ПРИМЕНЕНИЕ ИОННЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ОСНОВАНИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Егоров Г.В. (СВФУ им. М.К. Амосова, Якутск, РФ)
Андреева А.В. (ИПНГ СО РАН, г. Якутск, РФ)
In the given work influence of technological parameters on physicomechanical properties of materials for building of the bases of highways with application of the ionic stabilizer is considered. Optimum modes are found and the manufacturing techniques of samples are offered.
Применение укрепленных грунтов в дорожных основаниях является одной из наиболее реальных возможностей снижения стоимости строительства и затрат ресурсов. Эти материалы не требуют дальних перевозок автомобильным транспортом и исключают надобность в перевозках таких материалов железнодорожным транспортом.
Укрепление вяжущими материалами грунтов и местных материалов разнообразного состава и свойств является эффективным и дешевым методом при строительстве дорог в различных климатических зонах. В связи с этим стало необходимо использование грунтов различного происхождения и химико-минералогического состава в качестве местного, а значит, дешевого сырья, пригодного для строительства дорожных оснований.
Надлежащие свойства укрепленных грунтов гарантируют не только правильный подбор состава, а также соблюдение технологических операций при их приготовлении, уплотнении и уходе.
Укрепление грунтов – новый подход к конструированию дорожных и аэродромных одежд. При устройстве слоев основания и морозозащитного слоя проезжей части и обочин из укрепленных грунтов поступление влаги к материалу земляного полотна сверху через дорожную одежду практически исключается. В результате этого влажность верхней части земляного полотна всегда бывает меньше, чем при устройстве традиционных щебеночных оснований на дренирующем песчаном слое. Вследствие хорошей распределяющей способности слоев из укрепленных грунтов ровность покрытий на таких основаниях обычно лучше, чем на щебеночном или гравийном основании.
В качестве объектов исследования были выбраны глина месторождения Ой-Бесс Республики Саха (Якутия), ионный стабилизатор «ANT» и портландцемент 400-Д20 Мохсоголлохского месторождения Республики Саха (Якутия), производства ОАО ПО «Якутцемент», который был использован в качестве вяжущего, широко применяемый в дорожном строительстве.
Для проведения исследований были изготовлены цилиндрические образцы диаметром и высотой 50 мм на технологическом оборудовании, разработанном в Институте неметаллических материалов СО РАН [1]. При этом усилие прессования (Р) составляло 3 МПа, формовочная влажность (W) – 12 масс. %, содержание ионного стабилизатора варьировало от 0,005 до 0,01 масс. %, количество портландцемента – от 3 до 5 масс. %. Продолжительность сушки – 28 суток. Было исследовано влияние технологических параметров на прочность при сжатии разрабатываемых материалов и определены их оптимальные значения.
Для улучшения физико-механических показателей материалов для строительства верхних слоев оснований автомобильных дорог нами были проведены исследования по стабилизации этих материалов добавками.
Анализ полученных результатов показывает, что прочность при сжатии образцов увеличивается линейно в зависимости от количества портландцемента. При этом наблюдается повышение прочности от 3 до 5 масс. % на 20 %. Учитывая экономические цели данной работы целесообразно использовать при изготовлении материалов для оснований автомобильных дорог количество вводимой минеральной вяжущей 3 масс. %. Таким образом, было выбрано оптимальное количество вводимой добавки – 3 масc. % портландцемента.
Дальнейшее исследование заключалось в оптимальном выборе количества ионного стабилизатора «ANT». Количество варьировалось от 0,005 до 0,01 масс. %. На основании проделанной работы можно сказать, что увеличение количества ионного стабилизатора приводит к линейному повышению прочности материалов. Учитывая показатели ГОСТ 30491-97 [2] для укрепленных грунтов – 1,5 МПа, экономически выгодно использовать композиты с добавкой «ANT» 0,005 масс. % для изготовления материалов для оснований автомобильных дорог.
Дальнейшие исследования заключались в исследовании свойств материалов при использовании комплекса добавок для выбора оптимального состава с наилучшим показателем по прочности при формовочной влажности 12 масс. % и усилии прессования – 3 МПа. Исследованиям были подвержены материалы следующего состава: глинистое сырье – 84,995 масс. %, «ANT» - 0,005 масс. %, портландцемент – 3 масс. %. При этом предел прочности при сжатии составляет 3,89 МПа, что на 64,01 % выше, чем показатели по ГОСТ для оснований автомобильных дорог.
Результаты данной работы показали, что материалы для строительства верхних слоев оснований для автомобильных дорог имеют следующий состав: глинистое сырье – 84,995 масс. %, «ANT» - 0,005 масс. %, портландцемент – 3 масс. %. При этом усилие прессования составляет 3 МПа и формовочная влажность – 12 масс. %.
Литература
1. Попов С.Н., Степанов И.И., Черский И.Н. Оборудование для полусухого прессования мелкоштучных строительных материалов // Неметаллические материалы и конструкции для условий Севера. – Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1996. – С.81-87.
2. ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства». – М.: Изд-во стандартов, 1997. – 13 с.