Песок стабилизированный цементом. Технология стабилизации и укрепления грунтов «ANT. Ноу-хау компании Национальные Ресурсы
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.
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 и укрепление грунтов
Компания «СТРОЙTRUST»предлагает своим клиентам эффективную технологию - строительство дорог методом стабилизации грунта. Такая методика стала использоваться в начале 80-х годов в Америке, а затем и в странах Европы. Стабилизация грунта представляет собой процесс улучшения прочностных характеристик грунта путем введения в него определенного количества связующих агентов. Необходима стабилизация грунтов в дорожном строительстве, возведении сооружений и зданий промышленного и жилого назначения, а также при проведении различных работ на участках с вязким грунтом и другими сложными геолого-геодезическими параметрами.
Основная область применения такого метода, как стабилизация грунта: строительство дорог, их реконструкция и ремонт. Мы используем данный метод для устройства:
временных, вспомогательных, технологических и грунтовых дорог (стабилизация грунтовых дорог);
- полигонов ТБО и опасных веществ;
- вертолетных площадок и взлётно-посадочных полос;
- портовых контейнерных терминалов;
- основания под железнодорожные пути;
- тротуаров, парковых, велосипедных и пешеходных дорожек;
- парковок, автостоянок, торговых и складских центров и терминалов;
- оснований под стадионы, спортивных и детских площадок;
- оснований под укладку тротуарной плитки, промышленные полы и др.
Технология стабилизации грунта
Выделяют глубинную (массовую) и поверхностную стабилизацию грунта. При глубинной технологии связующее вводят на глубину до 5 метров, а при поверхностной - добавки распределяют по поверхности, а затем смешивают с грунтом посредством фрез.
Технология стабилизации грунта основана на измельчении с последующим перемешиванием непосредственно на месте строительства вяжущего (как правило, цемента) с местным грунтом и одновременным добавлением комплекса определенным образом подобранных веществ. Таким образом, в конструкции основания используется не привозной материал (щебень, песок), а местный укрепленный грунт с определенными характеристиками.
Стабилизация грунта, цена которой определяется различными факторами, имеет множество методологий проведения, различающихся составом вяжущих средств. Такие вещества делятся на группы:
- сухую;
- водно-эмульсионную;
- комбинированную (смешанную).
Наибольшую популярность получила классическая «сухая» технология (стабилизация грунтов известью и стабилизация грунта цементом). В этом случае не требуется предварительное увлажнение: для схватывания цемента достаточно влаги, содержащейся в почве. Если же естественное содержание воды высоко, то увеличивают содержание в смеси извести, способствующей выведению избытка влаги. Для того чтобы точно определить расход материалов, проводят лабораторный анализ грунта.
Мы выполняем работы при помощи специального оборудования, включающего высокопроизводительные современные грунтосмесительные дорожные фрезы - ресайклеры и стабилизаторы грунта. Данный метод требует точного соблюдения технологии, лабораторного контроля всех этапов работ. Наши специалисты, благодаря многолетнему опыту и высокой квалификации, обеспечат подбор оптимального состава компонентов в зависимости от заданных условий и требуемых характеристик.
Стабилизация и укрепление грунтов: преимущества
Стабилизация грунта, осуществляемая профессионалами компании «СТРОЙTRUST», обладает следующими преимуществами.
- Возможность проведения работ во влажных условиях.
- Отсутствие необходимости вывоза неиспользованного грунта.
- Возможность использования в качестве сырья побочных промышленных продуктов.
- Уменьшение количества привозного материала.
- Снижение воздействия на окружающую среду.
- Снижение затрат на закупку и перемещение стройматериалов, содержание построенных объектов.
- Уменьшение общей стоимости строительства дорог (до 20%).
- Снижение масштабов земляных работ и сроков строительства в целом.
- Обеспечение покрытия с долгим сроком эксплуатации, высоким уровнем морозоустойчивости и водостойкости.
- Полученное покрытие улучшает свою несущую способность по мере эксплуатации.
При осуществлении такого метода, как стабилизация грунтов, стоимость определяется видом и характеристиками используемой техники, составом и количеством добавляемого комплекса веществ, объемом работ. Мы предлагаем максимально качественное выполнение работ при минимальной стоимости.
При разработке Дорожной классификации стабилизаторов учитывался накопленный отечественны й и зарубежный опыт использования химических добавок (стабилизаторов) и вяжущих для улучшения свойств грунтов в дорожном строительстве. Однако, применительно к отечественной практике дорожного строительства, следует четко разграничить две параллельно существующие, но принципиально различные технологии: технологию стабилизации грунтов и технологию укрепления грунтов.
Технология стабилизации отличается тем, что глинистые грунты обрабатываются только теми видами стабилизаторов, которые не содержат вяжущих как структурообразующих элементов, т.е. согласно Общей классификации (см. рисунок) к ним следует относить катионные (катионоактивные), анионные (анионоактивные), универсальные и наноструктурированные стабилизаторы.
С помощью технологии стабилизации изменяется в положительную сторону практически весь комплекс водно-физических свойств глинистого грунта. При этом увеличивается его гидрофобность. За счет уменьшения коэффициента фильтрации снижается его водопроницаемость. Также снижаются, вплоть до полного исключения, пучинистость и набухаемость грунтов. Уменьшается высота капиллярного поднятия и оптимальная их влажность с одновременным ростом максимальной плотности при стандартном уплотнении (ГОСТ 22733-2002).
Технологию стабилизации следует рекомендовать к применению для грунтов, укладываемых в рабочем слое земляного полотна, так как наиболее интенсивно процессы водно-теплового режима (ВТР) и влагопереноса затрагивают, главным образом, верхнюю часть земляного плотна дорожной конструкции. При этом стабилизация грунтов рабочего слоя не только благоприятно повлияет на ВТР, но и даст возможность укладывать местные тинистые грунты, ранее не пригодные для использования в этом элементе дорожной конструкции, за счет подъема их водно-физических характеристик по водопроницаемости (ГОСТ 25584-90), пучинистости (ГОСТ 28622-90), набухаемости (ГОСТ 24143-80) и размокаемости (ГОСТ 5180-84) до требуемых величин.
Технология комплексной стабилизации отличается тем, что глинистые грунты обрабатываются структурированными стабилизаторами (см. рисунок 1), т. е. теми, которые содержат в своем составе вяжущее, либо любыми другими стабилизаторами в количестве, не превышающем 2% по массе грунта, либо применяются все другие виды стабилизаторов, согласно их Общей классификации (см. рисунок 1, рисунок 2), но с дополнительным внесением в грунт вяжущего в тех же количествах.
Технологии комплексной стабилизации глинистых грунтов, кроме улучшения их водно-физических свойств, способствует образованию жестких кристаллизационных связей, что положительно сказывается на увеличении физико-механических характеристик грунтов и в первую очередь таких, как сдвиговая прочность и модуль деформации.
Увеличение прочностных и деформационных характеристик комплексно стабилизированных глинистых грунтов дает возможность использовать их для устройства не только рабочего слоя, но и для обочин, а также грунтовых оснований дорожных одежд и покрытий местных (сельских) дорог. Увеличение количества используемого при обработке грунта вяжущего сверх 2% по массе при сохранении количества вводимых в грунт добавок стабилизаторов (до 0,1 % по массе) переводит технологию стабилизации грунтов в технологию укрепления грунтов, которую с учетом наличия добавок следует характеризовать как технологию комплексного укрепления грунтов.
Наличие в укрепленном глинистом грунте добавок стабилизаторов, во-первых, приводит к снижению требуемого расхода вяжущего и, во-вторых, дает возможность увеличить морозо- и трещиностойкость укрепленных грунтов.
Комплексно укрепленные грунты также как груты укрепленные следует применять в качестве оснований в конструкциях дорожных одежд в соответствии с ГОСТ 23558-94.
С учетом изложенного, Дорожная классификация стабилизаторов (см. рисунок 2) составлена по целевым функциям обработки грунтов добавками. Это означает, что в зависимости от конечной функции обработанного стабилизаторам и грунта, выбирается определенный вид обработки грунта с учетом свойств грунта по показателю pH и вида совместимого с этим грунтом стабилизатора.
Также по функции свойств грунта определяется назначение получаемого материала в требуемый конструктивный элемент дорожной одежды и земляного полотна автомобильной дороги. Поэтому прикладной характер Дорожной классификации стабилизаторов выражен в ее функциональной направленности, т.е. она четко отражает цель и область использования стабилизатора в дорожной конструкции. Поэтому выделяются следующие основные целевые функции:
Первая функция - гидрофобизация грунта в рабочем слое.
Вторая функция - структуризация (совместно с гидрофобизацией) грунта в основаниях дорожных одежд.
Третья функция - повышение морозо- и трещиностойкости укрепленных грунтов в конструктивных слоях дорожных одежд.
Все выделенные целевые функции процесса воздействия на грунт добавками стабилизатора реализуются с помощью сходной технологии, в основе шторой лежит объединение грунта с добавками и его уплотнение при оптимальной влажности.
Различие в физико-механических свойствах грунтовой смеси зависит от вида и количественных соотношений стабилизатора и вяжущего в грунте и вида последнего. Поэтому в качестве основы деления наиболее общего и широкого понятия «Обработка грунтов добавками» выбраны следующие основные признаки.
Класс: Определяется глубиной воздействия и степенью изменения структурных и физико-механических характеристик фунта.
Вид: Определяется типом добавок и их количественным соотношением, с помощью которых реализуется требуемый уровень изменения физико-механических характеристик фунта.
Подвид: Определяется условиями совместимости в фунтовой смеси знака заряда ионов стабилизатора и видом фунтов по pH (кислые, щелочные, нейтральные).
В разработанной Дорожной классификации стабилизаторов рассматриваются лишь те материалы и добавки, а также виды и разновидности грунтов, которые получили наиболее широкое применение и имеют положительный практический опыт. Исходным продуктом в Дорожной классификации являются стабилизаторы, виды которых соответствуют их Общей классификации (см. рисунок).
Для обработки стабилизаторами следует применять при оптимальной влажности: грунты с числом пластичности от 1 до 22, при содержании песчаных частиц не менее 40% по массе и пределом текучести WL не более 50%, а также все разновидности крупно обломочных и песчаных грунтов, содержащих в своем составе пылеватые и глинистые частицы в количестве не менее 15% по массе, с содержанием легкорастворимых солей - сульфатов - не более 2% по массе, хлоридов - не более 4% по массе, гумуса - не более 2% по массе и примеси гипса - не более 10%.
Нормативные ссылки:
- ГОСТ 29213-91 (ИСО 896-77)Вещества поверхностно-активные. Термины и определения
- ГОСТ 25584-90 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации
- ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
- ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности.
- ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация
- ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
- ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
