Brtveni aditivi za tlo u cestogradnji. Jačanje i stabilizacija tla

Tehnologija stabilizacije tla pretvara gotovo svako tlo u čvrst temelj.

National Resources nudi usluge stabilizacije tla (GOST 23558-94) korištenjem anorganskih veziva.Stabilizacija tla je učinkovit način za stvaranje baza za različite premaze.

Tvrtka "National Resources" više od 10 godina radi na području izgradnje i opremanja cestovne baze.

Bavi se cijelim nizom radova na izgradnji temelja kolnika i cesta, te industrijskih i skladišnih lokacija, metodi učvršćivanja i stabilizacije tla raznim materijalima.

Jamstvo dobro osmišljenog i izvedenog projekta je dugogodišnje iskustvo tvrtke - jedna od naših glavnih prednosti.

Tim profesionalaca spreman je za rad u najtežim vremenskim uvjetima s gotovo svim vrstama tla. Zahvaljujući velikom praktičnom iskustvu i akumuliranoj bazi znanja o analizi tla, korištenjem suvremene opreme, tvrtka "NR" omogućuje odabir optimalan sastav stabilizirajuća smjesa, što je jamstvo i jamstvo kvalitete podloge ceste do 15 godina.

Iza kvalitete projekata, radova i materijala stoji tijesna znanstvena suradnja sa specijaliziranim institutima u Rusiji i zemljama ZND-a, što nam daje još više povjerenja kako u korištene tehnologije tako i u njihovu visoku učinkovitost. Svaki uzorak tla i kolnika laboratorijski je ispitan u posebno simuliranim uvjetima, što pomaže da se izbjegnu pogreške tijekom izgradnje ceste.

Povratne informacije o izvršenim narudžbama te stručna i znanstvena suradnja, sažetak završeni projekti i naše jamstvo vam pružaju povjerenje u izgradnju ili popravak cesta od strane National Resources.

Tvrtka "NR" raspolaže učinkovitom i produktivnom opremom za obavljanje cijelog niza usluga stabilizacije i recikliranja cesta.

Flota tvrtke koristi najveće i najproduktivnije Wirtgen WR250 reciklere. Kapacitet jednog reciklera je 8000 m2 po smjeni. Dubina nabijanja doseže 560 mm.

Flota od 10 Wirtgen WR250 reciklaža. omogućuje izvođenje najsloženijih poslova u najkraćem mogućem roku.

Također, u prisutnosti tvrtke koriste se: posipači cementa, valjci, motorni grederi i montirani stabilizatori (za korištenje u malim prostorima).

O tehnologiji

stabilizacija tla je postupak temeljitog mljevenja i miješanja tla s odgovarajućim anorganskim vezivom (cementom ili vapnom), dodaju se u omjeru od 5-10% težinski, nakon čega slijedi zbijanje.

Pri korištenju ove tehnologije s anorganskim vezivima nema potrebe za značajnom količinom transporta, jer se može ojačati apsolutno svako lokalno tlo, bilo da se radi o ilovači, pjeskovitoj ilovači ili pjeskovitom tlu koje se nalazi u blizini, a preostaju samo vezivni materijali. dostavljen na gradilište.

Predstavljena tehnologija je izdržljiva konstrukcija cesta i gradilišta otporna na habanje s visokokvalitetnim karakteristikama za sva ekstremna opterećenja i klimatskim uvjetima Rusija.

Izgradnja cesta stabilizacijom tla

Tehnologija stabilizacije tla koristi se u sljedećim konstrukcijama:

sanacija i rekonstrukcija postojećih cesta;
prilikom izgradnje autocesta IV–V kategorije;
privremene, tehnološke, pomoćne i zemljane ceste;
nogostupi, park, pješačke i biciklističke staze;
parkirališta, parkirališta, spremišta i trgovački centri i terminali pri stvaranju čvrstih temelja za izgradnju objekata različitih kategorija;
odlagališta čvrstog otpada i opasnih tvari;
podloge za industrijske podove i polaganje ploča za popločavanje;
temelji za željezničke pruge.

Video stabilizacije tla

prednosti: TROŠKOVI / RADNO VRIJEME / ČVRSTOĆA TEMELJA / JAMSTVO

Ova metoda ima niz prednosti u odnosu na tradicionalne metode izgradnje temelja cesta.

TROŠKOVI 50% smanjenje cijene građevinskih radova.

BRZINA RADOVA od 3.000 m2 do 8.000 m2 po smjeni.

ČVRSTOĆA PODLOGE krajnja tlačna čvrstoća tijekom stabilizacije tla korištenjem anorganskih veziva doseže 500 MPa.

JAMSTVO Jamstveni rok na podlogu ceste s tehnologijom stabilizacije tla doseže 15 godina.

Predstavljene prednosti postale su moguće zahvaljujući sljedećim čimbenicima:

potpuno odbijanje upotrebe nemetalnih materijala (lomljeni kamen, pijesak),
odsutnost zemljani radovi o iskopu tla za konstrukciju ceste, te, shodno tome, nedostatku odlaganja ovog tla,
potpuna mehanizacija procesa,
moderna tehnologija koja vam omogućuje da ubrzate brzinu rada.

Stabilizacija tla
Dobivena baza može se koristiti kako samostalno, bez nanošenja sloja asfalta, tako i zajedno s njim.

Također je važno da metoda nema štetan utjecaj na okoliš, a također podrazumijeva potpunu autonomiju i slobodu u izboru materijala. Suvremena oprema omogućuje učinkovito izvođenje stabilizacije tla izravno na gradilištu do dubine do 50 cm u jednom radnom prolazu s velikom točnošću u doziranju veziva.

Znanje o nacionalnim resursima

Korištenje Hintove tehnologije dezintegracije omogućilo je dobivanje stabilizirane baze korištenjem cementa u količini od 2%.

Ova tehnologija omogućuje povećanje karakteristika čvrstoće stabilizirane baze.

Stabilizacija tla je mogućnost izgradnje ceste od zemlje, bez nametanja skupe asfalt betonske podloge.

Postoji fleksibilan sustav popusta! Individualni pristup u formiranju cjenovne politike za svakog klijenta!

Stabilizacija tla

DO kategorija:

O strojevima za izgradnju cesta

Stabilizacija tla

Tla koja se koriste u cestogradnji imaju određene granične pokazatelje čvrstoće, odnosno sposobna su nositi određenu količinu tereta od vozila u pokretu.

U posljednjih godina bila razvijena nova metoda povećanje čvrstoće tla dodavanjem aditiva veziva - cementa, vapna, bitumena, katrana. Ova metoda se naziva stabilizacija tla vezivom. Tla ojačana ovom metodom koriste se za izgradnju temelja cesta ispod kapitalne obloge od asfalt betona i za izradu lakih kolnika umjesto asfalt betona. Izgradnja temelja i kolnika od stabiliziranog tla je 3,5-5 puta jeftinija od izgradnje podloga od lomljenog kamena ili asfalt betonskih kolnika. Osnovni sloj stabiliziranog tla debljine 30 cm po čvrstoći je jednak sloju lomljenog kamena debljine 18-20 cm; lagani kolnik od stabiliziranog tla debljine 15-20 cm jednak je čvrstoći asfalt betonskog kolnika debljine 6-10 cm.

Ranije su se cestovne površine gradile u obliku kaldrme (kaldrmisana magistrala) ili polaganjem sloja šljunka debljine 6-15 cm, valjanog kotačima zaprege ili cestovnim valjcima (šljunčana ili "bijela" autocesta). S razvojem automobilskog prometa, snaga ovih autocesta pokazala se nedovoljnom.

Glavni razlog brzog uništavanja bijelih autocesta automobilskim kotačima je slaba povezanost pojedinačnog šljunka međusobno.

Osim toga, u vezi s velike brzine cestovnog prometa postavljaju se novi zahtjevi na prometnice - ravnost podloge, neprašina i dobro prianjanje s gumama.

Povećanje kohezije lomljenog kamena u premazu postiže se uvođenjem organskih veziva u debljinu premaza - bitumena ili katrana, čime se povećava čvrstoća i trajnost kolnika. Prisutnost vezivnih materijala u premazu omogućuje ravnomjerno valjanje njegove površine valjcima, vezanje prašine i tako uklanjanje prašine s ceste i poboljšanje prianjanja guma. Organsko vezivo oblaže mineralne čestice tankim filmom i povezuje ih.

Bijela autocesta tretirana bitumenom ili katranom postaje crna i stoga se takvi premazi nazivaju "crnim".

Stabilizacija tla može se provesti i na domaćim i na uvoznim tlima. Za stabilizaciju najprikladnije su pješčana ilovača i ilovača. Prilikom stabilizacije tla potrebno je ukloniti gornji biljni sloj (busen) s korijenjem trava i grmlja, jer truljenjem vegetacijskih čestica nastaju šupljine.

Stabilizacija tla sastoji se od sljedećih glavnih radnji: - priprema trake tla; – rahljenje i mljevenje tla; - distribucija vezivnog materijala; - miješanje usitnjenog tla s vezivnim materijalom; - zalijevanje i završno miješanje s vodom usitnjenog tla, pomiješanog s vezivom u prahu kada se stabilizira cementom ili vapnom; – trakasto zbijanje, stabilizirano tlo.

Priprema trake sastoji se od uklanjanja travnatog sloja i korijenja panjeva i grmlja te u planiranju trake sa zasipanjem lokalnih udubljenja i rezanjem nasipa i izbočina.

Istovremeno se profilira podloga i izrezuju bočni jarci. Radove na pripremi trake izvode buldožeri i, po potrebi, rovokopači, kao i grejderi ili motorni grejderi.

Ako se lokalna tla stabiliziraju, tada se odgovarajuća traka podloge podvrgava rahljanju i brušenju. Ako se stabilizacija ne provodi na lokalnom tlu, potrebno je tlo iz kamenoloma blizu traosa dovozi strugačima, traktorskim prikolicama ili kiperima, dovezeno tlo se raspoređuje i planira po podlozi, a zatim se rahli i drobi.

Gustu, tešku pješčanu ilovaču i ilovaču preporučljivo je rahliti vučenim traktorskim plugovima i drljačama.

Lagana tla rahle se vučenim traktorskim rezačima, koji potom zgnječe rahlilo tlo. Otpuštanje i mljevenje provode se s nekoliko prolaza strojeva duž obrađene trake.

Što se tlo intenzivnije drobi, to se bolje i ravnomjernije miješa s vezivom i dobiva se jači stabilizirani sloj. U normalno zgnječenom tlu, broj čestica veličine 3-5 mm ne smije biti veći od 3-5% mase, što se provjerava posebnim uzorcima.

stabilizacija cementa

Cement ili vapno se dovoze na gradilište u kamionima za cement ili kiperima i ručno lopatama ravnomjerno razbacuju po obrađenoj vrpci neposredno prije suhog miješanja. Posebni strojevi za distribuciju cementa i vapna još nisu proizvedeni.

Tlo se suho pomiješa s vezivom, zatim zalije vodom iz razdjelnika asfalta, nakon čega se na kraju miješa s nekoliko prolaza vučenog glodala i zbije valjanjem.

Stabilizacija bitumenom ili katranom

Bitumen ili katran se dovozi i ulijeva asfaltnim razdjelnikom neposredno prije miješanja kako se vezivo ne bi ohladilo.

Tlo s vezivom se miješa s nekoliko prolaza vučenog rezača i zbija valjanjem.

Stabilizirani sloj se zbija valjkom s pneumatskim gumama D-219 na prikolici do automobila ili traktora na kotačima. Vuča valjka gusjeničnim traktorom je neprihvatljiva zbog oštećenja površine trake gusjeničnom ostrugom.

Tehnologija ojačanja/stabilizacije tla anorganskim vezivom koristi se u građevinarstvu više od 60 godina, kako kod nas tako i u mnogim inozemnim zemljama.

Pri korištenju ove tehnologije, ovisno o konačnom rezultatu, odvaja se stabilizacija tla i jačanje tla.

Prilikom stabilizacije tla moguće je poboljšati uvjete za zbijanje lokalnih tala, uključujući preplavljena i napuhana. Ova metoda omogućuje postavljanje slojeva za zaštitu od smrzavanja, kao i povećanje nosivosti temeljnih tla.

Kod jačanja tla dolazi do značajnog povećanja fizičko-mehaničkih karakteristika lokalnih tala. Metoda se koristi za ugradnju i slojeva za zaštitu od smrzavanja i nosivih slojeva baza.

Regulatorni dokumenti: GOST 30491-97. Organo-mineralne smjese i tla ojačana organskim vezivom za izgradnju cesta i aerodroma. Tehnički podaci". GOST 23558-94. “Mješavine drobljenog kamena-šljunka-pijeska i tla tretiranih anorganskim vezivom za izgradnju cesta i aerodroma. Tehnički podaci".

Područje primjene

U nedostatku jakih kamenih materijala u građevinskom području, kao i pjeskovitih tla pogodnih za izgradnju temelja, kako pokazuje domaće iskustvo, moguće je učinkovito iskoristiti raspoloživa lokalna tla, poboljšana ili ojačana raznim vezivima.

Tehnologija stabilizacije/armiranja tla metodom miješanja na licu mjesta može se koristiti u izgradnji osnovnih slojeva konstrukcije: gornji i donji slojevi.

Opis

Korištenje veziva u stabilizaciji/jačanju lokalnih tala može povećati gustoću, povećati vodootpornost i otpornost na mraz.

Suvremena oprema omogućuje učinkovito poboljšanje/jačanje lokalnih tala izravno na gradilištu do velike dubine (do 40 cm) u jednom radnom prolazu s velikom točnošću u doziranju veziva.

Postojeća oprema za miješanje s jednim prolazom omogućuje dobivanje homogene smjese čak i pri radu s tlima s visokom vlagom.

Veziva i aditivi

Glavna i dostupna mineralna veziva su cement i vapno. Obično je doziranje od 3 do 10% (? 6%) mase tla koje se armira.

Pri korištenju vapna ili cementa za stabilizaciju ili jačanje tla, gotovo je uvijek moguće osigurati traženi koeficijent zbijenosti tla na temelju laboratorijskih odabira doze veziva.

Za ojačanje cementom najprikladnija su muljevita pješčana ilovača i pjeskovito-glinasta tla optimalnog sastava.

Tehnologija proizvodnje rada

Tijekom rada izvode se sljedeće tehnološke radnje:

Raspored temeljne površine
Doziranje organskih veziva i raspodjela
Miješanje glodalicom do unaprijed određene dubine, po potrebi doziranje organskih veziva (bitumenska emulzija) i kemijskih aditiva izravno u mješalicu.
Raspored i zbijanje baze prema navedenim pokazateljima.

Poseban set mehanizama može imati kapacitet od 5.000 do 15.000 m3 po smjeni, ovisno o dubini armature i mogućnosti dostave potrebne količine vezivnog materijala na gradilište.

Značajke vertikalnog rasporeda lokacija uz korištenje tehnologije stabilizacije / ojačanja tla

Prilikom projektiranja vertikalnog planiranja teritorija obično se koristi opći princip planiranja zemljanih radova, uzimajući u obzir tzv. nulti saldo zemljane mase. Ovaj princip omogućuje smanjenje troškova povezanih s kretanjem zemljanih masa po teritoriju, a također eliminira transport nestalih i suvišnih materijala i uklanjanje tla.

Tradicionalna metoda iskopavanja ima sljedeće nedostatke:

Postoji potreba za uklanjanjem neprikladnih (zatopljenih, napuhanih) tla
Tijekom izgradnje otvorenih površina (unutarnje ceste, parkirališta) postoji problem projektiranja kolovoznih konstrukcija kako bi se osigurali zahtjevi otpornosti na mraz; u središnjoj regiji Ruske Federacije, da bi se ispunio ovaj zahtjev, potrebna je ugradnja ukupne debljine konstrukcija konstrukcija ukupne debljine oko 1,0 m. poklapa se s razinom "nulte bilance zemljanih radova", što znači da je za postavljanje temelja potrebna isporuka značajne količine uvoznih materijala (pijesak, drobljeni kamen itd.). Sukladno tome, dodatni troškovi.
radovi na cesti. Preradom ugašenog vapna tla namijenjenog za izgradnju kolnika moguće je dobiti čvrstu podlogu s dobrim nosivim svojstvima. Vapno modificira sitnozrnata i vlažna glinena tla, a također stabilizira kemijski aktivno tlo zbog pucolanske reakcije.

Pri korištenju tehnologije stabilizacije/ojačanja tla moguće je primijeniti optimalnije rješenje u izgradnji objekata različite namjene.

Korištenje tehnologije stabilizacije / ojačanja tla omogućuje vam uštedu do 20% u usporedbi s tradicionalnom metodom.

Za ugradnju betonskih industrijskih podova preporuča se stabiliziranje baze iz dva razloga.

Prvo, visokokvalitetan čvrst temelj.

Umjetnost. znanstvenim djelatnik T.T. Abramova
(Moskovsko državno sveučilište po M.V. Lomonosovu),
A.I. Bosov
(FSUE "ROSDORNII"),
K.E. Valieva
(Moskovsko državno sveučilište nazvano po M.V. Lomonosovu)
________________________________________

Uvod

Trenutno postoji brzi rast obujma izgradnje različitih objekata prometne infrastrukture. Na većem dijelu teritorija Rusije ne postoje tradicionalni materijali za izgradnju cesta, što unaprijed određuje njihov nedostatak i uzrokuje povećanje ukupnih troškova građevinskog projekta. U tom smislu, preporučljivo je koristiti lokalna tla za izgradnju kolnika. Da bi se, na primjer, mogla koristiti najčešća glinena tla u Ruskoj Federaciji, za koja je poznato da imaju visoku koheziju i čvrstoću u suhom, a zanemarivu u stanju zasićenom vodom i puhajuću, potrebno je osigurati njihova trajnost i stabilnost, bez obzira na promjene vlažnosti, vremenskih uvjeta i promjenjivih opterećenja tijekom prometa. To se može postići samo ako postoji temeljna kvalitativna promjena prirodna svojstva takva tla.
Razvoj sastava na bazi tla s anorganskim (cement, vapno, leteći pepeo i dr.) i organskim (bitumen, bitumenske emulzije, katran, polimerne smole i dr.) vezivima provodili su mnogi znanstvene škole od 20-ih godina prošlog stoljeća. Analiza rezultata njihovog rada pokazala je da sastave na bazi cementa karakterizira visoka krutost i, sukladno tome, stvaranje pukotina. Osim toga, cementna tla imaju povećanu abraziju, što im ne dopušta da se koriste za popločavanje bez zaštitnog habajućeg sloja. Vapno tlo ne daje im otpornost na mraz. Organska veziva doprinose razvoju kolotraga, kao i plastičnim deformacijama temeljnog sloja.
Godine istraživanja u razne zemlje svijetu su pokazali da se povećanje vodootpornosti glinenih tala može postići korištenjem površinski aktivnih tvari (tenzida) koje omogućuju stabilizaciju takvih tala uz malu potrošnju tenzida. Uvođenje aktivnih reagensa može smanjiti potrebu za vezivom, značajno poboljšati fizikalno-mehanička svojstva glinenih tala i učiniti ih prikladnima za upotrebu u građevinski radovi.
Moderna oprema za cestogradnju (freze za mljevenje, reciklaži, pokretna postrojenja za miješanje tla) omogućuje učinkovito stabilizaciju i jačanje tla izravno na gradilištu do velike dubine (do 50 cm) u jednom radnom prolazu s velikom točnošću u doziranju materijala unesena u tlo. Oprema za miješanje tla visokih performansi, koju proizvode poznate tvrtke kao što su Bomag, Caterpillar, FAE, Wirtgen i druge, omogućuje dobivanje homogene smjese čak i pri radu s vlažnim tlima. S tim u vezi, posljednjih godina značajno se povećao interes cestovnih stručnjaka za stabilizatore tla kako kod nas tako i u inozemstvu.
Stabilizatori su vrlo široka klasa tvari različitog sastava i podrijetla, koje u malim dozama pozitivno utječu na formiranje svojstava cestogradnje, kako zbog aktiviranja fizikalnih i kemijskih procesa, tako i zbog optimizacije. tehnoloških procesa. Ove tvari se mogu koristiti u gotovo svim tehnološkim fazama izgradnje cesta i aerodroma, od izgradnje podloge do izgradnje tvrdih podloga, umjetnih inženjerskih konstrukcija i uređenja cesta.
Stabilizatori mogu biti različitog podrijetla, koji se razlikuju po svojstvima, ali svima im je zajedničko to što povećavaju gustoću, otpornost na vlagu i otpornost na mraz tla, smanjujući njihovo nadimanje.
Svaki specifični stabilizator ima svoj pojedinačni naziv, koji odražava specifičnosti zemlje podrijetla i značajke primjene. Među najpoznatijima su sljedeći stabilizatori glinenog tla: EH-1 (SAD), SPP (Južna Afrika), Roadbond (SAD), RRP-235 Special (Njemačka), Perma-Zume (SAD), Terrastone (Njemačka), Dorzin (Ukrajina) i LBS (SAD), Dortekh (RF), ECOroads (SAD), M10+50 (SAD).

1. Teorijska osnova hidrofobizacija kohezivnih tala

Posebnost stabilizatora je promjena hidrofilne prirode glinenog tla u hidrofobnu. Stoga je za osiguranje stabilizacije kohezivnih tala potrebno poznavati osnove procesa hidrofobizacije.
Hidrofobizacija je promjena u prirodi površine mineralnih čestica izlaganjem tla malim dozama tenzida. Njegova fizička bit leži u činjenici da vlažnost ili nenakvašenje tla ovisi o kristalnoj strukturi njegovih minerala, prirodi njihovih međupaketnih i međumolekularnih veza. Glavni razlog vlaženja je prisutnost nekompenziranih energetski aktivnih centara na površini minerala. Molekule surfaktanta sadrže polarnu (hidrofilnu) skupinu i ugljikovodični (hidrofobni) radikal. Potpuna ili djelomična eliminacija vlaženja minerala tla vodom može se postići balansiranjem energetski aktivnih centara površine minerala tla s tenzidima koji imaju tu sposobnost, a u isto vrijeme, zbog svoje molekularne prirode, nisu vlažni vodom. . Veliki organski kationi imaju veliki volumen i molekularnu masu, zbog čega se snažno i snažno upijaju u tlo, istiskujući anorganske katione iz njihovih izmjenjivačkih položaja.
Drugi način uravnoteženja nekompenziranih veza na površini mineralnih sustava temelji se na adsorpciji dipolnih organskih molekula površinskim ionima na bazalnim ravninama. kristalna rešetka minerali gline.
Treći način je sorpcija negativno nabijenih polarnih aniona reagensa kationima površine minerala (Ca2+, Al3+, Si4+ itd.). Ovakav način uravnoteženja nekompenziranih veza sustava tla može biti od posebne važnosti, uglavnom za karbonatna tla.
Davanje jasno definiranih hidrofobnih svojstava tlu uzrokuje određene poteškoće, što je posljedica njegove složenosti kao koloidno-disperznog, polimineralnog sustava, koji sadrži određenu količinu adsorbirane vode. Lakše se postiže djelomična hidrofobizacija tla, što u velikom broju slučajeva dovodi do promjena u strukturi i svojstvima tretiranih tala. Već u ranim fazama istraživanja (50-ih godina prošlog stoljeća) hidrofobizacije raspršenih tala u inženjerske svrhe ustanovljeno je da njihovo tretiranje kationskim tenzidima dovodi do povećanja vrijednosti kuta vlaženja do 90° ili više (za bentonit - od 15° do oko 103°). Tako značajnu promjenu svojstava površine čvrstih faza tla prati fenomen flokulacije i agregacije sustava tla. Taj se mehanizam može opisati kao rezultat interakcije kationa koloidnog tenzida s koloidnim anionom sustava tla. U ovom slučaju, hidrofilni dio kationa adsorbiraju čestice tla, a ugljikovodični lanci, međusobno se povezujući, tvore agregate čestica, što dovodi do grubosti sustava kao cjeline u smislu raspodjele veličine čestica. Varijable koje utječu na flokulirajuću sposobnost surfaktanata često su: a) doza reagensa; b) pH tla i c) koncentraciju i vrstu anorganskih soli u tlu.
Uslijed smanjenja sposobnosti hidrofobiziranog tla da adsorbira vodu i pratećih strukturnih transformacija dolazi do promjena. fizikalna svojstva tla, i to: a) smanjenje sposobnosti tla da pomiče vodu pod djelovanjem kapilarnih i gravitacijskih sila; b) smanjenje sklonosti tla promjenama volumena (bubrenju i skupljanju) tijekom vlaženja i sušenja; c) povećanje čvrstoće sustava tla u stanju zasićenom vodom i njegovo dugotrajno održavanje.
Poznato je da je razlog poboljšanja reoloških svojstava raspršenih glinenih tala zbog dodavanja malih količina tenzida promjena u prirodi hidratiziranih ljuski glinenih čestica i adsorpcija tenzida na površini minerala gline. Svaka interakcija između molekula ili iona dovodi do promjene njihovih međuatomskih udaljenosti. JE. Choborovskaya, proučavajući adsorpciju SSB (tenzida visoke molekularne težine) na različitim monomineralima, vjeruje da je ona selektivna. Promjene svojstava glinenih tala različitog sastava i stanja pri interakciji s otopinama tenzida prikazane su u radu Yu.K. Egorova. Proučavano je djelovanje tri vrste surfaktanata: neionskih (OS-20, slovaton), kationskih (sintegal, transferin) i anionskih (votamol, sulfanol) s koncentracijom od 0,1 do 10 g/l. Autor je utvrdio da gline kaolinitnog sastava manje adsorbiraju tenzide nego gline sastava montmorilonita. Kationski surfaktanti (SAS) bolje se adsorbiraju od neionskih tenzida (NSA). Interakcija površinski aktivnih tvari s glinama dovodi do koagulacije čestica gline, što povećava propusnost gline za otopine. Surfaktanti se praktički ne sorbiraju, budući da se naboj njihovih aktivnih skupina podudara s nabojem čestica gline. Proučavanje adsorpcije tenzida i surfaktanata pokazalo je da veliku važnost ima svoju kritičnu koncentraciju micelizacije (CMC). Kada je adsorpcija surfaktanta ispod ove vrijednosti, adsorpcijski sloj približno odgovara monomolekulskoj strukturi s vodoravnom orijentacijom glavne osi molekule u odnosu na sučelje. Složenija struktura adsorpcijskog sloja nastaje kada je koncentracija surfaktanta veća od CMC, odnosno kada su molekule povezane. U tom slučaju izoterma se naglo povećava, što se vjerojatno događa kao rezultat stvaranja polimolekularnog adsorpcijskog sloja.
Stoga se može primijetiti da se adsorpcija različitih tenzida na površini istog minerala odvija različito. Prema sorpcijskoj aktivnosti mogu se svrstati u sljedeći niz: tenzidi → neionski surfaktanti → tenzidi. Posljedično, karakteristike čvrstoće različitih stabiliziranih glinenih tla će se međusobno oštro razlikovati.

2. Stabilizacija kohezivnih tala

Velika znanstvena istraživanja o vodoodbojnosti, provedena u 20. stoljeću kako u SSSR-u tako iu inozemstvu, pokazala su da je pitanje trajanja procesa vodoodbojnosti uz stalno vlaženje i zasićenje tla vodom tijekom cijelog vijeka trajanja u kolničkim konstrukcijama i dalje vrlo važno. .
Moderni stabilizatori se već dugi niz godina uspješno koriste u SAD-u, Njemačkoj, Južnoj Africi, Kanadi i mnogim drugim zemljama, a odnedavno iu Rusiji za izgradnju kolnika i temelja za autoceste, zračne luke, parkirališta itd. Među stabilizatorima stranih i domaće proizvodnje razlikuju se pod trgovačkim nazivima: Roadbond, Status, Dortekh, ANT, ECOroads, Mag-GF, RRP-235-Special, Perma-Zume, Dorzin, Top Force”, LBS, M10+ 50, LDC+12, Nanostab. Mogu biti kiseli, bazični ili neutralni. Kemijski sastav suvremenih stabilizatora ili je patentiran ili, budući da je vlasništvo autora ili tvrtki, nije u potpunosti otkriven.
Moderni stabilizatori imaju složene, višekomponentne sastave, uključujući:
kiselo organski proizvodi, superplastifikatori i druge tvari;
tekući silikat, akril, vinil acetat, stiren-butadien polimerne emulzije;
organski kompleksi male molekularne mase.
Stabilizatori mogu biti kationski, anionski i neionski. U tom smislu, njihova interakcija s istim mineralom gline neće se odvijati na isti način.
Stabilizatori prvog tipa imaju složen sastav, uključujući kisele organske proizvode, superplastifikatore i druge aditive. Sve njih karakterizira kisela reakcija medija s pH u rasponu od 1,72 - 2,65. Voda se uvođenjem takvih stabilizatora aktivira zbog ionizacije (H+, OH¯ i H3O+). Otopina stabilizatora zauzvrat mijenja naboj na površini čestica gline zbog energetske izmjene električnih naboja između ionizirane vode i mineralnih čestica tla. Izmjenom naboja s ioniziranom vodom, čestice tla razbijaju prirodne veze s kapilarnom i filmskom vodom. Prilikom zbijanja tla tretiranog otopinom stabilizatora, kapilarna i filmska voda se lako odvajaju, stvarajući uvjete za visoko zbijanje smjese. Dakle, stabilizator ima ulogu plastifikacijskog aditiva, koji omogućuje, pri nižoj optimalnoj vlažnosti tla, postizanje više visoke performanse njegova gustoća. Za kisela tla koriste se kationski tenzidi. Za karbonatna tla preporučljivo je koristiti anionske tenzide. Prema autorima, programeri površinski aktivnog materijala "Status-3", mikro-presjeci površine glinenog tla, koji nose određeni naboj, adsorbiraju suprotno nabijene ione, ali istovremeno i ione tenzida koji su slično nabijeni s površinom. ne adsorbiraju se njime izravno, ali pod djelovanjem elektrostatičkih sila u blizini adsorbiranih iona tvore zajedno s njima na površini adsorbensa dvostruki električni sloj (EDL). U prisutnosti DES-a površinska gustoća negativnog naboja stvara, takoreći, unutarnju oblogu, a čestice tla (anioni, kationi) smještene na granici faza tvore vanjsku oblogu suprotnog predznaka (odnosno, adsorpcijski i difuzni dio DES-a), a u općenito sustav je električno neutralan.
Studije provedene na MADI-ju pokazale su da se nakon interakcije tla sa "Statusom" njegova struktura mijenja. Na površini mineralnih zrna stvara se hidrofobni film. U tlima tretiranim Status stabilizatorom dolazi do značajnog smanjenja pora promjera 0,0741-0,1480 mikrona u odnosu na tla bez stabilizatora (metoda negativne fotometrije). Istovremeno dolazi do povećanja koeficijenta orijentacije pora Ka u odabranom smjeru, koji iznosi 11,26 odnosno 10,57%, za tretirana i neobrađena tla. Navedeno ukazuje na usmjerene obrasce promjene tretiranog tla i formiranje stabilnije strukture materijala. Bilo je moguće postići smanjenje optimalnog sadržaja vlage u glinenim tlima, povećanje njihove vodootpornosti, kao i smanjenje upijanja, upijanja vode i bubrenja. Brzina namakanja neobrađenog tla je 1,5-2 puta veća od one koja je tretirana stabilizatorom. Istodobno, stabilizirano tlo ne dobiva vodootpornost.
Gubitak čvrstoće nakon zasićenja vodom može se izbjeći korištenjem drugih tla za transformaciju moderni materijali- polimerne emulzije (druga vrsta stabilizatora), sa širokim rasponom svojstava. Tipična polimerna emulzija sadrži približno 40-60% polimera, 1-2% emulgatora, a ostatak je prirodna voda. Polimer također može uvelike varirati u svom kemijskom sastavu, molekularnoj težini, stupnju grananja, veličini bočnog lanca, sastavu i tako dalje. Većina polimernih proizvoda koji se koriste za stabilizaciju i stabilizaciju tla su kopolimeri na bazi vinil acetata ili akrila.
Studije provedene u SAD-u pokazale su da polimerne emulzije daju značajno povećanje čvrstoće, posebno dodatno u vlažnim uvjetima. Proces stvrdnjavanja emulzije sastoji se od "odvajanja" i naknadnog otpuštanja iz vode isparavanjem. Odvajanje emulzije događa se kada se spoje pojedinačne kapljice emulzije suspendirane u vodenoj fazi. Na emulzijom navlaženu površinu čestice tla taloži se polimer čija količina ovisi o koncentraciji polimera dodanog u smjesu i o omjeru miješanja s tlom.
Jedan od takvih polimernih materijala je LBS – tekući silikatno-polimerni stabilizator tla – surfaktant. Kada se vodena otopina LBS unese u tlo, osigurava se nepovratna promjena fizikalnih i mehaničkih svojstava tla uslijed kemijskog djelovanja, ionskom zamjenom filmske vode na površini prašnjavih čestica molekulama stabilizatora koje imaju vodu. -repelentni učinak. Filmska voda kao rezultat zbijanja obrađenog glinenog tla lako se uklanja iz njega. Ovako poboljšano tlo postaje izdržljivije i praktički nepropusno, što ga čini otpornim na sve klimatske uvjete i sposobno apsorbirati povećanu nosivost čak i u uvjetima dugotrajnih obilnih oborina. Modul elastičnosti za tla (od pješčane do teške ilovače) stabilizirana s LBS doseže 160-180 MPa. Takva tla također imaju veće (~ 50%) u usporedbi s nestabiliziranim tlima u suhom stanju, pokazatelje posmične stabilnosti. Učinkovitost korištenja LBS polimernog stabilizatora najuočljivija je pri radu s visokoplastičnim puhastim glinenim tlima. Nakon obrade takva tla prelaze u kategoriju slabo poroznih i neporoznih. Ovaj rezultat postiže se prelaskom filmske vode, koja je prije bila na površini čestica gline, u slobodno stanje. Tla stabilizirana LBS-om imaju visoke deformacijske karakteristike. Primjerice, uzorci muljevite pješčane ilovače s brojem plastičnosti 12 i udjelom vlage od 14,4% (vlažnost na granici valjanja - 18%, na mjestu popuštanja - 30%) nakon stabilizacije polimernom emulzijom i produljenog (28 dana) ) zasićenost kapilarnom vodom (gustoća uzoraka - 2, 26 g/cm2, skeletna - 1,98 g/cm2) podvrgnuti su laboratorijskim ispitivanjima s krutom matricom. Modul elastičnosti za njih bio je 179-182 MPa. Stupanj nagiba stabiliziranih tla određen je u skladu s GOST 28622-90 pomoću posebno dizajnirane instalacije. Rezultati istraživanja pokazali su da glinena tla nakon izlaganja LBS-u idu u kategoriju ne-stjenovitog ili slabo puhajućeg i nebubrivog ili slabo bubrenja.
Inovativni razvoji za stabilizaciju tla i izgradnju cesta su materijali kao što su LDC+12 (proizvod tekućeg akrilnog polimera) i Enviro Solution JS (tekući vinil acetatni spoj), kao i M10+50, tekuća polimerna emulzija na akrilna baza, što je vezivo. Potonji je posebno dizajniran za značajno poboljšanje karakteristika tla, kao što su: prianjanje, otpornost na habanje, sila savijanja, kao i za povećanje trajnosti sloja kolnika. Tla tretirana materijalom M10 + 50 koriste se u izgradnji i sanaciji objekata prometne infrastrukture, imaju niz prednosti u odnosu na druge stabilizatore proizvedene u sadašnjoj fazi. M10 + 50 se koristi u tlima s brojem plastičnosti do 12. Emulzija se dobro otapa u slatkoj i slanoj vodi. Stabilizirano tlo dobiva vodootpornost. Sloj tla, tretiran emulzijom M10+50, može se koristiti za prolaz vozila već 2 sata nakon radova. Takav sloj ne zahtijeva posebnu njegu, za razliku od sloja ojačanog cementom ili vapnom. Tlo tretirano sastavom M10 + 50 ima najveću otpornost na uništavanje od atmosferskih utjecaja i ultraljubičastog zračenja. Više od 20 godina iskustva s ovim polimernim stabilizatorom pokazuje znatno bolje rezultate s akrilnim stabilizatorima u odnosu na neakrilne polimere.
Glinena tla također se mogu transformirati korištenjem drugih ionsko aktivnih modernih materijala (Perma-Zume, Dorzin) - stabilizatora trećeg tipa na bazi enzima. Takvi enzimi su sastav tvari, uglavnom nastalih u procesu uzgoja organizama na složenom hranjivom mediju s nekim aditivima. Perma-Zume 11X smanjuje površinsku napetost vode, što pospješuje brzo i ravnomjerno prodiranje i upijanje vlage u glineno tlo. Čestice gline zasićene vlagom utisnu se u šupljine tla i potpuno ih popune, formirajući tako gust, tvrd i dugotrajan sloj. Zbog povećane mazivosti čestica tla, potrebna se gustoća tla postiže manjom silom kompresije. Rezultati istraživanja znanstvenika IPC SB RAS (Tomsk) pokazali su da je "Dorzin" proizvod mikrobne fermentacije proizvoda koji sadrže šećer kao što je melasa (melasa). Utvrđeno je da organski dio pripravka uglavnom čine sljedeći spojevi: oligosaharidi (od monosaharida do pentasaharida), amino spojevi argininskog tipa, manitol (D-manitol), hidroksi spojevi tipa trehaloze, dušik- koji sadrže derivate mliječne kiseline.
TELEVIZOR. Dmitrieva je uspjela utvrditi da je učinkovitost utjecaja organskih kompleksa na minerale koji tvore stijene izravno ovisna o strukturnoj i kemijskoj prirodi slojevitih aluminosilikata i smanjuje se u nizu: rendgenske amorfne faze → smektit → mješovite formacije → ilit → klorit → kaolinit. Istodobno, kationski kapacitet je integralna karakteristika, čija uporaba omogućuje otkrivanje stupnja učinkovitosti formiranja strukture stabiliziranog tla tijekom ekspresne procjene. Kada se u sustav unese aditiv, uočava se smanjenje specifične površine proučavanih uzoraka (tablica 1). Dobiveni podaci svjedoče o "lijepljenju" mikrovelikih jedinki glinenih minerala organskim kompleksima stabilizatora. Stupanj utjecaja aditiva najizraženiji je u uzorcima monomineralne smektitne gline.

stol 1

Aktivna specifična površina glinenih stijena

Napomena: aktivna specifična površina je prosječna karakteristika poroznosti ili disperzije, uzimajući u obzir morfološke značajke ispitivane tvari.

Nakon interakcije pripravaka na bazi enzima s glinenim tlima, oni dobivaju sljedeće karakteristike: visoka fizikalna i mehanička svojstva, temperaturna otpornost, vodootpornost, otpornost na koroziju.
Iz navedenog proizlazi da je formiranje strukture glinene komponente kohezivnog tla u interakciji sa stabilizatorom posljedica blokiranja aktivnih hidrofilnih centara dispergiranih minerala, što dovodi do smanjenja specifične površine tla, kationskog kapaciteta i povećanje hidrofobnosti.
Utjecaj tenzida na kohezivna tla dovodi do potpune izmjene kationa. Smanjenje sposobnosti stabiliziranog tla da adsorbira vodu i s tim povezane strukturne transformacije uzrokuju promjenu fizikalnih svojstava tla.
Za surfaktante je bolje koristiti karbonatna tla, u kojima je uočljivija interakcija negativno nabijenih organskih aniona stabilizatora s kationima mineralne površine tla (Ca2+, Al3+, Si4+ itd.).
Organske ione u polimernim emulzijama drže zajedno molekularne i vodikove sile uz elektrostatičke sile. Jače se adsorbiraju, tvoreći složene organomineralne komplekse. S tim u vezi, moguće je da reakcija okoliša tla (pH) i njegovog sastava soli nemaju značajan utjecaj na stabilizaciju tla polimernim emulzijama.
Prilikom zbijanja tla tretiranog stabilizatorom, kapilarna i filmska voda se lako odvajaju, stvarajući uvjete za visoku zbijenost mješavine tla. Sada je utvrđeno da tla tretirana stabilizatorima moraju imati koeficijent hidrofobnosti od najmanje 0,45, a vrijednost maksimalne gustoće veća je od one izvorne za više od 0,02%. Sadržaj čestica prašine i gline u korištenim tlima treba biti najmanje 15% mase tla. Za stabilizaciju je dopušteno koristiti tla s udjelom mulja i glinenih čestica manjim od navedene granice, uz uvjet da se glinama, ilovačama poboljša sastav zrna i da se količina mulja i čestica gline dovede na potrebnu razinu. Glinena tla s brojem plastičnosti većim od 12 moraju se usitniti do stupnja drobljenja koji zahtijeva SP 34.13330 prije unošenja stabilizirajućih i vezivnih materijala u tlo. Relativna vlažnost glinenih tla u ovom slučaju treba biti 0,3-0,4 vlage na granici prinosa.

3. Složene metode transformacije kohezivnih tala

Kako bi se poboljšali procesi interakcije kohezivnih tala sa stabilizatorom, veziva (cement, vapno, organska veziva) mogu se dodatno uvesti u sustav u maloj količini. Kao rezultat toga, možemo očekivati poboljšanje svih karakteristika umjetno preinačenih tala. Da biste utvrdili koji se procesi odvijaju u složenom sustavu "tlo-stabilizator-vezivo", razmotrite rezultate koje je dobio Yu.M. Vasiliev za glinena tla nakon interakcije s različitim količinama veziva na primjeru cementa. Obično se vjeruje da kada se tlo tretira cementom, nastaju strukturne veze samo kristalizacijskog tipa. Eksperimentalno je ustanovio da se uvođenjem cementa ne razvijaju samo veze kristalizacijskog tipa, već se jačaju i veze koje su vodeno-koloidne prirode. Čvrstoća koagulacijskih veza i intenzitet rasta čvrstoće rastu s povećanjem disperzije tla, što ukazuje na utjecaj aktivne površine čestica tla na fizikalno-kemijske procese interakcije cementa i tla. Sa sadržajem cementa do 2% - za teške ilovače, 4% - za pješčane ilovače, čvrstoća koagulacijskih veza premašuje snagu kristalizacijskih. Omjer krutih (kristalizacija) i fleksibilnih (koagulacijska) veza u cementnim tlima određuje njihova deformacijska svojstva. Posljedično, deformacijska svojstva u sustavu tla s malim unošenjem cementa bit će određena čvrstoćom koagulacijskih veza. Podaci koje je dobio A.A. Fedulov s uvođenjem 2% cementa u sustav "stabilizatora tla" ("Status"), također ukazuje na promjene ne samo u vodeno-koloidnim svojstvima, već i u karakteristikama čvrstoće. Na primjer, vodeno-koloidne sile ∑w pri smičnom otporu su-gline pretvorene uz pomoć stabilizatora i cementa (2%) su 0,084 MPa i, sukladno tome, bez cementa - 0,078 MPa, s vodom - 0,051 MPa ( tablica 2).

tablica 2

Rezultati određivanja parametara čvrstoće ilovače

Dakle, može se primijetiti da dodavanje veziva (portland cementa i/ili vapna) u tlo u relativno malim dozama poboljšava neka njegova fizikalna i mehanička svojstva: smanjenje plastičnosti, povećanje nosivosti. Količina cementa i/ili vapna koja se unosi u ovom slučaju dovoljna je da osigura gubitak njihovih hidrofilnih svojstava kao rezultat njihove interakcije s muljevitim i glinenim frakcijama tla, ali nije dovoljna da zadrži cjelokupnu masu čestica tla u koherentni sustav. Rezultat je poboljšano tlo zbog jačanja koagulacijskih veza.
Dodavanjem stabilizatora tenzida moguće je regulirati vrijeme stvrdnjavanja cementa i tlo-cementnih smjesa, kontrolirati procese formiranja strukture tijekom jačanja tla. Učinak surfaktanta ovisi o njegovom sastavu i koncentraciji u smjesi. U radu O.I. Lukjanova, P.A. Rebinder pokazuje promjenu faznog sastava produkata hidratacije C3A u prisutnosti sve većeg dodatka surfaktanata - PRS koncentrata. Surfaktanti, adsorbirajući se na mineralne čestice tla i cementa, blokiraju potencijalna središta formiranja koagulacijskih i kristalizacijskih struktura u prvoj fazi stvrdnjavanja veziva, što pridonosi konvergenciji faza stvrdnjavanja i kao rezultat toga dovodi do smanjenje mikrofrakturiranja strukture materijala i povećanje njegove čvrstoće.
Utvrđeno je da mineralni sastav glinene frakcije u sustavu "tlo - cement - surfaktant" značajno utječe na gustoću i stvrdnjavanje tla. Nastali glineni mikrokompoziti, zajedno s mineralima okvira, djeluju kao punilo i mikropunilo u formiranju cementa tla. Kriptokristalne (X-zrake amorfne) aluminosilikatne faze aktivna su pucolanska komponenta koja veže slobodni portlandit tijekom dugih razdoblja stvrdnjavanja.
Za jačanje gline preplavljenih tla, čiji je sadržaj vlage 4-6% veći od optimalnog, učinkovita je uporaba živog vapna. Kada se vapno unese u sustav “tlo-stabilizator”, osim svoje glavne funkcije veziva, obavlja i funkciju granulometrijskog nosača aditiva, što omogućuje ravnomjernu distribuciju stabilizatora u tlu. Sve to stvara uvjete za kvalitetno polaganje smjese i njeno zbijanje. Zato najveći učinak može se postići jačanjem teških ilovača i glina. U složenom sustavu "tlo - stabilizator - vapno", kristalizacijske i koagulacione strukture nastaju istovremeno. Prisutnost stabilizatora u takvom sustavu omogućuje kontrolu brzine kristalizacije i brzine stvaranja jezgri kristala hidrosilikata skupine tobermorit, budući da su komponente stabilizatora - surfaktanta, zbog adsorpcije na površini jezgre, mogu spriječiti njihov rast.
Djelovanje tenzida uvijek je povezano s stvaranjem struktura u površinskim slojevima čestica gline i volumena dispergiranog medija koji se nalazi uz njih. Posljedica koja proizlazi iz termodinamike je da površinski aktivne tvari imaju sposobnost da se akumuliraju u suvišku na granici i tako, takoreći, kondenziraju u tanki sloj. Sloj adsorpcije surfaktanta ima izuzetno malu debljinu; stoga čak i vrlo mali dodaci surfaktanta mogu drastično promijeniti uvjete molekularne interakcije na sučelju. Racionalna tehnologija za korištenje stabilizatora je ona u kojoj se stvaraju uvjeti potrebni za postizanje površinski aktivne tvari odgovarajućih površina. Da bi se postigao željeni rezultat, količina surfaktanta mora biti optimalna. Ako je količina stabilizatora više nego optimalna, tada adsorpcija surfaktanta dovodi do smanjenja jačine odnosa između čestica. Osim toga, kako kaže F.D. Ovcharenko, ista koncentracija tenzida u vodenoj otopini za glinena tla različitog mineralnog sastava također može imati suprotan učinak.
Analiza studijskog rada razne vrste konstrukcija nam omogućuje da primijetimo da se uvođenjem stabilizatora u glinena tla poboljšava njihova gustoća, tlačna i vlačna čvrstoća, modul elastičnosti, otpornost na mraz, smanjuje se optimalna vlažnost, kapilarno odvodnjavanje, nadimanje i bubrenje. Tako je utvrđeno da je stopa namakanja neobrađene ilovače 1,5-2 puta veća od one tretirane stabilizatorima Status i Roadbond. Ukupna vrijednost deformacije mraznog puhanja glinenog tla tretiranog njima je 15% odnosno 35% manja od one neobrađenog tla. Posljedično, obrada glinenih tala tijekom njihovog zbijanja dovodi do smanjenja ukupne deformacije mraza.
Eksperiment izgradnje pokusnih dionica prometnica s temeljima od teške ilovače s organskim vezivom (7-8%), tretiranih stabilizatorom Status i cementom (6%), pokazao je da je ukupni modul deformacije određen dinamičkim žigom metoda, udvoje . U glinenim tlima tretiranim Status stabilizatorom specifična kohezija Cw raste zbog značajnog porasta vodeno-koloidnih sila ∑w (5 puta u uzorku pješčane ilovače i gotovo 2 puta u uzorku ilovače) (tablica 2). Uvođenje stabilizatora zajedno s vezivom omogućuje povećanje i kuta trenja φw i sile adhezije Cw.
Zbog činjenice da mnogi moderni stabilizatori imaju kiselu reakciju zbog sadržaja sumporne i sulfonske kiseline u svom sastavu, preporučljivo je uvesti organska veziva u obliku karbamidne smole s učvršćivačem. To zauzvrat osigurava značajno povećanje vodootpornosti i čvrstoće tretiranog tla, kao i povećanje broja sorti tla koje se obrađuju.
Vapno koje se koristi zajedno s površinski aktivnim tvarima može se smatrati obećavajućim kompleksnim dodatkom. Uvođenje male količine vapna ili cementa (do 2%) u sustav "stabilizatora tla" poboljšava sva stečena svojstva tla za više od 2 puta. Na primjer, čvrstoća uzoraka kapilarno-vodom zasićene stabilizirane pješčane ilovače (LBS - 0,01%) raste s 4,5 na 15,5-18,8 kg / cm2, ovisno o vezivu, a nakon 10 ciklusa smrzavanja-odmrzavanja - do 14 . 7-22,0 kg/cm2. Za vodena tla najučinkovitije je živo vapno.
Primjena složenih metoda za učvršćivanje tla s visokim udjelom veziva pokazuje njihovu visoku učinkovitost (tablica 3.). Na primjer, čvrstoća nakon 10 ciklusa smrzavanja-odmrzavanja uzoraka zasićenih kapilarno-vodom može doseći visoke vrijednosti u rasponu od 22,6-30 kg/cm2, ovisno o sastavu tla i količini veziva (4- 8%). Korištenje složenih metoda omogućuje jačanje teških ilovača i glina.
Studije koje su proveli stručnjaci SoyuzdorNII za proučavanje učinka složenih veziva (M10 + 50 i cementa u količini od 6 do 10%) na svojstva pjeskovitog ilovastog tla pokazala su sljedeće rezultate. Vlačna čvrstoća uzoraka pri savijanju raste za 36,3-40,8%, vrijednosti koeficijenta krutosti smanjuju se za 27,5-36,5%. Uvođenjem tenzida u složeni sustav poboljšavaju se fizikalno-mehanička svojstva tla u usporedbi s uzorcima ojačanim samo cementom (slika 1.).
Istodobno, otpornost na smicanje armiranog tla raste nekoliko puta, što takvo tlo čini optimalnim za izgradnju privremenih uzletno-sletnih staza i autocesta, kako u konstrukciji podloge tako i kao premaz. To je najrelevantnije kod izvođenja radova na sanaciji cesta metodom "hladnog recikliranja" pri izradi gornjeg sloja podloge kolnika ili donjeg sloja kolnika. Rezultati takve stabilizacije tla znatno su bolji od bitumenskih emulzija ili cementa koji se obično koriste za ovu tehnologiju.

Tablica 3

Fizička i mehanička svojstva tla,
ojačana primjenom integriranih metoda

Napomena: * smjese se pripremaju pri prirodnoj vlažnosti tla ispod optimalne;
** mješavine su pripremljene pri prirodnoj vlažnosti tla iznad optimalne (za uvjete preplavljenog tla);
n.p. je broj plastičnosti;
Shchurovsky cement marke M400.

Stabilizacija glinenih tala Dorzinom pokazala je vrlo dobre rezultate. Za širok raspon ilovača (od laganog mulja do teškog mulja) i glina (lagani mulj), tlačna čvrstoća odgovara 4,0-4,3 MPa, a pri savijanju - 0,9-1,4 MPa. Stabilizirana tla stječu otpornost na vodu i mraz (F5). Korištenje stabilizacije za takva tla s uvođenjem 2% cementa u sustav samo neznatno poboljšava karakteristike čvrstoće, u prosjeku 4,3-4,6 MPa, ali naglo povećava otpornost na vodu i mraz (F10). To, pak, omogućuje smanjenje količine cementa u cementnim tlima bez promjene karakteristika čvrstoće.

Optimalna količina cementa kada se unese u glineno tlo stabilizirano Dorzinom je 6-8%. To omogućuje dobivanje pokazatelja čvrstoće za proučavana glinena tla, koji odgovaraju razredima čvrstoće M40-M60 i otpornosti na mraz - F10-F25, utvrđenim u skladu s. Kombinirana uporaba tenzida i anorganskih veziva u izvođenju radova na izgradnji cesta za jačanje tla podloge kolnika omogućuje smanjenje količine veziva za 30-40% u usporedbi sa sastavima bez aditiva bez promjene njihovih karakteristika čvrstoće. različit učinak Od unošenja stabilizatora u kohezivna tla određuje se kako sastav tla, stabilizatora, veziva (kada se koriste složene metode), tako i njihova količina.
Korištenjem složenih metoda za transformaciju kohezivnih tala mogu se značajno poboljšati njihova fizikalna, mehanička i vodno-fizička svojstva u usporedbi s konvencionalnom stabilizacijom.
Dakle, kada se stabilizator i vezivo unesu u glineno tlo, fizikalno-kemijski i koloidni procesi počinju se odvijati već u prvim fazama uz slabe mehaničke utjecaje (miješanje tla). Ionska izmjena, adsorpcija, koagulacija fino raspršenog dijela tla nadopunjuju se kemijskim procesima (pucolanske reakcije), uslijed kojih nastaju kalcijevi hidrosilikati i drugi spojevi koji dodatno uzrokuju promjenu svojstava tla. Stoga površinski aktivne tvari, koje su dio stabilizatora, omogućuju reguliranje procesa formiranja strukture u složenim sustavima.
Formiranje strukture u takvim sustavima ovisi o sljedećim parametrima:

sastav i svojstva kohezivnih tala;
količina i koncentracija veziva;
sastav i svojstva stabilizatora;
količinu i koncentraciju stabilizatora.

4. Tehnologije za stabilizaciju i učvršćivanje tla

Klasifikacija stabilizatora razvijenih za cestogradnju uzima u obzir akumulirana domaća i strana iskustva u korištenju kemijskih aditiva (stabilizatora) i veziva. Napominje se da u odnosu na domaću praksu cestogradnje treba razlikovati sljedeće postojeće tehnologije: stabilizacija, integrirana stabilizacija i integrirano ojačanje tla.
Tehnologija stabilizacije tla preporuča se za korištenje za tla položena u radni sloj podloge, budući da najintenzivniji procesi vodno-termalnog režima (WTR) i prijenosa vlage uglavnom utječu na Gornji dio zemljano korito kolovozne konstrukcije. Istodobno, stabilizacija tla u radnom sloju ne samo da povoljno utječe na WTR, već i omogućuje korištenje lokalnih glinovitih tala koja prije nisu bila prikladna za te svrhe (slika 2). To postaje moguće poboljšanjem njihovih vodofizičkih karakteristika u pogledu vodopropusnosti (GOST 25584-90), napuhavanja (GOST 28622-90), bubrenja (GOST 24143-80) i natapanja (GOST 5180-84) do potrebnih vrijednosti. Glavna funkcija ove tehnologije je hidrofobizacija tla u radnom sloju ili nižim slojevima podloge kolnika.

Tehnologija integrirane stabilizacije tla razlikuje se od tehnologije stabilizacije tla po tome što se glinena tla tretiraju stabilizatorima i anorganskim vezivom u količini koja ne prelazi 2% mase tla. Primjena ove tehnologije omogućuje poboljšanje vodno-fizičkih i fizičko-mehaničkih svojstava tretiranih tala jačanjem veza koje imaju vodeno-koloidnu prirodu. Povećanje karakteristika čvrstoće i deformacije složeno stabiliziranih glinenih tla omogućuje njihovu upotrebu ne samo za radni sloj, već i za rubove cesta, kao i podloge tla za kolnike i premaze lokalnih (seoskih) cesta. Glavna funkcija ove tehnologije je strukturiranje i hidrofobizacija tla u podlogama kolnika.
Tehnologija integriranog ojačanja tla je tehnologija u kojoj se u tlo unosi mala količina (do 0,1%) tenzida i veziva - više od 2% (po težini tla). Prisutnost stabilizatora u armiranom glinenom tlu dovodi do smanjenja potrebne potrošnje veziva i omogućuje povećanje otpornosti na mraz i pucanje armiranog tla (slika 3.). Glavna funkcija ove tehnologije je povećanje otpornosti na mraz i pucanje armiranih tla u strukturnim slojevima kolnika.

ZAKLJUČCI

Strukturiranje glinene komponente kohezivnih tala u interakciji sa stabilizatorima nastaje zbog blokiranja aktivnih hidrofilnih centara raspršenih minerala, što dovodi do smanjenja specifične površine, kationskog kapaciteta i povećanja hidrofobnosti tla.
Utjecaj tenzida na kohezivna tla dovodi do potpune izmjene kationa. Za tenzide je bolje koristiti karbonatna tla, u kojima je uočljivija interakcija negativno nabijenih organskih stabilizatorskih aniona s kationima mineralne površine tla (Ca2+, Al3+, Si4+ itd.).
Prilikom stabilizacije tla, količina stabilizatora koja se unosi u tlo treba biti optimalna za postizanje željenog rezultata.
Prema učinku na glinena tla, stabilizatori se mogu podijeliti na „stabilizatore-vodoodbojne” i „stabilizatore-učvršćivače”.
Uvođenjem "stabilizatora-vodoodbojnika" u kohezivna tla poboljšavaju se njihova vodofizička svojstva. Svrsishodnost i učinkovitost njihove uporabe određuju se uglavnom smanjenjem procesa dizanja tijekom smrzavanja tla.
Preobrazba glinenih tala uz pomoć "stabilizatora-učvršćivača" pridonosi značajnoj promjeni njihovih fizičkih, mehaničkih i vodno-fizičkih parametara. Krajnja čvrstoća pri kompresiji može doseći 4,3 MPa, u savijanju - 1,4 MPa. Stabilizirana tla su otporna na vodu i mraz.
Uvođenjem mineralnih veziva u malim dozama (do 2% za teške ilovače, 4% za pješčane ilovače) u sustav “tlo-stabilizator” poboljšavaju se njegove fizikalne, mehaničke i vodofizičke karakteristike u usporedbi s konvencionalnom stabilizacijom.
Glavna razlika između dvije vrste stabilizatora je nestabilnost tla tretiranih "vodoodbojnim stabilizatorima" u vodenom okolišu. Takva količina (2-4%) cementa ili vapna koja se unosi u sustav dovoljna je da osigura da, kao rezultat interakcije s muljevitim i glinenim frakcijama tla, izgube svoja hidrofilna svojstva, ali nije dovoljna da zadrže cijeli masa čestica tla u koherentnom sustavu za jačanjem koagulacijskih veza.
U složenom sustavu "tlo-stabilizator-vezivo" sve komponente sudjeluju u formiranju strukture. Fizikalni, kemijski i kemijski procesi tijekom miješanja veziva s vodom od velike su važnosti, budući da se proces stvaranja kristalne strukture neoplazmi odvija paralelno s formiranjem strukture složeno transformiranog tla.
Različit učinak stabilizatora tenzida u složenom sustavu posljedica je njihovog kemijskog sastava i različite selektivne adsorpcije u odnosu na minerale klinkera veziva i minerala tla.
Integrirane metode jačanja tla omogućuju njihovu čvrstoću na kompresiju do 7,0 MPa, na savijanje - do 2,0 MPa, što odgovara stupnju čvrstoće M60, stupnju otpornosti na mraz - do F25.
U složenom sustavu, probirna uloga stabilizatora na brzinu kristalizacije mineralnih veziva doprinosi stvaranju organsko-glinenog kompozita, koji transformiranim tlima daje elastična svojstva.

L I T E R A T U R A

1. Voronkevič S.D. Osnove tehničke rekultivacije tla // S.D. Voronkevič. - M.: Znanstveni svijet, 2005. - 504 str.
2. Kulchitsky L.I., Usyarov O.G. Fizikalno-kemijske osnove za formiranje svojstava glinovitih stijena / L.I. Kulchitsky, O.G. Usyarov. – M.: Nedra, 1981. – 178 str.
3. Kruglitski N.N. Fizikalno-kemijske osnove za regulaciju svojstava disperzija glinenih tala / N.N. Kruglicki. - Kijev: Naukova dumka, 1968. - 320 str.
4. Sharkina E.V. Struktura i svojstva organomineralnih spojeva / E.V. Šarkin. - Kijev: Naukova dumka, 1976. - 91 str.
5. Choborovskaya I.S. Ovisnost učinkovitosti armiranja tla sulfitno-alkoholnom bardom o njihovim svojstvima (bez armatura) u izgradnji cesta i temelja. // Materijali VI svesavezne konferencije o učvršćivanju i zbijanju tla. - M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog sveučilišta, 1968. - S. 153-158.
6. Egorov Yu.K. Tipizacija glinenih tala srednjeg Predkavkaza prema mogućnosti bubrenja-skupljanje pod utjecajem prirodnih i tehnogenih čimbenika: dr. sc. dis. …može. geol.-min. znanosti. - M., 1996. - 25 str.
7. Vetoshkin A.G., Kutepov A.M. // Journal of Applied Chemistry. - 1974. - T.36. - broj 1. - P.171-173.
8. Kruglitski N.N. Strukturne i reološke značajke nastanka mineralnih disperznih sustava / N.N. Kruglitsky // Napredak u koloidnoj kemiji. - Taškent: Fan, 1987. - S. 214-232.
9. Grohn H., Augustat S. Die mechano-chemishe depolimerization von kartoffelstarke durch schwingmahlung // J. Polymer Sci. - 1958. V.29. – P.647-661.
10. Dobrov E.M. Formiranje i evolucija tehnogenih masiva tla podloge autocesta u doba tehnogeneze / E.M. Dobrov, S.N. Emelyanov, V.D. Kazarnovsky, V.V. Kochetov // Proceedings of Intern. znanstvenim konferencija “Evolucija eng.-geol. stanja na Zemlji u eri tehnogeneze. - M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog sveučilišta, 1987. - S. 124-125.
11. Kochetkova R.G. Značajke poboljšanja svojstava glinenih tala sa stabilizatorima / R.G. Kochetkova // Znanost i tehnologija u cestovnoj industriji. - 2006. br.3.
12. Rebinder P.A. Surfaktanti / P.A. Rebinder. - M.: Znanje, 1961. - 45 str.
13. Fedulov A.A. Korištenje tenzida (stabilizatora) za poboljšanje svojstava kohezivnih tala u cestogradnji. - Diss. …može. tech. Znanosti / Fedulov Andrej Aleksandrovič, MADGTU (MADI). - M., 2005. - 165 str.
14. K. Newman, J.S. Tingle emulzijski polimeri za stabilizaciju tla. Unaprijed poslano za FAA svjetsku konferenciju o prijenosu tehnologije zračnih luka 2004. Atlantic City. SAD. 2004.
15. Automobilske ceste i mostove. Izrada konstrukcijskih slojeva kolnika od tla ojačanih vezivom: Podaci o izvidu / Pripremljeno. Fursov S.G. - M.: FSUE "Informavtodor", 2007. - Br. 3.-
16. Dmitrieva T.V. KMA stabilizirana glinasta tla za cestogradnju: dr. sc. dis. …može. tech. znanosti. (23.05.05) / Tatyana Vladimirovna Dmitrieva, Belgorodsko državno tehničko sveučilište po imenu V.G. Šuhov. - Belgorod, 2011. - 24 str.
17. SP 34.13330. 2012. Ažurirano izdanje SNiP 2.05.02-85*. Autoceste / Ministarstvo regionalnog razvoja Ruske Federacije. - Moskva, 2012. - 107 str. Vasiliev Yu.M. Strukturne veze u cementnim tlima // Proceedings of the VI All-Union Conference on Consolidation and Compaction of Soils. - M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog sveučilišta, 1968. - S. 63-67.
18. Lukjanova O.I., Rebinder P.A. Novo u upotrebi anorganskih veziva za fiksiranje raspršenih materijala. // Materijali za VI. Svesaveznu konferenciju o učvršćivanju i zbijanju tla. - M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog sveučilišta, 1968. - S. 20-24.
19. Goncharova L.V., Baranova V.I. Proučavanje procesa formiranja strukture u cementnim tlima u različitim fazama stvrdnjavanja radi procjene njihove trajnosti / L.V. Goncharova // Materijali VII Svesavezne konferencije o konsolidaciji i zbijanju tla. - Lenjingrad: Energija, 1971. - S. 16-21.
20. Ovcharenko F.D. Hidrofilnost glina i minerala gline / F.D. Ovčarenko. - Kijev: Izdavačka kuća Akademije znanosti Ukrajinske SSR, 1961. - 291 str.
21. Smjernice ojačati rubove podloge uz korištenje stabilizatora tla. – Uvedeno 23.05.03. - M., 2003.
22. Abramova T.T., Bosov A.I., Valieva K.E. Korištenje stabilizatora za poboljšanje svojstava kohezivnih tala / T.T. Abramova, A.I. Bosov, K.E. Valieva // Geotehnika. - 2012. - Broj 3. - Str. 4-28.
23. GOST 23558-94. Mješavine drobljenog kamena, šljunka i pijeska i tla tretirana anorganskim vezivom za izgradnju cesta i aerodroma. Tehnički uvjeti. - M.: FSUE "Standartform", 2005. - 8 str.
24. ODM 218.1.004-2011. Klasifikacija stabilizatora tla u cestogradnji / ROSAVTODOR. - M., 2011. - 7 str.

Stabilizacija tla je proces stvaranja podloge kolnika, koji uključuje temeljito mljevenje tla, miješanje s organskim i anorganskim vezivom i naknadno zbijanje. Riječ je o modernoj, relativno novoj metodi pripreme temelja ceste. Takvo jačanje tla ima svoje prednosti u odnosu na klasično (pješčano-šljunčani jastuk). Stabilizirano tlo je otpornije na mraz i vodu, te je izdržljivije i otpornije.

Servis	Vrsta opreme	Karakteristike		Cijena za 1m2 (s PDV-om), rub.
Servis	Vrsta opreme	dubina/volumen	širina, mm	do 3 tisuće m2	do 5 tisuća m2	5-10 tisuća m2	10-20 tisuća m2	20-30 tisuća m2
Recikliranje	Recikler Wirtgen WR 2000	do 500 mm	2000	120	110	100	90	80
Recikliranje	Mješalica za regenerator Caterpillar RM300	do 500 mm	2400	120	110	100	90	80
Recikliranje	Rezač za stabilizaciju SBF 24 L	do 400 mm	2400	80	70	60	50	50
	Rasipač suhe mješavine SW 10 TA	10 m3	2450	10	10	10	10	10
Distribucija veziva	Razdjelnik suhe mješavine SBS 3000	3 m3	2400	5	5	5	5	5
Distribucija veziva	Razdjelnik suhe mješavine SBS 6000	6 m3	2400	5	5	5	5	5

Zahvaljujući mogućnostima moderna oprema vezivo se dozira vrlo precizno i ubrizgava na dubinu od 50 cm u jednom prolazu. Najdostupniji materijali danas su vapno i cement. Optimalna količina ovih tvari određuje se laboratorijskim metodama, obično je to 3 - 10% svakog materijala od težine zemlje koju treba ojačati. Prva faza stabilizacije je unošenje vapna u tlo i miješanje s njim, druga - cement.

Stabilizacija tla praćena korištenjem postojećih kolničkog materijala je hladna reciklaža. Njime možete obnoviti cijelu dubinu i seoskih cesta i gradskih ulica. Drugim riječima, u jednom prolazu, usitnjavanje postojećeg kolnika i miješanje s temeljnim materijalom i restauratorskim vezivom. Sve je to postalo moguće zahvaljujući pojavi na tržištu novih strojeva visokih performansi.

Tehnologija stabilizacije danas se široko koristi, primjerice, na malim teritorijalnim cestama, gdje bi se trebali postavljati lagani ili prijelazni kolnici (na primjer, u izgradnji vikend naselja). U takvim slučajevima, izgradnja čvrste, izdržljive baze s minimalnim uvoznim materijalima je najbolje rješenje. Osim toga, oprema visokih performansi može proizvesti desetke kilometara cesta tijekom građevinske sezone. Također, zbijanje (recikliranje) se uspješno koristi u izgradnji logističkih kompleksa, industrijske zgrade. Ovdje se ova tehnologija koristi za postavljanje temelja za betonske podove i pokrivanje proizvodnih mjesta.

Radovi na stabilizaciji ne mogu se učinkovito izvesti bez uporabe posebne opreme. Za dozirano unošenje veziva (suho ili u obliku emulzije) potreban je lijevka-razdjelnik, za temeljito miješanje u tlo - zglobni rezači.

Kako bi naši stručnjaci izračunali cijenu usluge recikliranja i mogli odabrati pravu potrebnu opremu za vas morate imati sljedeće podatke: koji objekt i gdje se nalazi, njegovu površinu u m2. m, vrijeme rada, kao i koja tla prevladavaju na tom području, koja je dubina distribucije potrebna i koja su veziva poželjna.