Additivi sigillanti per il suolo nella costruzione di strade. Rafforzamento e stabilizzazione dei suoli

La tecnologia di stabilizzazione del suolo trasforma praticamente qualsiasi terreno in una solida base.

National Resources offre servizi di stabilizzazione del suolo (GOST 23558-94) utilizzando leganti inorganici.La stabilizzazione del suolo è un modo efficace per creare basi per vari rivestimenti.

La società "National Resources" opera nel campo della costruzione e dell'attrezzatura della base stradale da oltre 10 anni.

È impegnata in una gamma completa di lavori per la costruzione di pavimentazioni e fondazioni stradali, nonché siti industriali e di stoccaggio, il metodo per rafforzare e stabilizzare il suolo utilizzando vari materiali.

Una garanzia di un progetto ben progettato ed eseguito è l'esperienza a lungo termine dell'azienda - uno dei nostri principali vantaggi.

Un team di professionisti è pronto a lavorare nelle condizioni climatiche più difficili con quasi ogni tipo di terreno. Grazie alla vasta esperienza pratica e alla base di conoscenze accumulate sull'analisi del suolo, utilizzando moderne attrezzature, l'azienda "NR" fornisce la selezione composizione ottimale miscela stabilizzante, che è garanzia e garanzia della qualità del fondo stradale fino a 15 anni.

Dietro la qualità dei progetti, delle opere e dei materiali c'è una stretta collaborazione scientifica con istituti specializzati in Russia e nei paesi della CSI, che ci dà ancora più fiducia sia nelle tecnologie utilizzate che nelle loro elevate prestazioni. Ogni campione di terreno e pavimentazione è sottoposto a prove di laboratorio in condizioni appositamente simulate, che consentono di evitare errori durante la costruzione di strade.

Feedback sugli ordini completati e sulla cooperazione professionale e scientifica, sintesi progetti completati e la nostra garanzia ti danno fiducia nella costruzione o riparazione di strade da parte di National Resources.

L'azienda "NR" dispone di attrezzature efficienti e produttive per svolgere una gamma completa di servizi per la stabilizzazione stradale e il riciclaggio.

La flotta dell'azienda utilizza le più grandi e produttive riciclatrici Wirtgen WR250. La capacità di un riciclatore è di 8000 m2 per turno. La profondità di compattazione raggiunge i 560 mm.

Flotta di 10 riciclatrici Wirtgen WR250. consente di eseguire i lavori più complessi nel minor tempo possibile.

Inoltre, in presenza dell'azienda vengono utilizzati: spandiconcime, rulli, motolivellatrici e stabilizzatori portati (per l'uso in piccole aree).

A proposito di tecnologia

stabilizzazione del suoloè un processo di accurata macinazione e miscelazione del terreno con gli opportuni leganti inorganici (cemento o calce), vengono aggiunti in proporzione del 5-10% in peso, a cui segue la compattazione.

Quando si utilizza questa tecnologia con leganti inorganici, non è necessaria una quantità significativa di trasporto, poiché è possibile rafforzare assolutamente qualsiasi terreno locale, che si tratti di terriccio, terriccio sabbioso o terreno sabbioso, che si trova nelle vicinanze, e rimangono solo i materiali leganti da consegnare al cantiere.

La tecnologia presentata è una costruzione durevole e resistente all'usura di strade e siti con caratteristiche di alta qualità per qualsiasi carico estremo e condizioni climatiche Russia.

Costruzione di strade mediante stabilizzazione del suolo

La tecnologia di stabilizzazione del suolo è utilizzata nelle seguenti costruzioni:

• riparazione e ricostruzione di strade esistenti;
• durante la costruzione delle autostrade IV–V categorie;
• strade temporanee, tecnologiche, ausiliarie e sterrate;
• marciapiedi, parchi, percorsi pedonali e ciclabili;
• parcheggi, parcheggi, rimessaggio e centri commerciali e terminali quando si creano solide basi per la costruzione di oggetti di varie categorie;
• discariche per rifiuti solidi e sostanze pericolose;
• fondi per pavimentazioni industriali e posa di lastre per pavimentazione;
• fondazioni per binari ferroviari.

Video sulla stabilizzazione del terreno

vantaggi: COSTO / TEMPO DI LAVORO / FORZA DELLA FONDAZIONE / GARANZIA

Questo metodo presenta una serie di vantaggi rispetto ai metodi tradizionali di costruzione delle fondamenta stradali.

COSTO Riduzione del 50% del costo dei lavori di costruzione.

VELOCITÀ DI LAVORO da 3.000 mq a 8.000 mq per turno.

FORZA DELLA BASE la resistenza alla compressione finale durante la stabilizzazione del suolo mediante leganti inorganici raggiunge i 500 MPa.

GARANZIA Il periodo di garanzia della base stradale con tecnologia di stabilizzazione del suolo raggiunge i 15 anni.

I vantaggi presentati sono diventati possibili grazie ai seguenti fattori:

• rifiuto completo dell'uso di materiali non metallici (pietrisco, sabbia),
• assenza lavori di sterro sullo scavo del terreno per la struttura stradale e, di conseguenza, sul mancato smaltimento di tale terreno,
• completa meccanizzazione del processo,
• tecnologia moderna che consente di accelerare la velocità di lavoro.

Stabilizzazione del suolo
La base risultante può essere utilizzata sia indipendentemente, senza applicare uno strato di asfalto, sia insieme ad essa.

È anche importante che il metodo non abbia effetti dannosi sull'ambiente, e implica anche completa autonomia e libertà nella scelta del materiale. Le moderne attrezzature consentono di eseguire in modo efficiente la stabilizzazione del suolo direttamente in loco fino a una profondità di 50 cm in una passata di lavoro con un'elevata precisione nel dosaggio dei leganti.

Know-how delle Risorse Nazionali

L'utilizzo della tecnologia di disintegrazione di Hint ha permesso di ottenere una base stabilizzata utilizzando cemento in una quantità del 2%.

Questa tecnologia permette di aumentare le caratteristiche di resistenza della base stabilizzata.

La stabilizzazione del suolo è la possibilità di costruire una strada da terra, senza l'imposizione di un costoso basamento in asfalto.

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Stabilizzazione del suolo

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A proposito di macchine per la costruzione di strade

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Stabilizzazione del suolo

I terreni utilizzati nella costruzione di strade hanno determinati indicatori di resistenza limitante, ovvero sono in grado di sopportare una certa quantità di carico da veicoli in movimento.

A l'anno scorsoè stato sviluppato nuovo metodo aumentando la resistenza dei terreni aggiungendo additivi di leganti: cemento, calce, bitume, catrame. Questo metodo è chiamato stabilizzazione del suolo con leganti. I suoli rinforzati con questo metodo sono utilizzati per la realizzazione di fondazioni stradali a norma coperture di capitale da conglomerato bituminoso e per la realizzazione di pavimentazioni leggere al posto del conglomerato bituminoso. Il costo della costruzione di basi e pavimentazioni da terreno stabilizzato è 3,5-5 volte inferiore rispetto alla costruzione di basi in pietrisco o pavimentazioni in cemento asfaltato. Uno strato di base di terreno stabilizzato di 30 cm di spessore è uguale in resistenza ad uno strato di pietrisco di 18-20 cm di spessore; una pavimentazione leggera di terreno stabilizzato di 15-20 cm di spessore è pari alla resistenza di una pavimentazione in asfalto di cemento di 6-10 cm di spessore.

In precedenza, i manti stradali venivano costruiti sotto forma di pavimentazione in ciottoli (autostrada in ciottoli) o posando uno strato di pietrisco di 6-15 cm di spessore, rotolato da ruote di carro o rulli stradali (pietra ghiaiosa o autostrada "bianca"). Con lo sviluppo del traffico automobilistico, la forza di queste autostrade si è rivelata insufficiente.

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Il motivo principale della rapida distruzione delle autostrade bianche da parte delle ruote delle auto è il debole collegamento della ghiaia individuale tra loro.

Inoltre, in connessione con alte velocità traffico stradale, nuovi requisiti vengono imposti alle strade: uniformità della superficie, assenza di polvere e buona aderenza con i pneumatici.

L'aumento della coesione della pietrisco nel rivestimento si ottiene introducendo leganti organici nello spessore del rivestimento - bitume o catrame, che aumenta la resistenza e la durata della strada. La presenza di materiali leganti nel rivestimento consente di arrotolare uniformemente la sua superficie con rulli, legare la polvere e quindi rimuovere la polvere dalla strada e migliorare l'aderenza del pneumatico. Il legante organico ricopre le particelle minerali con una pellicola sottile e le lega insieme.

Un'autostrada bianca trattata con bitume o catrame diventa nera e quindi tali rivestimenti sono chiamati "neri".

La stabilizzazione del suolo può essere effettuata sia su suoli locali che importati. Per la stabilizzazione, il terriccio sabbioso e il terriccio sono i più adatti. Quando si stabilizzano i terreni, è necessario rimuovere lo strato vegetale superiore (zolle) con le radici di erbe e arbusti, poiché i vuoti si formano quando le particelle di vegetazione marciscono.

La stabilizzazione del suolo consiste nelle seguenti operazioni principali: - preparazione di una fascia di terreno; – dissodamento e macinazione del terreno; - distribuzione di materiale legante; - miscelazione del terreno frantumato con un materiale legante; - annaffiature e impasti finali con acqua di terriccio frantumato, impastato con legante in polvere quando stabilizzato con cemento o calce; – compattazione delle strisce, terreno stabilizzato.

La preparazione della striscia consiste nella rimozione dello strato erboso e delle radici di ceppi e arbusti e nella pianificazione della striscia con il riempimento di depressioni locali e l'eliminazione di cumuli e dossi.

Allo stesso tempo, il sottofondo viene profilato e vengono tagliati i fossati laterali. Il lavoro di preparazione delle strisce viene eseguito da bulldozer e, se necessario, rooter, nonché livellatrici o livellatrici a motore.

Se i terreni locali sono stabilizzati, la striscia di sottofondo corrispondente viene sottoposta ad allentamento e macinazione. Se la stabilizzazione non viene eseguita sul terreno locale, il terreno necessario viene prelevato dalla cava di ruscellamento mediante raschiatori, rimorchi per trattori o autocarri con cassone ribaltabile, il terreno portato viene distribuito e pianificato sul sottofondo e quindi allentato e frantumato.

Si consiglia di allentare il terriccio sabbioso denso e pesante e il terriccio con aratri ed erpici trainati da trattore.

I terreni leggeri vengono allentati da falciatrici trainate da trattore, che poi schiacciano il terreno sciolto. L'allentamento e la molatura vengono eseguiti da più passaggi di macchine lungo la striscia lavorata.

Più intensamente viene frantumato il terreno, meglio e più uniformemente si mescola con il legante e più forte si ottiene lo strato stabilizzato. In terreno normalmente frantumato, il numero di particelle di dimensioni 3-5 mm non deve superare il 3-5% in peso, che viene controllato da campioni speciali.

stabilizzazione del cemento

Il cemento o la calce vengono portati in cantiere con autocarri cementifici o autocarri con cassone ribaltabile e spalmati manualmente con pale in modo uniforme sulla striscia trattata immediatamente prima della miscelazione a secco. Non sono ancora state realizzate macchine speciali per la distribuzione di cemento e calce.

Il terreno viene mescolato a secco con un legante, quindi annaffiato con acqua da un distributore di asfalto, dopodiché viene infine mescolato con più passate di una fresa trainata e compattato con rullatura.

Stabilizzazione con bitume o catrame

Il bitume o il catrame vengono portati e versati con un distributore di asfalto immediatamente prima della miscelazione in modo che il legante non si raffreddi.

Il terreno con il legante viene mescolato con più passate della fresa trainata e compattato con rullatura.

Lo strato stabilizzato viene compattato con un rullo pneumatico D-219 su un rimorchio per un'auto o un trattore a ruote. Il traino del rullo da parte di un trattore a cingoli è inaccettabile a causa del danneggiamento della superficie della striscia da parte degli speroni del cingolo.

La tecnologia di consolidamento/stabilizzazione del suolo mediante leganti inorganici è utilizzata nell'edilizia da oltre 60 anni, sia nel nostro paese che in molti paesi esteri.

Quando si utilizza questa tecnologia, a seconda del risultato finale, la stabilizzazione del suolo e il rafforzamento del suolo vengono separati.

Quando si stabilizzano i terreni, è possibile migliorare le condizioni per la compattazione dei suoli locali, compresi quelli impregnati d'acqua e pesanti. Questo metodo consente di disporre strati antigelo e aumentare la capacità portante dei terreni di fondazione.

Quando si rafforzano i terreni, si verifica un aumento significativo delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei suoli locali. Il metodo viene utilizzato per l'installazione sia degli strati antigelo che degli strati portanti delle basi.

Documenti normativi: GOST 30491-97. Miscele organo-minerali e suoli rinforzati con leganti organici per la costruzione di strade e aeroporti. Specifiche”. GOST 23558-94. “Miscele di pietrisco-ghiaia-sabbia e terreni trattati con leganti inorganici per la costruzione di strade e aeroporti. Specifiche”.

Area di applicazione

In assenza di materiali lapidei forti nell'area edificabile, oltre che di terreni sabbiosi adatti alla realizzazione di fondazioni, come dimostra l'esperienza domestica, è possibile utilizzare efficacemente i terreni locali disponibili, migliorati o rinforzati con vari leganti.

La tecnologia di stabilizzazione/rinforzo del suolo mediante il metodo della miscelazione in situ può essere utilizzata nella costruzione di strati di base strutturali: strati superiori e inferiori.

Descrizione

L'uso di leganti nella stabilizzazione/rafforzamento dei terreni locali consente di aumentare la densità, aumentare la resistenza all'acqua e al gelo.

Moderne attrezzature consentono di migliorare/rafforzare efficacemente i terreni locali direttamente in loco ad una grande profondità (fino a 40 cm) in una sola passata di lavoro con un'elevata precisione nel dosaggio dei leganti.

L'attrezzatura di miscelazione a passata singola esistente consente di ottenere un impasto omogeneo anche quando si lavora con terreni molto umidi.

Leganti e additivi

I principali e disponibili leganti minerali sono cemento e calce. Solitamente il dosaggio va dal 3 al 10% (? 6%) della massa del terreno da armare.

Quando si utilizza calce o cemento per stabilizzare o rafforzare i terreni, è quasi sempre possibile fornire il coefficiente di compattazione del suolo richiesto in base alle selezioni di laboratorio del dosaggio dei leganti.

I terreni sabbiosi limosi e i terreni sabbioso-argillosi di composizione ottimale sono i più adatti per il rafforzamento con cemento.

Tecnologia di produzione del lavoro

Durante il lavoro vengono eseguite le seguenti operazioni tecnologiche:

• Disposizione della superficie di base
• Dosaggio e distribuzione dei leganti organici
• Mescolando con fresatrice ad una profondità predeterminata, se necessario, il dosaggio di leganti organici (emulsione bituminosa) e additivi chimici direttamente nel miscelatore.
• Disposizione e compattazione della base agli indicatori specificati.

Un insieme speciale di meccanismi può avere una capacità da 5.000 a 15.000 m3 per turno, a seconda della profondità dell'armatura e della possibilità di consegnare al sito la quantità richiesta di materiali leganti.

Caratteristiche della disposizione verticale dei siti con l'uso della tecnologia di stabilizzazione / rafforzamento del suolo

Quando si progetta la pianificazione verticale dei territori, viene solitamente utilizzato il principio generale della pianificazione dei lavori di sterro, tenendo conto del cosiddetto " saldo zero masse di terra. Questo principio consente di ridurre i costi associati al movimento delle masse di terra attraverso il territorio, eliminando anche il trasporto di materiali mancanti ed eccedenti e la rimozione del suolo.

Il metodo tradizionale di scavo presenta i seguenti svantaggi:

• È necessario rimuovere i terreni inadatti (impregnati d'acqua, pesanti).
• Durante la realizzazione di aree aperte (strade interne, parcheggi) si pone il problema di progettare strutture di pavimentazione per garantire i requisiti di resistenza al gelo; nella regione Centrale della Federazione Russa, per soddisfare tale requisito, lo spessore totale delle strutture richiede l'installazione di strutture con uno spessore totale di circa 1,0 M. coincide con il livello di "bilanciamento zero dei lavori di sterro", il che significa che l'installazione delle fondazioni richiede la consegna di una notevole quantità di materiali importati (sabbia, pietrisco, ecc.). Di conseguenza, costi aggiuntivi.
• costruzione della strada. La lavorazione della calce viva del terreno destinato alla realizzazione della carreggiata permette di ottenere un solido basamento con buone caratteristiche portanti. La calce modifica i terreni a grana fine e argillosi umidi e stabilizza anche i terreni chimicamente attivi a causa della reazione pozzolanica.

Quando si utilizza la tecnologia di stabilizzazione/rafforzamento del suolo, è possibile applicare una soluzione più ottimale nella costruzione di oggetti per vari scopi.

L'utilizzo della tecnologia di stabilizzazione/rafforzamento del suolo consente di ottenere fino al 20% di risparmio rispetto al metodo tradizionale.

Per la posa di pavimenti industriali in calcestruzzo, si consiglia di stabilizzare la base per due motivi.

In primo luogo, una solida base di alta qualità.

Arte. scientifico dipendente T.T. Abramova
(Università statale di Mosca intitolata a MV Lomonosov),
AI Bosov
(FSUE "ROSDORNII"),
K.E. Valeva
(Università statale di Mosca intitolata a MV Lomonosov)
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introduzione

Allo stato attuale, vi è una rapida crescita del volume di costruzione di vari oggetti di infrastrutture di trasporto. Nella maggior parte del territorio della Russia, non ci sono materiali da costruzione stradali tradizionali, il che predetermina la loro carenza e provoca un aumento del costo totale del progetto di costruzione. A tal proposito, si consiglia di utilizzare terreni locali per la realizzazione di pavimentazioni. Per poter utilizzare, ad esempio, i terreni argillosi più comuni nella Federazione Russa, noti per avere un'elevata coesione e resistenza allo stato secco e trascurabile allo stato saturo d'acqua e sono pesanti, è necessario garantire la loro durata e stabilità, indipendentemente dalle variazioni di umidità, condizioni meteorologiche e carichi variabili durante il traffico. Questo può essere ottenuto solo se c'è un cambiamento qualitativo fondamentale proprietà naturali tali suoli.
Lo sviluppo di composizioni a base di suolo con leganti inorganici (cemento, calce, ceneri volanti, ecc.) e organici (bitume, emulsioni bituminose, catrame, resine polimeriche, ecc.) è stato effettuato da molti scuole scientifiche dagli anni '20 del secolo scorso. Un'analisi dei risultati del loro lavoro ha mostrato che le composizioni a base di cemento sono caratterizzate da un'elevata rigidità e, di conseguenza, dalla formazione di crepe. Inoltre, i terreni cementizi hanno una maggiore abrasione, che non consente loro di essere utilizzati per la pavimentazione senza uno strato protettivo di usura. I terreni calcarei non conferiscono loro resistenza al gelo. I leganti organici contribuiscono allo sviluppo di solchi e deformazioni plastiche dello strato di base.
Anni di ricerca in vari paesi Il mondo ha dimostrato che un aumento della resistenza all'acqua dei terreni argillosi può essere ottenuto utilizzando sostanze tensioattive (tensioattivi), che consentono di stabilizzare tali terreni con un piccolo consumo di tensioattivi. L'introduzione di reagenti attivi può ridurre la necessità di leganti, migliorare notevolmente le caratteristiche fisiche e meccaniche dei terreni argillosi e renderli idonei all'uso in lavori di costruzione.
Le moderne attrezzature per la costruzione di strade (fresatrici a terra, riciclatrici, impianti mobili di miscelazione del terreno) consentono di stabilizzare e rafforzare efficacemente i terreni direttamente in loco a una grande profondità (fino a 50 cm) in una sola passata di lavoro con grande precisione nel dosaggio dei materiali introdotto nel terreno. Le apparecchiature per la miscelazione del terreno ad alte prestazioni, prodotte da aziende famose come Bomag, Caterpillar, FAE, Wirtgen e altre, consentono di ottenere una miscela omogenea anche quando si lavora con terreni impregnati d'acqua. A questo proposito, negli ultimi anni l'interesse degli specialisti della strada per gli stabilizzanti del suolo è notevolmente aumentato sia nel nostro paese che all'estero.
Gli stabilizzanti sono una classe molto ampia di sostanze di diversa composizione e origine, che a piccole dosi hanno un effetto positivo sulla formazione delle proprietà dei materiali da costruzione stradale, sia per l'attivazione di processi fisici e chimici, sia per l'ottimizzazione processi tecnologici. Queste sostanze possono essere utilizzate in quasi tutte le fasi tecnologiche nella costruzione di strade e aeroporti, dalla costruzione di sottofondi alla costruzione di superfici dure, strutture di ingegneria artificiale e miglioramento delle strade.
Gli stabilizzanti possono essere di diversa origine, differenti per proprietà, ma hanno tutti in comune che aumentano la densità, la resistenza all'umidità e la resistenza al gelo dei terreni, riducendone il sollevamento.
Ogni specifico stabilizzatore ha il proprio nome individuale, che riflette le specifiche del paese di origine e le caratteristiche dell'applicazione. Tra i più famosi ci sono i seguenti stabilizzanti per terreni argillosi: EH-1 (USA), SPP (Sud Africa), Roadbond (USA), RRP-235 Special (Germania), Perma-Zume (USA), Terrastone (Germania), Dorzin "(Ucraina) e LBS (USA), Dortekh (RF), ECOroads (USA), М10+50 (USA).

1. Base teorica idrofobizzazione di suoli coesivi

Una caratteristica distintiva degli stabilizzanti è il cambiamento della natura idrofila del terreno argilloso in idrofobo. Pertanto, per garantire la stabilizzazione dei suoli coesivi, è necessario conoscere le basi dei processi di idrofobizzazione.
L'idrofobizzazione è un cambiamento nella natura della superficie delle particelle minerali esponendo il suolo a piccole dosi di tensioattivi. La sua essenza fisica sta nel fatto che la bagnabilità o non bagnabilità del suolo dipende dalla struttura cristallina dei suoi minerali, dalla natura del loro interpacchetto e dai legami intermolecolari. Il motivo principale della bagnatura è la presenza di centri energicamente attivi non compensati sulla superficie dei minerali. Le molecole di tensioattivo contengono un gruppo polare (idrofilo) e un radicale idrocarburico (idrofobo). L'eliminazione completa o parziale della bagnatura dei minerali del suolo con l'acqua può essere ottenuta bilanciando i centri energeticamente attivi della superficie dei minerali del suolo con tensioattivi che hanno questa capacità e, allo stesso tempo, per la loro natura molecolare, non vengono bagnati dall'acqua . I grandi cationi organici hanno un grande volume e peso molecolare, per cui vengono vigorosamente e fortemente assorbiti dal suolo, spostando i cationi inorganici dalle loro posizioni di scambio.
Il secondo modo per bilanciare i legami non compensati sulla superficie dei sistemi minerali si basa sull'adsorbimento di molecole organiche dipoli da parte di ioni di superficie sui piani basali. reticolo cristallino minerali argillosi.
La terza via è l'assorbimento di anioni polari caricati negativamente del reagente da parte dei cationi della superficie minerale (Ca2+, Al3+, Si4+, ecc.). Questo modo di bilanciare i legami non compensati dei sistemi di suolo può essere solo di particolare importanza, principalmente per i suoli carbonatici.
Conferire al suolo proprietà idrofobiche chiaramente definite provoca alcune difficoltà, dovute alla sua complessità di sistema poliminerale colloidale disperso, contenente una certa quantità di acqua adsorbita. È più facile ottenere un'idrofobizzazione parziale del suolo, che in molti casi porta a cambiamenti nella struttura e nelle proprietà dei terreni trattati. Già nelle prime fasi della ricerca (negli anni '50 del secolo scorso) sull'idrofobizzazione dei suoli dispersi per scopi ingegneristici, si è riscontrato che il loro trattamento con tensioattivi cationici porta ad un aumento dei valori dell'angolo di bagnatura fino a 90° o più (per bentonite - da 15° a circa 103°). Un cambiamento così significativo nelle proprietà della superficie delle fasi solide del suolo è accompagnato dal fenomeno della flocculazione e dell'aggregazione dei sistemi pedologici. Questo meccanismo può essere descritto come risultato dell'interazione del catione tensioattivo colloidale con l'anione colloidale del sistema suolo. In questo caso, la parte idrofila del catione viene adsorbita dalle particelle di terreno e le catene di idrocarburi, collegandosi tra loro, formano aggregati di particelle, il che porta all'ingrossamento del sistema nel suo insieme in termini di distribuzione granulometrica. Le variabili che influiscono sulla capacità flocculante dei tensioattivi sono spesso: a) il dosaggio del reagente; b) pH del suolo e c) la concentrazione e il tipo di sali inorganici nel suolo.
A causa della diminuzione della capacità del suolo idrofobizzato di adsorbire acqua e delle relative trasformazioni strutturali, si verificano dei cambiamenti. Proprietà fisiche suoli, ovvero: a) una diminuzione della capacità del suolo di spostare l'acqua sotto l'azione di forze capillari e gravitazionali; b) una diminuzione della tendenza del terreno alle variazioni volumetriche (rigonfiamento e ritiro) durante l'inumidimento e l'essiccazione; c) aumentare la resistenza del sistema del suolo in uno stato saturo d'acqua e mantenerlo a lungo.
È noto che il motivo per migliorare le proprietà reologiche dei terreni argillosi dispersi dovuto all'aggiunta di piccole quantità di tensioattivi è un cambiamento nella natura dei gusci idratati delle particelle di argilla e l'adsorbimento dei tensioattivi sulla superficie dei minerali argillosi. Qualsiasi interazione tra molecole o ioni porta a un cambiamento nelle loro distanze interatomiche. È. Choborovskaya, studiando l'adsorbimento di SSB (tensioattivo ad alto peso molecolare) su vari monominerali, ritiene che sia selettivo. I cambiamenti nelle proprietà dei terreni argillosi di varie composizioni e stati durante l'interazione con soluzioni di tensioattivi sono presentati nel lavoro di Yu.K. Egorova. È stato studiato l'effetto di tre tipi di tensioattivi: non ionici (OS-20, slovatone), cationici (sintegali, transferrina) e anionici (votamolo, sulfanolo) con una concentrazione da 0,1 a 10 g/l. L'autore ha scoperto che le argille di composizione di caolinite assorbono i tensioattivi meno delle argille di composizione di montmorillonite. I tensioattivi cationici (SAS) vengono adsorbiti meglio dei tensioattivi non ionici (NSA). L'interazione dei tensioattivi con le argille porta alla coagulazione delle particelle di argilla, che aumenta la permeabilità delle argille per le soluzioni. I tensioattivi non vengono praticamente assorbiti, poiché la carica dei loro gruppi attivi coincide con la carica delle particelle di argilla. Lo studio dell'adsorbimento di tensioattivi e tensioattivi lo ha dimostrato Grande importanza ha la loro concentrazione critica di micellizzazione (CMC). Quando l'adsorbimento del tensioattivo è inferiore a questo valore, lo strato di adsorbimento corrisponde approssimativamente a una struttura monomolecolare con un orientamento orizzontale dell'asse principale della molecola rispetto all'interfaccia. Una struttura più complessa dello strato di adsorbimento si ha quando la concentrazione di tensioattivo è maggiore della CMC, cioè quando le molecole sono associate. In questo caso, l'isoterma aumenta bruscamente, cosa che probabilmente si verifica a causa della formazione di uno strato di adsorbimento polimolecolare.
Pertanto, si può notare che l'adsorbimento di diversi tensioattivi sulla superficie dello stesso minerale procede in modo diverso. A seconda dell'attività di assorbimento, possono essere inseriti nelle seguenti serie: tensioattivi → tensioattivi non ionici → tensioattivi. Di conseguenza, le caratteristiche di resistenza dei vari terreni argillosi stabilizzati differiranno nettamente l'una dall'altra.

2. Stabilizzazione di suoli coesivi

Importanti studi scientifici sull'idrorepellenza, condotti nel XX secolo sia in URSS che all'estero, hanno dimostrato che la questione della durata del processo di idrorepellenza con costante inumidimento e saturazione d'acqua dei suoli per tutta la loro vita utile nelle strutture della pavimentazione rimane abbastanza importante .
I moderni stabilizzatori sono stati utilizzati con successo per molti anni negli Stati Uniti, Germania, Sud Africa, Canada e molti altri paesi, e recentemente in Russia per la costruzione di marciapiedi e fondamenta per autostrade, aeroporti, parcheggi, ecc. Tra gli stabilizzatori di stranieri e produzione nazionale, si possono distinguere le seguenti, conosciute con i nomi commerciali: Roadbond, Status, Dortekh, ANT, ECOroads, Mag-GF, RRP-235-Special, Perma-Zume, Dorzin, Top Force ”, LBS, М10+ 50, LDC+12, Nanostab. Possono essere acidi, basici o neutri. La composizione chimica dei moderni stabilizzanti è brevettata o, essendo di proprietà di autori o ditte, non è completamente divulgata.
Gli stabilizzatori moderni hanno composizioni complesse e multicomponenti, tra cui:
acido prodotti organici, superfluidificanti e altre sostanze;
emulsioni polimeriche di silicato liquido, acrilico, vinilacetato, stirene-butadiene;
complessi organici a basso peso molecolare.
Gli stabilizzanti possono essere cationici, anionici e non ionici. A questo proposito, la loro interazione con lo stesso minerale argilloso non procederà allo stesso modo.
Gli stabilizzanti del primo tipo hanno una composizione complessa, inclusi prodotti organici acidi, superfluidificanti e altri additivi. Tutti sono caratterizzati da una reazione acida del mezzo con un pH compreso tra 1,72 e 2,65. L'acqua con l'introduzione di tali stabilizzanti viene attivata per ionizzazione (H+, OH¯ e H3O+). La soluzione stabilizzante, a sua volta, modifica la carica sulla superficie delle particelle di argilla a causa dello scambio di energia delle cariche elettriche tra l'acqua ionizzata e le particelle di terreno minerale. Scambiando cariche con acqua ionizzata, le particelle di terreno rompono i legami naturali con l'acqua capillare e filmica. Quando si compatta il terreno trattato con una soluzione stabilizzante, l'acqua capillare e quella del film si separano facilmente, creando le condizioni per un'elevata compattazione della miscela. Pertanto, lo stabilizzante svolge il ruolo di additivo plastificante, che consente, a un'umidità ottimale del suolo inferiore, di ottenere di più alte prestazioni la sua densità. Per i terreni acidi vengono utilizzati tensioattivi cationici. Per i terreni carbonatici si consiglia di utilizzare tensioattivi anionici. Secondo gli autori, gli sviluppatori del materiale tensioattivo "Status-3", microsezioni della superficie del terreno argilloso, che trasportano una certa carica, adsorbono ioni con carica opposta, ma allo stesso tempo ioni tensioattivi che sono caricati in modo simile con la superficie non vengono adsorbiti direttamente da esso, ma sotto l'azione di forze elettrostatiche vicino agli ioni adsorbiti formano insieme ad essi sulla superficie dell'adsorbente un doppio strato elettrico (EDL). Alla presenza del DES densità superficiale di una carica negativa forma, per così dire, un rivestimento interno, e le particelle di suolo (anioni, cationi) situate al confine di fase formano un rivestimento esterno di segno opposto (rispettivamente, le parti di adsorbimento e diffuse del DES), e in in generale il sistema è elettricamente neutro.
Gli studi condotti al MADI hanno mostrato che dopo l'interazione del suolo con lo “Status”, la sua struttura cambia. Sulla superficie dei grani minerali si forma una pellicola idrofobica. Nei terreni trattati con lo stabilizzante Status si ha una significativa riduzione dei pori con un diametro di 0,0741-0,1480 micron rispetto ai terreni senza stabilizzante (metodo della fotometria negativa). Allo stesso tempo, si verifica un aumento del coefficiente di orientamento dei pori Ka nella direzione scelta, che è rispettivamente dell'11,26 e del 10,57% per i terreni trattati e non trattati. Quanto sopra indica modelli diretti di cambiamento nel terreno trattato e la formazione di una struttura più stabile del materiale. È stato possibile ottenere una diminuzione del contenuto di umidità ottimale dei terreni argillosi, un aumento della loro resistenza all'acqua, nonché una diminuzione della capacità di ammollo, dell'assorbimento d'acqua e del gonfiore. Il tasso di ammollo del terreno non trattato è 1,5-2 volte superiore a quello del terreno trattato con uno stabilizzante. Allo stesso tempo, il terreno stabilizzato non acquisisce resistenza all'acqua.
La perdita di forza dopo la saturazione dell'acqua può essere evitata utilizzando altri terreni per la trasformazione materiali moderni- emulsioni polimeriche (il secondo tipo di stabilizzanti), con un'ampia gamma di proprietà. Una tipica emulsione polimerica contiene circa il 40-60% di polimero, l'1-2% di emulsionante e il resto è acqua naturale. Il polimero può anche variare notevolmente nella sua composizione chimica, peso molecolare, grado di ramificazione, dimensione della catena laterale, composizione e così via. La maggior parte dei prodotti polimerici utilizzati per la stabilizzazione e la stabilizzazione del suolo sono acetato di vinile o copolimeri a base acrilica.
Studi condotti negli Stati Uniti hanno dimostrato che le emulsioni polimeriche forniscono un aumento significativo della resistenza, in particolare anche in condizioni umide. Il processo di polimerizzazione dell'emulsione consiste nella "separazione" e nel successivo rilascio dall'acqua per evaporazione. La separazione dell'emulsione si verifica quando singole goccioline di emulsione sospese in una fase acquosa vengono combinate tra loro. Sulla superficie bagnata dall'emulsione di una particella di terreno si deposita un polimero la cui quantità dipende dalla concentrazione del polimero aggiunto alla miscela e dal rapporto di miscelazione con il terreno.
Uno di questi materiali polimerici è LBS - stabilizzante del suolo a base di polimeri di silicato liquido - tensioattivo. Quando una soluzione acquosa di LBS viene immessa nel terreno, si assicura un cambiamento irreversibile delle proprietà fisiche e meccaniche del terreno per azione chimica, mediante sostituzione ionica dell'acqua pellicolare sulla superficie delle particelle polverose con molecole stabilizzatrici che hanno un'acqua -effetto repellente. L'acqua del film a seguito della compattazione del terreno argilloso trattato viene facilmente rimossa da esso. Il terreno così migliorato diventa più durevole e praticamente impermeabile, il che lo rende resistente a tutte le condizioni climatiche e in grado di assorbire un maggiore carico utile anche in condizioni di abbondanti precipitazioni prolungate. Il modulo elastico per terreni (da limoso sabbioso a terriccio pesante) stabilizzato con LBS raggiunge 160-180 MPa. Tali terreni hanno anche indicatori di stabilità al taglio più elevati (~ 50%) rispetto ai terreni non stabilizzati allo stato secco. L'efficacia dell'uso dello stabilizzante polimerico LBS è più evidente quando si lavora con terreni argillosi altamente plastici. Dopo la lavorazione, tali terreni passano nella categoria di debolmente porosi e non porosi. Questo risultato è ottenuto grazie al trasferimento dell'acqua del film, che in precedenza era sulla superficie delle particelle di argilla, a uno stato libero. I terreni stabilizzati con LBS hanno elevate caratteristiche di deformazione. Ad esempio, campioni di terriccio sabbioso limoso con un numero di plasticità di 12 e un contenuto di umidità del 14,4% (umidità al limite di rotolamento - 18%, al punto di snervamento - 30%) dopo stabilizzazione con emulsione polimerica e prolungata (28 giorni ) saturazione d'acqua capillare (densità campioni - 2, 26 g/cm2, scheletrico - 1,98 g/cm2) sono state sottoposte a prove di laboratorio con dado rigido. Il modulo di elasticità per loro era 179-182 MPa. Il grado di sollevamento dei terreni stabilizzati è stato determinato secondo GOST 28622-90 utilizzando un'installazione appositamente progettata. I risultati della ricerca hanno mostrato che i terreni argillosi dopo l'esposizione a LBS rientrano nella categoria di non rocciosi o debolmente sollevanti e non rigonfiamenti o debolmente rigonfiati.
Sviluppi innovativi per la stabilizzazione del suolo e la costruzione di strade sono materiali come LDC+12 (prodotto polimerico acrilico liquido) e Enviro Solution JS (composto di acetato di vinile liquido), nonché M10+50, un'emulsione polimerica liquida su base acrilica, che è un raccoglitore. Quest'ultimo è stato appositamente studiato per migliorare sensibilmente le caratteristiche del terreno, quali: adesione, resistenza all'abrasione, forza di flessione, nonché per aumentare la durabilità dello strato di pavimentazione. I terreni trattati con materiale M10+50 sono utilizzati nella costruzione e riparazione di infrastrutture di trasporto, presentano una serie di vantaggi rispetto ad altri stabilizzanti prodotti a stadio attuale. M10 + 50 viene utilizzato in terreni con un numero di plasticità fino a 12. L'emulsione si dissolve bene in acqua dolce e salata. Il terreno stabilizzato acquisisce resistenza all'acqua. Lo strato di terreno, trattato con emulsione M10+50, può essere utilizzato per il passaggio di veicoli già 2 ore dopo i lavori. Tale strato non richiede cure particolari, a differenza di uno strato rinforzato con cemento o calce. Il terreno trattato con la composizione M10 + 50 ha la più alta capacità di resistere alla distruzione da influenze atmosferiche e radiazioni ultraviolette. Più di 20 anni di esperienza con questo stabilizzante polimerico mostra risultati significativamente migliori con stabilizzanti acrilici rispetto ai polimeri non acrilici.
I terreni argillosi possono essere trasformati utilizzando altri materiali moderni ionizzanti (Perma-Zume, Dorzin) - stabilizzanti di terzo tipo a base di enzimi. Tali enzimi sono una composizione di sostanze, formate principalmente nel processo di coltivazione di organismi su un mezzo nutritivo complesso con alcuni additivi. Perma-Zume 11X riduce la tensione superficiale dell'acqua, favorendo una rapida e uniforme penetrazione e assorbimento dell'umidità nel terreno argilloso. Le particelle di argilla sature di umidità vengono premute nei vuoti del terreno e li riempiono completamente, formando così uno strato denso, duro ea lungo termine. A causa della maggiore lubrificazione delle particelle di terreno, la densità del terreno richiesta viene raggiunta con una forza di compressione inferiore. I risultati di uno studio condotto da scienziati dell'IPC SB RAS (Tomsk) hanno mostrato che "Dorzin" è un prodotto della fermentazione microbica di prodotti contenenti zucchero come la melassa (melassa). È stato accertato che la parte organica del preparato è rappresentata principalmente dai seguenti composti: oligosaccaridi (dai monosaccaridi ai pentasaccaridi), composti amminici del tipo arginina, mannitolo (D-mannitolo), composti idrossilici del tipo trealosio, azoto- contenente derivati ​​dell'acido lattico.
TV. Dmitrieva è riuscito a determinare che l'efficacia dell'impatto dei complessi organici sui minerali che formano roccia dipende direttamente dalla natura strutturale e chimica degli alluminosilicati stratificati e dalle diminuzioni nelle serie: fasi amorfe ai raggi X → smectite → formazioni a strati misti → illite → clorito → caolinite. Allo stesso tempo, la capacità cationica è una caratteristica integrale, il cui utilizzo consente di rivelare il grado di efficacia della formazione della struttura del suolo stabilizzato durante la valutazione espressa. Quando un additivo viene introdotto nel sistema, si osserva una diminuzione della superficie specifica dei campioni studiati (Tabella 1). I dati ottenuti testimoniano l'"incollaggio" di individui microdimensionati di minerali argillosi da parte di complessi organici dello stabilizzante. Il grado di influenza dell'additivo è più pronunciato nei campioni di argilla smectite monominerale.

Tabella 1

Superficie attiva specifica delle rocce argillose

Nota: la superficie specifica attiva è una caratteristica media di porosità o dispersione, tenendo conto delle caratteristiche morfologiche della sostanza in studio.

Dopo l'interazione di preparati a base di enzimi con terreni argillosi, acquisiscono le seguenti caratteristiche: elevate proprietà fisiche e meccaniche, resistenza alla temperatura, resistenza all'acqua, resistenza alla corrosione.
Ne consegue che la formazione della struttura della componente argillosa dei terreni coesivi quando interagisce con uno stabilizzante è dovuta al blocco dei centri idrofili attivi dei minerali dispersi, che porta ad una diminuzione della superficie specifica del suolo, della capacità cationica e un aumento dell'idrofobicità.
L'impatto dei tensioattivi sui suoli coesivi porta ad uno scambio completo di cationi. La diminuzione della capacità del suolo stabilizzato di assorbire acqua e le trasformazioni strutturali ad essa associate determinano un cambiamento delle proprietà fisiche dei suoli.
Per i tensioattivi è preferibile utilizzare suoli carbonatici, in cui può essere più evidente l'interazione degli anioni organici caricati negativamente dello stabilizzante con i cationi della superficie minerale del suolo (Ca2+, Al3+, Si4+, ecc.).
Gli ioni organici nelle emulsioni polimeriche sono tenuti insieme dalle forze molecolari e dell'idrogeno oltre alle forze elettrostatiche. Sono adsorbiti più fortemente, formando complessi complessi organominerali. A questo proposito, è possibile che la reazione dell'ambiente del suolo (pH) e la sua composizione salina non abbiano un effetto significativo sulla stabilizzazione del suolo con emulsioni polimeriche.
Quando si compatta il terreno trattato con uno stabilizzante, l'acqua capillare e quella del film vengono facilmente separate, creando le condizioni per un'elevata compattabilità della miscela di terreno. È stato ora stabilito che i terreni trattati con stabilizzanti devono avere un coefficiente di idrofobicità di almeno 0,45, e il valore della densità massima è superiore a quello dell'originale di oltre 0,02%. Il contenuto di particelle polverose e argillose nei terreni utilizzati dovrebbe essere almeno il 15% in peso del terreno. È consentito utilizzare terreni per la stabilizzazione con un contenuto di limo e particelle di argilla inferiore al limite specificato, a condizione che la composizione del grano sia migliorata da argille, argille e la quantità di limo e particelle di argilla sia portata al livello richiesto. I terreni argillosi con un numero di plasticità superiore a 12 devono essere frantumati al grado di frantumazione richiesto dalla SP 34.13330 prima di introdurre nel terreno materiali stabilizzanti e leganti. L'umidità relativa dei terreni argillosi in questo caso dovrebbe essere di 0,3-0,4 umidità sulla linea di resa.

3. Metodi complessi per la trasformazione dei suoli coesivi

Per migliorare i processi di interazione dei terreni coesivi con uno stabilizzante, è possibile introdurre nel sistema in piccola quantità anche leganti (cemento, calce, leganti organici). Di conseguenza, possiamo aspettarci un miglioramento di tutte le caratteristiche dei terreni trasformati artificialmente. Per determinare quali processi avvengono in un sistema complesso "stabilizzante-legante del suolo", si considerino i risultati ottenuti da Yu.M. Vasiliev per terreni argillosi dopo l'interazione con varie quantità di legante usando il cemento come esempio. Di solito si ritiene che quando il terreno viene trattato con cemento, si sviluppino legami strutturali solo di tipo cristallizzato. Sperimentalmente ha riscontrato che con l'introduzione del cemento non si sviluppano solo i legami del tipo a cristallizzazione, ma si rafforzano anche i legami di natura colloidale acqua. La forza dei legami di coagulazione e l'intensità della crescita della forza aumentano con l'aumento della dispersione del suolo, il che indica l'influenza della superficie attiva delle particelle di suolo sui processi fisico-chimici di interazione tra cemento e suolo. Con un contenuto di cemento fino al 2% - per argille pesanti, 4% - per argille sabbiose, la forza dei legami di coagulazione supera la forza di quelli di cristallizzazione. Il rapporto tra legami rigidi (cristallizzazione) e flessibili (coagulazione) nei terreni cementizi determina le loro proprietà di deformazione. Di conseguenza, le proprietà di deformazione in un sistema di terreno con una piccola introduzione di cemento saranno determinate dalla forza dei legami di coagulazione. Dati ottenuti da A.A. Fedulov quando introduce il 2% di cemento nel sistema "stabilizzatore del suolo" ("Stato"), indica anche cambiamenti non solo nelle proprietà colloidali dell'acqua, ma anche nelle caratteristiche di resistenza. Ad esempio, le forze colloidali acqua ∑w alla resistenza al taglio della su-argilla convertita con l'aiuto di uno stabilizzante e cemento (2%) sono 0,084 MPa e, di conseguenza, senza cemento - 0,078 MPa, con acqua - 0,051 MPa (Tabella 2).

Tavolo 2

Risultati della determinazione dei parametri di resistenza del terriccio

Si può quindi notare che l'aggiunta di leganti (cemento Portland e/o calce) al terreno in dosaggi relativamente piccoli ne migliora alcune proprietà fisiche e meccaniche: diminuzione della plasticità, aumento della capacità portante. La quantità di cemento e/o calce introdotta in questo caso è sufficiente a garantire la perdita delle loro proprietà idrofile a causa della loro interazione con le frazioni limose e argillose del terreno, ma non sufficiente a mantenere l'intera massa di particelle di terreno in una sistema coerente. Il risultato è un terreno migliore grazie al rafforzamento dei legami di coagulazione.
Aggiungendo tensioattivi stabilizzanti è possibile regolare i tempi di indurimento di cemento e miscele suolo-cemento, per controllare i processi di formazione delle strutture durante il consolidamento del suolo. L'effetto di un tensioattivo dipende dalla sua composizione e concentrazione nella miscela. Nel lavoro di O.I. Lukyanova, PA Rebinder mostra un cambiamento nella composizione di fase dei prodotti di idratazione C3A in presenza di aggiunte crescenti di tensioattivi - PRS concentrato. I tensioattivi, essendo adsorbiti sulle particelle minerali di terreno e cemento, bloccano potenziali centri di coagulazione e formazione della struttura di cristallizzazione nella prima fase di indurimento del legante, che contribuisce alla convergenza delle fasi di indurimento e, di conseguenza, porta ad un diminuzione della microfratturazione della struttura del materiale e ad un aumento della sua resistenza.
È stato accertato che la composizione minerale della frazione argillosa nel sistema "terreno - cemento - tensioattivo" ha un effetto significativo sulla densità e l'indurimento del suolo. I microcompositi argillosi risultanti, insieme ai minerali della struttura, fungono da riempitivo e microriempitivo nella formazione del cemento del suolo. Le fasi di alluminosilicato criptocristallino (amorfo ai raggi X) sono un componente pozzolanico attivo che lega la portlandite libera per lunghi periodi di indurimento.
Per rafforzare i terreni argillosi impregnati d'acqua, il cui contenuto di umidità è del 4-6% superiore a quello ottimale, l'uso della calce viva è efficace. Quando la calce viene introdotta nel sistema “stabilizzante del suolo”, oltre alla sua principale funzione di legante, svolge la funzione di veicolante additivo granulometrico, che permette di distribuire uniformemente lo stabilizzante nel terreno. Tutto ciò crea le condizioni per una posa di alta qualità della miscela e la sua compattazione. Così l'effetto più grande può essere ottenuto rafforzando argille e argille pesanti. Nel complesso sistema "suolo - stabilizzante - calce", si formano contemporaneamente strutture di cristallizzazione e coagulazione. La presenza di uno stabilizzante in un tale sistema consente di controllare la velocità di cristallizzazione e la velocità di formazione di nuclei di cristalli di idrosilicati del gruppo tobermorite, poiché i componenti dello stabilizzante - tensioattivo, dovuti all'adsorbimento sulla superficie di i nuclei, possono impedirne la crescita.
L'azione dei tensioattivi è sempre associata alla formazione di strutture negli strati superficiali delle particelle di argilla e nei volumi del mezzo disperso ad esse adiacenti. Una conseguenza derivante dalla termodinamica è che sono i tensioattivi che hanno la capacità di accumularsi in eccesso all'interfaccia e quindi, per così dire, condensare in strato sottile. Lo strato di adsorbimento del tensioattivo ha uno spessore estremamente ridotto, pertanto anche minime aggiunte di tensioattivo possono modificare drasticamente le condizioni di interazione molecolare all'interfaccia. Una tecnologia razionale per l'uso degli stabilizzanti è quella in cui si creano le condizioni necessarie per ottenere il tensioattivo delle superfici corrispondenti. Per ottenere il risultato desiderato, la quantità di tensioattivo deve essere ottimale. Se la quantità di stabilizzante è più che ottimale, l'adsorbimento del tensioattivo porta a una diminuzione della forza della relazione tra le particelle. Inoltre, come F.D. Ovcharenko, la stessa concentrazione di tensioattivi in ​​una soluzione acquosa per terreni argillosi di diversa composizione minerale può anche avere l'effetto opposto.
Analisi del lavoro di studio vari tipi la costruzione ci consente di notare che l'introduzione di stabilizzanti nei terreni argillosi migliora la loro densità, resistenza alla compressione e alla trazione, modulo elastico, resistenza al gelo, riduce l'umidità ottimale, disidratazione capillare, sollevamento e rigonfiamento. Pertanto, è stato stabilito che il tasso di ammollo del terriccio non trattato è 1,5-2 volte superiore a quello degli stabilizzanti Status e Roadbond. Il valore totale della deformazione da gelo del terreno argilloso da loro trattato è rispettivamente del 15% e del 35% inferiore a quello del terreno non trattato. Di conseguenza, la lavorazione dei terreni argillosi durante la loro compattazione porta ad una diminuzione della deformazione totale del gelo.
Una sperimentazione sulla realizzazione di tratti sperimentali di strade con fondazioni in terriccio pesante con leganti organici (7-8%), trattati con lo stabilizzante Status e cemento (6%), ha mostrato che il modulo di deformazione totale, determinato dal timbro dinamico metodo, raddoppia. Nei terreni argillosi trattati con lo stabilizzante Status, la coesione specifica Cw aumenta a causa di un aumento significativo delle forze acqua-colloidali ∑w (5 volte in un campione di terriccio sabbioso e quasi 2 volte in un campione di terriccio) (Tabella 2). L'introduzione di uno stabilizzatore insieme ad un legante permette di aumentare sia l'angolo di attrito φw che la forza di adesione Cw.
A causa del fatto che molti stabilizzanti moderni hanno una reazione acida a causa del contenuto di acidi solforico e solfonico nella loro composizione, è consigliabile introdurre leganti organici sotto forma di resina carbammidica con un indurente. Ciò, a sua volta, fornisce un aumento significativo della resistenza all'acqua e della resistenza del terreno trattato, nonché un aumento del numero di varietà di terreno da lavorare.
La calce utilizzata insieme ai tensioattivi può essere considerata un promettente additivo complesso. L'introduzione di una piccola quantità di calce o cemento (fino al 2%) nel sistema "stabilizzatore del suolo" migliora di oltre 2 volte tutte le proprietà del suolo acquisite. Ad esempio, la forza dei campioni di terriccio sabbioso stabilizzato saturato con acqua capillare (LBS - 0,01%) aumenta da 4,5 a 15,5-18,8 kg / cm2, a seconda del legante, e dopo 10 cicli di gelo-disgelo - fino a 14 . 7-22,0 kg/cm2. Per i terreni impregnati d'acqua, la calce viva è più efficace.
L'uso di metodi complessi per rafforzare i terreni ad alto contenuto di leganti mostra la loro elevata efficienza (Tabella 3). Ad esempio, la resistenza dopo 10 cicli di gelo-disgelo di campioni saturi di acqua capillare può raggiungere valori elevati nell'intervallo di 22,6-30 kg / cm2, a seconda della composizione del terreno e della quantità di legante (4- 8%). L'uso di metodi complessi consente di rafforzare argille e argille pesanti.
Gli studi condotti dagli specialisti di SoyuzdorNII per studiare l'effetto di leganti complessi (M10 + 50 e cemento in una quantità dal 6 al 10%) sulle proprietà dei terreni sabbiosi argillosi hanno mostrato i seguenti risultati. La resistenza alla trazione dei provini in flessione aumenta del 36,3-40,8%, i valori del coefficiente di rigidità diminuiscono del 27,5-36,5%. L'introduzione di tensioattivi in ​​un sistema complesso migliora le caratteristiche fisiche e meccaniche dei terreni rispetto ai campioni rinforzati solo con cemento (Fig. 1).
Allo stesso tempo, la resistenza al taglio del terreno armato aumenta più volte, il che rende tale terreno ottimale per la costruzione di piste e autostrade temporanee, sia nella costruzione della base che come rivestimento. Ciò è particolarmente rilevante quando si eseguono lavori di riparazione stradale utilizzando il metodo del "riciclaggio a freddo" quando si costruisce lo strato superiore della base della pavimentazione o lo strato inferiore della pavimentazione. I risultati di tale stabilizzazione del suolo sono significativamente superiori alle emulsioni bituminose o ai cementi comunemente usati per questa tecnologia.

Tabella 3

Proprietà fisiche e meccaniche dei suoli,
rafforzato attraverso l'applicazione di metodi integrati

Nota: * le miscele vengono preparate con un contenuto di umidità naturale del suolo inferiore a quello ottimale;
** le miscele sono state preparate con un'umidità del suolo naturale superiore a quella ottimale (per condizioni del suolo impregnate d'acqua);
np è il numero di plasticità;
Marchio di cemento Shchurovsky M400.

La stabilizzazione dei terreni argillosi con Dorzin ha mostrato ottimi risultati. Per un'ampia gamma di argille (dal limo leggero al limo pesante) e argille (limo leggero), la resistenza alla compressione corrisponde a 4,0-4,3 MPa e alla flessione - 0,9-1,4 MPa. I terreni stabilizzati acquisiscono resistenza all'acqua e al gelo (F5). L'uso della stabilizzazione per tali terreni con l'introduzione del 2% di cemento nel sistema migliora solo leggermente le caratteristiche di resistenza, in media 4,3-4,6 MPa, ma aumenta notevolmente la resistenza all'acqua e al gelo (F10). Ciò, a sua volta, consente di ridurre la quantità di cemento nei terreni cementizi senza modificarne le caratteristiche di resistenza.

La quantità ottimale di cemento quando viene immesso nel terreno argilloso stabilizzato da Dorzin è del 6-8%. Ciò consente di ottenere indicatori di resistenza per i terreni argillosi studiati, corrispondenti ai gradi di resistenza M40-M60 e resistenza al gelo - F10-F25, determinati secondo. L'uso combinato di tensioattivi e leganti inorganici nell'esecuzione dei lavori di costruzione stradale per rafforzare il suolo delle basi della pavimentazione consente di ridurre la quantità di legante del 30-40% rispetto alle composizioni prive di additivi senza modificarne le caratteristiche di resistenza. effetto diverso dall'introduzione di stabilizzanti in terreni coesivi è determinato sia dalla composizione di suoli, stabilizzanti, leganti (quando si utilizzano metodi complessi) sia dalla loro quantità.
L'uso di metodi complessi per la trasformazione dei suoli coesivi può migliorare notevolmente le loro caratteristiche fisiche, meccaniche e acqua-fisiche rispetto alla stabilizzazione convenzionale.
Pertanto, quando uno stabilizzante e un legante vengono introdotti nel terreno argilloso, i processi fisico-chimici e colloidali iniziano a procedere già nelle prime fasi con deboli influenze meccaniche (miscelazione del terreno). Lo scambio ionico, l'adsorbimento, la coagulazione della parte finemente dispersa del terreno sono integrati da processi chimici (reazioni pozzolaniche), a seguito dei quali si formano idrosilicati di calcio e altri composti, che causano inoltre un cambiamento nelle proprietà del suolo. Pertanto, i tensioattivi, che fanno parte degli stabilizzanti, consentono di regolare i processi di formazione della struttura in sistemi complessi.
La formazione della struttura in tali sistemi dipende dai seguenti parametri:

• composizione e proprietà dei suoli coesivi;
• quantità e concentrazione di legante;
• composizione e proprietà dello stabilizzante;
• la quantità e la concentrazione dello stabilizzante.

4. Tecnologie per la stabilizzazione e il rafforzamento dei suoli

La classificazione degli stabilizzanti sviluppata per la costruzione di strade tiene conto dell'esperienza accumulata nazionale ed estera nell'uso di additivi chimici (stabilizzanti) e leganti. Si noti che in relazione alla pratica domestica della costruzione di strade, si dovrebbero distinguere le seguenti tecnologie esistenti: stabilizzazione, stabilizzazione integrata e rafforzamento integrato del suolo.
La tecnologia di stabilizzazione del suolo è raccomandata per l'uso per i terreni posati nello strato di lavoro del sottofondo, poiché i processi più intensi del regime idrotermale (WTR) e il trasferimento dell'umidità influiscono principalmente parte superiore letto di terra della struttura stradale. Allo stesso tempo, la stabilizzazione dei suoli nello strato di lavoro non solo incide favorevolmente sul WTR, ma consente anche di utilizzare terreni argillosi locali che prima non erano idonei a questi scopi (Fig. 2). Ciò diventa possibile migliorando le loro caratteristiche acqua-fisiche in termini di permeabilità all'acqua (GOST 25584-90), sollevamento (GOST 28622-90), rigonfiamento (GOST 24143-80) e impregnabilità (GOST 5180-84) ai valori richiesti. La funzione principale di questa tecnologia è l'idrofobizzazione dei terreni nello strato di lavoro o negli strati inferiori delle basi della pavimentazione.

La tecnologia di stabilizzazione integrata del suolo differisce dalla tecnologia di stabilizzazione del suolo in quanto i terreni argillosi sono trattati con stabilizzanti e leganti inorganici in quantità non superiore al 2% in peso del suolo. L'utilizzo di questa tecnologia permette di migliorare le proprietà acqua-fisiche e fisico-meccaniche dei terreni trattati rafforzando legami che hanno natura acqua-colloidale. L'aumento delle caratteristiche di resistenza e deformazione dei terreni argillosi stabilizzati in modo complesso consente di utilizzarli non solo per lo strato di lavoro, ma anche per i bordi delle strade, nonché per le basi del suolo per pavimentazioni e rivestimenti di strade locali (rurali). La funzione principale di questa tecnologia è la strutturazione e l'idrofobizzazione dei suoli nelle basi della pavimentazione.
La tecnologia del rafforzamento integrato del suolo è una tecnologia in cui una piccola quantità (fino allo 0,1%) di tensioattivi e leganti viene introdotta nel terreno - più del 2% (in peso del suolo). La presenza di additivi stabilizzanti nel terreno argilloso armato porta ad una diminuzione del consumo di legante richiesto e consente di aumentare la resistenza al gelo e alla fessurazione dei terreni rinforzati (Fig. 3). La funzione principale di questa tecnologia è aumentare la resistenza al gelo e alla fessurazione dei terreni rinforzati negli strati strutturali delle pavimentazioni.

RISULTATI

La strutturazione della componente argillosa dei terreni coesivi quando interagisce con gli stabilizzanti è dovuta al blocco dei centri idrofili attivi dei minerali dispersi, che porta ad una diminuzione della superficie specifica, della capacità cationica e ad un aumento dell'idrofobicità del suolo.
L'impatto dei tensioattivi sui suoli coesivi porta ad uno scambio completo di cationi. Per i tensioattivi è preferibile utilizzare suoli carbonatici, in cui può essere più evidente l'interazione di anioni stabilizzanti organici caricati negativamente con cationi della superficie del suolo minerale (Ca2+, Al3+, Si4+, ecc.).
Quando si stabilizzano i terreni, la quantità di stabilizzante introdotta nel terreno dovrebbe essere ottimale per ottenere il risultato desiderato.
In base al loro effetto sui terreni argillosi, gli stabilizzanti possono essere suddivisi in “stabilizzanti-idrorepellenti” e “stabilizzanti-rinforzanti”.
L'introduzione di "stabilizzanti-idrorepellenti" nei terreni coesivi ne migliora le proprietà idro-fisiche. L'opportunità e l'efficienza del loro utilizzo sono determinate principalmente dalla riduzione dei processi di sollevamento durante il congelamento del suolo.
La trasformazione dei terreni argillosi con l'ausilio di "stabilizzanti-rinforzatori" contribuisce ad un cambiamento significativo dei loro parametri fisici, meccanici e idrico-fisici. La massima resistenza in compressione può raggiungere 4,3 MPa, in flessione - 1,4 MPa. I terreni stabilizzati sono resistenti all'acqua e al gelo.
L'introduzione di leganti minerali a piccoli dosaggi (fino al 2% per i terreni pesanti, 4% per i terreni sabbiosi) nel sistema “stabilizzante del suolo” ne migliora le caratteristiche fisiche, meccaniche e acqua-fisiche rispetto alla stabilizzazione convenzionale.
La principale differenza tra i due tipi di stabilizzanti è l'instabilità dei suoli trattati con "stabilizzanti idrorepellenti" nell'ambiente acquatico. Una tale quantità (2-4%) di cemento o calce immessa nell'impianto è sufficiente a far sì che, per interazione con le frazioni limose e argillose del terreno, perdano le proprietà idrofile, ma non sufficiente a mantenerne l'integrità massa di particelle di suolo in un sistema coerente per il rafforzamento dei legami di coagulazione.
Nel complesso sistema "stabilizzante-legante del suolo" tutti i componenti partecipano alla formazione della struttura. I processi fisici, chimici e chimici durante la miscelazione del legante con l'acqua sono di notevole importanza, poiché il processo di creazione della struttura cristallina delle neoplasie avviene in parallelo con la formazione della struttura del terreno complessamente trasformato.
Il diverso effetto degli stabilizzanti tensioattivi in ​​un sistema complesso è dovuto alla loro composizione chimica e al diverso adsorbimento selettivo in relazione ai minerali clinker del legante e ai minerali del suolo.
I metodi integrati per rafforzare i terreni consentono di garantire la loro resistenza in compressione fino a 7,0 MPa, in flessione - fino a 2,0 MPa, che corrisponde al grado di resistenza M60, il grado di resistenza al gelo - fino a F25.
In un sistema complesso, il ruolo schermante degli stabilizzanti sulla velocità di cristallizzazione dei leganti minerali contribuisce alla formazione di un composito organo-argilloso, che conferisce proprietà elastiche ai terreni trasformati.

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La stabilizzazione del suolo è il processo di creazione della base della carreggiata, che comprende un'accurata macinazione del terreno, miscelazione con leganti organici e inorganici e successiva compattazione. Questo è un metodo moderno e relativamente nuovo per preparare la base stradale. Tale rafforzamento del terreno ha i suoi vantaggi rispetto al classico (cuscino di ghiaia). Il terreno stabilizzato è più resistente al gelo e all'acqua, nonché più durevole e resiliente.

Servizio	Tipo di attrezzatura	Caratteristiche		Prezzo per 1m2 (IVA inclusa), rub.
		profondità/volume	larghezza, mm	fino a 3 mila m2	fino a 5 mila m2	5-10 mila m2	10-20 mila m2	20-30 mila m2
Raccolta differenziata	Riciclatore Wirtgen WR 2000	fino a 500 mm	2000	120	110	100	90	80
Raccolta differenziata	Miscelatore rigeneratore Caterpillar RM300	fino a 500 mm	2400	120	110	100	90	80
Raccolta differenziata	Taglierina stabilizzatrice SBF 24 L	fino a 400 mm	2400	80	70	60	50	50
	Spandiconcime a secco SW 10 TA	10 m3	2450	10	10	10	10	10
Distribuzione di raccoglitori	Distributore di miscela secca SBS 3000	3 m3	2400	5	5	5	5	5
Distribuzione di raccoglitori	Distributore di miscela secca SBS 6000	6 m3	2400	5	5	5	5	5

Grazie alle possibilità equipaggiamento moderno il legante viene dosato in modo molto preciso e iniettato a una profondità di 50 cm in un passaggio. I materiali più accessibili oggi sono calce e cemento. La quantità ottimale di queste sostanze è determinata con metodi di laboratorio, di solito è il 3 - 10% di ogni materiale in peso della terra da rinforzare. La prima fase di stabilizzazione è l'introduzione della calce nel terreno e la miscelazione con essa, la seconda - il cemento.

La stabilizzazione del suolo seguita dall'uso dei materiali di pavimentazione esistenti è il riciclaggio a freddo. Con esso, puoi ripristinare l'intera profondità sia delle strade di campagna che delle strade cittadine. In altre parole, in una sola passata, polverizzare la pavimentazione esistente e mescolarla al materiale di base sottostante e ai leganti da restauro. Tutto ciò è diventato possibile grazie alla comparsa sul mercato di nuove macchine ad alte prestazioni.

La tecnologia di stabilizzazione è oggi ampiamente utilizzata, ad esempio, su piccole strade territoriali, dove dovrebbero essere installate pavimentazioni leggere o di transizione (ad esempio, nella costruzione di insediamenti di cottage). In questi casi, la costruzione di una base solida e durevole utilizzando un minimo di materiali importati è la soluzione migliore. Inoltre, le apparecchiature ad alte prestazioni possono produrre decine di chilometri di strade durante la stagione dei lavori. Inoltre, la compattazione (riciclaggio) viene utilizzata con successo nella costruzione di complessi logistici, edifici industriali. Qui, questa tecnologia viene utilizzata per gettare le fondamenta di pavimenti in cemento e coprire i siti di produzione.

I lavori di stabilizzazione non possono essere eseguiti in modo efficiente senza l'uso di attrezzature speciali. Per l'introduzione dosata di un legante (secco o sotto forma di emulsione), è necessario un distributore a tramoggia, per miscelarlo accuratamente nel terreno - frese incernierate.

Affinché i nostri specialisti possano calcolare il costo del servizio di riciclaggio e poter scegliere il giusto equipaggiamento necessario per te, devi avere le seguenti informazioni: quale oggetto e dove si trova, la sua superficie in mq. m, i tempi di lavoro, nonché quali terreni prevalgono nell'area, quale profondità di distribuzione è necessaria e quali leganti sono desiderabili.