Aditivi de etanșare pentru sol în construcția drumurilor. Întărirea și stabilizarea solurilor

Tehnologia de stabilizare a solului transformă practic orice sol într-o fundație solidă.

National Resources ofera servicii de stabilizare a solului (GOST 23558-94) folosind lianti anorganici Stabilizarea solului este o modalitate eficienta de a crea baze pentru diverse acoperiri.

Compania „Resurse Naționale” activează de mai bine de 10 ani în domeniul construcțiilor și echipamentelor bazei rutiere.

Este angajat într-o gamă completă de lucrări la construcția de pavaj și fundații de drumuri, precum și de șantiere industriale și de depozitare, metoda de întărire și stabilizare a solului folosind diferite materiale.

O garanție a unui proiect bine conceput și executat este experiența pe termen lung a companiei - unul dintre principalele noastre avantaje.

O echipa de profesionisti este pregatita sa lucreze in cele mai dificile conditii meteorologice cu aproape orice tip de sol. Datorită experienței practice extinse și bazei de cunoștințe acumulate în analiza solului, folosind echipamente moderne, compania „NR” asigură selecția compoziție optimă amestec stabilizator, care este o garanție și o garanție a calității bazei drumului până la 15 ani.

În spatele calității proiectelor, lucrărilor și materialelor se află o strânsă cooperare științifică cu institute specializate din Rusia și țările CSI, ceea ce ne oferă și mai multă încredere atât în ​​tehnologiile utilizate, cât și în performanța ridicată a acestora. Fiecare probă de sol și pavaj este supusă unor teste de laborator în condiții special simulate, ceea ce face posibilă evitarea greșelilor în timpul construcției drumului.

Feedback privind comenzile finalizate și cooperarea profesională și științifică, rezumat proiecte finalizate iar garanția noastră vă oferă încredere în construcția sau repararea drumurilor de către National Resources.

Compania „NR” dispune de utilaje eficiente si productive pentru a efectua o gama completa de servicii de stabilizare si reciclare a drumurilor.

Flota companiei folosește cele mai mari și mai productive reciclatoare Wirtgen WR250. Capacitatea unui reciclator este de 8000 m2 pe schimb. Adâncimea de compactare ajunge la 560 mm.

Flotă de 10 reciclatoare Wirtgen WR250. vă permite să efectuați cele mai complexe lucrări în cel mai scurt timp posibil.

De asemenea, în prezența companiei se folosesc: împrăștiatoare de ciment, role, motogredere și stabilizatoare montate (pentru utilizarea pe suprafețe mici).

Despre tehnologie

stabilizarea solului este un proces de măcinare temeinică și amestecare a solului cu lianții anorganici corespunzători (ciment sau var), aceștia se adaugă în proporție de 5-10% din greutate, urmat de compactare.

Atunci când utilizați această tehnologie cu lianți anorganici, nu este nevoie de o cantitate semnificativă de transport, deoarece absolut orice sol local poate fi întărit, fie că este lut, lut nisipos sau sol nisipos, care se află în apropiere, și rămân de livrat doar materiale de liant. la locul de muncă.

Tehnologia prezentată este o construcție durabilă și rezistentă la uzură a drumurilor și șantierelor cu caracteristici de înaltă calitate pentru orice încărcături extreme și condiții climatice Rusia.

Construire drumuri prin stabilizare a solului

Tehnologia de stabilizare a solului este utilizată în următoarele construcții:

• repararea și reconstrucția drumurilor existente;
• pe perioada construcției de autostrăzi categorii IV–V;
• drumuri temporare, tehnologice, auxiliare și de pământ;
• trotuare, parc, piste pietonale și pentru biciclete;
• parcări, parcări, depozitare și centre de cumparaturiși terminale la crearea unor fundații solide pentru construcția de obiecte de diferite categorii;
• depozite de deșeuri solide și substanțe periculoase;
• terenuri pentru pardoseli industriale și așezarea plăcilor de pavaj;
• fundații pentru căile ferate.

Video de stabilizare a solului

Avantaje: COSTUL / TIMPUL DE LUCRU / FORTA FUNDAȚIEI / GARANȚIA

Această metodă are o serie de avantaje față de metodele tradiționale de construire a fundațiilor drumurilor.

COST Reducere cu 50% a costului lucrărilor de construcție.

VITEZA LUCRĂRII de la 3.000 m2 până la 8.000 m2 pe tură.

FORTA BAZEI rezistența maximă la compresiune în timpul stabilizării solului folosind lianți anorganici ajunge la 500 MPa.

GARANȚIE Perioada de garanție a bazei de drum cu tehnologie de stabilizare a solului ajunge la 15 ani.

Avantajele prezentate au devenit posibile datorită următorilor factori:

• respingerea completă a utilizării materialelor nemetalice (piatră zdrobită, nisip),
• absenta terasamente privind excavarea solului pentru structura drumului și, în consecință, lipsa eliminării acestui sol,
• mecanizarea completă a procesului,
• tehnologie modernă care vă permite să accelerați viteza de lucru.

Stabilizarea solului
Baza rezultată poate fi folosită atât independent, fără aplicarea unui strat de asfalt, cât și împreună cu acesta.

De asemenea, este important ca metoda să nu aibă un efect dăunător asupra mediului și, de asemenea, implică autonomie și libertate deplină în alegerea materialului. Echipamentele moderne fac posibilă efectuarea eficientă a stabilizării solului direct pe șantier la o adâncime de până la 50 cm într-o singură trecere de lucru, cu o precizie ridicată în dozarea lianților.

Know-how de resurse naționale

Utilizarea tehnologiei de dezintegrare a lui Hint a făcut posibilă obținerea unei baze stabilizate folosind ciment în cantitate de 2%.

Această tehnologie face posibilă creșterea caracteristicilor de rezistență ale bazei stabilizate.

Stabilizarea solului este posibilitatea de a construi un drum din sol, fără impunerea unei baze costisitoare din beton asfaltic.

Există un sistem flexibil de reduceri! Abordare individualăîn formarea unei politici de prețuri pentru fiecare client!

Stabilizarea solului

LA categorie:

Despre mașinile de construcție a drumurilor

-

Stabilizarea solului

Solurile utilizate în construcția drumurilor au anumiți indicatori limitatori de rezistență, adică sunt capabile să suporte o anumită cantitate de sarcină de la vehiculele în mișcare.

ÎN anul trecut a fost dezvoltat metoda noua creșterea rezistenței solurilor prin adăugarea de aditivi de lianți - ciment, var, bitum, gudron. Această metodă se numește stabilizarea solului cu lianți. Solurile întărite prin această metodă sunt utilizate pentru construirea de fundații de drumuri sub acoperiri de capital din beton asfaltic si pentru constructia de pavaje usoare in locul betonului asfaltic. Costul construcției bazelor și pavajelor din sol stabilizat este de 3,5-5 ori mai ieftin decât construcția bazelor de piatră spartă sau a pavajelor din beton asfaltic. Un strat de bază de pământ stabilizat de 30 cm grosime este egal ca rezistență cu un strat de piatră zdrobită de 18-20 cm grosime; un pavaj usor din pamant stabilizat de 15-20 cm grosime este egal cu rezistenta unui pavaj din beton asfaltic de 6-10 cm grosime.

Anterior, suprafețele rutiere erau construite sub forma unui pavaj pietruit (autostradă pietruită) sau prin așezarea unui strat de pietriș de 6-15 cm grosime, rulat cu roți de cărucior sau role de drum (pietriș sau autostradă „albă”). Odată cu dezvoltarea traficului auto, puterea acestor autostrăzi s-a dovedit a fi insuficientă.

-

Principalul motiv pentru distrugerea rapidă a autostrăzilor albe de către roțile mașinii este legătura slabă a pietrișului individual unul cu celălalt.

În plus, în legătură cu viteze mari traficul rutier, se impun noi cerințe pe drumuri - planul suprafeței, lipsa de praf și aderență bună la anvelope.

Creșterea coeziunii pietrei zdrobite în acoperire se realizează prin introducerea de lianți organici în grosimea învelișului - bitum sau gudron, ceea ce mărește rezistența și durabilitatea drumului. Prezența materialelor de liant în acoperire vă permite să rulați uniform suprafața acesteia cu role, să legați praful și astfel să îndepărtați praful de pe drum și să îmbunătățiți aderența anvelopei. Liantul organic acoperă particulele minerale cu o peliculă subțire și le leagă împreună.

O autostradă albă tratată cu bitum sau gudron devine neagră și de aceea astfel de acoperiri sunt numite „negre”.

Stabilizarea solului se poate realiza atât pe soluri locale, cât și pe cele din import. Pentru stabilizare, lut nisipos și lut sunt cele mai potrivite. La stabilizarea solurilor, stratul superior al plantei (sodul) cu rădăcinile ierburilor și arbuștilor trebuie îndepărtat, deoarece se formează goluri atunci când particulele de vegetație putrezesc.

Stabilizarea solului constă în următoarele operații principale: - pregătirea unei fâșii de sol; – afânarea și măcinarea solului; - distribuirea materialului liant; - amestecarea solului zdrobit cu un material liant; - udarea si amestecarea finala cu apa de pamant zdrobit, amestecata cu un liant sub forma de pulbere la stabilizare cu ciment sau var; – compactare benzi, sol stabilizat.

Pregătirea benzii constă în îndepărtarea stratului de gazon și a rădăcinilor de cioturi și arbuști și în amenajarea benzii cu rambleerea depresiunilor locale și tăierea movilelor și denivelărilor.

Totodată, se profilează suportul și se decupează șanțuri laterale. Lucrările de pregătire a benzilor sunt efectuate de buldozere și, dacă este necesar, de rădăcinători, precum și de gredere sau autogredere.

Dacă solurile locale sunt stabilizate, atunci banda de subsol corespunzătoare este supusă afânării și măcinarii. Dacă stabilizarea nu se realizează pe sol local, atunci pământul necesar este adus din cariera de lângă traoss cu raclete, remorci tractor sau autobasculante, solul adus este distribuit și planificat pe subsol și apoi este afânat și zdrobit.

Este recomandabil să slăbiți lut nisipos dens și greu cu pluguri și grape de tractor remorcate.

Solurile ușoare sunt afânate cu tăietoarele de tractor remorcate, care apoi zdrobesc solul afânat. Slăbirea și șlefuirea sunt efectuate prin mai multe treceri de mașini de-a lungul benzii prelucrate.

Cu cât solul este zdrobit mai intens, cu atât se amestecă mai bine și mai uniform cu liantul și se obține stratul stabilizat mai puternic. În sol zdrobit în mod normal, numărul de particule cu dimensiunea de 3-5 mm nu trebuie să depășească 3-5% din greutate, ceea ce este verificat prin probe speciale.

stabilizarea cimentului

Cimentul sau varul sunt aduse la locul de muncă în camioane de ciment sau basculante și se împrăștie manual cu lopeți uniform pe banda tratată imediat înainte de amestecarea uscată. Mașini speciale pentru distribuția cimentului și varului nu sunt încă fabricate.

Pamantul se amesteca uscat cu un liant, apoi se uda cu apa de la un distribuitor de asfalt, dupa care se amesteca in final cu mai multe treceri de freza trasa si se compacteaza cu laminare.

Stabilizare cu bitum sau gudron

Bitumul sau gudronul se aduce și se toarnă cu un distribuitor de asfalt imediat înainte de amestecare pentru ca liantul să nu se răcească.

Pământul cu liantul se amestecă cu mai multe treceri ale tăietorului tras și se compactează cu rulare.

Stratul stabilizat este compactat cu o rolă pneumatică D-219 pe o remorcă la o mașină sau un tractor cu roți. Remorcarea rolei cu un tractor cu omidă este inacceptabilă din cauza deteriorării suprafeței benzii de către pintenii omizi.

Tehnologia de întărire/stabilizare a solului folosind lianți anorganici este folosită în construcții de mai bine de 60 de ani, atât la noi, cât și în multe țări străine.

La utilizarea acestei tehnologii, în funcție de rezultatul final, stabilizarea solului și întărirea solului sunt separate.

La stabilizarea solurilor, este posibil să se îmbunătățească condițiile de compactare a solurilor locale, inclusiv a solurilor pline de apă și pline. Această metodă vă permite să aranjați straturi de protecție împotriva înghețului, precum și să creșteți capacitatea portantă a solurilor de fundație.

La întărirea solurilor, există o creștere semnificativă a caracteristicilor fizice și mecanice ale solurilor locale. Metoda este utilizată pentru instalarea atât a straturilor de protecție împotriva înghețului, cât și a straturilor portante de baze.

Documente de reglementare: GOST 30491-97. Amestecuri organo-minerale și soluri întărite cu lianți organici pentru construcția de drumuri și aerodromuri. Specificații". GOST 23558-94. „Amestecuri de piatră zdrobită-pietriș-nisip și soluri tratate cu lianți anorganici pentru construcția de drumuri și aerodromuri. Specificații".

Zona de aplicare

În absența materialelor puternice de piatră în zona de construcție, precum și a solurilor nisipoase potrivite pentru construcția de fundații, după cum arată experiența casnică, este posibil să se utilizeze eficient solurile locale disponibile, îmbunătățite sau consolidate cu diverși lianți.

Tehnologia de stabilizare/întărire a solului prin metoda mixing-in-situ poate fi utilizată în construcția straturilor de bază structurale: straturile superioare și inferioare.

Descriere

Utilizarea lianților în stabilizarea/întărirea solurilor locale poate crește densitatea, crește rezistența la apă și rezistența la îngheț.

Echipamentele moderne fac posibilă îmbunătățirea/întărirea eficientă a solurilor locale direct pe șantier la o adâncime mare (până la 40 cm) într-o singură trecere de lucru, cu o precizie ridicată în dozarea lianților.

Echipamentul existent de amestecare cu o singură trecere face posibilă obținerea unui amestec omogen chiar și atunci când se lucrează cu soluri cu umiditate ridicată.

Lianți și aditivi

Lianții minerali principali și disponibili sunt cimentul și varul. De obicei, doza este de la 3 la 10% (? 6%) din masa solului care trebuie armat.

Când se folosește var sau ciment pentru stabilizarea sau întărirea solurilor, este aproape întotdeauna posibil să se asigure coeficientul de compactare a solului necesar pe baza selecțiilor de laborator ale dozării lianților.

Locuri nisipoase limosoase și solurile nisipoase-argilacee cu compoziție optimă sunt cele mai potrivite pentru întărirea cu ciment.

Tehnologia de producție a muncii

În timpul lucrărilor se efectuează următoarele operații tehnologice:

• Dispunerea suprafeței de bază
• Dozarea lianților organici și distribuția
• Amestecarea cu o mașină de frezat la o adâncime predeterminată, dacă este necesar, dozarea lianților organici (emulsie de bitum) și a aditivilor chimici direct în mixer.
• Dispunerea și compactarea bazei la indicatorii specificati.

Un set special de mecanisme poate avea o capacitate de 5.000 până la 15.000 m3 pe schimb, în ​​funcție de adâncimea armăturii și de posibilitatea de a livra la șantier cantitatea necesară de materiale de liant.

Caracteristicile amenajării verticale a site-urilor cu utilizarea tehnologiei de stabilizare/întărire a solului

La proiectarea planificării verticale a teritoriilor, se utilizează de obicei principiul general de planificare a lucrărilor de terasament, ținând cont de așa-numitul „ sold zero mase de pământ. Acest principiu face posibilă reducerea costurilor asociate cu mișcarea maselor de pământ pe teritoriul și, de asemenea, elimină transportul atât a materialelor lipsă, cât și a materialelor în exces și îndepărtarea solului.

Metoda tradițională de excavare are următoarele dezavantaje:

• Este necesar să se îndepărteze solurile neadecvate (implute, pline de apă).
• În timpul construcției de zone deschise (drumuri interioare, parcări), există o problemă de proiectare a structurilor de pavaj pentru a asigura cerințele de rezistență la îngheț; în regiunea centrală a Federației Ruse, pentru a îndeplini această cerință, grosimea totală a structurilor necesită instalarea a structurilor cu grosimea totală de circa 1,0 m. coincide cu nivelul de „balanț zero al terasamentelor”, ceea ce înseamnă că montarea fundațiilor necesită livrarea unei cantități importante de materiale de import (nisip, piatră zdrobită etc.). În consecință, costuri suplimentare.
• construcții de drumuri. Prelucrarea varului nestins al solului destinat construcției carosabilului face posibilă obținerea unei baze solide, cu bune caracteristici portante. Varul modifică solurile argiloase cu granulație fină și umede și, de asemenea, stabilizează solul activ chimic datorită reacției puzolanice.

Atunci când se utilizează tehnologia de stabilizare/întărire a solului, este posibilă aplicarea unei soluții mai optime în construcția de obiecte în diverse scopuri.

Utilizarea tehnologiei de stabilizare/întărire a solului vă permite să obțineți economii de până la 20% față de metoda tradițională.

Pentru instalarea pardoselilor industriale din beton, se recomandă stabilizarea bazei din două motive.

În primul rând, o bază solidă de înaltă calitate.

Artă. științific angajat T.T. Abramova
(Universitatea de Stat din Moscova numită după M.V. Lomonosov),
A.I. Bosov
(FSUE „ROSDORNII”),
K.E. Valiev
(Universitatea de Stat din Moscova numită după M.V. Lomonosov)
________________________________________

Introducere

În prezent, există o creștere rapidă a volumului de construcție a diferitelor obiecte de infrastructură de transport. Pe cea mai mare parte a teritoriului Rusiei, nu există materiale tradiționale de construcție a drumurilor, ceea ce predetermina lipsa acestora și provoacă o creștere a costului total al proiectului de construcție. În acest sens, se recomandă utilizarea solurilor locale pentru construcția de pavaje. Pentru a putea folosi, de exemplu, cele mai comune soluri argiloase din Federația Rusă, despre care se știe că au coeziune și rezistență ridicată în stare uscată și neglijabilă în stare saturată cu apă și sunt pline, este necesar să se asigure durabilitatea și stabilitatea acestora, indiferent de schimbările de umiditate, condițiile meteorologice și sarcinile variabile în timpul traficului. Acest lucru poate fi realizat numai dacă există o schimbare calitativă fundamentală proprietăți naturale astfel de soluri.
Dezvoltarea compozițiilor pe bază de sol cu ​​lianți anorganici (ciment, var, cenușă zburătoare etc.) și organice (bitum, emulsii de bitum, gudron, rășini polimerice etc.) a fost realizată de mulți. școli științifice din anii 20 ai secolului trecut. O analiză a rezultatelor muncii lor a arătat că compozițiile pe bază de ciment se caracterizează prin rigiditate ridicată și, în consecință, formarea de fisuri. În plus, solurile de ciment au abraziune crescută, ceea ce nu permite utilizarea lor pentru pavaj fără un strat de uzură de protecție. Vararea solurilor nu le conferă rezistență la îngheț. Lianții organici contribuie la dezvoltarea ruturilor, precum și la deformările plastice ale stratului de bază.
Ani de cercetare în diverse tari lumii au demonstrat că o creștere a rezistenței la apă a solurilor argiloase poate fi realizată prin utilizarea de substanțe tensioactive (surfactanți), care fac posibilă stabilizarea unor astfel de soluri cu un consum mic de surfactanți. Introducerea de reactivi activi poate reduce nevoia de lianți, poate îmbunătăți semnificativ caracteristicile fizice și mecanice ale solurilor argiloase și le poate face potrivite pentru utilizare în lucrari de constructii.
Echipamentele moderne de construcție a drumurilor (mașini de frezat, reciclatoare, instalații mobile de amestecare a solului) fac posibilă stabilizarea și întărirea eficientă a solurilor direct pe șantier la o adâncime mare (până la 50 cm) într-o singură trecere de lucru, cu o mare precizie în dozarea materialelor. introdus în sol. Echipamentele de amestecare a solului de înaltă performanță, care sunt produse de companii atât de cunoscute precum Bomag, Caterpillar, FAE, Wirtgen și altele, fac posibilă obținerea unui amestec omogen chiar și atunci când se lucrează cu soluri îmbibate cu apă. În acest sens, în ultimii ani, interesul specialiştilor în drumuri pentru stabilizatorii de sol a crescut simţitor atât la noi, cât şi în străinătate.
Stabilizatorii reprezintă o clasă foarte largă de substanțe de compoziție și origine diferită, care în doze mici au un efect pozitiv asupra formării proprietăților materialelor de construcție a drumurilor, atât prin activarea proceselor fizice și chimice, cât și prin optimizare. procese tehnologice. Aceste substanțe pot fi utilizate în aproape toate etapele tehnologice în construcția de drumuri și aerodromuri, de la construcția subsolului până la construcția de suprafețe dure, structuri de inginerie artificială și îmbunătățirea drumurilor.
Stabilizatorii pot fi de origine diferită, diferă în proprietăți, dar toți au în comun faptul că măresc densitatea, rezistența la umiditate și rezistența la îngheț a solurilor, reducând înăbușirea acestora.
Fiecare stabilizator specific are propriul nume individual, reflectând specificul țării de origine și caracteristicile aplicației. Printre cele mai cunoscute se numără următorii stabilizatori de sol argilos: EH-1 (SUA), SPP (Africa de Sud), Roadbond (SUA), RRP-235 Special (Germania), Perma-Zume (SUA), Terrastone (Germania), Dorzin „(Ucraina) și LBS (SUA), Dortekh (RF), ECOroads (SUA), М10+50 (SUA).

1. Baza teoretica hidrofobizarea solurilor coezive

O caracteristică distinctivă a stabilizatorilor este schimbarea naturii hidrofile a solului argilos în hidrofob. Prin urmare, pentru a asigura stabilizarea solurilor coezive, este necesar să se cunoască elementele de bază ale proceselor de hidrofobizare.
Hidrofobizarea este o modificare a naturii suprafeței particulelor minerale prin expunerea solului la doze mici de agenți tensioactivi. Esența sa fizică constă în faptul că umecbilitatea sau neumezirea solului depinde de structura cristalină a mineralelor sale, de natura lor interpachet și de legăturile intermoleculare. Motivul principal pentru umezire este prezența unor centri activi energetic necompensați pe suprafața mineralelor. Moleculele de surfactant conțin o grupare polară (hidrofilă) și un radical hidrocarburic (hidrofob). Eliminarea completă sau parțială a umezirii mineralelor din sol cu ​​apă poate fi realizată prin echilibrarea centrilor activi energetic ai suprafeței mineralelor solului cu agenți tensioactivi care au această capacitate și, în același timp, datorită naturii lor moleculare, nu sunt umeziți de apă. . Cationii organici mari au un volum și o greutate moleculară mare, drept urmare sunt absorbiți viguros și puternic de sol, deplasând cationii anorganici din pozițiile lor de schimb.
A doua modalitate de a echilibra legăturile necompensate de pe suprafața sistemelor minerale se bazează pe adsorbția moleculelor organice dipol de către ionii de suprafață pe planurile bazale. rețea cristalină minerale argiloase.
A treia cale este sorbția anionilor polari încărcați negativ ai reactivului de către cationii suprafeței minerale (Ca2+, Al3+, Si4+ etc.). Acest mod de echilibrare a legăturilor necompensate ale sistemelor de sol nu poate fi decât de o importanță deosebită, în principal pentru solurile carbonatice.
Acordarea de proprietăți hidrofobe clar definite solului provoacă anumite dificultăți, care se datorează complexității sale ca sistem polimineral, dispersat coloidal, care conține o anumită cantitate de apă adsorbită. Este mai ușor să se realizeze hidrofobizarea parțială a solului, care în multe cazuri duce la modificări ale structurii și proprietăților solurilor tratate. Deja în stadiile incipiente ale cercetării (în anii 50 ai secolului trecut) privind hidrofobizarea solurilor dispersate în scopuri inginerești, s-a constatat că tratarea acestora cu agenți tensioactivi cationici duce la creșterea valorilor unghiului de umectare până la 90° sau mai mult (pentru bentonită - de la 15° la aproximativ 103°). O astfel de schimbare semnificativă a proprietăților suprafeței fazelor solide ale solului este însoțită de fenomenul de floculare și agregare a sistemelor de sol. Acest mecanism poate fi descris ca rezultat al interacțiunii cationului surfactant coloidal cu anionul coloidal al sistemului de sol. În acest caz, partea hidrofilă a cationului este adsorbită de particulele de sol, iar lanțurile de hidrocarburi, conectându-se între ele, formează agregate de particule, ceea ce duce la grosierul sistemului ca întreg în ceea ce privește distribuția dimensiunii particulelor. Variabilele care afectează capacitatea de floculare a surfactanților sunt adesea: a) dozajul reactivului; b) pH-ul solului și c) concentrația și tipul de săruri anorganice din sol.
Datorită scăderii capacității solului hidrofob de a adsorbi apa și a transformărilor structurale asociate, apar modificări. proprietăți fizice solurilor și anume: a) scăderea capacității solului de a mișca apa sub acțiunea forțelor capilare și gravitaționale; b) o scădere a tendinței solului la modificări volumetrice (umflare și contracție) în timpul umezirii și uscării; c) creşterea rezistenţei sistemului de sol în stare saturată de apă şi menţinerea acestuia pentru o perioadă lungă de timp.
Se știe că motivul îmbunătățirii proprietăților reologice ale solurilor argiloase dispersate datorită adăugării unor cantități mici de agenți tensioactivi este o modificare a naturii învelișurilor hidratate ale particulelor de argilă și adsorbția agenților tensioactivi pe suprafața mineralelor argiloase. Orice interacțiune între molecule sau ioni duce la o modificare a distanțelor lor interatomice. ESTE. Choborovskaya, care studiază adsorbția SSB (surfactantului cu greutate moleculară mare) pe diferite monominerale, consideră că este selectiv. Schimbările în proprietățile solurilor argiloase de diferite compoziții și stări la interacțiunea cu soluțiile de surfactant sunt prezentate în lucrarea lui Yu.K. Egorova. A fost studiată influența a trei tipuri de agenți tensioactivi: neionici (OS-20, slovatonă), cationici (sintegal, transferină) și anionici (votamol, sulfanol) cu o concentrație de 0,1 până la 10 g/l. Autorul a descoperit că argilele din compoziția caolinitului adsorb agenții tensioactivi mai puțin decât argilele din compoziția montmorillonitului. Surfactanții cationici (SAS) sunt adsorbiți mai bine decât agenții tensioactivi neionici (NSA). Interacțiunea agenților tensioactivi cu argilele duce la coagularea particulelor de argilă, ceea ce crește permeabilitatea argilelor pentru soluții. Agenții de suprafață practic nu sunt absorbiți, deoarece încărcarea grupurilor lor active coincide cu sarcina particulelor de argilă. Studiul adsorbției surfactanților și agenților tensioactivi a arătat că mare importanță are concentrația lor critică de micelizare (CMC). Când adsorbția surfactantului este sub această valoare, stratul de adsorbție corespunde aproximativ unei structuri monomoleculare cu o orientare orizontală a axei principale a moleculei în raport cu interfața. O structură mai complexă a stratului de adsorbție apare atunci când concentrația de surfactant este mai mare decât CMC, adică atunci când moleculele sunt asociate. În acest caz, izoterma crește brusc, ceea ce are loc probabil ca urmare a formării unui strat de adsorbție polimoleculară.
Astfel, se poate observa că adsorbția diferiților surfactanți pe suprafața aceluiași mineral are loc diferit. După activitatea de sorbție, acestea pot fi încadrate în următoarele serii: surfactanți → surfactanți neionici → surfactanți. În consecință, caracteristicile de rezistență ale diferitelor soluri argiloase stabilizate vor diferi puternic unele de altele.

2. Stabilizarea solurilor coezive

Studii științifice majore privind hidrofugarea, efectuate în secolul al XX-lea atât în ​​URSS, cât și în străinătate, au arătat că problema duratei procesului de respingere a apei cu umezirea constantă și saturarea cu apă a solurilor pe toată durata de viață a acestora în structurile de pavaj rămâne destul de importantă. .
Stabilizatorii moderni au fost utilizați cu succes de mulți ani în SUA, Germania, Africa de Sud, Canada și multe alte țări, iar recent în Rusia pentru construcția de trotuare și fundații pentru autostrăzi, aerodromuri, parcări etc. Printre stabilizatorii străini și producția internă, se pot distinge următoarele, cunoscute sub denumirile comerciale: Roadbond, Status, Dortekh, ANT, ECOroads, Mag-GF, RRP-235-Special, Perma-Zume, Dorzin, Top Force ”, LBS, М10+ 50, LDC+12, Nanostab. Ele pot fi acide, bazice sau neutre. Compoziția chimică a stabilizatorilor moderni este fie brevetată, fie, fiind proprietatea autorilor sau a firmelor, nu este dezvăluită în totalitate.
Stabilizatorii moderni au compoziții complexe, cu mai multe componente, inclusiv:
acru produse organice, superplastifianți și alte substanțe;
silicat lichid, acrilic, acetat de vinil, emulsii de polimer stiren-butadienă;
complexe organice cu greutate moleculară mică.
Stabilizatorii pot fi cationici, anionici și neionici. În acest sens, interacțiunea lor cu același mineral argilos nu se va desfășura în același mod.
Stabilizatorii de primul tip au o compoziție complexă, inclusiv produse organice acide, superplastifianți și alți aditivi. Toate sunt caracterizate printr-o reacție acidă a mediului cu un pH în intervalul 1,72 - 2,65. Apa cu introducerea unor astfel de stabilizatori este activată datorită ionizării (H+, OH¯ și H3O+). Soluția stabilizatoare, la rândul său, modifică sarcina de pe suprafața particulelor de argilă datorită schimbului de energie al sarcinilor electrice între apa ionizată și particulele de sol mineral. Prin schimbul de încărcături cu apa ionizată, particulele de sol rup legăturile naturale cu apa capilară și de film. La compactarea solului tratat cu o soluție stabilizatoare, apa capilară și cea de film se separă cu ușurință, creând condiții pentru o compactabilitate ridicată a amestecului. Astfel, stabilizatorul joacă rolul unui aditiv plastifiant, care permite, la o umiditate optimă a solului mai mică, să se realizeze mai mult performanta ridicata densitatea acestuia. Pentru solurile acide se folosesc surfactanți cationici. Pentru solurile carbonatice, este recomandabil să se utilizeze surfactanți anionici. Potrivit autorilor, dezvoltatorii materialului surfactant „Status-3”, microsecțiuni ale suprafeței solului argilos, purtând o anumită sarcină, adsorb ioni încărcați opus, dar, în același timp, ionii de surfactant care sunt încărcați în mod similar cu suprafața sunt nu direct adsorbit de acesta, dar sub acţiunea forţelor electrostatice din apropierea ionilor adsorbiţi formează împreună cu aceştia pe suprafaţa adsorbantului un dublu strat electric (EDL). În prezenţa DES densitatea suprafeței de o sarcină negativă formează, parcă, o căptușeală interioară, iar particulele de sol (anioni, cationi) situate la limita de fază formează o căptușeală exterioară de semn opus (respectiv, părțile de adsorbție și difuze ale DES), iar în general sistemul este neutru din punct de vedere electric.
Studiile efectuate la MADI au arătat că după interacțiunea solului cu „Starea”, structura acestuia se modifică. Pe suprafața boabelor minerale se formează un film hidrofob. În solurile tratate cu stabilizatorul Status, se constată o reducere semnificativă a porilor cu diametrul de 0,0741-0,1480 microni comparativ cu soluri fără stabilizator (metoda fotometriei negative). În același timp, se constată o creștere a coeficientului de orientare a porilor Ka în direcția aleasă, care este de 11,26 și, respectiv, 10,57% pentru solurile tratate și netratate. Cele de mai sus indică modele direcționate de schimbare în solul tratat și formarea unei structuri mai stabile a materialului. A fost posibil să se obțină o scădere a conținutului optim de umiditate al solurilor argiloase, o creștere a rezistenței lor la apă, precum și o scădere a capacității de înmuiere, absorbția apei și umflarea. Rata de înmuiere a solului netratat este de 1,5-2 ori mai mare decât cea a solului tratat cu stabilizator. În același timp, solul stabilizat nu capătă rezistență la apă.
Pierderea rezistenței după saturația cu apă poate fi evitată prin utilizarea altor soluri pentru transformare materiale moderne- emulsii polimerice (al doilea tip de stabilizatori), cu o gamă largă de proprietăți. O emulsie tipică de polimer conține aproximativ 40-60% polimer, 1-2% emulgator, iar restul este apa naturala. Polimerul poate varia foarte mult în ceea ce privește compoziția sa chimică, greutatea moleculară, gradul de ramificare, dimensiunea lanțului lateral, compoziția și așa mai departe. Majoritatea produselor polimerice utilizate pentru stabilizarea și stabilizarea solului sunt acetat de vinil sau copolimeri pe bază de acrilic.
Studiile efectuate în SUA au arătat că emulsiile de polimeri oferă o creștere semnificativă a rezistenței, în special în plus în condiții umede. Procesul de întărire a emulsiei constă în „separare” și eliberarea ulterioară din apă prin evaporare. Separarea emulsiei are loc atunci când picăturile individuale de emulsie suspendate într-o fază apoasă se unesc. Pe suprafața umezită cu emulsie a particulei de sol se depune polimer, a cărui cantitate depinde de concentrația polimerului adăugat în amestec și de raportul de amestecare cu solul.
Unul dintre astfel de materiale polimerice este LBS - stabilizator lichid silicat-polimer al solului - surfactant. Atunci când o soluție apoasă de LBS este introdusă în sol, se asigură o modificare ireversibilă a proprietăților fizice și mecanice ale solului datorită acțiunii chimice, prin înlocuirea ionică a filmului de apă pe suprafața particulelor de praf cu molecule stabilizatoare care au o apă. - efect respingător. Apa de film, ca urmare a compactării solului argilos tratat, este ușor îndepărtată din acesta. Solul astfel îmbunătățit devine mai durabil și practic mai impermeabil, ceea ce îl face rezistent la toate condițiile climatice și capabil să absoarbă o sarcină utilă sporită chiar și în condiții de precipitații abundente prelungite. Modulul de elasticitate al solurilor (de la lut nisipos la lut greu) stabilizat cu LBS ajunge la 160-180 MPa. Astfel de soluri au, de asemenea, indicatori de stabilitate la forfecare mai mari (~ 50%) comparativ cu solurile nestabilizate în stare uscată. Eficacitatea utilizării stabilizatorului polimeric LBS este cea mai vizibilă atunci când se lucrează cu soluri argiloase, pline de plastic. După prelucrare, astfel de soluri trec în categoria slab poroase și neporoase. Acest rezultat este atins datorită transferului de apă din peliculă, care se afla anterior pe suprafața particulelor de argilă, într-o stare liberă. Solurile stabilizate cu LBS au caracteristici de deformare ridicate. De exemplu, eșantioane de lut nisipos mâlos cu un număr de plasticitate de 12 și un conținut de umiditate de 14,4% (conținut de umiditate la limita de rulare - 18%, la punctul de curgere - 30%) după stabilizare cu o emulsie polimerică și prelungit (28). zile) saturația capilară a apei (densitatea probelor - 2, 26 g/cm2, scheletal - 1,98 g/cm2) au fost supuse testelor de laborator cu o matriță rigidă. Modulul de elasticitate pentru ei a fost 179-182 MPa. Gradul de ridicare a solurilor stabilizate a fost determinat în conformitate cu GOST 28622-90 folosind o instalație special concepută. Rezultatele cercetării au arătat că solurile argiloase după expunerea la LBS intră în categoria nestâncoase sau slab umflate și neumflate sau slab umflate.
Dezvoltarile inovatoare pentru stabilizarea solului si constructia drumurilor sunt materiale precum LDC+12 (produs polimer acrilic lichid) si Enviro Solution JS (compus lichid de acetat de vinil), precum si M10+50, o emulsie polimerica lichida pe bază acrilică, care este un liant. Acesta din urmă a fost special conceput pentru a îmbunătăți semnificativ caracteristicile solului, precum: aderența, rezistența la abraziune, forța de încovoiere, precum și pentru a crește durabilitatea stratului de pavaj. Solurile tratate cu material M10 + 50 sunt utilizate în construcția și repararea infrastructurii de transport, acestea având o serie de avantaje în comparație cu alți stabilizatori produși la stadiul prezent. M10 + 50 este utilizat în soluri cu un număr de plasticitate de până la 12. Emulsia se dizolvă bine în apă dulce și sărată. Solul stabilizat capătă rezistență la apă. Stratul de sol, tratat cu emulsie M10+50, poate fi folosit pentru trecerea vehiculelor deja la 2 ore de la lucrare. Un astfel de strat nu necesită îngrijire specială, spre deosebire de un strat armat cu ciment sau var. Solul tratat cu compoziția M10 + 50 are cea mai mare capacitate de a rezista distrugerii din cauza influențelor atmosferice și a radiațiilor ultraviolete. Mai mult de 20 de ani de experiență cu acest stabilizator polimer arată rezultate semnificativ mai bune cu stabilizatorii acrilici în comparație cu polimerii non-acrilici.
Solurile argiloase pot fi transformate și folosind alte materiale moderne ion-active (Perma-Zume, Dorzin) - stabilizatori de tip al treilea pe bază de enzime. Astfel de enzime sunt o compoziție de substanțe, formate în principal în procesul de cultivare a organismelor pe un mediu nutritiv complex cu niște aditivi. Perma-Zume 11X reduce tensiunea superficială a apei, ceea ce favorizează pătrunderea rapidă și uniformă și absorbția umidității în solul argilos. Particulele de argilă saturate cu umiditate sunt presate în golurile solului și le umplu complet, formând astfel un strat dens, dur și pe termen lung. Datorită lubrifierii crescute a particulelor de sol, densitatea necesară a solului este atinsă cu o forță de compresie mai mică. Rezultatele unui studiu realizat de oamenii de știință de la IPC SB RAS (Tomsk) au arătat că „Dorzin” este un produs al fermentației microbiene a produselor care conțin zahăr, cum ar fi melasa (melasa). S-a stabilit că partea organică a medicamentului este reprezentată în principal de următorii compuși: oligozaharide (de la monozaharide la pentazaharide), compuși amino precum arginina, manitol (D-manitol), compuși hidroxi precum trehaloza, derivați care conțin azot. de acid lactic.
TELEVIZOR. Dmitrieva a reușit să stabilească că eficacitatea impactului complexelor organice asupra mineralelor care formează roca este direct dependentă de natura structurală și chimică a aluminosilicaților stratificati și scade în seria: faze amorfe de raze X → smectită → formațiuni cu straturi mixte → ilită → clorit → caolinit. În același timp, capacitatea cationică este o caracteristică integrală, a cărei utilizare face posibilă dezvăluirea gradului de eficacitate al formării structurii solului stabilizat în timpul evaluării exprese. Când un aditiv este introdus în sistem, se observă o scădere a suprafeței specifice a probelor studiate (Tabelul 1). Datele obținute mărturisesc „lipirea” indivizilor microdimensionați de minerale argiloase de către complecși organici ai stabilizatorului. Gradul de influență al aditivului este cel mai pronunțat în probele de argilă smectită monominerală.

tabelul 1

Suprafața specifică activă a rocilor argiloase

Notă: suprafața specifică activă este o caracteristică medie de porozitate sau dispersie, ținând cont de caracteristicile morfologice ale substanței studiate.

După interacțiunea preparatelor pe bază de enzime cu soluri argiloase, acestea capătă următoarele caracteristici: proprietăți fizice și mecanice ridicate, rezistență la temperatură, rezistență la apă, rezistență la coroziune.
Din cele de mai sus rezultă că formarea structurii componentei argiloase a solurilor coezive atunci când interacționează cu un stabilizator se datorează blocării centrilor hidrofili activi ai mineralelor dispersate, ceea ce duce la scăderea suprafeței specifice a solului, a capacității cationice și o creștere a hidrofobicității.
Impactul surfactanților asupra solurilor coezive duce la un schimb complet de cationi. Scăderea capacității solului stabilizat de a absorbi apă și transformările structurale asociate cu aceasta provoacă o modificare a proprietăților fizice ale solurilor.
Pentru agenți tensioactivi, este mai bine să folosiți soluri carbonatice, în care interacțiunea anionilor organici încărcați negativ ai stabilizatorului cu cationii suprafeței minerale a solului (Ca2+, Al3+, Si4+ etc.) poate fi mai vizibilă.
Ionii organici din emulsiile de polimeri sunt ținuți împreună de forțele moleculare și de hidrogen, în plus față de forțele electrostatice. Sunt adsorbite mai puternic, formând complexe organominerale complexe. În acest sens, este posibil ca reacția mediului sol (pH) și compoziția sa săruri să nu aibă un efect semnificativ asupra stabilizării solului cu emulsii polimerice.
La compactarea solului tratat cu un stabilizator, apa capilară și cea de film sunt ușor separate, creând condiții pentru o compactibilitate ridicată a amestecului de sol. S-a stabilit acum că solurile tratate cu stabilizatori trebuie să aibă un coeficient de hidrofobic de cel puțin 0,45, iar valoarea densității maxime este mai mare decât cea a originalului cu mai mult de 0,02%. Conținutul de particule de praf și argilă din solurile folosite trebuie să fie de cel puțin 15% din greutatea solului. Este permisă utilizarea solurilor pentru stabilizare cu un conținut de particule de nămol și argilă mai mic decât limita specificată, cu condiția ca compoziția cerealelor să fie îmbunătățită de argile, lut și cantitatea de particule de mâl și argilă să fie adusă la nivelul necesar. Solurile argiloase cu un număr de plasticitate mai mare de 12 trebuie zdrobite până la gradul de zdrobire cerut de SP 34.13330 înainte de introducerea în sol a materialelor de stabilizare și de legare. Umiditatea relativă a solurilor argiloase în acest caz ar trebui să fie de 0,3-0,4 umiditate la linia de producție.

3. Metode complexe de transformare a solurilor coezive

Pentru a îmbunătăți procesele de interacțiune a solurilor coezive cu un stabilizator, lianții (ciment, var, lianți organici) pot fi introduși suplimentar în sistem într-o cantitate mică. Ca urmare a acestui fapt, ne putem aștepta la o îmbunătățire a tuturor caracteristicilor solurilor transformate artificial. Pentru a determina ce procese au loc într-un sistem complex „sol-stabilizator-liant”, luați în considerare rezultatele obținute de Yu.M. Vasiliev pentru soluri argiloase după interacțiunea cu diferite cantități de liant folosind ciment ca exemplu. De obicei, se crede că atunci când solul este tratat cu ciment, se dezvoltă legături structurale doar de tip cristalizare. Experimental, el a descoperit că odată cu introducerea cimentului se dezvoltă nu numai legăturile de tip cristalizare, ci și legăturile care sunt de natură apă-coloidală se întăresc. Forța legăturilor de coagulare și intensitatea creșterii forței cresc odată cu creșterea dispersiei solului, ceea ce indică influența suprafeței active a particulelor de sol asupra proceselor fizico-chimice de interacțiune dintre ciment și sol. Cu un conținut de ciment de până la 2% - pentru lut grele, 4% - pentru lut nisipos, rezistența legăturilor de coagulare depășește rezistența celor de cristalizare. Raportul dintre legăturile rigide (cristalizare) și flexibile (coagulare) din solurile de ciment determină proprietățile lor de deformare. În consecință, proprietățile de deformare într-un sistem de sol cu ​​o mică introducere de ciment vor fi determinate de rezistența legăturilor de coagulare. Datele obţinute de A.A. Fedulov, atunci când introduce 2% ciment în sistemul de „stabilizator al solului” („Stare”), indică, de asemenea, modificări nu numai în proprietățile apei-coloidale, ci și în caracteristicile de rezistență. De exemplu, forțele apă-coloidale ∑w la rezistența la forfecare a argilei su-transformate cu ajutorul unui stabilizator și a cimentului (2%) sunt de 0,084 MPa și, în consecință, fără ciment - 0,078 MPa, cu apă - 0,051 MPa (Tabelul 2).

masa 2

Rezultatele determinării parametrilor de rezistență a lutului

Astfel, se poate observa că adăugarea de lianți (ciment Portland și/sau var) în sol în doze relativ mici îmbunătățește unele dintre proprietățile fizice și mecanice ale acestuia: o scădere a plasticității, o creștere a capacității portante. Cantitatea de ciment și/sau var introdusă în acest caz este suficientă pentru a se asigura că, ca urmare a interacțiunii lor cu fracțiunile mâloase și argiloase ale solului, este asigurată pierderea proprietăților lor hidrofile, dar nu suficientă pentru a menține întreaga masă. de particule de sol într-un sistem coerent. Rezultatul este un sol îmbunătățit datorită întăririi legăturilor de coagulare.
Prin adăugarea de stabilizatori surfactanți, este posibilă reglarea timpului de întărire a cimentului și a amestecurilor sol-ciment, pentru a controla procesele de formare a structurii în timpul întăririi solului. Efectul unui surfactant depinde de compoziția și concentrația acestuia în amestec. În opera lui O.I. Lukyanova, P.A. Rebinderul prezintă o modificare a compoziției de fază a produselor de hidratare C3A în prezența adaosurilor crescânde de surfactanți - concentrat PRS. Agenții de suprafață, fiind adsorbiți pe particulele minerale ale solului și cimentului, blochează centrele potențiale de coagulare și formarea structurii de cristalizare în prima fază de întărire a liantului, ceea ce contribuie la convergența fazelor de întărire și, ca urmare, duce la o scăderea microfracturii structurii materialului și la creșterea rezistenței acestuia.
S-a stabilit că compoziția minerală a fracției de argilă din sistemul „sol – ciment – ​​surfactant” are un efect semnificativ asupra densității și întăririi solului. Microcompozitele de argilă rezultate, împreună cu mineralele cadru, acționează ca umplutură și microfiller în formarea cimentului din sol. Fazele aluminosilicate criptocristaline (amorfe cu raze X) sunt o componentă puzolanică activă care leagă portlandita liberă pe perioade lungi de întărire.
Pentru a întări solurile umplute cu argilă, al căror conținut de umiditate este cu 4-6% mai mare decât optimul, utilizarea varului nestins este eficientă. Când varul este introdus în sistemul „sol - stabilizator”, pe lângă funcția sa principală de liant, acesta îndeplinește funcția de purtător de aditiv granulometric, care permite stabilizatorului să fie distribuit uniform în sol. Toate acestea creează condiții pentru așezarea de înaltă calitate a amestecului și compactarea acestuia. De aceea cel mai mare efect se poate realiza prin întărirea luturilor şi argilelor grele. În sistemul complex „sol – stabilizator – var”, se formează simultan structuri de cristalizare și coagulare. Prezența unui stabilizator într-un astfel de sistem face posibilă controlul vitezei de cristalizare și a vitezei de formare a nucleelor ​​de cristale de hidrosilicați din grupa tobermorit, deoarece componentele stabilizatorului - surfactant, datorită adsorbției pe suprafața nucleele, pot împiedica creșterea lor.
Acțiunea agenților tensioactivi este întotdeauna asociată cu formarea de structuri în straturile de suprafață ale particulelor de argilă și volumele de mediu dispersat adiacent acestora. O consecință care decurge din termodinamică este că agenții tensioactivi au capacitatea de a se acumula în exces la interfață și astfel, așa cum ar fi, se condensează în strat subțire. Stratul de adsorbție al surfactantului are o grosime extrem de mică; prin urmare, chiar și adăugările foarte mici de surfactant pot schimba drastic condițiile de interacțiune moleculară la interfață. O tehnologie rațională de utilizare a stabilizatorilor este aceea în care se creează condițiile necesare realizării surfactantului suprafețelor corespunzătoare. Pentru a obține rezultatul dorit, cantitatea de surfactant trebuie să fie optimă. Dacă cantitatea de stabilizator este mai mult decât optimă, atunci adsorbția surfactantului duce la o scădere a rezistenței relației dintre particule. În plus, precum F.D. Ovcharenko, aceeași concentrație de agenți tensioactivi într-o soluție apoasă pentru solurile argiloase cu compoziție minerală diferită poate avea, de asemenea, efectul opus.
Studiu analiza muncii diferite feluri construcția ne permite să remarcăm că introducerea stabilizatorilor în solurile argiloase îmbunătățește densitatea acestora, rezistența la compresiune și tracțiune, modulul de elasticitate, rezistența la îngheț, reduce umiditatea optimă, deshidratarea capilară, înălțarea și umflarea. Astfel, s-a stabilit că rata de înmuiere a lutului netratat este de 1,5-2 ori mai mare decât a celor tratate cu stabilizatori Status și Roadbond. Valoarea totală a deformării de îngheț a solului argilos tratat de aceștia este cu 15% și respectiv 35% mai mică decât cea a solului netratat. În consecință, prelucrarea solurilor argiloase în timpul compactării lor duce la scăderea deformării totale a înghețului.
Un experiment privind construcția de tronsoane experimentale de drumuri cu fundații din lut greu cu lianți organici (7-8%), tratate cu stabilizatorul Status și ciment (6%), a arătat că modulul total de deformare, determinat de ștampila dinamică. metoda, duble . În solurile argiloase tratate cu stabilizatorul Status, coeziunea specifică Cw crește datorită creșterii semnificative a forțelor apă-coloidale ∑w (de 5 ori la o probă de lut nisipos și de aproape 2 ori la o probă de lut) (Tabelul 2). Introducerea unui stabilizator împreună cu un liant face posibilă creșterea atât a unghiului de frecare φw, cât și a forței de aderență Cw.
Datorită faptului că mulți stabilizatori moderni au o reacție acidă datorită conținutului de acizi sulfuric și sulfonic din compoziția lor, este recomandabil să se introducă lianți organici sub formă de rășină ureică cu un întăritor. Aceasta, la rândul său, asigură o creștere semnificativă a rezistenței la apă și a rezistenței solului tratat, precum și o creștere a numărului de soiuri de sol care trebuie prelucrate.
Varul utilizat împreună cu agenții tensioactivi poate fi considerat un aditiv complex promițător. Introducerea unei cantități mici de var sau ciment (până la 2%) în sistemul „stabilizator al solului” îmbunătățește de peste 2 ori toate proprietățile dobândite ale solului. De exemplu, rezistența probelor de lut nisipos stabilizat cu apă capilară saturată (LBS - 0,01%) crește de la 4,5 la 15,5-18,8 kg / cm2, în funcție de liant, iar după 10 cicluri de îngheț-dezgheț - până la 14 . 7-22,0 kg/cm2. Pentru solurile îmbibate cu apă, varul nestins este cel mai eficient.
Utilizarea metodelor complexe de întărire a solurilor cu un conținut ridicat de lianți arată eficiența lor ridicată (Tabelul 3). De exemplu, rezistența după 10 cicluri de îngheț-dezgheț ale probelor capilare-apă saturate poate atinge valori ridicate în intervalul 22,6-30 kg/cm2, în funcție de compoziția solului și de cantitatea de liant (4- 8%). Utilizarea metodelor complexe face posibilă întărirea luturilor și argilelor grele.
Studiile efectuate de specialiștii SoyuzdorNII pentru a studia efectul lianților complecși (M10 + 50 și ciment în cantitate de 6 până la 10%) asupra proprietăților solurilor nisipoase lutoase au arătat următoarele rezultate. Rezistența la tracțiune a probelor la încovoiere crește cu 36,3-40,8%, valorile coeficientului de rigiditate scad cu 27,5-36,5%. Introducerea surfactanților într-un sistem complex îmbunătățește caracteristicile fizice și mecanice ale solurilor în comparație cu probele întărite numai cu ciment (Fig. 1).
În același timp, rezistența la forfecare a solului armat crește de mai multe ori, ceea ce face ca un astfel de sol să fie optim pentru construcția de piste și autostrăzi temporare, atât în ​​construcția bazei, cât și ca acoperire. Acest lucru este cel mai relevant atunci când se efectuează lucrări de reparație a drumurilor folosind metoda „reciclării la rece” atunci când se construiește stratul superior al bazei pavajului sau stratul inferior al pavajului. Rezultatele unei astfel de stabilizări a solului sunt semnificativ superioare emulsiilor de bitum sau cimenturilor utilizate în mod obișnuit pentru această tehnologie.

Tabelul 3

Proprietățile fizice și mecanice ale solurilor,
consolidată prin aplicarea metodelor integrate

Notă: * amestecurile sunt preparate la un conținut natural de umiditate a solului sub optim;
** amestecurile au fost preparate la umiditatea naturală a solului peste cea optimă (pentru condiții de sol îmbogățit);
n.p. este numărul de plasticitate;
Cimentul Shchurovsky marca M400.

Stabilizarea solurilor argiloase cu Dorzin a dat rezultate foarte bune. Pentru o gamă largă de lut (de la nămol ușor până la nămol greu) și argile (nămol ușor), rezistența la compresiune corespunde cu 4,0-4,3 MPa, iar la încovoiere - 0,9-1,4 MPa. Solurile stabilizate capătă rezistență la apă și îngheț (F5). Utilizarea stabilizării pentru astfel de soluri cu introducerea de 2% ciment în sistem îmbunătățește doar puțin caracteristicile de rezistență, în medie 4,3-4,6 MPa, dar crește brusc rezistența la apă și îngheț (F10). Acest lucru, la rândul său, face posibilă reducerea cantității de ciment din solurile de ciment fără a modifica caracteristicile de rezistență.

Cantitatea optimă de ciment atunci când este introdus în solul argilos stabilizat de Dorzin este de 6-8%. Acest lucru face posibilă obținerea unor indicatori de rezistență pentru solurile argiloase studiate, corespunzători gradelor de rezistență M40-M60 și rezistenței la îngheț - F10-F25, determinate în conformitate cu. Utilizarea combinată a agenților tensioactivi și a lianților anorganici în efectuarea lucrărilor de construcție a drumurilor pentru întărirea solului bazelor de pavaj face posibilă reducerea cantității de liant cu 30-40% în comparație cu compozițiile fără aditivi, fără a modifica caracteristicile de rezistență ale acestora. efect diferit de la introducerea stabilizatorilor în soluri coezive este determinată atât de compoziția solurilor, stabilizatori, lianți (când se folosesc metode complexe), cât și de cantitatea acestora.
Utilizarea metodelor complexe de transformare a solurilor coezive poate îmbunătăți semnificativ caracteristicile lor fizice, mecanice și apo-fizice în comparație cu stabilizarea convențională.
Astfel, atunci când un stabilizator și un liant sunt introduși în solul argilos, procesele fizico-chimice și coloidale încep să decurgă deja în primele etape cu influențe mecanice slabe (amestecarea solului). Schimbul de ioni, adsorbția, coagularea părții fin dispersate a solului sunt completate de procese chimice (reacții puzolane), în urma cărora se formează hidrosilicați de calciu și alți compuși, care provoacă în plus o modificare a proprietăților solului. Prin urmare, agenții tensioactivi incluși în compoziția stabilizatorilor fac posibilă reglarea proceselor de formare a structurii în sisteme complexe.
Formarea structurii în astfel de sisteme depinde de următorii parametri:

• compoziția și proprietățile solurilor coezive;
• cantitatea și concentrația de liant;
• compoziția și proprietățile stabilizatorului;
• cantitatea și concentrația stabilizatorului.

4. Tehnologii de stabilizare si consolidare a solurilor

Clasificarea stabilizatorilor dezvoltați pentru construcția drumurilor ține cont de experiența acumulată internă și străină în utilizarea aditivilor chimici (stabilizatori) și a lianților. Se observă că în raport cu practica casnică a construcției de drumuri trebuie să se distingă următoarele tehnologii existente: stabilizarea, stabilizarea integrată și consolidarea integrată a solului.
Tehnologia de stabilizare a solului este recomandată pentru utilizarea solurilor așezate în stratul de lucru al substratului, deoarece procesele cele mai intense ale regimului apă-termic (WTR) și transferul de umiditate afectează în principal. partea de sus patul de pământ al structurii drumului. În același timp, stabilizarea solurilor în stratul de lucru nu numai că afectează în mod favorabil WTR, dar face și posibilă utilizarea solurilor argiloase locale care anterior nu erau potrivite pentru aceste scopuri (Fig. 2). Acest lucru devine posibil prin îmbunătățirea caracteristicilor fizice ale apei în ceea ce privește permeabilitatea apei (GOST 25584-90), umflarea (GOST 28622-90), umflarea (GOST 24143-80) și înmuierea (GOST 5180-84) la valorile necesare. Funcția principală a acestei tehnologii este hidrofobizarea solurilor din stratul de lucru sau straturile inferioare ale bazelor de pavaj.

Tehnologia de stabilizare integrată a solului diferă de tehnologia de stabilizare a solului prin aceea că solurile argiloase sunt tratate cu stabilizatori și lianți anorganici în cantitate care nu depășește 2% din greutatea solului. Utilizarea acestei tehnologii face posibilă îmbunătățirea proprietăților fizico-aposo și fizico-mecanice ale solurilor tratate prin întărirea legăturilor care au natură apă-coloidală. O creștere a caracteristicilor de rezistență și deformare a solurilor argiloase stabilizate complex face posibilă utilizarea acestora nu numai pentru stratul de lucru, ci și pentru marginile drumurilor, precum și pentru bazele de sol pentru pavaje și acoperiri ale drumurilor locale (rurale). Funcția principală a acestei tehnologii este structurarea și hidrofobizarea solurilor din bazele de pavaj.
Tehnologia de întărire integrată a solului este o tehnologie în care o cantitate mică (până la 0,1%) de agenți tensioactivi și lianți sunt introduse în sol - mai mult de 2% (din greutatea solului). Prezența stabilizatorilor în solul argilos armat duce la scăderea consumului de liant necesar și face posibilă creșterea rezistenței la îngheț și a rezistenței la fisurare a solurilor armate (Fig. 3). Funcția principală a acestei tehnologii este de a crește rezistența la îngheț și rezistența la fisurare a solurilor armate din straturile structurale ale pavajelor.

CONCLUZII

Structurarea componentei argiloase a solurilor coezive la interacțiunea cu stabilizatorii se datorează blocării centrilor hidrofili activi ai mineralelor dispersate, ceea ce duce la scăderea suprafeței specifice, a capacității cationice și la creșterea hidrofobicității solului.
Impactul surfactanților asupra solurilor coezive duce la un schimb complet de cationi. Pentru surfactanți, este mai bine să folosiți soluri carbonatice, în care interacțiunea anionilor stabilizatori organici încărcați negativ cu cationii suprafeței solului mineral (Ca2+, Al3+, Si4+ etc.) poate fi mai vizibilă.
La stabilizarea solurilor, cantitatea de stabilizator introdusa in sol trebuie sa fie optima pentru a obtine rezultatul dorit.
În funcție de efectul lor asupra solurilor argiloase, stabilizatorii pot fi împărțiți în „stabilizatori-repelente” și „stabilizatori-întăritori”.
Introducerea „stabilizatorilor-repelenti de apă” în soluri coezive le îmbunătățește proprietățile fizice ale apei. Actualitatea și eficiența utilizării lor sunt determinate în principal de reducerea proceselor de înghețare în timpul înghețului solului.
Transformarea solurilor argiloase cu ajutorul „stabilizatorilor-întăritori” contribuie la modificarea semnificativă a parametrilor lor fizici, mecanici și hidrofizici. Rezistența maximă la compresie poate ajunge la 4,3 MPa, la încovoiere - 1,4 MPa. Solurile stabilizate sunt rezistente la apă și îngheț.
Introducerea lianților minerali în doze mici (până la 2% pentru lut grele, 4% pentru lut nisipos) în sistemul „stabilizator al solului” îi îmbunătățește caracteristicile fizice, mecanice și fizice apei în comparație cu stabilizarea convențională.
Principala diferență dintre cele două tipuri de stabilizatori este instabilitatea solurilor tratate cu „stabilizatori-repelente” în mediul acvatic. O astfel de cantitate (2-4%) de ciment sau var introdusă în sistem este suficientă pentru a se asigura că, ca urmare a interacțiunii cu fracțiile praf și argiloase ale solului, își pierd proprietățile hidrofile, dar nu suficient pentru a păstra întregul masa de particule de sol într-un sistem coerent pentru întărirea legăturilor de coagulare.
În sistemul complex „stabilizator de sol-liant” toate componentele participă la formarea structurii. Procesele fizice, chimice și chimice în timpul amestecării liantului cu apă au o importanță semnificativă, deoarece procesul de creare a structurii cristaline a neoplasmelor are loc în paralel cu formarea structurii solului transformat complex.
Efectul diferit al stabilizatorilor tensioactivi într-un sistem complex se datorează compoziției lor chimice și adsorbției selective diferite în raport cu mineralele de clincher ale liantului și mineralele din sol.
Metodele complexe de întărire a solurilor fac posibilă asigurarea rezistenței acestora la compresiune până la 7,0 MPa, la încovoiere - până la 2,0 MPa, care corespunde gradului de rezistență M60, gradului de rezistență la îngheț - până la F25.
Într-un sistem complex, rolul de screening al stabilizatorilor asupra vitezei de cristalizare a lianților minerali contribuie la formarea unui compozit organo-argilos, care conferă proprietăți elastice solurilor transformate.

L I T E R A T U R A

1. Voronkevici S.D. Fundamente ale reabilitării tehnice a solului // S.D. Voronkevici. - M.: Lumea științifică, 2005. - 504 p.
2. Kulchitsky L.I., Usyarov O.G. Baze fizico-chimice pentru formarea proprietăților rocilor argiloase / L.I. Kulchitsky, O.G. Usyarov. – M.: Nedra, 1981. – 178 p.
3. Kruglitsky N.N. Baze fizico-chimice pentru reglarea proprietăților dispersiilor solurilor argiloase / N.N. Kruglitsky. - Kiev: Naukova Dumka, 1968. - 320 p.
4. Sharkina E.V. Structura și proprietățile compușilor organominerale / E.V. Sharkin. - Kiev: Naukova Dumka, 1976. - 91 p.
5. Choborovskaya I.S. Dependența eficacității întăririi solului cu bard sulfit-alcool de proprietățile acestora (fără întăritori) în construcția suprafețelor și fundațiilor drumurilor. // Materialele celei de-a VI-a Conferințe Uniune privind fixarea și compactarea solurilor. - M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1968. - S. 153-158.
6. Egorov Yu.K. Tipificarea solurilor argiloase din Ciscaucazia Centrală în funcție de potențialul de umflare-contracție sub influența factorilor naturali și tehnogeni: dr. dis. ...cad. geol.-min. Științe. - M., 1996. - 25 p.
7. Vetoshkin A.G., Kutepov A.M. // Journal of Applied Chemistry. - 1974. - T.36. - Numarul 1. - P.171-173.
8. Kruglitsky N.N. Caracteristici structurale și reologice ale formării sistemelor minerale disperse / N.N. Kruglitsky // Progrese în chimia coloidală. - Tashkent: 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. Formarea și evoluția masivelor de sol tehnogenice ale subsolului autostrăzilor în epoca tehnogenezei / E.M. Dobrov, S.N. Emelyanov, V.D. Kazarnovsky, V.V. Kochetov // Proceedings of the Intern. științific conferința „Evoluția ing.-geol. condiţiile pământului în epoca tehnogenezei. - M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1987. - S. 124-125.
11. Kochetkova R.G. Caracteristici de îmbunătățire a proprietăților solurilor argiloase cu stabilizatori / R.G. Kochetkova // Știința și tehnologia în industria rutieră. - 2006. Nr. 3.
12. Relegator P.A. Surfactanți / P.A. Relegator. - M.: Cunoașterea, 1961. - 45 p.
13. Fedulov A.A. Utilizarea agenților tensioactivi (stabilizatori) pentru a îmbunătăți proprietățile solurilor coezive în construcția drumurilor. - Insulta. ...cad. tehnologie. Științe / Fedulov Andrey Alexandrovich, MADGTU (MADI). - M., 2005. - 165 p.
14. K. Newman, J.S. Polimeri în emulsie Tingle pentru stabilizarea solului. Prezent pentru conferința FAA 2004 privind transferul de tehnologie aeroportuară la nivel mondial. Orasul Atlantic. STATELE UNITE ALE AMERICII. 2004.
15. Drumuri auto si poduri. Construcția straturilor structurale de pavaj din soluri armate cu lianți: Informații studiului / Întocmit. Fursov S.G. - M.: FSUE „Informavtodor”, 2007. - Ediţia. 3.-
16. Dmitrieva T.V. Pământuri argiloase stabilizate KMA pentru construcția drumurilor: dr. dis. ...cad. tehnologie. Științe. (23.05.05) / Tatyana Vladimirovna Dmitrieva, Universitatea Tehnică de Stat din Belgorod numită după V.G. Şuhov. - Belgorod, 2011. - 24 p.
17. SP 34.13330. 2012. Ediție actualizată a SNiP 2.05.02-85*. Autostrăzi / Ministerul Dezvoltării Regionale al Federației Ruse. - Moscova, 2012. - 107 p. Vasiliev Yu.M. Legături structurale în solurile de ciment // Proceedings of the VI All-Union Conference on Consolidation and Compact of Soils. - M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1968. - S. 63-67.
18. Lukyanova O.I., Rebinder P.A. Noutăți în utilizarea lianților anorganici pentru fixarea materialelor dispersate. // Materiale pentru a VI-a Conferință Uniune privind fixarea și compactarea solurilor. - M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1968. - S. 20-24.
19. Goncharova L.V., Baranova V.I. Studiul proceselor de formare a structurii în solurile de ciment în diferite stadii de întărire în vederea evaluării durabilității acestora / L.V. Goncharova // Materialele celei de-a VII-a Conferințe Uniune privind Consolidarea și Compactarea Solurilor. - Leningrad: Energie, 1971. - S. 16-21.
20. Ovcharenko F.D. Hidrofilitatea argilelor și a mineralelor argiloase / F.D. Ovcharenko. - Kiev: Editura Academiei de Științe a RSS Ucrainei, 1961. - 291 p.
21. Instrucțiuni să se întărească marginile drumurilor subsolului cu utilizarea stabilizatorilor de sol. – Introdus la 23.05.03. - M., 2003.
22. Abramova T.T., Bosov A.I., Valieva K.E. Utilizarea stabilizatorilor pentru îmbunătățirea proprietăților solurilor coezive / T.T. Abramova, A.I. Bosov, K.E. Valieva // Geotehnică. - 2012. - Nr 3. - P. 4-28.
23. GOST 23558-94. Amestecuri de piatră zdrobită-pietriș-nisip și soluri tratate cu lianți anorganici pentru construcția de drumuri și aerodromuri. Conditii tehnice. - M.: FSUE „Standartinform”, 2005. - 8 p.
24. ODM 218.1.004-2011. Clasificarea stabilizatorilor de sol in constructia drumurilor / ROSAVTODOR. - M., 2011. - 7 p.

Stabilizarea solului este procesul de creare a bazei carosabilului, care include măcinarea temeinică a solului, amestecarea acestuia cu lianți organici și anorganici și compactarea ulterioară. Aceasta este o metodă modernă, relativ nouă, de pregătire a bazei drumului. O astfel de întărire a solului are avantajele sale față de clasicul (pernă de nisip-pietriș). Solul stabilizat este mai rezistent la îngheț și la apă, precum și mai durabil și mai rezistent.

Serviciu	Tipul echipamentului	Caracteristici		Preț pentru 1m2 (inclusiv TVA), rub.
		adâncime/volum	latime, mm	până la 3 mii m2	până la 5 mii m2	5-10 mii m2	10-20 mii m2	20-30 mii m2
Reciclare	Reciclator Wirtgen WR 2000	până la 500 mm	2000	120	110	100	90	80
Reciclare	Mixer Regenerator Caterpillar RM300	până la 500 mm	2400	120	110	100	90	80
Reciclare	Cutter de stabilizare SBF 24 L	până la 400 mm	2400	80	70	60	50	50
	Distribuitor de amestec uscat SW 10 TA	10 m3	2450	10	10	10	10	10
Distribuție de lianți	Distribuitor de amestec uscat SBS 3000	3 m3	2400	5	5	5	5	5
Distribuție de lianți	Distribuitor de amestec uscat SBS 6000	6 m3	2400	5	5	5	5	5

Datorită posibilităților echipament modern liantul se dozeaza foarte precis si se injecteaza la o adancime de 50 cm intr-o singura trecere. Cele mai accesibile materiale astăzi sunt varul și cimentul. Cantitatea optimă a acestor substanțe se determină prin metode de laborator, de obicei este de 3 - 10% din fiecare material din greutatea pământului de întărit. Prima etapă de stabilizare este introducerea varului în sol și amestecarea cu acesta, a doua - ciment.

Stabilizarea solului urmată de utilizarea materialelor existente de pavaj este reciclare la rece. Cu acesta, puteți restabili întreaga adâncime atât a drumurilor de țară, cât și a străzilor orașului. Cu alte cuvinte, într-o singură trecere, pulverizarea pavajului existent și amestecarea acestuia cu materialul de bază de bază și lianții restauratori. Toate acestea au devenit posibile datorită apariției pe piață a noilor utilaje performante.

Tehnologia de stabilizare este utilizată pe scară largă astăzi, de exemplu, pe drumurile teritoriale mici, unde ar trebui să fie instalate pavaje ușoare sau de tranziție (de exemplu, în construcția de așezări de cabane). În astfel de cazuri, construirea unei baze solide, durabile, folosind un minim de materiale importate este cea mai bună soluție. În plus, echipamentele performante pot produce zeci de kilometri de drumuri în timpul sezonului de construcții. De asemenea, compactarea (reciclarea) este utilizată cu succes în construcția de complexe logistice, clădiri industriale. Aici, această tehnologie este folosită pentru a pune bazele pardoselilor din beton și pentru a acoperi locurile de producție.

Lucrările de stabilizare nu pot fi efectuate eficient fără utilizarea unor echipamente speciale. Pentru introducerea dozată a unui liant (uscat sau sub formă de emulsie), este nevoie de un buncăr-distribuitor, pentru amestecarea temeinică a acestuia în sol - freze cu balamale.

Pentru ca specialistii nostri sa calculeze costul serviciului de reciclare si sa poata alege corect echipamentul necesar pentru dvs., trebuie să aveți următoarele informații: ce obiect și unde se află, suprafața sa în mp. m, timpul de lucru, precum și ce soluri predomină în zonă, ce adâncime de distribuție este necesară și ce lianți sunt de dorit.