Область застосування ґрунтових укріплених шарів та вимоги до компонентів сумішей і конструкцій

Влаштування основ і покриттів із грунтів, укріплених неорганічними в'яжучими

В конструкціях дорожніх одягів ґрунти, що укріплені в'яжучими матеріалами, використовують для основи під цементобетонні й асфальтобетонні покриття, а також для влаштування покриття з подвійною поверхневою обробкою на дорогах V категорії.

Влаштування дорожнього одягу із використанням в основі чи нижніх шарах покриття укріплених ґрунтів дозволяє знизити вартість будівництва й поліпшити водно-тепловий режим роботи дорожньої конструкції вцілому.

Шари з ґрунтових укріплених сумішей розрізняються за в'яжучим, яке використовується в їх складі, а саме: мінеральні (цемент, шлак, вапно), органічні (бітум та дьоготь) та комплексні в'яжучі. Цементоґрунтові шари серед них виділяються високою міцністю й теплостійкістю, але мають малу зносо-, морозо- і тріщиностійкість. Ґрунтові суміші, які укріплені органічними в'яжучими, мають низьку тепло- та водостійкість. Перелічені недоліки усуваються певним чином при укріпленні ґрунтів комплексними (органо-мінеральними) в'яжучими, а також синтетичними смолами й хімічними речовинами.

Залежно від типу в'яжучого, яке використовується для укріплення ґрунту, формуються різні групи просторових структур укріпленого ґрунту: кристалізаційна (І), коагуляційна (ІІ) та конденсаційна (ІІІ) групи. В межах кожної групи виділяються типи структур: І₁ – кристалізаційна моноструктура; І₂ – коагуляційно-кристалізаційна бінарна структура; І₃ – конденсаційно-кристалізаційна бінарна структура.

Бінарні взаємопоглинаючі структури характеризуються різними властивостями і взаємно доповнюють одна одну. В назві бінарних структур спочатку виділяють структуру, яка в укріпленому ґрунті займає менший об'єм, а потім домінуючу структуру. Залежно від сфери використання укріпленого ґрунту його властивості корегують у необхідному напрямі способом зміни пропорції складових суміші.

Створення укріплених ґрунтових шарів базується на основних принципах:

– забезпечення нормативних вимог щодо властивостей укріпленого ґрунту;

– економічна доцільність використання даного складу суміші;

– обмеження забруднення навколишнього середовища в процесі укріплення ґрунтів та їх перебуванні у дорожній конструкції.

На основі цих принципів рекомендуються "холодні" технології змішування компонентів укріплених ґрунтів із використанням домішок з промислових відходів та внесення в ґрунт речовин, які підсилюють цементуючі властивості сумішей.

Технологія зміцнення ґрунтів створюється на основі оптимального використання та раціонального поєднання окремих постійно діючих факторів для конкретного різновиду ґрунту.

За своїми властивостями шари з ґрунтів, укріплених неорганічними в'яжучими, займають проміжне положення між жорсткими й нежорсткими дорожніми одягами. Підвищена міцність й жорсткість роблять їх застосування досить ефективними. Проте низький опір динамічним навантаженням обумовлює їх низьку тріщиностійкість та значну стираність порівняно з укріпленням ґрунтів органічними в'яжучими. Внаслідок цього над верхніми шарами дорожнього одягу з ґрунтів, укріплених мінеральними в'яжучими, необхідно влаштовувати шари з матеріалів, які оброблені органічним в'яжучим, які посліблюють вплив транспортних навантажень і погодних факторів на дорожню конструкцію.

Ґрунти, укріплені неорганічними в'яжучими, поділяються на три класи міцності (див. табл 8.1), при цьому суміші І і ІІ класу застосовують на дорогах вищих категорій, ІІІ класу – на дорогах нижчих категорій.

Фізико-механічні характеристики ґрунтів,
які укріплені неорганічними в'яжучими

Таблиця 8.1

Властивості укріплених ґрунтів	Значення показників за класом міцності
І	ІІ	ІІІ
Міцність на стиск водонасичених зразків, МПа	6-4	4-2	2-1
Міцність на розтяг при згинанні водонасичених зразків, МПа	1,0	0,6	0,2
Коефіцієнт водостійкості, не менше	0,75	0,70	0,65

Показники властивостей ґрунтів, укріплених цементом, визначаються на 28-у добу твердіння, а інших мінеральних в'яжучих – на 90-у добу.

Вимоги до ґрунтів

Укріпленню підлягають нескельні ґрунти при вмісті в них часток більших за 5 мм менше 25% від загальної маси суміші та більших 10 мм – менше 10%. Грубоуламкові ґрунти з розміром часток більше 40 мм

Для укріплення мінеральними в'яжучими застосовують ґрунти:

– крупноуламкові незцементовані, що близькі до оптимального складу, піски гравелисті, крупні й середні різнозернисті;

– крупноуламкові незцементовані ґрунти неоптимального складу, одномірні крупні, середні й мілкі піски;

– пилуваті піски, різні супіски з числом пластичності менше 3;

– супіски, близькі до оптимального складу, супіски легкі, крупні й пилуваті;

– супіски важкі пилуваті, суглинки легкі й легкі пилуваті;

– суглинки важкі й важкі пилуваті;

– глини піщані й пилуваті з числом пластичності не більше 22;

– глини з числом пластичності до 27.

Для економії в'яжучого слід вибирати ґрунти з мінімальним вмістом гумусових речовин (не більше 10% від маси ґрунту).

Ґрунти, які мають кисле середовище (рН менше 7), допускається укріплювати цементом за умови нейтралізації кислотності добавками вапна, каустичної соди чи інших лужних сполук.

Укріпляти портландцементом засолені ґрунти допускається при вмісті солі не більше 4% від маси ґрунту при хлоридному, сульфато-хлоридному й хлоридо-сульфатному засоленні та 2% – при сульфатному засоленні. Засолені ґрунти, в яких вміст солі 4–6%, допускається укріпляти портландцементом лише з домішками вапна (1-2% від маси ґрунту).

Глинисті ґрунти (важкі супіски, суглинки й глини) перед їх обробленням любими в'яжучими мають бути подрібнені. Після подрібнення вміст в ґрунті грудок глини крупніше 5 мм не повинен бути більше 25% за масою, у том числі крупніші 10 мм – не більше 10%. Ґрунти перед обробленням повинні мати оптимальну вологість.

Вимоги до в'яжучих

Для укріплення ґрунтів застосовують такі мінеральні в'яжучі.

– портландцемент та шлакопортландцемент: для влаштування основ повинен мати марку не нижче 300, а для покриттів – не нижче 400;

– вапно порошковидне будівельне І й ІІ сортів гідравлічне й повітряне як гашене, так і негашене;

– золи виносу сухого відбору з вмістом вільного окису кальцію не менше 8% від загальної маси при використанні без інших в'яжучих, в суміші с цементом – вміст окису кальцію має бути не менше 4%;

– активні доменні й феросплавні шлаки та бокситові шлами.

Для укріплення ґрунтів використовують добавки:

– хлористий кальцій – у засушливих районах для запобігання втрат води; для солонцюватих глин і важких суглинків, що сприяє об'єднанню глинистих і пилуватих часток у мікроагрегати і зменшенню їх гідрофільності;

– силікат натрію (рідке натрієве скло) – для підвищення міцності цементогрунту, прискорення його тужавлення і зменшення витрат цементу при різновидах карбонатних ґрунтів;

– поверхнево-активні речовини.

При влаштуванні шарів ґрунту, які укріплюються неорганічними в'яжучими, використовується питна вода.

Дата добавления: 2014-01-07