Стабилизация грунта цементом

Стабилизация грунта: основные этапы

В строительстве любого покрытия необходим изначальный расчет его износостойкости и несущей способности. Одни методы применяются для пешеходных площадок, и совсем другой подход практикуется в создании автомобильных покрытий. Противодействовать напряжению, которое действует на дорожные одежды под транспортными потоками, помогает специальная основа. Для ее формирования применяется стабилизация грунта, предусматривающая использование органических и неорганических материалов.

Общие сведения о стабилизации грунта

Главное назначение этого мероприятия заключается в создании прочной основы под дорогой или площадкой, которая не будет деформироваться и расползаться в процессе эксплуатации. Весь рабочий процесс можно разделить на четыре этапа. В первую очередь технология стабилизации грунта предусматривает подготовку материала, из которого будет создана своего рода уплотняющая покрытие подушка. Далее из веществ, обладающих нужными характеристиками, создается активная смесь. Уже на месте использования с помощью специальной техники наносят массу на рабочую площадь. Заключительный этап предусматривает распределение и своего рода размешивание вещества с базовым грунтом.

Важно понимать, что данный процесс сам по себе является лишь промежуточным этапом в реализации общего проекта строительства дорог и площадок. Когда стабилизация грунта завершается, на подготовленную основу укладываются непосредственно изоляционные или технические пласты будущего покрытия.

Подготовка материала

Чаще всего используют цементные и известковые основы. В качестве разбавителей также могут применяться песок и щебень – их концентрация зависит от требований к будущему покрытию. При строительстве и конструировании дорожной одежды следует использовать и местный грунт. Например, если осуществляется стабилизация грунта известью, то будет уместно включение каменных материалов, которые создадут необходимую амортизирующую прочность. Другое дело, что такие дополнения должны предварительно измельчаться специальными фрезами. Непосредственно на месте засыпки стабилизационная масса составит примерно 10-20 % от местного грунта, который будет выступать основой для дорожного покрытия.

Конкретный рецепт изготовления смеси определяется характеристиками, которые необходимо получить после завершения работ. К примеру, методы стабилизации грунтов с монолитной основой предполагают достижение таких качеств покрытия, как сдвигоустойчивость и повышенная упругость. В составе таких смесей обычно используют упомянутую комбинацию цемент-известь, которая также разбавляется активной золой и местным грунтом. Однако ее главным отличием является полное исключение щебня. В результате достигаются и другие важные свойства покрытия, среди которых - капилляро-прерывающие функции и повышение теплоизолирующих показателей.

Технически операция смешивания выполняется специальными дозировочными машинами. Современная техника позволяет выполнять смешивание с учетом показателей, занесенных через панель электронного управления. Исходные же параметры, по которым выполняется стабилизация грунта дороги, предварительно документируются в лаборатории. Далее полученные сведения становятся основой для разработки рецепта и приготовления укрепляющей смеси.

Распределение материала по поверхности

Перед выполнением этого этапа подготавливаются специальные емкости-распределители, в которые загружается смесь. На этой же стадии могут добавляться и различные модификаторы, посредством которых улучшаются базовые качества массы. На рабочей площадке оборудование равномерно распределяет дозированные вяжущие вещества на основе цемента и извести. Опять же в зависимости от проектных требований стабилизация грунта может выполняться с элементами рыхления, что в дальнейшем обеспечит более высокую степень трамбования массы. Кроме того, перед подачей могут включаться вспомогательные этапы подготовки смеси к распределению. Это могут быть операции врабатывания, измельчения и перемешивания компонентов массы. Возможности реализации этих технологических этапов зависят от функций конкретной спецтехники. Обычно используют многофункциональные машины, обеспеченные механизмами кулачкового сцепления с защитными клапанами, которые рассоединяются при перегрузках.

Врабатывание стабилизационной массы в грунт

Процедура может выполняться спецтехникой или ручным способом. От выбора технологии зависит возможность осуществления операции вблизи жилого массива, паркинга, аэродромной площадки или в условиях непогоды. Чаще всего для финального внедрения материала используют тракторы с трехточечной навеской сзади. Непосредственно с активной смесью взаимодействуют фрезы – действие напоминает рыхление с последующим уплотнением. В зависимости от проектного решения, по которому реализуется стабилизация грунта, строительство дорог на этой стадии может предусматривать и дополнительные операции. Например, оператор может осуществлять и распределение водно-эмульсионного вяжущего компонента, который также будет врабатываться в грунт в качестве отдельного активного вещества.

Заключение

Технологии обустройства дорожных покрытий особые требования предъявляют к формированию защитных прослоек. Наличие качественной изоляции и дренажных обсыпок позволяет предохранить будущую дорогу от многих негативных факторов. В свою очередь, стабилизация грунта формирует в некотором роде фундамент, на который в дальнейшем ложится физическое давление. Данное уплотнение должно не просто выдерживать напряжение, но и обеспечивать целостность общей структуры покрытия. Именно для этого в стабилизирующие смеси добавляют вязкие компоненты. В едином комплексе с известью и цементом они создают прочную, морозостойкую и водопроницаемую платформу для будущей дороги или площадки.

fb.ru

Стабилизация грунтов

Категория:

О дорожно-строительных машинах

Стабилизация грунтов

Грунты, применяемые в дорожном строительстве, имеют определенные предельные показатели прочности, т. е. способны нести определенной величины нагрузки от движущегося транспорта.

В последние годы был разработан новый метод повышения прочности грунтов путем внесения добавок вяжущих материалов — цемента, извести, битума, дегтя. Этот метод называют стабилизацией грунта вяжущими материалами. Укрепленные по этому методу грунты применяют для сооружения дорожных оснований под капитальные покрытия из асфальтобетона и для строительства облегченных покрытий вместо асфальтобетонных. Стоимость строительства оснований и покрытий из стабилизированного грунта в 3,5—5 раз дешевле, чем строительство щебеночных оснований или асфальтобетонных покрытий. Слой основания из стабилизированного грунта толщиной 30 см равнопрочен слою из щебенки толщиной 18—20 см; легкое покрытие из стабилизированного грунта толщиной 15—20 см равнопрочно асфальтобетонному покрытию толщиной 6—10 см.

Раньше дорожные покрытия сооружали в виде булыжной мостовой (булыжное шоссе) или путем укладки слоя щебенки толщиной 6—15 см, укатываемого колесами экипажей или дорожными катками (щебеночное или «белое» шоссе). С развитием автомобильного движения прочность этих шоссе оказалась недостаточной.

Основная причина быстрого разрушения белых шоссе колесами автомобилей заключается в слабой связи отдельных щебе- нок друг с другом.

Кроме того, в связи с высокими скоростями движения автотранспорта к дорогам предъявляются новые требования — ровность покрытия, беспыльность и хорошее сцепление с шинами.

Увеличение связности щебенок в покрытии достигается внедрением в толщу покрытия органических вяжущих материалов — битума или дегтя, что увеличивает прочность и изнсеоустойчивость дороги. Наличие вяжущих материалов в покрытии позволяет ровно укатать катками его поверхность, связать пыль и таким образом обеспылить дорогу и улучшить сцепление с шинами. Органическое вяжущее вещество обволакивает тонкой пленкой минеральные частицы и связывает их между собой.

Белое шоссе, обработанное битумом или дегтем, приобретает черный цвет и поэтому такие покрытия называют «черными».

Стабилизацию грунтов можно производить как на местных, так и на привозных грунтах. Для стабилизации наиболее подходящими являются супеси и суглинки. При стабилизации грунтов верхний растительный слой (дерн) с-корнями трав и кустарника должен быть удален, так как при гниении частиц растительности образуются пустоты.

Стабилизация грунтов состоит из следующих основных операций: – подготовки полосы грунта; – разрыхления и измельчения грунта; – распределения вяжущего материала; – перемешивания измельченною грунта с вяжущим материалом; – поливки и окончательного перемешивания с водой измельченного грунта, смешанного с порошкообразным вяжущим при стабилизации цементом или известью; – уплотнения полосы, стабилизированного грунта.

Подготовка полосы заключается в удалении дернового слоя и корней пней и кустарников и в планировании полосы.с засыпкой местных впадин и срезкой бугров и кочек.

При этом профилируют земляное полотно и нарезают боковые кюветы. Работы по подготовке полосы выполняют бульдозерами и, если нужно, корчевателями, а также грейдерами или автогрейдерами.

Если стабилизируют местные грунты, то соответствующую полосу земляного полотна подвергают разрыхлению и измельчению. Если стабилизация производится не на местном грунте, то нужный грунт привозят из притраосового карьера скреперами, тракторными прицепами или автосамосвалами, распределяют и планируют привезенный грунт на земляном полотне и затем его разрыхляют и измельчают.

Разрыхлять плотные, тяжелые супеси и суглинки целесообразно прицепными тракторными плугами и боронами.

Легкие грунты разрыхляют прицепными тракторными фрезами, которые затем измельчают разрыхленный грунт. Разрыхление и измельчение осуществляются несколькими проходами машин по обрабатываемой полосе.

Чем интенсивнее измельчается грунт, тем лучше и равномернее он смешивается с вяжущим материалом и тем прочнее получается стабилизированный слой. В нормально измельченном грунте количество частиц размером 3—5 мм не должно превышать 3—5% по весу, что проверяют специальными пробами.

Стабилизация цементом

Цемент или известь привозят на место работ в цементовозах или автосамосвалах и вручную лопатами распределяют равномерно по обрабатываемой полосе непосредственно перед перемешиванием всухую. Специальные машины для распределения цемента и извести пока не изготовляются.

Грунт смешивают с вяжущим всухую, затем поливают водой из автогудронатора, после чего окончательно перемешивают несколькими проходами прицепной фрезы и уплотняют укаткой.

Стабилизация битумом или дегтем

Битум или деготь привозят и разливают автогудронатором непосредственно перед перемешиванием, чтобы вяжущее не остыло.

Грунт с вяжущим материалом перемешивают несколькими проходами прицепной фрезы и уплотняют укаткой.

Стабилизированный слой уплотняют пневмошинным катком Д-219 на прицепе к автомобилю или колесному трактору. Буксировка катка гусеничным трактором недопустима из-за порчи поверхности полосы шпорами гусениц.

Читать далее: Дорожные цементовозы

Категория: - О дорожно-строительных машинах

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Классификация стабилизаторов грунтов в дорожном строительстве

При разработке Дорожной классификации стабилизаторов учитывался накопленный отечественны й и зарубежный опыт использования химических добавок (стабилизаторов) и вяжущих для улучшения свойств грунтов в дорожном строительстве. Однако, применительно к отечественной практике дорожного строительства, следует четко разграничить две параллельно существующие, но принципиально различные технологии: технологию стабилизации грунтов и технологию укрепления грунтов.

Технология стабилизации отличается тем, что глинистые грунты обрабатываются только теми видами стабилизаторов, которые не содержат вяжущих как структурообразующих элементов, т.е. согласно Общей классификации (см. рисунок) к ним следует относить катионные (катионоактивные), анионные (анионоактивные), универсальные и наноструктурированные стабилизаторы.

С помощью технологии стабилизации изменяется в положительную сторону практически весь комплекс водно-физических свойств глинистого грунта. При этом увеличивается его гидрофобность. За счет уменьшения коэффициента фильтрации снижается его водопроницаемость. Также снижаются, вплоть до полного исключения, пучинистость и набухаемость грунтов. Уменьшается высота капиллярного поднятия и оптимальная их влажность с одновременным ростом максимальной плотности при стандартном уплотнении (ГОСТ 22733-2002).

Технологию стабилизации следует рекомендовать к применению для грунтов, укладываемых в рабочем слое земляного полотна, так как наиболее интенсивно процессы водно-теплового режима (ВТР) и влагопереноса затрагивают, главным образом, верхнюю часть земляного плотна дорожной конструкции. При этом стабилизация грунтов рабочего слоя не только благоприятно повлияет на ВТР, но и даст возможность укладывать местные тинистые грунты, ранее не пригодные для использования в этом элементе дорожной конструкции, за счет подъема их водно-физических характеристик по водопроницаемости (ГОСТ 25584-90), пучинистости (ГОСТ 28622-90), набухаемости (ГОСТ 24143-80) и размокаемости (ГОСТ 5180-84) до требуемых величин.

Технология комплексной стабилизации отличается тем, что глинистые грунты обрабатываются структурированными стабилизаторами (см. рисунок 1), т. е. теми, которые содержат в своем составе вяжущее, либо любыми другими стабилизаторами в количестве, не превышающем 2% по массе грунта, либо применяются все другие виды стабилизаторов, согласно их Общей классификации (см. рисунок 1, рисунок 2), но с дополнительным внесением в грунт вяжущего в тех же количествах.

Технологии комплексной стабилизации глинистых грунтов, кроме улучшения их водно-физических свойств, способствует образованию жестких кристаллизационных связей, что положительно сказывается на увеличении физико-механических характеристик грунтов и в первую очередь таких, как сдвиговая прочность и модуль деформации.

Увеличение прочностных и деформационных характеристик комплексно стабилизированных глинистых грунтов дает возможность использовать их для устройства не только рабочего слоя, но и для обочин, а также грунтовых оснований дорожных одежд и покрытий местных (сельских) дорог. Увеличение количества используемого при обработке грунта вяжущего сверх 2% по массе при сохранении количества вводимых в грунт добавок стабилизаторов (до 0,1 % по массе) переводит технологию стабилизации грунтов в технологию укрепления грунтов, которую с учетом наличия добавок следует характеризовать как технологию комплексного укрепления грунтов.

Наличие в укрепленном глинистом грунте добавок стабилизаторов, во-первых, приводит к снижению требуемого расхода вяжущего и, во-вторых, дает возможность увеличить морозо- и трещиностойкость укрепленных грунтов.

Комплексно укрепленные грунты также как груты укрепленные следует применять в качестве оснований в конструкциях дорожных одежд в соответствии с ГОСТ 23558-94.

С учетом изложенного, Дорожная классификация стабилизаторов (см. рисунок 2) составлена по целевым функциям обработки грунтов добавками. Это означает, что в зависимости от конечной функции обработанного стабилизаторам и грунта, выбирается определенный вид обработки грунта с учетом свойств грунта по показателю pH и вида совместимого с этим грунтом стабилизатора.

Также по функции свойств грунта определяется назначение получаемого материала в требуемый конструктивный элемент дорожной одежды и земляного полотна автомобильной дороги. Поэтому прикладной характер Дорожной классификации стабилизаторов выражен в ее функциональной направленности, т.е. она четко отражает цель и область использования стабилизатора в дорожной конструкции. Поэтому выделяются следующие основные целевые функции:

Первая функция - гидрофобизация грунта в рабочем слое.

Вторая функция - структуризация (совместно с гидрофобизацией) грунта в основаниях дорожных одежд.

Третья функция - повышение морозо- и трещиностойкости укрепленных грунтов в конструктивных слоях дорожных одежд.

Все выделенные целевые функции процесса воздействия на грунт добавками стабилизатора реализуются с помощью сходной технологии, в основе шторой лежит объединение грунта с добавками и его уплотнение при оптимальной влажности.

Различие в физико-механических свойствах грунтовой смеси зависит от вида и количественных соотношений стабилизатора и вяжущего в грунте и вида последнего. Поэтому в качестве основы деления наиболее общего и широкого понятия «Обработка грунтов добавками» выбраны следующие основные признаки.

Класс: Определяется глубиной воздействия и степенью изменения структурных и физико-механических характеристик фунта.

Вид: Определяется типом добавок и их количественным соотношением, с помощью которых реализуется требуемый уровень изменения физико-механических характеристик фунта.

Подвид: Определяется условиями совместимости в фунтовой смеси знака заряда ионов стабилизатора и видом фунтов по pH (кислые, щелочные, нейтральные).

В разработанной Дорожной классификации стабилизаторов рассматриваются лишь те материалы и добавки, а также виды и разновидности грунтов, которые получили наиболее широкое применение и имеют положительный практический опыт. Исходным продуктом в Дорожной классификации являются стабилизаторы, виды которых соответствуют их Общей классификации (см. рисунок).

Для обработки стабилизаторами следует применять при оптимальной влажности: грунты с числом пластичности от 1 до 22, при содержании песчаных частиц не менее 40% по массе и пределом текучести WL не более 50%, а также все разновидности крупно обломочных и песчаных грунтов, содержащих в своем составе пылеватые и глинистые частицы в количестве не менее 15% по массе, с содержанием легкорастворимых солей - сульфатов - не более 2% по массе, хлоридов - не более 4% по массе, гумуса - не более 2% по массе и примеси гипса - не более 10%.

Нормативные ссылки:

В статье использованы ссылки на следующие документы:

ГОСТ 29213-91 (ИСО 896-77)Вещества поверхностно-активные. Термины и определения
ГОСТ 25584-90 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации
ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности.
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости.

Общие требования:

ГОСТ 23558-94 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия
ГОСТ 12248-2010 Межгосударственный стандарт. Грунт. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 28622-90 Грунты. Методы лабораторного определения степени пучинистости
ГОСТ 26425-85 Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вытяжке
ГОСТ 26426-85 Почвы. Методы определения иона сульфата в водной вытяжке
ГОСТ 26447-85 Породы горные. Методы определения механических свойств глинистых пород при одноосном сжатии
СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги.

Действует гибкая система скидок! Индивидуальный подход в формировании ценовой политики к каждому клиенту!

Главный Инженер: +7(910) 739-05-98

cemdor.ru

Технология стабилизации грунтов

На сегодняшний день нами освоена новая технология строительства дорожной конструкции и обустройства площадок под различное назначение от складских терминалов до заводских цехов. В целях повышения надежности, прочности и долговечности, т.е. срока службы, дорожной конструкции целесообразно применение технологии стабилизации (укрепления) грунтов.

При конструировании и строительстве дорожных одежд необходимо максимально полно использовать местные малопрочные каменные материалы, укрепленные неорганическим вяжущим веществом (цемент, известь, активные золы и др.)

У таких монолитных оснований присутствует ряд преимуществ против классических дискретных (щебеночных) оснований:

● сдвигоустойчивость, более высокий модуль упругости;

● капилляро-прерывающие функции, не позволяющие грунтовым водам проникать в тело дорожной одежды;

● повышенные теплоизолирующие показатели, что улучшает морозостойкость все конструкции.

При использовании технологии стабилизации грунтов неорганическими вяжущими материалами отпадает необходимость в значительном количестве транспорта, поскольку укреплять можно местный грунт, будь то суглинок, песок, скальный или дресвяный грунт, который находится неподалеку, а доставить к месту работ только вяжущее материалы. Разгружать цемент в машину для распределения вяжущего можно непосредственно на месте производства работ. Стабилизируя местные грунты можно получать прочное основание. Есть варианты, когда устроенное монолитное основание служит в качестве временных дорог, позволяя построечному и технологическому транспорту беспрепятственно перемещаться по участку строительства в любое время года. Потом, перед устройством покрытия, возможные локальные дефекты устраняются, и укладывается асфальтобетон.

Следует отметить также высокую производительность ведущей машины – стабилизатора. При ширине обрабатываемой полосы 2,0 м на глубину до 50 см рабочая скорость машины составляет от 5 до 10 м/мин. Это обстоятельство позволяет значительно повысить производительность работ по устройству оснований дорожных одежд и сократить сроки строительства на 30%.

Технология стабилизации местных грунтов может широко использоваться на небольших территориальных дорогах, в проектах которых, как правило, заложен небольшой объем земляных работ и предусмотрено устройство покрытий облегченного или переходного типа. В таких условиях устройство прочного и долговечного основания из минимума привозных материалов с небольшим защитным слоем износа сверху является оптимальным решением. А ввиду высокой производительности ведущей машины за строительный сезон можно сделать десятки километров дорог.

В настоящее время при строительстве логистических комплексов, заводов и промышленных зданий различного назначения также нашла очень широкое применение технология стабилизации природных грунтов неорганическими вяжущими материалами. Для устройства оснований под бетонные полы и при выполнении земляных работ, а именно, обратных засыпок и вертикального выравнивания площадок, повсеместно используется метод укрепления (стабилизации) местных суглинистых грунтов известью, цементом. Это обусловлено целым рядом положительных аспектов, которые достигаются при данной технологии.

Опыт выполнения работ показал, что при стабилизации связных грунтов известью модуль деформации на поверхности слоя составляет от 40 до 100 МПа, а при стабилизации цементом этот показатель значительно превышает 100 МПа, а в отдельных случаях достигает 200 МПа и более.

Технология стабилизации грунта с использованием неорганических вяжущих материалов применяется в строительстве более 60 лет как в нашей стране, так и во многих зарубежных странах.

Стабилизация грунта – это эффективный способ создания оснований под различные покрытия (дорог, площадок и т.д.).

Она представляет собой процесс тщательного измельчения и смешивания грунта с соответствующими органическими или неорганическими связующими материалами с последующим уплотнением.

Современное оборудование позволяет эффективно проводить стабилизацию грунта непосредственно на месте на глубину до 50 см за один рабочий проход с большой точностью дозировки вяжущих материалов.

Вяжущие материалы

Основными и доступными минеральными вяжущими материалами являются цемент и известь. Обычно дозировка составляет от 3 до 10% каждого материала от массы укрепляемого грунта.

Лабораторными методами практически всегда удается определить оптимальные количества вяжущих материалов, которые обеспечивают требуемые параметры стабилизации грунта.

Как правило, на первом этапе вносится и перемешивается известь с грунтом, на втором этапе - в смешанный грунт с известью вносится и перемешивается цемент.

Основы технологии производства работ

При проведении работ выполняются следующие технологические операции:

• Планировка поверхности основания.

• Дозировка вяжущих материалов и распределение их по поверхности грунта.

• Смешивание стабилизационной фрезой на требуемую глубину.

• Уплотнение основания катками до требуемых показателей.

Комплект оборудования для стабилизации грунта имеет производительность примерно до 10 000 м2 в смену.

Технология стабилизации грунтов может широко использоваться на небольших территориальных дорогах, в проектах которых предусмотрено устройство покрытий облегченного или переходного типа (например, при строительстве коттеджных поселков). В таких условиях устройство прочного и долговечного основания из минимума привозных материалов с небольшим защитным слоем износа сверху является оптимальным решением. А ввиду высокой производительности оборудования за строительный сезон можно сделать десятки километров дорог.

Также стабилизация грунта все шире применяется при строительстве логистических комплексов и промышленных зданий для устройства оснований под бетонные полы и покрытия производственных площадок.

У стабилизированных (монолитных) оснований присутствует ряд преимуществ по сравнению с классическими дискретными (щебеночными) основаниями:

• сдвигоустойчивость;

• более высокий модуль упругости;

• капилляро-прерывающие функции, не позволяющие грунтовым водам проникать в тело дорожной одежды;

• повышенные теплоизолирующие показатели, что улучшает морозостойкость всей конструкции.

При стабилизации грунтов известью модуль упругости на поверхности слоя составляет от 40 до 100 МПа, а при стабилизации цементом этот показатель значительно превышает 100 МПа, а в отдельных случаях достигает 200 МПа и более.

Пример конструкций дорожной одежды представлен на рисунке:

А) Основание дороги из щебня и песка. Б) Стабилизированное (укрепленное)

Применение технологии стабилизации грунта позволяет существенно уменьшить расход щебня и песка и соответственно расходов на их приобретение и доставку, а также практически исключить вывоз грунта и в целом уменьшить затраты на строительство дороги на 15-20%.

www.pkfsb.com