Talajtömítő adalékok útépítésben. A talajok erősítése, stabilizálása

A talajstabilizáló technológia gyakorlatilag bármilyen talajt szilárd alapot biztosít.

A National Resources talajstabilizációs szolgáltatásokat kínál (GOST 23558-94) szervetlen kötőanyagok felhasználásával.A talajstabilizálás hatékony módja a különféle bevonatok alapjainak létrehozásának.

A "National Resources" cég több mint 10 éve dolgozik az útbázis építése és felszerelése területén.

Járda- és útalapozási, valamint ipari és raktári telephelyek építési munkáinak teljes skálájával, a talaj megerősítésének, stabilizálásának módszerével különböző anyagok felhasználásával.

A jól megtervezett és kivitelezett projekt garanciája a cég hosszú távú tapasztalata - egyik fő előnyünk.

Egy profi csapat készen áll arra, hogy a legnehezebb időjárási körülmények között is dolgozzon szinte bármilyen talajjal. A széleskörű gyakorlati tapasztalatnak és a talajelemzésről felhalmozott tudásbázisnak köszönhetően, modern berendezésekkel az "NR" cég biztosítja a választékot optimális összetétel stabilizáló keverék, amely garanciát és garanciát jelent az útalap minőségére akár 15 évig.

A projektek, munkák és anyagok minősége mögött szoros tudományos együttműködés áll az oroszországi és a FÁK-országok szakosodott intézeteivel, ami még nagyobb bizalmat ad mind az alkalmazott technológiák, mind azok magas teljesítménye iránt. Minden egyes talaj- és burkolatmintát speciálisan szimulált körülmények között laboratóriumi vizsgálatnak vetnek alá, ami lehetővé teszi az útépítés során előforduló hibák elkerülését.

Visszajelzés a teljesített megrendelésekről és szakmai, valamint tudományos együttműködésről, összefoglaló megvalósított projektekés a mi garanciánk önbizalommal tölti el az utak Nemzeti Erőforrások általi építését vagy javítását.

Az "NR" cég hatékony és produktív berendezéssel rendelkezik az útstabilizáció és az újrahasznosítás teljes körű szolgáltatásához.

A cég flottája a legnagyobb és legtermelékenyebb Wirtgen WR250 újrahasznosítókat használja. Egy újrahasznosító kapacitása műszakonként 8000 m2. A tömörítési mélység eléri az 560 mm-t.

10 Wirtgen WR250 újrahasznosítóból álló flotta. lehetővé teszi a legösszetettebb munka elvégzését a lehető legrövidebb idő alatt.

Ezenkívül a cég jelenlétében cementszórókat, hengereket, motoros grédereket és szerelt stabilizátorokat használnak (kis területeken történő használatra).

A technológiáról

talajstabilizálás a talaj alapos őrlésének és megfelelő szervetlen kötőanyagokkal (cement vagy mész) való összekeverésének folyamata, ezeket 5-10 tömegszázalékban adják hozzá, majd tömörítik.

Ennek a technológiának a szervetlen kötőanyagokkal történő alkalmazása esetén nincs szükség jelentős szállításra, hiszen abszolút bármilyen helyi talaj megerősíthető, legyen az vályog, homokos vályog vagy homokos talaj, amely a közelben van, és csak a kötőanyagokat kell szállítani. a munkaterületre.

A bemutatott technológia utak és telephelyek tartós, kopásálló konstrukciója, kiváló minőségi jellemzőkkel bármilyen extrém terheléshez és éghajlati viszonyok Oroszország.

Útépítés talajstabilizálással

A talajstabilizáló technológiát a következő építményekben alkalmazzák:

• meglévő utak javítása és rekonstrukciója;
• IV–V kategóriás autópályák építése során;
• ideiglenes, technológiai, segéd- és földutak;
• járdák, parkok, gyalogos és kerékpárutak;
• parkolók, parkolók, tárolók ill plázaés terminálok szilárd alapok létrehozása során különböző kategóriájú objektumok építéséhez;
• szilárd hulladékok és veszélyes anyagok szemétlerakói;
• ipari padlóburkolatok és járdalapok lerakása;
• vasúti sínek alapjai.

Földstabilizáló videó

Előnyök: KÖLTSÉG / MUNKAIDŐ / AZ ALAP ERŐSSÉGE / GARANCIA

Ennek a módszernek számos előnye van az útalapozás hagyományos módszereivel szemben.

KÖLTSÉG 50%-os csökkenés az építési munkák költségében.

MUNKA SEBESSÉG 3.000 m2-től 8.000 m2-ig műszakonként.

AZ ALAP ERŐSSÉGE a szervetlen kötőanyagokkal végzett talajstabilizálás során a végső nyomószilárdság eléri az 500 MPa-t.

GARANCIA A talajstabilizáló technológiás útalap garanciális ideje eléri a 15 évet.

A bemutatott előnyök a következő tényezők miatt váltak lehetővé:

• a nem fémes anyagok (zúzott kő, homok) használatának teljes elutasítása,
• hiány földmunkák az útszerkezet talajának feltárásáról, és ennek megfelelően e talaj ártalmatlanításának hiányáról,
• a folyamat teljes gépesítése,
• modern technológia, amely lehetővé teszi a munka sebességének felgyorsítását.

Talajstabilizálás
A kapott alapot önállóan, aszfaltréteg felhordása nélkül és azzal együtt is fel lehet használni.

Fontos az is, hogy a módszer ne legyen káros hatással a környezetre, valamint teljes autonómiát és szabadságot jelent az anyagválasztásban. A modern berendezések lehetővé teszik a talaj stabilizálását közvetlenül a helyszínen akár 50 cm mélységig egy munkamenetben, nagy pontossággal a kötőanyagok adagolásakor.

A nemzeti erőforrások know-how-ja

A Hint dezintegrációs technológiájának alkalmazása lehetővé tette 2%-os cement felhasználásával stabilizált alap előállítását.

Ez a technológia lehetővé teszi a stabilizált alap szilárdsági jellemzőinek növelését.

A talaj stabilizálása az út földből történő építésének lehetősége drága aszfaltbeton alapozás nélkül.

Rugalmas kedvezményrendszer működik! Egyéni megközelítés minden ügyfélre vonatkozó árpolitika kialakításában!

Talajstabilizálás

NAK NEK Kategória:

Az útépítő gépekről

-

Talajstabilizálás

Az útépítésben használt talajok bizonyos korlátozó szilárdsági mutatókkal rendelkeznek, azaz bizonyos mennyiségű mozgó járművek terhelését képesek elviselni.

BAN BEN utóbbi évek fejlesztették ki új módszer a talaj szilárdságának növelése kötőanyagok - cement, mész, bitumen, kátrány - hozzáadásával. Ezt a módszert kötőanyagokkal történő talajstabilizálásnak nevezik. Az ezzel a módszerrel megerősített talajok alatti útalapok építésére szolgálnak tőkefedezetek aszfaltbetonból és aszfaltbeton helyett könnyű burkolatok építésére. A stabilizált talajból alap- és burkolatépítés költsége 3,5-5-ször olcsóbb, mint a zúzottkő alapok vagy aszfaltbeton burkolatok építése. A stabilizált talaj 30 cm vastag alaprétege megegyezik a 18-20 cm vastag zúzott kőréteggel; a stabilizált talaj 15-20 cm vastag könnyű burkolata megegyezik a 6-10 cm vastag aszfaltbeton burkolat szilárdságával.

Korábban az útburkolatokat macskaköves burkolat formájában (macskaköves autópálya) vagy 6-15 cm vastag kavicsréteg fektetésével, kocsikerekekkel vagy úthengerekkel hengerelték (kavicsos vagy "fehér" autópálya). Az autóforgalom fejlődésével ezeknek az autópályáknak a szilárdsága elégtelennek bizonyult.

-

A fehér autópályák autókerekek általi gyors lerombolásának fő oka az egyes kavicsok egymással való gyenge kapcsolata.

Ezen kívül azzal kapcsolatban nagy sebességek A közúti forgalom miatt új követelményeket támasztanak az utakkal - a felület egyenletessége, pormentesség és jó tapadás a gumikkal.

A bevonatban a zúzott kő kohéziójának növekedését úgy érik el, hogy szerves kötőanyagokat visznek be a bevonat vastagságába - bitumen vagy kátrány, ami növeli az út szilárdságát és tartósságát. A kötőanyagok jelenléte a bevonatban lehetővé teszi, hogy görgőkkel egyenletesen hengerelje a felületét, megkösse a port, és ezáltal eltávolítsa a port az útról, és javítsa a gumiabroncs tapadását. A szerves kötőanyag vékony filmréteggel vonja be az ásványi részecskéket és köti össze őket.

A bitumennel vagy kátránnyal kezelt fehér autópálya feketévé válik, ezért az ilyen bevonatokat "feketének" nevezik.

Talajstabilizálás helyi és importtalajokon egyaránt elvégezhető. A stabilizáláshoz a homokos vályog és a vályog a legalkalmasabb. A talaj stabilizálása során el kell távolítani a felső növényi réteget (gyep) a fű és cserjék gyökereivel, mivel a növényi részecskék rothadásakor üregek keletkeznek.

A talajstabilizálás a következő fő műveletekből áll: - talajcsík előkészítése; – talajlazítás és köszörülés; - kötőanyag forgalmazása; - zúzott talaj összekeverése kötőanyaggal; - öntözés és végső összekeverés vízzel zúzott talajból, porított kötőanyaggal keverve, ha cementtel vagy mésszel stabilizálják; – szalagtömörítés, stabilizált talaj.

A csík előkészítése a tuskók és cserjék gyeprétegének és gyökereinek eltávolításából, valamint a sáv megtervezéséből, a helyi mélyedések kitöltéséből, a halmok és dudorok levágásából áll.

Ezzel egyidejűleg az aljzat profilozása és az oldalsó árkok kivágása történik. A szalag-előkészítési munkákat buldózeres és szükség esetén gyökeres, illetve gréderes vagy motoros gréderes végzi.

Ha a helyi talajokat stabilizálják, akkor a megfelelő aljzatcsíkot meglazítják és csiszolják. Ha a stabilizálás nem helyi talajon történik, akkor a szükséges talajt a traosshoz közeli kőbányából kaparóval, traktor pótkocsival vagy billenőkocsival hozzák, a behozott talajt az aljzatra osztják és tervezik, majd fellazítják, zúzzák.

A sűrű, nehéz homokos vályogot és vályogot vontatott traktoros ekével és boronával célszerű lazítani.

A könnyű talajokat vontatott traktoros vágógépek lazítják, majd a fellazult talajt összezúzzák. A lazítást és a köszörülést a megmunkált szalag mentén több gépi menet végzi.

Minél intenzívebben törjük össze a talajt, annál jobban és egyenletesebben keveredik a kötőanyaggal, és annál erősebb a stabilizált réteg. Normálisan zúzott talajban a 3-5 mm méretű részecskék száma nem haladhatja meg a 3-5 tömeg%-ot, amelyet speciális mintákkal ellenőriznek.

cement stabilizálás

A cementet vagy a meszet cementszállító teherautókkal vagy billenőkocsikkal szállítják a munkaterületre, és kézzel, lapátokkal egyenletesen eloszlatják a kezelt szalagon közvetlenül a száraz keverés előtt. A cement és mész forgalmazására szolgáló speciális gépeket még nem gyártják.

A talajt szárazon kötőanyaggal elkeverjük, majd aszfaltosztóból vízzel öntözzük, végül vontatott marógéppel több menetben összekeverjük és hengereléssel tömörítjük.

Stabilizálás bitumennel vagy kátránnyal

A bitument vagy kátrányt közvetlenül keverés előtt hozzák és öntik aszfaltosztóval, hogy a kötőanyag ne hűljön ki.

A kötőanyagot tartalmazó talajt a vontatott vágógép több menetével összekeverjük és hengereléssel tömörítjük.

A stabilizált réteget D-219 pneumatikus gumiabroncs hengerrel tömörítik egy utánfutón egy személygépkocsihoz vagy egy kerekes traktorhoz. A henger lánctalpas traktorral történő vontatása elfogadhatatlan, mivel a szalag felületét a hernyósarkantyúk károsítják.

A szervetlen kötőanyagok felhasználásával történő talajerősítés/stabilizálás technológiáját több mint 60 éve alkalmazzák az építőiparban hazánkban és számos külföldön is.

Ennek a technológiának az alkalmazásakor a végeredménytől függően a talajstabilizálás és a talajerősítés elválik egymástól.

A talajok stabilizálásával javíthatók a helyi talajok tömörödésének feltételei, beleértve a vizes és hullámos talajokat is. Ez a módszer lehetővé teszi a fagyvédő rétegek elrendezését, valamint az alaptalajok teherbíró képességének növelését.

A talajok megerősítésekor a helyi talajok fizikai és mechanikai jellemzői jelentősen megnövekednek. A módszert mind fagyvédő rétegek, mind hordozórétegek beépítésére használják.

Szabályozó dokumentumok: GOST 30491-97. Szerves-ásványi keverékek és szerves kötőanyagokkal megerősített talajok út- és repülőtér építéshez. Műszaki adatok". GOST 23558-94. „Zúzott kő-kavics-homok és szervetlen kötőanyaggal kezelt talajok keverékei út- és repülőtér-építéshez. Műszaki adatok".

Alkalmazási terület

Az építési területen erős kőanyagok, valamint alapozásra alkalmas homoktalajok hiányában a hazai tapasztalatok szerint lehetőség van a rendelkezésre álló helyi talajok hatékony felhasználására, különféle kötőanyagokkal javítva vagy megerősítve.

Szerkezeti alaprétegek: felső és alsó rétegek építésénél alkalmazható talajstabilizáló/megerősítő technológia a keverési in situ módszerrel.

Leírás

A kötőanyagok alkalmazása a helyi talajok stabilizálásában/erősítésében növelheti a sűrűséget, növelheti a vízállóságot és a fagyállóságot.

A modern berendezések lehetővé teszik a helyi talajok hatékony javítását/megerősítését közvetlenül a helyszínen, nagy mélységig (akár 40 cm-ig) egy munkamenetben, nagy pontossággal a kötőanyagok adagolásakor.

A meglévő egymenetes keverőberendezés lehetővé teszi a homogén keverék előállítását még nagy nedvességtartalmú talajokon is.

Kötőanyagok és adalékanyagok

A fő és elérhető ásványi kötőanyagok a cement és a mész. Az adagolás általában a megerősítendő talaj tömegének 3-10%-a (-6%).

Ha a talaj stabilizálására vagy megerősítésére mészt vagy cementet használunk, a kötőanyagok adagolásának laboratóriumi megválasztása alapján szinte mindig meg lehet adni a szükséges talajtömörítési együtthatót.

Az optimális összetételű iszapos homokos vályogok és homokos-argilla talajok a legalkalmasabbak cementtel történő megerősítésre.

Munka gyártási technológia

A munka során a következő technológiai műveleteket hajtják végre:

• Alapfelület elrendezése
• Szerves kötőanyagok adagolása és elosztása
• Keverés marógéppel előre meghatározott mélységig, szükség esetén szerves kötőanyagok (bitumen emulzió) és kémiai adalékok adagolása közvetlenül a keverőbe.
• Az alap elrendezése és tömörítése a megadott mutatók szerint.

Egy speciális mechanizmuskészlet műszakonként 5000-15000 m3 kapacitású lehet, a vasalás mélységétől és a szükséges mennyiségű kötőanyag telephelyre szállításának lehetőségétől függően.

A telephelyek függőleges elrendezésének jellemzői talajstabilizáló / -erősítő technológia alkalmazásával

A területek vertikális tervezésének kialakításakor általában a földmunka tervezésének általános elvét alkalmazzák, figyelembe véve az ún. nulla egyenleg földtömegek. Ez az alapelv lehetővé teszi a földtömegek területen történő áthelyezésével kapcsolatos költségek csökkentését, valamint kiküszöböli a hiányzó és felesleges anyagok szállítását és a talaj eltávolítását.

A hagyományos ásatási módszernek a következő hátrányai vannak:

• Szükség van az alkalmatlan (vizes, hullámos) talaj eltávolítására
• Nyitott területek (belső utak, parkolók) építése során probléma adódik a fagyállósági követelményeket biztosító járdaszerkezetek tervezése, az Orosz Föderáció középső régiójában ennek a követelménynek a teljesítéséhez a szerkezetek teljes vastagsága szükségessé teszi a beépítést. kb. 1,0 m összvastagságú építmények egybeesik a "földmunkák nulla egyensúlyának" szintjével, ami azt jelenti, hogy az alapozáshoz jelentős mennyiségű import anyag (homok, zúzott kő stb.) szállítása szükséges. Ennek megfelelően többletköltségek.
• útépítés. Az útépítéshez szánt talaj égetett mész feldolgozása lehetővé teszi, hogy szilárd, jó teherbírású alapot kapjunk. A mész módosítja a finomszemcsés és nedves agyagos talajokat, valamint a puccolán reakciónak köszönhetően stabilizálja a kémiailag aktív talajt.

A talajstabilizálás / -erősítés technológiájának alkalmazásakor lehetőség nyílik a különböző célú objektumok építésénél optimálisabb megoldás alkalmazására.

A talajstabilizáló/erősítő technológia alkalmazása akár 20%-os megtakarítást tesz lehetővé a hagyományos módszerhez képest.

A beton ipari padlók beépítéséhez két okból is javasolt az alap stabilizálása.

Először is egy kiváló minőségű szilárd alapot.

Művészet. tudományos alkalmazott T.T. Abramova
(M. V. Lomonoszovról elnevezett Moszkvai Állami Egyetem),
A.I. Bosov
(FSUE "ROSDORNII"),
K.E. Valieva
(M. V. Lomonoszovról elnevezett Moszkvai Állami Egyetem)
________________________________________

Bevezetés

Jelenleg gyorsan növekszik a közlekedési infrastruktúra különféle objektumai építési volumene. Oroszország területének nagy részén nincsenek hagyományos útépítő anyagok, ami előre meghatározza ezek hiányát, és növeli az építési projekt összköltségét. Ebben a tekintetben célszerű helyi talajokat használni a járdák építéséhez. Annak érdekében, hogy fel lehessen használni például az Orosz Föderációban legelterjedtebb agyagos talajokat, amelyek szárazon nagy kohéziós és szilárdságúak, vízzel telített állapotban pedig elhanyagolhatóak és hullámosak, biztosítani kell tartósságuk és stabilitásuk, függetlenül a páratartalom változásától, az időjárási viszonyoktól és a forgalom közbeni változó terhelésektől. Ez csak alapvető minőségi változással érhető el természetes tulajdonságok olyan talajok.
Szervetlen (cement, mész, pernye stb.) és szerves (bitumen, bitumen emulziók, kátrány, polimer gyanták stb.) kötőanyagokkal talajalapú kompozíciók fejlesztését sokan végezték tudományos iskolák a múlt század 20-as évei óta. Munkájuk eredményeinek elemzése azt mutatta, hogy a cement alapú kompozíciókat nagy merevség és ennek megfelelően repedésképződés jellemzi. Ezenkívül a cementtalajok fokozott kopásúak, ami nem teszi lehetővé, hogy védő kopóréteg nélkül kövezzék őket. A talaj meszezése nem ad fagyállóságot. A szerves kötőanyagok hozzájárulnak a nyomvályúsodás kialakulásához, valamint az alapréteg képlékeny deformációjához.
Több éves kutatás különböző országokban A világ bebizonyította, hogy az agyagos talajok vízállóságának növelése felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) segítségével érhető el, amelyek lehetővé teszik az ilyen talajok stabilizálását kis felületaktív anyag felhasználás mellett. Az aktív reagensek bevezetése csökkentheti a kötőanyagok iránti igényt, jelentősen javíthatja az agyagos talajok fizikai és mechanikai tulajdonságait és alkalmassá teheti azokat építkezés.
A modern útépítő berendezések (földmarógépek, újrahasznosítók, mobil talajkeverő üzemek) lehetővé teszik a talajok hatékony stabilizálását és megerősítését közvetlenül a helyszínen nagy mélységig (akár 50 cm-ig) egy munkamenetben, nagy pontossággal az anyagadagolásban a talajba juttatva. A nagy teljesítményű talajkeverő berendezések, amelyeket olyan jól ismert cégek gyártanak, mint a Bomag, a Caterpillar, a FAE, a Wirtgen és mások, lehetővé teszik homogén keverék előállítását még vizes talajjal végzett munka során is. Ezzel kapcsolatban az elmúlt években érezhetően megnőtt a közúti szakemberek talajstabilizátorok iránti érdeklődése hazánkban és külföldön egyaránt.
A stabilizátorok a különböző összetételű és eredetű anyagok igen széles osztálya, amelyek kis dózisban pozitív hatással vannak az útépítő anyagok tulajdonságainak kialakulására, mind a fizikai és kémiai folyamatok aktiválása, mind az optimalizálás miatt. technológiai folyamatok. Ezek az anyagok az út- és repülőtér-építések szinte minden technológiai szakaszában felhasználhatók, az aljzat építésétől a kemény burkolatok, mesterséges műtárgyak építéséig és az útjavításig.
A stabilizátorok különböző eredetűek, eltérő tulajdonságúak lehetnek, de közös bennük, hogy növelik a talajok sűrűségét, nedvességállóságát és fagyállóságát, csökkentik a hullámosodást.
Minden egyes stabilizátornak megvan a saját egyedi neve, amely tükrözi a származási ország sajátosságait és az alkalmazás jellemzőit. A leghíresebbek közé tartoznak a következő agyagos talajstabilizátorok: EH-1 (USA), SPP (Dél-Afrika), Roadbond (USA), RRP-235 Special (Németország), Perma-Zume (USA), Terrastone (Németország), Dorzin "(Ukrajna) és LBS (USA), Dortekh (RF), ECOroads (USA), М10+50 (USA).

1. Elméleti alap kohéziós talajok hidrofóbizálása

A stabilizátorok megkülönböztető jellemzője az agyagos talaj hidrofil természetének hidrofób jellegének változása. Ezért a kohéziós talajok stabilizálásának biztosításához ismerni kell a hidrofóbizálási folyamatok alapjait.
A hidrofóbizálás az ásványi részecskék felületének természetének megváltoztatása azáltal, hogy a talajt kis dózisú felületaktív anyagok hatásának teszik ki. Fizikai lényege abban rejlik, hogy a talaj nedvesíthetősége vagy nem nedvesedése függ az ásványi anyagok kristályszerkezetétől, a csomagok közötti és a molekulák közötti kötések jellegétől. A nedvesedés fő oka az ásványi anyagok felszínén lévő, kompenzálatlan energetikailag aktív központok jelenléte. A felületaktív anyag molekulák poláris (hidrofil) csoportot és szénhidrogén (hidrofób) gyököt tartalmaznak. A talaj ásványi anyagok vízzel való átnedvesedésének teljes vagy részleges kiküszöbölése úgy érhető el, ha a talaj ásványi anyagok felszínének energetikailag aktív központjait kiegyensúlyozzuk olyan felületaktív anyagokkal, amelyek rendelkeznek ezzel a képességgel, ugyanakkor molekuláris jellegükből adódóan nem nedvesítik meg őket a víz. . A nagyméretű szerves kationok nagy térfogattal és molekulatömeggel rendelkeznek, aminek következtében a talaj erőteljesen és erősen felszívja őket, kiszorítva a szervetlen kationokat cserehelyzetükből.
Az ásványi rendszerek felületén a kompenzálatlan kötések kiegyensúlyozásának második módja a dipól szerves molekulák felületi ionok általi adszorpcióján alapul az alapsíkon. kristályrács agyagásványok.
A harmadik út a reagens negatív töltésű poláris anionjainak szorpciója az ásványfelület kationjaival (Ca2+, Al3+, Si4+ stb.). A talajrendszerek kiegyenlítetlen kötéseinek ez a módja csak különösen a karbonátos talajok esetében lehet különösen fontos.
A talaj egyértelműen meghatározott hidrofób tulajdonságainak megadása bizonyos nehézségeket okoz, ami a komplexitásából adódik, mint egy kolloid-diszperz, poliásványi rendszer, amely bizonyos mennyiségű adszorbeált vizet tartalmaz. Könnyebben megvalósítható a talaj részleges hidrofóbizálása, ami sok esetben a kezelt talajok szerkezetének és tulajdonságainak megváltozásához vezet. Már a diszperz talajok mérnöki célú hidrofóbizálásának kutatásának korai szakaszában (a múlt század 50-es éveiben) azt találták, hogy kationos felületaktív anyagokkal való kezelésük a nedvesítési szög értékének növekedéséhez vezet. 90° vagy több (bentonitnál - 15°-tól kb. 103°-ig). A talaj szilárd fázisainak felszíni tulajdonságainak ilyen jelentős változása a talajrendszerek pelyhesedésének és aggregációjának jelenségével jár együtt. Ez a mechanizmus a kolloid felületaktív kation és a talajrendszer kolloid anionjának kölcsönhatásának eredményeként írható le. Ebben az esetben a kation hidrofil részét a talajrészecskék adszorbeálják, és az egymással összekapcsolódó szénhidrogénláncok részecskék aggregátumokat képeznek, ami a rendszer egészének eldurvulásához vezet a részecskeméret-eloszlás tekintetében. A felületaktív anyagok flokkuláló képességét befolyásoló változók gyakran a következők: a) a reagens adagolása; b) a talaj pH-ja és c) a szervetlen sók koncentrációja és típusa a talajban.
A hidrofóbizált talaj vízadszorbeáló képességének csökkenése és az ezzel járó szerkezeti átalakulások miatt változások következnek be. fizikai tulajdonságok talajok, nevezetesen: a) a talaj vízmozgatási képességének csökkenése kapilláris és gravitációs erők hatására; b) a talaj térfogatváltozási (duzzadás és zsugorodás) hajlamának csökkenése nedvesítés és szárítás során; c) vízzel telített állapotban a talajrendszer szilárdságának növelése és hosszú távú fenntartása.
Ismeretes, hogy a diszpergált agyagos talajok reológiai tulajdonságainak javulásának oka a kis mennyiségű felületaktív anyagok hozzáadásával az agyagásványok hidratált héjának jellegének megváltozása és a felületaktív anyagok adszorpciója az agyagásványok felületén. A molekulák vagy ionok közötti bármilyen kölcsönhatás az atomok közötti távolság megváltozásához vezet. I.S. Choborovskaya, aki az SSB (nagy molekulatömegű felületaktív anyag) adszorpcióját tanulmányozza különböző monoásványokon, úgy véli, hogy szelektív. A különféle összetételű és állapotú agyagos talajok tulajdonságainak változásait felületaktív oldatokkal való kölcsönhatás hatására Yu.K. Egorova. Háromféle felületaktív anyag hatását vizsgáltuk: nemionos (OS-20, szlovaton), kationos (szintézis, transzferrin) és anionos (votamol, szulfanol) hatását 0,1-10 g/l koncentrációban. A szerző megállapította, hogy a kaolinit összetételű agyagok kevésbé adszorbeálják a felületaktív anyagokat, mint a montmorillonit összetételű agyagok. A kationos felületaktív anyagok (SAS) jobban adszorbeálódnak, mint a nem ionos felületaktív anyagok (NSA). A felületaktív anyagok és az agyag kölcsönhatása az agyagrészecskék koagulációjához vezet, ami növeli az agyagok permeabilitását az oldatokhoz. A felületaktív anyagok gyakorlatilag nem szorbeálódnak, mivel aktív csoportjaik töltése egybeesik az agyagrészecskék töltésével. A felületaktív anyagok és felületaktív anyagok adszorpciójának vizsgálata azt mutatta nagyon fontos kritikus micellizációs koncentrációjuk (CMC). Ha a felületaktív anyag adszorpciója ez alatt az érték alatt van, az adszorpciós réteg megközelítőleg egy monomolekuláris szerkezetnek felel meg, amelyben a molekula fő tengelye a határfelülethez képest vízszintes orientációjú. Az adszorpciós réteg bonyolultabb szerkezete keletkezik, ha a felületaktív anyag koncentrációja nagyobb, mint a CMC, vagyis ha a molekulák asszociálódnak. Ebben az esetben az izoterma meredeken növekszik, ami valószínűleg egy polimolekuláris adszorpciós réteg képződésének eredményeként következik be.
Megállapítható tehát, hogy a különböző felületaktív anyagok adszorpciója ugyanazon ásvány felületén eltérően megy végbe. Szorpciós aktivitásuk szerint a következő sorozatokba sorolhatók: felületaktív anyagok → nemionos felületaktív anyagok → felületaktív anyagok. Következésképpen a különböző stabilizált agyagos talajok szilárdsági jellemzői élesen eltérnek egymástól.

2. Összetartó talajok stabilizálása

A XX. században a Szovjetunióban és külföldön is végzett jelentősebb víztaszító tanulmányok azt mutatták, hogy a vízlepergető folyamat időtartamának kérdése a talajok állandó nedvesítésével és vízzel való telítettségével a járdaszerkezetekben továbbra is nagyon fontos. .
A modern stabilizátorokat évek óta sikeresen alkalmazzák az USA-ban, Németországban, Dél-Afrikában, Kanadában és sok más országban, valamint az utóbbi időben Oroszországban autópályák, repülőterek, parkolók stb. járdáinak és alapjainak építésére. A külföldi stabilizátorok között szerepel és a hazai termelésben a következők különböztethetők meg, amelyek márkanéven ismertek: Roadbond, Status, Dortekh, ANT, ECOroads, Mag-GF, RRP-235-Special, Perma-Zume, Dorzin, Top Force ”, LBS, М10+ 50, LDC+12, Nanostab. Lehetnek savas, bázikus vagy semlegesek. A modern stabilizátorok kémiai összetétele vagy szabadalmaztatott, vagy szerzők vagy cégek tulajdonát képezi, nem hozták nyilvánosságra teljesen.
A modern stabilizátorok összetett, többkomponensű összetételűek, beleértve:
savanyú bio termékek, szuperlágyítók és egyéb anyagok;
folyékony szilikát, akril, vinil-acetát, sztirol-butadién polimer emulziók;
kis molekulatömegű szerves komplexek.
A stabilizátorok lehetnek kationosak, anionosak és nemionosak. Ebben a tekintetben az azonos agyagásványokkal való kölcsönhatásuk nem azonos módon megy végbe.
Az első típusú stabilizátorok összetett összetételűek, beleértve a savas szerves termékeket, szuperlágyítókat és egyéb adalékanyagokat. Mindegyikre jellemző a közeg savas reakciója, amelynek pH-ja 1,72-2,65 között van. Az ilyen stabilizátorok bevezetésével a víz az ionizáció következtében aktiválódik (H+, OH¯ és H3O+). A stabilizáló oldat pedig az ionizált víz és az ásványi talajszemcsék közötti elektromos töltések energiacseréje miatt megváltoztatja az agyagrészecskék felületének töltését. Az ionizált vízzel való töltéscserével a talajrészecskék megbontják a természetes kötéseket a kapilláris- és filmvízzel. A stabilizáló oldattal kezelt talaj tömörítésekor a kapilláris és a filmvíz könnyen elválik, megteremtve a feltételeket a keverék nagy tömöríthetőségéhez. Így a stabilizátor lágyító adalék szerepét tölti be, amely lehetővé teszi, hogy alacsonyabb optimális talajnedvesség mellett több nedvességet érjünk el. nagy teljesítményű a sűrűsége. Savanyú talajokhoz kationos felületaktív anyagokat használnak. Karbonátos talajokhoz anionos felületaktív anyagokat célszerű használni. A szerzők szerint a "Status-3" felületaktív anyag kidolgozói, az agyagos talaj felszínének bizonyos töltést hordozó mikroszelvényei ellentétes töltésű ionokat adszorbeálnak, ugyanakkor a felülettel hasonló töltésű felületaktív ionokat adszorbeálják. közvetlenül nem adszorbeálódik, hanem elektrosztatikus erők hatására az adszorbeált ionok közelében velük együtt az adszorbens felületén kettős elektromos réteg (EDL) képződik. DES jelenlétében felületi sűrűség a negatív töltés mintegy belső bélést képez, a fázishatáron elhelyezkedő talajrészecskék (anionok, kationok) pedig ellentétes előjelű külső bélést alkotnak (illetve a DES adszorpciós és diffúz részei), ill. általában a rendszer elektromosan semleges.
A MADI-nál végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a talaj kölcsönhatása után a „státusszal” megváltozik a szerkezete. Az ásványszemcsék felületén hidrofób film képződik. A Status stabilizátorral kezelt talajokban a 0,0741-0,1480 mikron átmérőjű pórusok jelentős mértékben csökkennek a stabilizátor nélküli talajokhoz képest (negatív fotometriás módszer). Ugyanakkor a választott irányban a Ka pórusorientációs együttható növekedése tapasztalható, amely kezelt és kezeletlen talajok esetén 11,26, illetve 10,57%. Az előzőek a kezelt talajban bekövetkező változások irányított mintáit és az anyag stabilabb szerkezetének kialakulását jelzik. El lehetett érni az agyagos talajok optimális nedvességtartalmának csökkenését, vízállóságuk növekedését, valamint az ázhatóság, a vízfelvétel, a duzzanat csökkenését. A kezeletlen talaj áztatási sebessége 1,5-2-szer nagyobb, mint a stabilizátorral kezelt talajé. Ugyanakkor a stabilizált talaj nem válik vízállóvá.
A víztelítettség utáni szilárdságvesztés elkerülhető, ha más talajokat használunk az átalakításhoz modern anyagok- polimer emulziók (a stabilizátorok második típusa), sokféle tulajdonsággal. Egy tipikus polimer emulzió körülbelül 40-60% polimert, 1-2% emulgeálószert tartalmaz, a maradék pedig természetes víz. A polimer kémiai összetételében, molekulatömegében, elágazási fokában, oldalláncméretében, összetételében stb. is nagymértékben változhat. A talaj stabilizálására és stabilizálására használt legtöbb polimer termék vinil-acetát vagy akril alapú kopolimer.
Az USA-ban végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a polimer emulziók jelentős szilárdságnövekedést biztosítanak, különösen nedves körülmények között. Az emulzió keményedésének folyamata a „szétválasztásból” és az ezt követő vízből való elpárologtatásból történő kibocsátásból áll. Az emulzió szétválása akkor következik be, amikor a vizes fázisban szuszpendált egyedi emulziócseppek összeérnek. A talajszemcse emulzióval átnedvesített felületére polimer rakódik le, melynek mennyisége a keverékhez adott polimer koncentrációjától és a talajjal való keverési aránytól függ.
Az egyik ilyen polimer anyag az LBS - folyékony szilikát-polimer talajstabilizátor - felületaktív anyag. Az LBS vizes oldatának talajba juttatásakor a talaj fizikai és mechanikai tulajdonságainak visszafordíthatatlan megváltozása a kémiai hatás következtében, a poros részecskék felületén lévő filmvíz ionos cseréjével víztartalmú stabilizátor molekulákkal. -riasztó hatás. A kezelt agyagos talaj tömörítéséből származó filmvíz könnyen eltávolítható róla. Az így feljavított talaj tartósabbá és gyakorlatilag vízhatlanná válik, így minden éghajlati viszonynak ellenáll, és hosszabb ideig tartó heves esőzések esetén is képes megnövekedett hasznos terhelés felvételére. Az LBS-sel stabilizált talajok (homokos vályogtól a nehéz vályogig) rugalmassági modulusa eléri a 160-180 MPa értéket. Az ilyen talajok nyírási stabilitási mutatói is magasabbak (~ 50%) a száraz állapotú, nem stabilizált talajokhoz képest. Az LBS polimer stabilizátor használatának hatékonysága leginkább akkor észrevehető, ha erősen képlékeny, hullámzó agyagos talajokkal dolgozik. A feldolgozás után az ilyen talajok a gyengén porózus és nem porózus kategóriákba kerülnek. Ezt az eredményt a korábban agyagrészecskék felületén lévő filmvíz szabad állapotba való átvitelének köszönhetjük. Az LBS-sel stabilizált talajok nagy alakváltozási jellemzőkkel rendelkeznek. Például 12-es plaszticitási számmal és 14,4% nedvességtartalmú iszapos homokos vályog minták (páratartalom a hengerlési határon - 18%, a folyáshatáron - 30%) polimer emulzióval történő stabilizálás és hosszabb (28 nap) után. ) kapilláris víztelítettségét (minta sűrűsége - 2, 26 g/cm2, csontváz - 1,98 g/cm2) merev szerszámmal laboratóriumi vizsgálatoknak vetették alá. A rugalmassági modulusuk 179-182 MPa volt. A stabilizált talajok felborulási fokát a GOST 28622-90 szerint határozták meg egy speciálisan kialakított berendezéssel. A kutatás eredményei azt mutatták, hogy az agyagos talajok az LBS-nek való kitettség után a nem sziklás vagy gyengén hullámzó, valamint a nem duzzadó vagy gyengén duzzadó kategóriába sorolhatók.
A talajstabilizálás és az útépítés innovatív fejlesztései az olyan anyagok, mint az LDC+12 (folyékony akril polimer termék) és az Enviro Solution JS (folyékony vinil-acetát vegyület), valamint az M10+50, egy folyékony polimer emulzió. akril alap, amely kötőanyag. Utóbbit kifejezetten a talaj tulajdonságainak jelentős javítására tervezték, úgymint: tapadás, kopásállóság, hajlítóerő, valamint a burkolatréteg tartósságának növelése. Az M10 + 50 anyaggal kezelt talajokat közlekedési infrastruktúra létesítmények építése és javítása során használják fel, számos előnnyel rendelkeznek a telephelyen gyártott egyéb stabilizátorokhoz képest. jelenlegi szakaszában. Az M10 + 50-et legfeljebb 12 plaszticitási számmal rendelkező talajokban használják. Az emulzió jól oldódik édes- és sós vízben. A stabilizált talaj vízállóvá válik. Az M10+50 emulzióval kezelt talajréteg már a munkavégzés után 2 órával használható járművek áthaladására. Egy ilyen réteg nem igényel különös gondot, ellentétben a cementtel vagy mésszel megerősített réteggel. Az M10 + 50 összetétellel kezelt talaj a legjobban ellenáll a légköri hatásoknak és az ultraibolya sugárzásnak. A több mint 20 éves tapasztalat ezzel a polimer stabilizátorral lényegesen jobb eredményeket mutat az akril stabilizátorokkal, mint a nem akril polimerekkel.
Az agyagos talajok más ionaktív modern anyagokkal (Perma-Zume, Dorzin) - harmadik típusú enzim alapú stabilizátorokkal - átalakíthatók. Az ilyen enzimek olyan anyagok összetétele, amelyek főként szervezetek tenyésztése során képződnek összetett táptalajon, néhány adalékanyaggal. A Perma-Zume 11X csökkenti a víz felületi feszültségét, ami elősegíti a nedvesség gyors és egyenletes bejutását és felszívódását az agyagos talajba. A nedvességgel telített agyagszemcsék a talaj üregeibe préselődnek és teljesen kitöltik azokat, így sűrű, kemény és tartós réteget képeznek. A talajszemcsék megnövekedett kenőképessége miatt a szükséges talajsűrűség kisebb nyomóerővel érhető el. Az IPC SB RAS (Tomsk) tudósai által végzett tanulmány eredményei kimutatták, hogy a "Dorzin" cukortartalmú termékek, például melasz (melasz) mikrobiális fermentációjának terméke. Megállapítást nyert, hogy a készítmény szerves részét elsősorban a következő vegyületek képviselik: oligoszacharidok (monoszacharidoktól pentaszacharidokig), arginin típusú aminovegyületek, mannit (D-mannit), trehalóz típusú hidroxivegyületek, nitrogén- tejsavszármazékokat tartalmazó.
TÉVÉ. Dmitrievának sikerült megállapítania, hogy a szerves komplexek kőzetképző ásványokra gyakorolt ​​hatásának hatékonysága közvetlenül függ a réteges alumínium-szilikátok szerkezeti és kémiai természetétől, és csökken a sorozatban: röntgen amorf fázisok → szmektit → vegyes rétegű képződmények → illit → klorit → kaolinit. Ugyanakkor a kationos kapacitás szerves jellemző, amelynek felhasználása lehetővé teszi a stabilizált talaj szerkezetképzésének hatékonysági fokának feltárását az expressz értékelés során. Amikor adalékanyagot viszünk be a rendszerbe, a vizsgált minták fajlagos felületének csökkenése figyelhető meg (1. táblázat). A kapott adatok arról tanúskodnak, hogy az agyagásványok mikroméretű egyedeit a stabilizátor szerves komplexei "ragasztották". Az adalékanyag hatásának mértéke a monoásványi szmektites agyag mintáiban a legkifejezettebb.

Asztal 1

Agyagos kőzetek aktív fajlagos felülete

Megjegyzés: az aktív fajlagos felület a porozitás vagy diszperzió átlagos jellemzője, figyelembe véve a vizsgált anyag morfológiai jellemzőit.

Az enzim alapú készítmények agyagos talajokkal való kölcsönhatása után a következő tulajdonságokkal rendelkeznek: magas fizikai és mechanikai tulajdonságok, hőállóság, vízállóság, korrózióállóság.
Az előzőekből az következik, hogy a kohéziós talajok agyagos komponensének szerkezetképződése stabilizátorral való kölcsönhatás során a diszpergált ásványok aktív hidrofil központjainak blokkolásának köszönhető, ami a talaj fajlagos felületének, kationos kapacitásának, ill. a hidrofóbság növekedése.
A felületaktív anyagok kohéziós talajokra gyakorolt ​​hatása a kationok teljes kicseréléséhez vezet. A stabilizálódott talaj vízfelvevő képességének csökkenése és az ezzel járó szerkezeti átalakulások a talajok fizikai tulajdonságaiban változást okoznak.
A felületaktív anyagoknál célszerűbb a karbonátos talajokat használni, amelyekben a stabilizátor negatív töltésű szerves anionjainak kölcsönhatása a talaj ásványi felületének kationjaival (Ca2+, Al3+, Si4+ stb.) jobban észrevehető.
A polimer emulziókban lévő szerves ionokat az elektrosztatikus erők mellett molekuláris és hidrogén erők tartják össze. Erősebben adszorbeálódnak, összetett szerves ásványi komplexeket képezve. Ezzel kapcsolatban elképzelhető, hogy a talaj környezetének (pH) reakciója és sóösszetétele nincs jelentős hatással a polimer emulziókkal történő talajstabilizációra.
A stabilizátorral kezelt talaj tömörítésekor a kapilláris és a filmvíz könnyen elválik, megteremtve a feltételeket a talajkeverék nagy tömöríthetőségéhez. Mára megállapították, hogy a stabilizátorokkal kezelt talajok hidrofóbsági együtthatójának legalább 0,45-nek kell lennie, és a maximális sűrűség értéke több mint 0,02%-kal nagyobb, mint az eredetié. A felhasznált talajok por- és agyagrészecskék-tartalma a talaj tömegének legalább 15%-a legyen. A meghatározott határértéknél kisebb iszap- és agyagrészecskék tartalmú talajok stabilizálására megengedett, feltéve, hogy a szemcsék összetételét agyagok, vályogok javítják, és az iszap és agyagrészecskék mennyiségét a kívánt szintre hozzák. A 12-nél nagyobb plaszticitási számmal rendelkező agyagos talajokat az SP 34.13330 szabványban előírt zúzási fokig össze kell zúzni, mielőtt stabilizáló és kötőanyagokat viszünk a talajba. Az agyagos talajok relatív páratartalma ebben az esetben 0,3-0,4 nedvességtartalom legyen a hozamvonalon.

3. Komplex módszerek kohéziós talajok átalakítására

A kohéziós talajok stabilizátorral való kölcsönhatásának fokozására kis mennyiségben kötőanyagok (cement, mész, szerves kötőanyagok) is bevihetők a rendszerbe. Ennek eredményeként a mesterségesen átalakított talajok minden tulajdonságában javulásra számíthatunk. Annak meghatározásához, hogy milyen folyamatok mennek végbe egy összetett „talajstabilizáló-kötőanyag” rendszerben, vegyük figyelembe Yu.M. Vasziljev agyagos talajokhoz különféle mennyiségű kötőanyaggal való kölcsönhatás után, példaként cement felhasználásával. Általában úgy gondolják, hogy ha a talajt cementtel kezelik, akkor csak kristályosodási típusú szerkezeti kötések alakulnak ki. Kísérletileg megállapította, hogy a cement bevezetésével nemcsak a kristályosodási típusú kötések alakulnak ki, hanem azok a kötések is megerősödnek, amelyek vízkolloid jellegűek. A koagulációs kötések erőssége és a szilárdságnövekedés intenzitása a talajdiszperzió növekedésével növekszik, ami azt jelzi, hogy a talajszemcsék aktív felülete milyen hatással van a cement és a talaj közötti kölcsönhatás fizikai-kémiai folyamataira. Legfeljebb 2% cementtartalommal - nehéz vályogok, 4% - homokos vályogok esetén a koagulációs kötések szilárdsága meghaladja a kristályosodási szilárdságot. A cementtalajokban a merev (kristályosodás) és rugalmas (koagulációs) kötések aránya határozza meg azok deformációs tulajdonságait. Következésképpen az alakváltozási tulajdonságokat egy kis cementbevitelű talajrendszerben a koagulációs kötések erőssége határozza meg. Az adatokat az A.A. Fedulov, amikor 2% cementet visz be a "talajstabilizáló" ("Status") rendszerbe, nemcsak a vízkolloid tulajdonságokban, hanem a szilárdsági jellemzőkben is változásokat jelez. Például a vízkolloid erők ∑w a stabilizátor és cement (2%) segítségével átalakított szu-agyag nyírási ellenállásán 0,084 MPa, és ennek megfelelően cement nélkül - 0,078 MPa, vízzel - 0,051 MPa (táblázat). 2).

2. táblázat

A vályog szilárdsági paramétereinek meghatározásának eredményei

Megállapítható tehát, hogy a kötőanyagok (portlandcement és/vagy mész) viszonylag kis adagokban történő hozzáadása a talajhoz javítja annak egyes fizikai és mechanikai tulajdonságait: csökken a plaszticitás, nő a teherbírása. A bevezetett cement és/vagy mész mennyisége ebben az esetben elegendő ahhoz, hogy biztosítsa hidrofil tulajdonságaik elvesztését a talaj iszapos és agyagos frakcióival való kölcsönhatás következtében, de nem elegendő ahhoz, hogy a talajszemcsék teljes tömegét a talajban tartsa. koherens rendszer. Az eredmény a koagulációs kötések erősödésének köszönhetően javult a talaj.
Felületaktív stabilizátorok hozzáadásával szabályozható a cement és a talaj-cement keverékek kikeményedésének ideje, a talajerősítés során a szerkezetképződés folyamatai. A felületaktív anyagok hatása a keverék összetételétől és koncentrációjától függ. Az O.I. Lukyanova, P.A. A Rebinder a C3A hidratáció termékeinek fázisösszetételében változást mutat, növekvő mennyiségű felületaktív anyag - PRS koncentrátum - jelenlétében. A talaj és a cement ásványi részecskéin adszorbeálódó felületaktív anyagok blokkolják a potenciális koagulációs központokat és a kristályosodási szerkezet kialakulását a kötőanyag keményedésének első fázisában, ami hozzájárul a keményedési fázisok konvergenciájához, és ennek eredményeként az anyagszerkezet mikrotörésének csökkenése és szilárdságának növekedése.
Megállapítást nyert, hogy a "talaj - cement - felületaktív anyag" rendszerben az agyagfrakció ásványi összetétele jelentős hatással van a talaj sűrűségére és keményedésére. A keletkező agyag mikrokompozitok a vázásványokkal együtt töltő- és mikrotöltőanyagként működnek a talajcement képződésében. A kriptokristályos (röntgen-amorf) alumínium-szilikát fázisok aktív puccolán komponensek, amelyek megkötik a szabad portlanditot hosszú keményedési időn keresztül.
Az optimálisnál 4-6%-kal magasabb nedvességtartalmú agyagos vizes talajok megerősítésére az égetett mész alkalmazása hatékony. Amikor a mész a „talajstabilizáló” rendszerbe kerül, a fő kötőanyag funkciója mellett granulometrikus adalékhordozó funkciót is ellát, amely lehetővé teszi a stabilizátor egyenletes eloszlását a talajban. Mindez megteremti a feltételeket a keverék kiváló minőségű lerakásához és tömörítéséhez. Ezért a legnagyobb hatást nehéz vályog és agyag megerősítésével érhető el. A "talaj - stabilizátor - mész" komplex rendszerben a kristályosodási és koagulációs struktúrák egyidejűleg alakulnak ki. A stabilizátor jelenléte egy ilyen rendszerben lehetővé teszi a kristályosodás sebességének és a tobermoritcsoport hidroszilikátjainak kristálymagjainak képződésének sebességének szabályozását, mivel a stabilizátor - felületaktív anyag - komponensei a felületen történő adszorpció következtében. a magok, megakadályozhatják növekedésüket.
A felületaktív anyagok hatása mindig az agyagrészecskék felületi rétegeiben és a velük szomszédos diszpergált közeg térfogatában kialakuló szerkezetek kialakulásával függ össze. A termodinamikából adódó következmény az, hogy a felületaktív anyagok képesek feleslegben felhalmozódni a határfelületen, és így mintegy kondenzálódni vékonyréteg. A felületaktív anyag adszorpciós rétege rendkívül kis vastagságú, ezért még nagyon kis felületaktív anyag hozzáadása is drasztikusan megváltoztathatja a molekuláris kölcsönhatás feltételeit a határfelületen. A stabilizátorok alkalmazásának racionális technológiája az, amelyben megteremtik a megfelelő felületek felületaktív anyagának eléréséhez szükséges feltételeket. A kívánt eredmény eléréséhez a felületaktív anyag mennyiségének optimálisnak kell lennie. Ha a stabilizátor mennyisége meghaladja az optimálisat, akkor a felületaktív anyag adszorpciója a részecskék közötti kapcsolat erősségének csökkenéséhez vezet. Ráadásul, ahogy F.D. Ovcharenko szerint a felületaktív anyagok azonos koncentrációja vizes oldatban eltérő ásványi összetételű agyagos talajokhoz ellenkező hatást is kiválthat.
Tanulmányi munka elemzése különféle fajták A konstrukció lehetővé teszi, hogy megjegyezzük, hogy a stabilizátorok bejuttatása az agyagos talajokba javítja azok sűrűségét, nyomó- és szakítószilárdságát, rugalmassági modulusát, fagyállóságát, csökkenti az optimális páratartalmat, a kapilláris víztelenítést, a hullámzást és a duzzanatot. Így megállapították, hogy a kezeletlen vályog áztatási aránya 1,5-2-szerese a Status és Roadbond stabilizátorokkal kezeltnek. Az általuk kezelt agyagos talaj fagyhajlítási deformációjának összértéke 15%-kal, illetve 35%-kal kisebb, mint a kezeletlen talajé. Következésképpen az agyagos talajok tömörödése során történő feldolgozása a fagykopás teljes deformációjának csökkenéséhez vezet.
A Status stabilizátorral és cementtel (6%) kezelt nehéz vályog alapozású, szerves kötőanyaggal (7-8%) (6%) kezelt útszakaszok kísérleti szakaszainak építési kísérlete kimutatta, hogy a dinamikus bélyeggel meghatározott teljes alakváltozási modulus. módszer, kettős . A Status stabilizátorral kezelt agyagos talajokban a Cw fajlagos kohézió a vízkolloid erők ∑w jelentős növekedése miatt nő (homokos vályogmintában 5-ször, vályogmintában közel 2-szer) (2. táblázat). A stabilizátor kötőanyaggal együtt történő bevezetése lehetővé teszi mind a φw súrlódási szög, mind a Cw tapadási erő növelését.
Tekintettel arra, hogy sok modern stabilizátor savas reakciót mutat az összetételükben található kén- és szulfonsavtartalom miatt, tanácsos szerves kötőanyagokat karbamidgyanta formájában keményítővel bevinni. Ez pedig a kezelt talaj vízállóságának és szilárdságának jelentős növekedését, valamint a feldolgozandó talajfajták számának növekedését biztosítja.
A felületaktív anyagokkal együtt használt mész ígéretes komplex adaléknak tekinthető. Kis mennyiségű mész vagy cement (legfeljebb 2%) bevezetése a „talajstabilizáló” rendszerbe több mint kétszeresére javítja a talaj összes megszerzett tulajdonságát. Például a kapilláris vízzel telített stabilizált homokos vályog (LBS - 0,01%) mintáinak szilárdsága a kötőanyagtól függően 4,5-ről 15,5-18,8 kg / cm2-re nő, és 10 fagyasztási-olvadási ciklus után - akár 14-re. 7-22,0 kg/cm2. A vizes talajok esetében az égetett mész a leghatékonyabb.
A magas kötőanyag-tartalmú talajok megerősítésére szolgáló komplex módszerek alkalmazása nagy hatékonyságot mutat (3. táblázat). Például a kapilláris vízzel telített minták szilárdsága 10 fagyasztási-olvadási ciklus után a talaj összetételétől és a kötőanyag mennyiségétől függően a 22,6-30 kg/cm2 tartományban magas értékeket érhet el (4- 8%). A komplex módszerek alkalmazása lehetővé teszi a nehéz vályog és agyag megerősítését.
A SoyuzdorNII szakemberei által a komplex kötőanyagok (M10 + 50 és cement 6-10%-os mennyiségben) a homokos vályogtalajok tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának tanulmányozása a következő eredményeket mutatta. A próbatestek szakítószilárdsága hajlításkor 36,3-40,8%-kal nő, a merevségi együttható értéke 27,5-36,5%-kal csökken. A felületaktív anyagok komplex rendszerbe történő bevitele javítja a talajok fizikai és mechanikai tulajdonságait a csak cementtel erősített mintákkal összehasonlítva (1. ábra).
Ugyanakkor a megerősített talaj nyírási ellenállása többszörösére növekszik, ami optimálissá teszi az ilyen talajt ideiglenes kifutópályák és autópályák építéséhez, mind az alap építésénél, mind pedig bevonatként. Ez leginkább a „hideg újrahasznosítás” módszerrel végzett útjavítási munkák során érvényesül, amikor a burkolat alaprétegének felső rétegét vagy a burkolat alsó rétegét építik. Az ilyen talajstabilizálás eredménye lényegesen jobb, mint az ehhez a technológiához általánosan használt bitumen emulziók vagy cementek.

3. táblázat

A talajok fizikai és mechanikai tulajdonságai,
integrált módszerek alkalmazásával erősödött

Megjegyzés: * a keverékek az optimálisnál alacsonyabb természetes talajnedvesség-tartalom mellett készülnek;
** keverékek az optimálisnál magasabb természetes talajnedvesség mellett készültek (vizes talajviszonyokra);
n.p. a plaszticitási szám;
Shchurovsky cement márka M400.

Az agyagos talaj stabilizálása Dorzinnal nagyon jó eredményeket mutatott. A vályogok (a könnyű iszapostól a nehéz iszapig) és az agyagok (könnyű iszap) széles skálája esetén a nyomószilárdság 4,0-4,3 MPa, hajlításban pedig 0,9-1,4 MPa. A stabilizált talajok víz- és fagyállóságot szereznek (F5). Az ilyen talajok stabilizálása 2% cement bevezetésével a rendszerbe csak kis mértékben javítja a szilárdsági jellemzőket, átlagosan 4,3-4,6 MPa, de jelentősen növeli a víz- és fagyállóságot (F10). Ez viszont lehetővé teszi a cement mennyiségének csökkentését a cementtalajokban a szilárdsági jellemzők megváltoztatása nélkül.

A Dorzin által stabilizált agyagos talajba juttatva a cement optimális mennyisége 6-8%. Ez lehetővé teszi a vizsgált agyagos talajok szilárdsági mutatóinak megszerzését, amelyek megfelelnek az M40-M60 szilárdsági fokozatoknak és a fagyállóságnak - F10-F25, összhangban meghatározva. A felületaktív anyagok és szervetlen kötőanyagok együttes alkalmazása az útépítési munkák során az útburkolati alapok talajának megerősítésére lehetővé teszi a kötőanyag mennyiségének 30-40%-os csökkentését az adalékanyag-mentes összetételekhez képest anélkül, hogy azok szilárdsági jellemzői megváltoznának. eltérő hatás A stabilizátorok kohéziós talajokba való bejuttatásától a talajok összetétele, stabilizátorok, kötőanyagok (komplex módszerek alkalmazása esetén) és mennyiségük egyaránt meghatározza.
A kohéziós talajok átalakításának komplex módszereinek alkalmazása a hagyományos stabilizáláshoz képest jelentősen javíthatja azok fizikai, mechanikai és vízfizikai jellemzőit.
Így amikor stabilizátort és kötőanyagot viszünk be az agyagos talajba, már az első szakaszban fizikai-kémiai és kolloid folyamatok indulnak meg, gyenge mechanikai behatásokkal (talajkeveredés). A talaj finoman eloszlatott részének ioncseréje, adszorpciója, koagulációja kémiai folyamatokkal (puzzolános reakciók) egészül ki, melynek eredményeként kalcium-hidroszilikátok és egyéb vegyületek képződnek, amelyek ráadásul a talaj tulajdonságait is megváltoztatják. Ezért a stabilizátorok részét képező felületaktív anyagok lehetővé teszik a szerkezetképződés folyamatainak szabályozását komplex rendszerekben.
Az ilyen rendszerekben a szerkezet kialakítása a következő paraméterektől függ:

• a kohéziós talajok összetétele és tulajdonságai;
• a kötőanyag mennyisége és koncentrációja;
• a stabilizátor összetétele és tulajdonságai;
• a stabilizátor mennyisége és koncentrációja.

4. Technológiák a talaj stabilizálására és megerősítésére

Az útépítéshez kidolgozott stabilizátorok osztályozása figyelembe veszi a vegyi adalékanyagok (stabilizátorok) és kötőanyagok felhasználásában felhalmozott hazai és külföldi tapasztalatokat. Megjegyzendő, hogy a hazai útépítési gyakorlat kapcsán a következő meglévő technológiákat kell megkülönböztetni: stabilizálás, integrált stabilizálás és integrált talajerősítés.
Talajstabilizáló technológia az aljzat munkarétegébe fektetett talajoknál javasolt, mivel a víz-termikus rezsim (WTR) legintenzívebb folyamatai és a nedvesség átadása leginkább befolyásolja. felső rész az útszerkezet földes ágya. Ugyanakkor a talajok stabilizálódása a munkarétegben nemcsak a WTR-t kedvezően befolyásolja, hanem lehetővé teszi olyan helyi agyagos talajok felhasználását is, amelyek korábban erre a célra nem voltak alkalmasak (2. ábra). Ez a vízfizikai jellemzőik vízáteresztő képesség (GOST 25584-90), felhajlás (GOST 28622-90), duzzadás (GOST 24143-80) és áztatás (GOST 5180-84) tekintetében a szükséges értékekre való javításával válik lehetővé. Ennek a technológiának a fő feladata a talajok hidrofóbizálása a munkarétegben vagy a járdaalap alsó rétegeiben.

Az integrált talajstabilizálás technológiája abban különbözik a talajstabilizálás technológiájától, hogy az agyagos talajokat a talaj 2 tömeg%-át meg nem haladó mennyiségben stabilizátorokkal és szervetlen kötőanyagokkal kezelik. A technológia alkalmazása lehetővé teszi a kezelt talajok vízfizikai és fizikai-mechanikai tulajdonságainak javítását a vízkolloid jellegű kötések megerősítésével. A komplexen stabilizált agyagos talajok szilárdsági és alakváltozási jellemzőinek növekedése lehetővé teszi, hogy ne csak a munkaréteghez, hanem az utak széléhez, valamint a helyi (vidéki) utak burkolatához és burkolatához talajalapokhoz is felhasználhatók legyenek. Ennek a technológiának a fő feladata a talajok strukturálása és hidrofóbizálása járdaalapzatban.
Az integrált talajerősítés technológiája olyan technológia, amelyben kis mennyiségű (legfeljebb 0,1%) felületaktív anyagot és kötőanyagot juttatnak a talajba - több mint 2% (a talaj tömegére vonatkoztatva). A stabilizátorok jelenléte a megerősített agyagos talajban a szükséges kötőanyag-felhasználás csökkenéséhez vezet, és lehetővé teszi a megerősített talajok fagyállóságának és repedésállóságának növelését (3. ábra). Ennek a technológiának a fő feladata a megerősített talajok fagyállóságának és repedésállóságának növelése a burkolatok szerkezeti rétegeiben.

KÖVETKEZTETÉSEK

A kohéziós talajok agyagos komponensének strukturálódását a stabilizátorokkal való kölcsönhatás során a diszpergált ásványok aktív hidrofil központjainak blokkolása okozza, ami a fajlagos felület, a kationos kapacitás csökkenéséhez és a talaj hidrofóbságának növekedéséhez vezet.
A felületaktív anyagok kohéziós talajokra gyakorolt ​​hatása a kationok teljes kicseréléséhez vezet. A felületaktív anyagoknál célszerűbb a karbonátos talajok alkalmazása, amelyekben a negatív töltésű szerves stabilizátor anionok kölcsönhatása az ásványi talajfelszín kationjaival (Ca2+, Al3+, Si4+ stb.) jobban észrevehető.
Talajstabilizáláskor a talajba juttatott stabilizátor mennyiségének optimálisnak kell lennie a kívánt eredmény eléréséhez.
Az agyagos talajra gyakorolt ​​hatásuk szerint a stabilizátorok „stabilizátorok-víztaszító szerekre” és „stabilizátorok-erősítőkre” oszthatók.
A "stabilizátorok-víztaszítók" kohéziós talajokba való bevezetése javítja azok vízfizikai tulajdonságait. Alkalmazásuk célszerűségét és hatékonyságát elsősorban a talajfagyás során fellépő felhajlási folyamatok csökkentése határozza meg.
Az agyagos talajok átalakítása „stabilizátorok-erősítők” segítségével hozzájárul a fizikai, mechanikai és vízfizikai paramétereik jelentős változásához. A nyomószilárdság elérheti a 4,3 MPa-t, a hajlításban az 1,4 MPa-t. A stabilizált talaj víz- és fagyálló.
Az ásványi kötőanyagok kis mennyiségben (nehéz vályognál akár 2%, homokos vályognál 4%) a „talajstabilizáló” rendszerbe történő bevezetése javítja annak fizikai, mechanikai és vízfizikai tulajdonságait a hagyományos stabilizáláshoz képest.
A fő különbség a két típusú stabilizátor között a „víztaszító stabilizátorokkal” kezelt talajok instabilitása a vízi környezetben. Ekkora mennyiségben (2-4%) a rendszerbe juttatott cement vagy mész elegendő ahhoz, hogy a talaj iszapos és agyagos frakcióival való kölcsönhatás következtében elveszítsék hidrofil tulajdonságaikat, de nem elegendőek ahhoz, hogy a talaj egészét megtartsák. talajrészecskék tömege koherens rendszerben a koagulációs kötések erősítésére.
A „talajstabilizáló-kötőanyag” komplex rendszerben minden komponens részt vesz a szerkezet kialakításában. A kötőanyag vízzel való keveredésénél a fizikai, kémiai és kémiai folyamatok jelentős jelentőséggel bírnak, hiszen a neoplazmák kristályszerkezetének kialakítása a komplexen átalakult talaj szerkezetének kialakulásával párhuzamosan megy végbe.
A felületaktív stabilizátorok eltérő hatása egy komplex rendszerben a kémiai összetételükből és a kötőanyag klinker ásványaihoz és a talajásványokhoz viszonyított eltérő szelektív adszorpciójából adódik.
A talaj megerősítésének összetett módszerei lehetővé teszik a szilárdság biztosítását nyomószilárdságban 7,0 MPa-ig, hajlításban - 2,0 MPa-ig, ami megfelel az M60 szilárdsági fokozatnak, a fagyállósági fokozatnak - F25-ig.
Egy összetett rendszerben a stabilizátorok szűrő szerepe az ásványi kötőanyagok kristályosodási sebességében hozzájárul a szerves agyag kompozit kialakulásához, amely rugalmas tulajdonságokat kölcsönöz az átalakult talajoknak.

L I T E R A T U R A

1. Voronkevich S.D. A talajműszaki rekultiváció alapjai // S.D. Voronkevics. - M.: Tudományos világ, 2005. - 504 p.
2. Kulchitsky L.I., Usyarov O.G. Fizikai-kémiai alapok az agyagos kőzetek tulajdonságainak kialakításához / L.I. Kulchitsky, O.G. Usyarov. – M.: Nedra, 1981. – 178 p.
3. Kruglitsky N.N. Fiziko-kémiai alapok agyagos talajok diszperziói tulajdonságainak szabályozására / N.N. Kruglitsky. - Kijev: Naukova Dumka, 1968. - 320 p.
4. Sharkina E.V. Szerves ásványi vegyületek szerkezete és tulajdonságai / E.V. Sharkin. - Kijev: Naukova Dumka, 1976. - 91 p.
5. Choborovskaya I.S. A szulfit-alkohol barddal történő talajerősítés hatékonyságának függősége azok tulajdonságaitól (erősítőanyag nélkül) útfelületek és alapozások építésénél. // A talajrögzítésről és -tömörítésről szóló VI. Szövetségi Konferencia anyagai. - M.: Moszkvai Állami Egyetem Kiadója, 1968. - S. 153-158.
6. Egorov Yu.K. A Közép-Ciscaucasia agyagos talajainak tipizálása a természetes és technogén tényezők hatására kialakuló duzzadási-zsugorodási lehetőség szerint: Ph.D. dis. …folypát. geol.-min. Tudományok. - M., 1996. - 25 p.
7. Vetoshkin A.G., Kutepov A.M. // Journal of Applied Chemistry. - 1974. - T.36. - 1. sz. - P.171-173.
8. Kruglitsky N.N. Az ásványi szórt rendszerek kialakulásának szerkezeti és reológiai jellemzői / N.N. Kruglitsky // A kolloidkémia fejlődése. - Taskent: Fan, 1987. - S. 214-232.
9. Grohn H., Augustat S. Die mechano-chemishe depolymerization von kartoffelstarke durch schwingmahlung // J. Polymer Sci. - 1958. V.29. – P.647-661.
10. Dobrov E.M. Az autópályák aljzatának technogén talajtömegeinek kialakulása és fejlődése a technogenezis korában / E.M. Dobrov, S.N. Emelyanov, V.D. Kazarnovszkij, V.V. Kochetov // Proceedings of the Intern. tudományos konferencia „Evolution of eng.-geol. Föld körülményei a technogenezis korszakában. - M.: Moszkvai Állami Egyetem Kiadója, 1987. - S. 124-125.
11. Kochetkova R.G. Az agyagos talajok tulajdonságainak javításának jellemzői stabilizátorokkal / R.G. Kochetkova // Tudomány és technológia az útiparban. - 2006. 3. sz.
12. Rebinder P.A. Felületaktív anyagok / P.A. Rebinder. - M.: Tudás, 1961. - 45 p.
13. Fedulov A.A. Felületaktív anyagok (stabilizátorok) alkalmazása a kohéziós talajok tulajdonságainak javítására az útépítésben. - Diss. …folypát. tech. Tudományok / Fedulov Andrej Alekszandrovics, MADGTU (MADI). - M., 2005. - 165 p.
14. K. Newman, J.S. Tingle emulziós polimerek a talaj stabilizálására. Az FAA 2004-es nemzetközi repülőtéri technológiatranszfer konferenciájának előterjesztése. Atlantic City. USA. 2004.
15. Autóutakés hidak. Kötőanyaggal erősített talajokból burkolat szerkezeti rétegeinek építése: Felmérés tájékoztató / Készült. Fursov S.G. - M.: FSUE "Informavtodor", 2007. - Szám. 3.-
16. Dmitrieva T.V. KMA stabilizált agyagos talajok útépítéshez: Ph.D. dis. …folypát. tech. Tudományok. (05.23.) / Tatyana Vladimirovna Dmitrieva, Belgorod Állami Műszaki Egyetem, V.G. Shukhov. - Belgorod, 2011. - 24 p.
17. SP 34,13330. 2012. Az SNiP 2.05.02-85* frissített kiadása. Autópályák / Az Orosz Föderáció Regionális Fejlesztési Minisztériuma. - Moszkva, 2012. - 107 p. Vasziljev Yu.M. Strukturális kötések cementtalajokban // Proceedings of the VI All-Union Conference on Consolidation and Compaction of Soils. - M.: Moszkvai Állami Egyetem Kiadója, 1968. - S. 63-67.
18. Lukyanova O.I., Rebinder P.A. Újdonság a diszpergált anyagok rögzítésére szolgáló szervetlen kötőanyagok használatában. // Anyagok a talajrögzítésről és -tömörítésről szóló VI All-Union Conference-hez. - M.: Moszkvai Állami Egyetem Kiadója, 1968. - S. 20-24.
19. Goncharova L.V., Baranova V.I. Cementtalajok szerkezetképződési folyamatainak tanulmányozása a keményedés különböző szakaszaiban, tartósságuk felmérése céljából / L.V. Goncharova // A talajok megszilárdításáról és tömörítéséről szóló VII. Össz Uniós Konferencia anyagai. - Leningrád: Energia, 1971. - S. 16-21.
20. Ovcharenko F.D. Agyagok és agyagásványok hidrofilitása / F.D. Ovcsarenko. - Kijev: Az Ukrán SSR Tudományos Akadémiájának Kiadója, 1961. - 291 p.
21. Irányelvek az aljzat útszéleinek megerősítése talajstabilizátorok alkalmazásával. – Bevezetés 03.05.23. - M., 2003.
22. Abramova T.T., Bosov A.I., Valieva K.E. Stabilizátorok alkalmazása a kohéziós talajok tulajdonságainak javítására / T.T. Abramova, A.I. Bosov, K.E. Valieva // Geotechnika. - 2012. - 3. szám - P. 4-28.
23. GOST 23558-94. Zúzott kő-kavics-homok keverékek és szervetlen kötőanyaggal kezelt talajok út- és repülőtér építéshez. Műszaki feltételek. - M.: FSUE "Standartinform", 2005. - 8 p.
24. ODM 218.1.004-2011. Talajstabilizátorok osztályozása az útépítésben / ROSAVTODOR. - M., 2011. - 7 p.

A talajstabilizálás az úttest alapjának kialakításának folyamata, amely magában foglalja a talaj alapos csiszolását, szerves és szervetlen kötőanyagokkal való keverését, majd az ezt követő tömörítést. Ez egy modern, viszonylag új módszer az útalap előkészítésére. A talaj ilyen erősítésének megvannak a maga előnyei a klasszikus (homok-kavics párnával) szemben. A stabilizált talaj fagy- és vízállóbb, valamint tartósabb és ellenállóbb.

Szolgáltatás	Berendezés típusa	Jellemzők		1m2 ár (ÁFA-val), dörzsölje.
		mélység/térfogat	szélesség, mm	3 ezer m2-ig	5 ezer m2-ig	5-10 ezer m2	10-20 ezer m2	20-30 ezer m2
Újrafeldolgozás	Újrahasznosító Wirtgen WR 2000	500 mm-ig	2000	120	110	100	90	80
Újrafeldolgozás	Regenerátor mixer Caterpillar RM300	500 mm-ig	2400	120	110	100	90	80
Újrafeldolgozás	SBF 24 L stabilizáló vágó	400 mm-ig	2400	80	70	60	50	50
	Száraz keverékszóró SW 10 TA	10 m3	2450	10	10	10	10	10
Kötőanyagok forgalmazása	Száraz keverék elosztó SBS 3000	3 m3	2400	5	5	5	5	5
Kötőanyagok forgalmazása	Száraz keverék elosztó SBS 6000	6 m3	2400	5	5	5	5	5

A lehetőségeknek köszönhetően modern felszerelés a kötőanyagot nagyon pontosan adagolják és egy menetben 50 cm mélységig fecskendezik be. A ma leginkább hozzáférhető anyagok a mész és a cement. Ezeknek az anyagoknak az optimális mennyiségét laboratóriumi módszerekkel határozzák meg, általában minden egyes anyag 3-10%-a a megerősítendő föld tömegére vonatkoztatva. A stabilizálás első szakasza a mész talajba juttatása és keverése, a második - cement.

A talaj stabilizálása, majd a meglévő burkolati anyagok felhasználása hideg újrahasznosítás. Ezzel mind az országutak, mind a városi utcák teljes mélységét helyreállíthatja. Vagyis egy menetben a meglévő burkolat felporítása és összekeverése az alatta lévő alapanyaggal és helyreállító kötőanyagokkal. Mindez az új, nagy teljesítményű gépek piaci megjelenésének köszönhetően vált lehetővé.

A stabilizációs technológiát manapság széles körben alkalmazzák például kis területi utakon, ahol könnyű vagy átmeneti burkolatokat kell beépíteni (például nyaralótelepek építésénél). Ilyen esetekben a legjobb megoldás a szilárd, strapabíró alap felépítése minimális importanyag felhasználásával. Ráadásul a nagy teljesítményű berendezések az építési szezonban több tíz kilométernyi utat képesek megtenni. Ezenkívül a tömörítést (újrahasznosítást) sikeresen használják logisztikai komplexumok építésében, ipari épületek. Itt ezt a technológiát betonpadlók alapozására és gyártási helyszínek lefedésére használják.

A stabilizációs munkákat nem lehet hatékonyan elvégezni speciális berendezések használata nélkül. A kötőanyag (száraz vagy emulziós) adagolt bejuttatásához garat-elosztó szükséges, alapos talajba keveréséhez - csuklós marók.

Annak érdekében, hogy szakembereink kiszámolhassák az újrahasznosítási szolgáltatás költségeit, és ki tudják választani a megfelelőt szükséges felszereléstÖnnek a következő információkkal kell rendelkeznie: milyen objektum és hol található, területe négyzetméterben. m, a munka időzítése, valamint hogy milyen talajok uralkodnak a talajon, milyen mélységű eloszlás szükséges és milyen kötőanyagok kívánatosak.