Материал: 1167

4.РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРИМЕНЕНИЮ РГВ

ВДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Применение КОВ не только расширит ассортимент органических вяжущих, но и позволит повысить качество и увеличить срок службы дорожных покрытий, в первую очередь за счет улучшения их трещиностойкости, сдвигоустойчивости, водо- и морозостойкости, устойчивости к динамическим воздействиям. Одновременно использование КОВ оптимальных составов обеспечит возможность регулировать свойства органических вяжущих в широких пределах в зависимости от наличия исходных компонентов для их приготовления на месте строительства и условий эксплуатации конструкций с их применением, позволит значительно повысить производительность работ по приготовлению вяжущих, уменьшить энергозатраты, получить материалы с требуемыми в данных условиях свойствами, ускорить строительство дорог с твердым покрытием, особенно в сельскохозяйственных и вновь осваиваемых районах Севера и Сибири.

4.1.СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ

ВДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Перед тем, как показать влияние резино-гудронового вяжущего на свойства грунтов, рассмотрим основные достоинства и недостатки современных методов их укрепления.

Одним из основных вопросов, возникающих в процессе строительства автомобильных дорог, является уменьшение их стоимости, сокращение дефицита материалов и повышение производительности труда. Как доказано многочисленными исследованиями, выполненных как у нас в стране, так и за рубежом, наиболее надежным путем решения данных задач является применение местных грунтов как основных материалов, заменяющих в конструктивных слоях

дорожных одежд дорогостоящие каменные материалы. Анализ наблюдений за слоями из материалов, обработанных вяжущими веществами, показал их существенные преимущества перед дорожными одеждами из зернистых материалов. Преимущества эти заключаются в более длительном сохранении

66

ровности покрытия, особенно при морозном пучении грунтов земляного полотна, существенное улучшение его водно-теплового режима. Плотные укрепленные материалы характеризуются низкой остаточной пористостью и поэтому не служат аккумулятором поверхностных вод.

С учетом более высоких прочностных показателей укрепленных материалов по сравнению с зернистыми, общая толщина дорожной одежды может быть снижена на 20–50%, что позволяет снизить расход дорогостоящих кондиционных материалов (песка, щебня) на 15–45%, соответственно снизить потребность в транспорте в 1,5–2 раза, затрат труда в 1,2–2 раза.

Основания из укрепленных грунтов не требуют устройства швов, что также является технологическим преимуществом. Укрепленные слои могут быть временно использованы для проезда транспорта. Это позволяет в некоторых случаях вводить автодороги в эксплуатацию в две стадии.

В настоящее время в связи со спецификой строительства и эксплуатационными требованиями различных видов сооружений сложилась дифференциация технической мелиорации грунтов на отдельные ее разделы, которые схематически представлены на рис. 4.1 [20].

Для дорожного строительства наибольший практический интерес представляют методы поверхностного укрепления, которые, как правило, связаны с нарушением естественной структуры и сложения грунта, с тщательным измельчением

агрегатов и принудительным перемешиванием с вяжущими и другими реагентами. Важная особенность методов поверхностного укрепления грунтов – обязательное максимальное уплотнение готовых смесей при соответствующей оптимальной влажности. Эти методы хорошо апробированы как в теоретическом, так и в практическом плане, что позволило в зависимости от характера воздействия на грунт тех или иных химических реагентов поверхностные методы укрепления классифицировать согласно рис. 4.2 [20].

В настоящее время сформулированы основные требования к материалам на основе укрепленных грунтов и конструктивным слоям из них [21, 22, 23, 24]:

1.Простота укладки и приготовления материала;

2.Максимальное использование местных сырьевых ресурсов;

3.Возможность доуплотнения под движением;

4.Простота ремонта конструкций из таких материалов (ремонтопригодность);

67

5.Достаточно высокие механические свойства, не ниже 3,0 МПа;

6.Достаточно высокие деформационные свойства, не ниже 90 МПа;

7.Коэффициенты водо-, тепло- и морозостойкости не ниже 0,70;

Инженерная геология

↓

Грунтоведение

↓

Рис. 4.2. Классификация способов поверхностного укрепления грунтов

вяжущими веществами.

68

4.1.1. Укрепление грунтов минеральными вяжущими

веществами (цементом)

Эффективность укрепления грунтов цементом подтверждена отечественными исследователями: В.В. Аскалоновым и А.Н. Токиным, В.М. Безруком, Л.В. Гончаровой, А.С. Еленовичем, Л.А. Марковым, П.А. Ребиндером, И.И. Черкасовым, В.А. Шильниковым, В.М. Могилевичем и др.; за рубежом: Ф. Рейнхольдом, И.И. Дамблетоном, С.А. Хогентоглером, Р.С. Шевордом, Х.Ф. Винтеркорном и др.

Р.С. Шеворд, в частности, при исследовании более шестидесяти различных стабилизирующих веществ, пригодных для укрепления грунтов, пришел к выводу, что все исследованные им вещества значительно уступают по техникоэкономическим показателям цементу. Аналогичные выводы были сделаны и И.И. Черкасовым.

ВРоссии первые исследования, начатые в г. Москве М.М. Филатовым и в

г.Ленинграде В.В. Охотиным с целью улучшении природных свойств грунтов и их использования в дорожном строительстве, относятся к 1925 году. С 1939 года, после постройки основания подъездов к ВДНХ из цементогрунта, началось широкое применение этого материала в дорожном строительстве в масштабе страны. Можно отметить, что опыт строительства городских

автомагистралей с цементогрунтовыми основаниями в г. Москве повторялся

затем неоднократно.

Впериод с конца 40-х годов до середины 50-х годов были построены дорожные одежды с основаниями из цементогрунта на таких дорогах, как Москва — Харьков, Москва — Ленинград, Москва — Рязань. В 60-е годы Гушосдором Минавтодора РСФСР на автомобильных дорогах Челябинск — Омск — Новосибирск — Иркутск —Улан-Удэ — Забайкальск были построены опытно-производственные участки дорожных одежд с цементогрунтовыми основаниями. Общая длина этих участков составила около 1500 км.

Внастоящее время грунты, укрепленные цементом, применяются в дорожных одеждах чаще всего в качестве оснований под различные типы покрытий. Имеются также примеры использования цементогрунта при устройстве обочин и откосов земляного полотна автомобильных дорог [25].

69

Более чем полувековой опыт строительства и эксплуатации автомобильных дорог с конструктивными слоями из цементогрунта позволил наряду с положительными свойствами отметить и ряд существенных недостатков.

Так, исследования, выполненные под руководством д.т.н., профессора Ю.М. Васильева показали, что в цементогрунтах при твердении развиваются усадочные деформации, которые вызывают интенсивное растрескивание материала, приводящее в итоге к преждевременному выходу из строя дорожной одежды.

Другим, на наш взгляд, существенным недостатком укрепленных цементом грунтов является их высокая неоднородность по прочности. Данный недостаток, как отмечается в работе [26], приводит к тому, что дорожные одежды с основаниями из укрепленных цементом грунтов по прочности, по длине дороги более неоднородны, чем дорожные одежды из щебня. Детальные исследования [27] показали, что специфически высокая для цементогрунта неоднородность физико-механических свойств обусловлена главным образом влиянием рецептурных и технологических факторов. Поэтому преимущества укрепленных материалов в сравнении с дискретными реализуются полностью лишь при условии выполнения работ по заданной технологии и при использовании специализированных отрядов, включающих грунтосмесительные, уплотняющие и другие машины, а так же при строгом соблюдении производственной дисциплины, т.е. при высоком уровне культуры производства.

Возможно поэтому проведенные в Тюменской области исследования Б.П. Елькина показали, что в современных экономических условиях цементогрунтовые основания по стоимости равнозначны обычным щебеночным. А поскольку устройство последних менее трудоемко, то им и отдается в конечном итоге предпочтение.

В связи с этим возникает актуальность проблемы использования в дорожном строительстве грунтов, укрепленных битумами или комплексными вяжущими веществами.

4.1.2. Укрепление грунтов

органическими вяжущими веществами

Основы методов укрепления грунтов различного минералогического, гранулометрического и химического составов добавками органических веществ

70