустима из-за порчи поверхности полосы шпорами гусениц.
