Технология дорожного строительства

3.2.1. Классификация методов укрепления

В настоящее время разработано большое количество разнообразных и эффективных методов укрепления грунтов, повышающих устойчивость дорожного полотна и получивших широкое распространение. В основе приведенной классификации лежит принцип применения разных методов укрепления грунтов в зависимости от видов применяемых вяжущих материалов.

Существуют следующие методы укрепления грунтов:
1. Минеральными вяжущими материалами - портландцементами; шлакопортландцементами; известью молотой негашеной и гашеной гидратной (пушонкой); известью молотой негашеной гидрофобной и цементами других видов. Перечисленные материалы применяют для укрепления крупнообломочных (песчано-гравийных, песчано-щебенистых) грунтов, песков разнозернистых, супесей, суглинков и глин. Укрепленные грунты характеризуются высокой прочностью, водоустойчивостью, морозоустойчивостью.

2. Органическими вяжущими материалами - битумными эмульсиями, разжиженными вязкими битумами, жидкими битумами, дегтями медленно- и среднегустеющими. Эти вяжущие применяют для укрепления крупнообломочных грунтов (песчано-гравелистых, песчано-щебенистых) оптимального гранулометрического состава; разнозернистых и пылеватых песков, супесей, суглинков легких или улучшенных гранулометрическими добавками. Грунты, укрепленные этими материалами, обладают упроговязкопластичными свойствами, достаточной водо- и морозоустойчивостью.

3. Комплексными добавками: помимо основного вяжущего в грунт вводится добавка, снижающая его отрицательные и усиливающая положительные качества, способствующие образованию наиболее прочных и нерастворимых в воде соединений. Метод позволяет расширить диапазон грунтов, пригодных для эффективного укрепления, обеспечить оптимальные условия для активного протекания процессов твердения и структурообразования, улучшить адгезию между грунтом и вяжущими, обеспечить производство работ в неблагоприятные периоды года, повысить деформативность и уменьшить истираемость укрепленных грунтов [14].

В качестве рекомендуемых комплексных рецептур применяют:

1) портландцемент с добавкой извести и дополнительным внесением или без внесения NaOH;

2) портландцемент с добавкой CaS0, СаСl, NaS0, NaSi0;
3) портландцемент с добавкой извести и (СаСl + NaCl);

4) портландцемент с добавкой полиакриламида, кремнийорганических соединений, жидких битумов и битумных эмульсий, золы-уноса;

5) известь гашеная плюс добавки NaOH, NaC0, NaS0, NaSi0;

6) битумные эмульсии, разжиженные или жидкие битумы плюс добавки цемента, извести или поверхностно-активных веществ;

7) битумные эмульсии с добавкой карбамидной смолы.

Комплексные добавки наиболее эффективны при укреплении супесей, суглинков и глин: повышают механическую прочность, водо- и морозоустойчивость по сравнению с обычными цементогрунтами.

4. Синтетическими полимерами: в качестве вяжущего применяют следующие высокомолекулярные (полимерные) смолы: мочевино-фурфуролформальдегидные; мочевино-меламиноформальдегидные; фурфуроланилиновые, акриловые и другие. К этой же группе вяжущих относят сульфолигниновые, лигнинпротеиновые вещества с добавкой хромовых соединений в качестве окислителей. Эти методы применяют для укрепления пылеватых песков, супесей, легких и тяжелых суглинков. Достигается высокая прочность в сочетании с упруго-хрупкими свойствами, повышенная водоустойчивость и морозоустойчивость при небольших добавках этих веществ (2...6% по весу грунта).

5. Фосфатами - технической фосфорной кислотой, двойным и обычным суперфосфатом. Применение метода наиболее эффективно на глинистых и суглинистых некарбонатных или слабокарбонатных грунтах: достигается удовлетворительная прочность и водоустойчивость.

При укреплении грунтов происходят разнообразные процессы, зависящие от свойств грунта, применяемых вяжущих веществ и других реагентов:
1) химические - образование нерастворимых в воде соединений и гелей, гидролиз и гидратация минеральных вяжущих веществ, полимеризация, поликонденсация, сополимеризация синтетических веществ;
2) физико-химические - ионный обмен, необратимая коагуляция, микроагрегирование;
3) физические и механические - размельчение, перемешивание и уплотнение грунта.

Все грунты по степени пригодности для укрепления вяжущими материалами подразделяются на 3 группы: пригодные, условно непригодные и непригодные. Практически все грунты могут быть укреплены тем или иным вяжущим материалом с соответствующей добавкой. Поэтому рассмотрим только две последние категории.

Условно непригодные грунты включают крупнообломочные несвязные каменные породы, не пригодные для укрепления лишь по причине малого содержания песчано-глинистых фракций, что вызывает перерасход вяжущих веществ и появление в большом количестве крупных обломков, которые могут вызвать поломку рабочих органов грунтосмесительных машин.

Непригодные грунты представлены жирными высокопластичными глинами, обладающими большой связностью в сухом состоянии, и поэтому не пригодными для обработки любыми вяжущими материалами и комплексными добавками других веществ, поскольку требуют колоссальных затрат механической энергии на обработку чрезмерного расхода всех видов материалов, что экономически невыгодно.