Главная › Новости

Стабилизаторы и Рекомендации по их применению

Опубликовано: 03.11.2018

 По оценкам специалистов дорожников, в России на сегодняшний день только около 40% федеральных дорог соответствуют нормативным требованиям. Одним из таких  требований является несущая способность рабочих слоёв дорожной одежды. Данный критерий определяет способность дороги воспринимать сжимающие, растягивающие и сдвиговые нагрузки, которые возникают при движении автотранспортных потоков, и способность распределять эти нагрузки без повреждения на нижележащие слои дорожной одежды. Применение при строительстве дорог устаревших конструктивных решений и материалов, а также стремительное увеличение с каждым годом грузопотока, приводит к тому, что нагрузки, которые испытывают дороги, превышают несущую способность существующих дорожных одежд. Эксплуатация многих дорог уже за пределами их технической возможности.  Проблема увеличения несущей способности строящихся  объектов современной транспортной инфраструктуры, во многих странах мира, в настоящее время решается за счёт широкого применения новых конструктивных решений, технологий и материалов, позволяющих обеспечить их долговечность, а также получить заметный экономический эффект, как на момент строительства, так и за счёт увеличения межремонтного срока эксплуатации этих объектов.

            Одной из таких новых технологий, является технология строительства дорог, аэродромов и различных площадок методом стабилизации местных глинистых грунтов. Для этих целей применяется достаточно широкая группа стабилизаторов грунта на органической, щелочной и кислотной основе, смолы, полимерные эмульсии. Это такие наиболее известные стабилизаторы глинистых грунтов, как:

Органические:

Пермазайм (США), Дорзин (Украина)

Щелочные:

Roadbond (ЮАР), SuperMi x (Россия) и др.

Кислотные:

RoadPaker Plus (Канада), RPP-235 (Германия), CBR+ (ЮАР) и др

Полимерные эмульсии:

LBS (США),  M10+50 (США),  LDC+12 (США),

а также полимерные стабилизаторы грунтов  нового поколения ENVIROSEAL, относящиеся к технологиям GREEN LINE.

       Все вышеперечисленные стабилизаторы и многие другие, которые не вошли в этот список, разрабатывались специально для укрепления и стабилизации грунтов оснований и рабочих слоёв дорожных одежд и могут быть использованы, как в повседневном строительстве, так и в случаях, когда работы необходимо проводить в короткие сроки, в тяжелых инженерно-геологических условиях при недостатке качественных строительных материалов (песок, щебень).

      Стабилизаторы грунтов характеризуются, как многокомпонентные системы, которые обладают свойствами поверхностно-активных веществ (ПАВ). Их рекомендуют применять посредством внесения водного раствора в обрабатываемый грунт. В результате такой обработки обеспечивается необратимое изменение физико-механических свойств грунта за счет химического воздействия, путем ионного замещения связанной пленочной воды на поверхности пылеватых частиц ионами стабилизатора, которые обладают водоотталкивающим действием.  Грунт из категории глинистого или суглинистого стремится к переходу в категорию легкосуглинистого или супесчаного и становится слабопучинистым. Оптимальная трамбовочная влажность такого грунта заметно уменьшается и благодаря этому повышается максимальная плотность стандартного уплотнения. Это приводит к повышению несущих свойств грунта, увеличению коэффициента уплотнения и показателя морозостойкости. Необходимо отметить, стабилизаторы грунта имеют незначительный расход (0.1-0.01% от массы грунта), но при этом, их внесение в грунт:

-        Снижает величину оптимальной влажности грунта;

-        Способствует повышению плотности слоя на 10-20%, что позволяет        снизить энергоемкость процесса его уплотнения;                                                                                                                     -        Уменьшает капиллярное водонасыщение грунтов в 2,0 ÷ 2,5 раза по сравнению с эталоном грунта, увеличивая водонепроницаемость грунтов;

-       Увеличивает прочность грунтов от 10 до 50%;

    При этом, необходимо иметь ввиду, что свойства обработанного стабилизатором связного грунта в  значительной степени зависят от содержания в нем глинистых частиц, их минералогического и химического состава. В связи с этим, полимерные стабилизаторы грунтов особенно привлекательны своей  способностью улучшать  деформационные характеристики стабилизированного грунта.  Эти полимерные вещества могут использоваться почти на всех технологических этапах строительства автомобильных дорог, начиная от сооружения земляного полотна и заканчивая строительством твёрдых покрытий, искусственных инженерных сооружений и обустройства дорог.

        Результаты  анализа ранее проведенных исследований и опыта уже реализованных на территории России проектов с использованием стабилизаторов (как в однокомпонентном, так и в двухкомпанентном варианте) показывают, что они:

•    Увеличивают несущую способность основания дорожных одежд;

•    Повышают Модуль Упругости конструктивного слоя на 10-20%;

•    Уменьшают затраты на земляные работы и работу машин – механизмов;

•    Уменьшают количество используемого щебня и песка;

•    Сокращают сроки производства работ;

•    Обеспечивают высокую технологичность дорожно-строительных работ и дают ощутимый экономический эффект

    Область применения технологии стабилизации грунта очень широка и включает в себя:

Дороги различной категории Площадки логистических центров, портовых и таможенных терминалов, Паркинги Аэродромы (взлётно-посадочные полосы и рулёжные дорожки) Спортивные площадки и дорожки Лесо-парковые дорожки и дороги Гидроизоляция полигонов утилизации мусора и токсичных отходов (в т.ч.  радиоактивных ) Укрепление откосов дорог, береговой линии водоёмов

      Перед началом строительства дороги разрабатывается проект и осуществляется предварительное лабораторное тестирование местных грунтов для подбора расхода стабилизатора и минеральных вяжущих (в случае их применения) и расчёта конструкции дорожной одежды.   Производят:   

1.    Взятие проб грунта

2.    Лабораторные испытания (влажность, прочность, морозостойкость, модуль упругости)

3.    Подбор минеральных вяжущих и расхода стабилизатора

4.    Расчет соотношения количества стабилизатора и воды

       На основании данных полученных в результате лабораторного тестирования грунтов, осуществляют разработку конструктивного решения. При этом, рекомендуется опираться, в первую очередь, на следующие нормативные документы :

- Стандарт организации для каждого конкретного стабилизатора

 - СНиП 2.05.02-85

- ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укреплённые органическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства»

- ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства».

    При этом, необходимо отметить, что более широкое и активное внедрение этих новых материалов и технологии стабилизации очень сильно тормозится из-за того, что эти нормативные документы не в полной мере подходят для подготовки проектных решений и обеспечения контроля качества выполненных работ.  Для решения этой проблемы уже давно созрела необходимость в разработке федерального Технического регламента на этот вид работ и применение такого рода материалов.

  Как правило, для строительства дорог с использованием технологии стабилизации грунта применяется обычное дорожно-строительное оборудование, такое как:

- Грейдер

- Каток от 15 т

- Водовозка

- Погрузчик

А также, современное дорожно-строительное оборудование, такое как: фрезы, стабилайзеры, ресайклеры, передвижные грунто-смесительные установки, которые позволяют эффективно проводить стабилизацию и укрепление грунтов непосредственно на месте на большую глубину (до 30 см) за один рабочий проход с большой точностью дозировки вносимых в грунт материалов. Существующее однопроходное смесительное оборудование, которое выпускают такие известные компании, как Bomag, Caterpillar, FAE, Wirtgen и другие, позволяет получать однородную смесь, даже при работе с переувлажненными грунтами.

                                                                

   Чаще всего, технология производства работ предусматривает следующие технологические операции:

•    Срезка и вывоз растительного грунта (в случаях нового строительства);

•    Планировка поверхности обрабатываемого слоя грунта и устройство системы водоотвода;

•    Внесение в грунт структурного компонента (песок или щебень), в случае необходимости;

•    Равномерное распределение по поверхности минеральных вяжущих материалов;

•    Внесение в обрабатываемый слой стабилизатора глинистых грунтов посредством водного раствора с одновременным смешиванием грунтосмесительной машиной (стабилайзер, ресайклер, фреза) на заданную глубину (как правило, слоями от 15 до 30 см.);

•    Профилирование и последующее уплотнение катками от 15 т.

Сменную захватку для работы специализированного звена назначают из расчета   сменной производительности в зависимости от глубины укрепления. В процессе выполнения дорожно-строительных работ подрядчиком постоянно производится мониторинг состояния местных грунтов  по влажности и осуществляется контроль качества полученного результата (плотность, модуль упругости, отметки, уклоны).

       Мировой и российский опыт применения этих материалов показал, что грунты, обработанные двухкомпонентными системами, включающими в себя стабилизаторы грунта и минеральные вяжущие, такие как: цемент, известь, золы уноса и их комбинации, полностью отвечают современным строительным нормативам, образуют прочные и водостойкие композиции, которые можно использовать практически в любых климатических зонах, с любым типом местности по увлажнению. Как правило, стабилизаторы грунта и минеральные вяжущие отлично сочетаются и дополняют друг друга.  

    Результаты испытаний влияния полимерной эмульсии на величину прочности на растяжение при изгибе (мелкий песок)

 

          Результаты данного эксперимента показали, что применение полимерной эмульсии М10+50 в составах укрепленного цементом песчаного грунта, позволяет достигнуть увеличения показателя прочности на растяжение при изгибе на 36,3-40,8 %, снижения коэффициента жесткости на 27,5-36,5%, снижения расхода цемента в расчете на единицу достигнутой прочности на растяжение при изгибе на 26,7-33,6%, а также обеспечивает повышение показателей морозостойкости в сравнении с песчаным грунтом, укрепленным только цементом.

          Необходимо отметить, что успешное применение двухкомпонентных систем возможно не только при осуществлении работ по стабилизации и укреплению конструктивных слоёв оснований дорожных одежд, но и при проведении работ по ремонту дорог методом «холодного ресайклинга». Например, исследования и опытное применение такого полимерного стабилизатора, как M10+50 , являющегося жидким вяжущим, совместно с цементом, при ремонте асфальтобетонных покрытий по этой технологии, гарантированно обеспечивает позитивные результаты. Данное сочетание этих строительных материалов позволяет получать композиции с улучшенными показателями по упругому прогибу, не уступающие цементобетону. Результат значительно превосходит применяемые обычно  для технологии битумные эмульсии или цементы.

      Как уже было отмечено, стабилизаторы грунта могут быть различного происхождения и все они отличаются по своим свойствам, но их объединяет то, что они увеличивают несущую способность, прочность, влагостойкость и морозоустойчивость конструктивных слоёв дорожной одежды.

       Применение стабилизаторов грунтов позволяет устранить основную причину разрушения дорожного покрытия - слабые грунты в основаниях дорожных одежд.                                                                         

     Таким образом, можно с уверенностью сказать, что технология стабилизации грунта является идеальным решением для создания современной транспортной инфраструктуры в нашей стране, решением позволяющим не только обеспечить необходимую несущую способность оснований дорожных одежд, но и, в большинстве случаев, минимизировать затраты, сроки выполнения работ и потребность в инертных материалах.