Теоретические исследования Химическое укрепление грунтов Химическое укрепление грунтов

Химическое укрепление грунтов

Компания АзъПроектСтрой выполняет работы по химическому укреплению (консолидации) грунтов основания, устройству слоев дорожных одежд и покрытий с использованием полимерной добавки Nicoflok. Сотрудники компании проводят соответствующие испытания дорожных одежд, разрабатывая и внедряя новые технологии их укрепления. Химическое укрепление грунтов широко применяется в дорожном строительстве в Петербурге и других регионах РФ.

Полимерная добавка Nicoflok

Отечественная полимерно-минеральная композиция Nicoflok не является стабилизатором грунтов. Nicoflok - это полимерная добавка, работающая совместно с цементом. Полимерно-минеральная композиция на основе редиспергируемых полимерных порошков и минеральных наполнителей широко применяется в дорожном строительстве при устройстве оснований и покрытий дорожных одежд из грунтов, укрепленных цементом.

Внедрению Nicoflok предшествовали независимые испытания, проведенные ОАО «Иркутскгипродорнии», Санкт-Петербургским «Союздорнии», Омским «Союздорнии», ЦУП «НАВИГАТОР», АО «КаздорНИИ». Nicoflok применяется для всех типов грунтов, пригодных к укреплению цементом. При этом отсутствуют какие-либо ограничения по кислотности грунтов, наличию сульфатов, хлоридов, гипса. Норма расхода Nicoflok составляет 0,5-1% от массы грунта, при норме расхода портландцемента марки М400 0,5-10% от массы грунта.

Технические данные полимерно-минеральной композиции Nicoflok

  • Внешний вид - порошок серого цвета различных оттенков;
  • Насыпная плотность - 800-1200 кг/м³;
  • Влажность не более 2%;
  • Остаток на сите с сеткой №0315 не более 1,0%.

Исследования, выполненные Омским «Союздорнии» и АО «КаздорНИИ» показали, что в сравнении с другими известными добавками (Ренолит, Geosta, Perma-Zyme) применение Nicoflok обеспечивает возрастание предела прочности на сжатие, предела прочности на растяжение при изгибе, модуля упругости в сравнении с обычным цементогрунтом. Следует отметить, что испытания, проведенные Военной академией тыла и транспорта, показали, что цементогрунт с данной добавкой обладает повышенной адгезией к битуму (напряжение на отрыве составило от 0,12 МПа для низковязких битумов и до 0,25 МПа для высоковязких).

Технология укрепления грунтов

  1. Наиболее рационально применение состава при производстве цементогрунтовой смеси в грунтосмесительной установке. Состав вводится в грунт при влажности близкой к оптимальной вместе с цементом, производится перемешивание и полученная смесь транспортируется к месту укладки.
  2. Укладка, планировка и уплотнение смеси проводится при влажности, обеспечивающей схватывание цемента. Время от момента получения смеси до её окончательного уплотнения не должно превышать 2 часов.
  3. Показатели прочности на сжатие в возрасте 28 суток относятся к I классу прочности. При укреплении песчаных грунтов модуль упругости конструктивного слоя дорожной одежды составляет 800-1100 МПа. При укреплении суглинистых грунтов - 600-800 МПа.

В Нижегородской области ещё в 2007 году были начаты экспериментальные работы по строительству опытных участков автомобильных дорог IV и V технических категорий в Шатковском, Шарангском, Борском, Сокольском и Городецком районах без традиционных конструктивов из песка и щебня. Предпочтение было отдано использованию полимер- и гидро-полимер-цемент-грунтовым материалам. В Новосибирской области технология Nicoflok на сегодняшний день не применялась в связи с отсутствием каких-либо данных по её применению в климатических условиях региона, а так же отсутствием достаточной нормативной базы.

Содержание и объёмы выполненных исследований

  1. Архивный поиск и изучение литературы и уже выполненных научно-исследовательских работ по настоящей теме.
  2. Отбор проб грунта нарушенной структуры с земляного полотна разных участков автодорог.
  3. Приготовление образцов обработанных и необработанных стабилизаторами Perma-Zyme 11 X и Underbold, а так же обработанных и необработанных полимерной добавкой Nicoflok с добавлением цемента при оптимальной влажности и в водонасыщенном состоянии.
  4. Лабораторные исследования физико-механических свойств грунтовых смесей.
  5. Камеральная обработка результатов.
  6. Составление отчета.

Грунтовые условия предоставленных участков автодорог

В соответствии с техническим заданием, необходимо провести испытания дорожных одежд на пяти видах грунта наиболее распространенных в дорожном строительстве Новосибирской области. Поэтому, по настоящей теме планировалось оценить эффективность применения стабилизаторов в грунтовых условиях следующих автодорог:

  • а/д "Инская-Барышево-Садовод" (км 8 - км 20);
  • а/д "109 км а/д К-16 Буготак-Репьево";
  • а/д "370 км а/д К-17р - Калиновка" (км 5 - км 10);
  • а/д "Убинское-Асенкритово" (км 1 - км 5);
  • а/д "Баган-Ивановка-Подольск" (карьер).

Участок автомобильной дороги "Инская-Барышево-Садовод"

Отбор грунта для испытания дорожных одежд происходил на 155 ПК. Несмотря на то, что автодорога находится в достаточно высокой насыпи 1,0 - 1,5 м, с обеспеченным водоотводом, она имеет асфальтобетонное покрытие на щебеночном основании, её состояние следует признать неудовлетворительным. Автодорога разрушена многочисленными пучинами и впадинами глубиной до полуметра.

Главной причиной разрушений, на наш взгляд, является слабый рабочий слой земляного полотна, вскрытый через обочину и сложенный суглинко м полутвердой консистенции, черного цвета, с содержанием органики 4%. Данный грунт потенциально пучиноопасен и подвержен набуханию, что и подтверждено нашими исследованиями и работами по расчету оснований.

В холодный период года, при промерзании грунтов земляного полотна, прошел процесс морозного пучения, разрушивший асфальтобетонное покрытие. Через трещины в разрушенном покрытии автомобильной дороги талые и дождевые воды попадали на грунт рабочего слоя земляного полотна. При отсутствии дренажного слоя грунт земляного полотна размок, и под нагрузкой выдавился наружу через разрушенное покрытие.

Участок автомобильной дороги "109 км а/д К-16 Буготак-Репьево"

Отбор грунта для испытания дорожных одежд происходил на 55 ПК. Автодорога находится в насыпи высотой 1,0 - 1,5 м, с обеспеченным водоотводом, имеет переходное щебеночное покрытие, которое на момент отбора грунта практически полностью втоплено в грунт рабочего слоя земляного полотна.

Рабочий слой земляного полотна, вскрытый через обочину представлен суглинком полутвердой консистенции, бурого цвета с вкраплениями органики 2%. Данный грунт является слабым и не рекомендуется для отсыпки земляного полотна. В процессе эксплуатации через фильтрующий щебеночный слой покрытия атмосферная вода беспрепятственно попадала к грунтам земляного полотна. Вследствие замачивания произошла потеря прочности грунта, что привело к втапливанию щебеночного покрытия.

Участок автомобильной дороги "Убинское-Асенкритово"

Отбор проб для испытания дорожных одежд происходил на ПК 6+70. Земляное полотно данной автодороги представлено легкой глиной темно коричневого цвета, твердой консистенции, с карбонатными конкрециями и включением шлака.

Участок автомобильной дороги "370 км а/д К-17р - Калиновка"

Отбор проб грунта для испытания дорожных одежд произведен в проектном карьере. Земляное полотно данной автомобильной дороги представлено супесью песчанистой твердой консистенции.

По каждому из перечисленных участков проведены лабораторные исследования следующих грунтов и грунтовых смесей:

  • грунт естественной влажности (текущее состояние в земляном полотне авомобильной дороги);
  • грунт в водонасыщенномсостоянии;
  • грунт + стабилизатор Perma-Zyme 11X при естественной влажности;
  • грунт + стабилизатор Perma-Zyme 11X в водонасыщенном состоянии;
  • грунт + стабилизатор Underbold при естественной влажности;
  • грунт + стабилизатор Underbold в водонасыщенном состоянии;
  • грунт + цемент при естественной влажности;
  • грунт + цемент в водонасыщенном состоянии.

Все грунты и смеси испытаны по показателям прочности, морозоустойчивости и водоустойчивости.

Результаты лабораторных испытаний

Номенклатура грунта: глина легкая, пылеватая, твердой консистенции, непросадочная, средненабухающая.
Результаты испытаний грунтовых смесей представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты испытания грунта земляного полотна автомобильной дороги "Убинское­Асенкритово"

Характеристика
испытуемых образцов		 Грунт + цемент
Среднее значение параметров		 Грунт + цемент + Nicoflok
Среднее значение параметров
Плотность ρ, г/см³ 2,02 2,01
Плотность сухого ρd, г/см³ 1,74 1,73
Влажность W 0,16 0,16
Коэффициент пористости e 0,569 0,578
Степень влажности SR 0,77 0,76
Относительная набухаемость εн по СНиП 2.02.05-85* <0,01 ненабухающий <0,01 ненабухающий
Относительное морозное пучение εм.п. по СНиП 2.02.05-85* <0,01 непучинистый <0,01 непучинистый
Удельное сцепление C, МПа Ест. сост. - -
Вод. сост. - -
Угол внутреннего трения φ, град. Ест. сост. 41,3 42,4
Вод. сост. 40,0 42,4
Модуль деформации E, МПа Ест. сост. 46 53
Вод. сост. 46 53
Модуль упругости Eупр, МПа Ест. сост. 115 135
Вод. сост. 115 135

Примечание: При испытании грунтов с добавлением цемента получены высокие значения угла внутреннего трения φ за счет низких значений удельного сцепления C (закон Кулона). В связи с этим значения удельного сцепления не указаны, в расчетах принимать C=0.

Анализируя таблицу 1, можно выявить улучшение характеристик грунтов за счет применения стабилизаторов. Но стоит отметить, что при применении цемента, увеличение прочностных и деформационных характеристик более существенно.

Номенклатура грунта: супесь песчанистая, твердой консистенции, непросадочная.
Результаты испытаний грунтовых смесей представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты испытания грунта земляного полотна автомобильной дороги "370 км а/д К-17р - Калиновка"

Характеристика
испытуемых образцов		 Грунт + цемент
Среднее значение параметров		 Грунт + цемент + Nicoflok
Среднее значение параметров
Плотность ρ, г/см³ 1,93 1,92
Плотность сухого ρd, г/см³ 1,72 1,71
Влажность W 0,12 0,12
Коэффициент пористости e 0,561 0,569
Степень влажности SR 0,58 0,57
Относительная набухаемость εН по СНиП 2.02.05-85* <0,01 ненабухающий <0,01 ненабухающий
Относительное морозное пучение εм.п. по СНиП 2.02.05-85* <0,01 непучинистый <0,01 непучинистый
Удельное сцепление C, МПа Ест. сост. - -
Вод. сост. - -
Угол внутреннего трения φ, град. Ест. сост. 60,2 66,6
Вод. сост. 56,4 61,9
Модуль деформации E, МПа Ест. сост. 148,0 155,8
Вод. сост. 134,6 139,6
Модуль упругости Eупр, МПа Ест. сост. 296 322
Вод. сост. 247 322

Примечание: При испытании грунтов с добавлением цемента получены высокие значения угла внутреннего трения φ за счет низких значений удельного сцепления C (закон Кулона). В связи с этим значения удельного сцепления не указаны, в расчетах принимать C=0.

Анализируя таблицу 2, можно так же выявить улучшение характеристик грунтов за счет применения стабилизаторов. Следует отметить, что прочностные и деформационные характеристики грунта данного типа (супесь песчанистая) значительно выше характеристик грунта с автомобильной дороги "Убинское - Асенкритово" (глина твердая, см. табл. 1). Данный тип грунта наиболее подходящий для отсыпки земляного полотна автодорог.

Номенклатура грунта: супесь песчанистая, твердой консистенции.
Результаты испытаний грунтовых смесей представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты испытания грунта земляного полотна автомобильной дороги "Баган-Ивановка-Подольск"

Характеристика испытуемых образцов Грунт + цемент
Среднее значение пара­метров		 Грунт + цемент + Nicoflok
Среднее значение параметров
Плотность ρ, г/см³ 1,99 2,00
Плотность сухого ρd, г/см³ 1,76 1,77
Влажность W 0,13 0,13
Коэффициент пористости e 0,528 0,522
Степень влажности SR 0,66 0,67
Относительная набухаемость εН по СНиП 2.02.05-85* <0,01 ненабухающий <0,01 ненабухающий
Относительное морозное пучение εм.п. по СНиП 2.02.05-85* <0,01 слабопучинистый <0,01 слабопучинистый
Удельное сцепление C, МПа Ест. сост. - -
Вод. сост. - -
Угол внутреннего трения φ, град. Ест. сост. 52,4 52,2
Вод. сост. 53,5 52,7
Модуль деформации E, МПа Ест. сост. 98,7 148,0
Вод. сост. 98,7 148,0
Модуль упругости Eупр, МПа Ест. сост. 296 308
Вод. сост. 285 296

Примечание: При испытании грунтов с добавлением цемента получены высокие значения угла внутреннего трения φ за счет низких значений удельного сцепления C (закон Кулона). В связи с этим значения удельного сцепления не указаны, в расчетах принимать C=0.

Анализ таблицы 3 показал, что грунты с автомобильной дороги "Баган-Ивановка-Подольск" и автомобильной дороги "370 км а/д К-17р - Калиновка" имеют схожие физико-механические свойства и идентичны по номенклатуре, следовательно, при дальнейшей обработке результатов испытаний эти грунты можно определить в единую геоморфологическую группу.

Номенклатура грунта: суглинок полутвердой консистенции, легкий, пылеватый, черного цвета, с содержанием органики 4%.
Результаты испытаний грунтовых смесей представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты испытания грунта земляного полотна автомобильной дороги "Инская-Барышево-Садовод"

Характеристика испытуемых образцов Грунт + цемент
Среднее значение пара­метров		 Грунт + цемент + Nicoflok
Среднее значение параметров
Плотность ρ, г/см³ 1,79 1,77
Плотность сухого ρd, г/см³ 1,50 1,49
Влажность W 0,19 0,19
Коэффициент пористости e 0,567 0,577
Степень влажности SR 0,79 0,77
Относительная набухаемость εН по СНиП 2.02.05-85* <0,01 ненабухающий <0,01 ненабухающий
Относительное морозное пучение εм.п. по СНиП 2.02.05-85* <0,01 непучинистый <0,01 непучинистый
Удельное сцепление C, МПа Ест. сост. - -
Вод. сост. - -
Угол внутреннего трения φ, град. Ест. сост. 53,0 53,5
Вод. сост. 52,6 52,9
Модуль деформации E, МПа Ест. сост. 82,7 103,3
Вод. сост. 82,7 82,7
Модуль упругости Eупр, МПа Ест. сост. 155 182
Вод. сост. 103 124

Примечание: При испытании грунтов с добавлением цемента получены высокие значения угла внутреннего трения φ за счет низких значений удельного сцепления C (закон Кулона). В связи с этим значения удельного сцепления не указаны, в расчетах принимать C=0.

Анализ таблицы 4 показал, что стабилизаторы улучшают прочностные и деформационные характеристики грунтов. Но в целом характеристики грунта низкие, что объясняет состояние автодороги на сегодняшний день. Данный грунт - гумусированный, с содержанием органики, не подходит для отсыпки земляного полотна. В подобных грунтовых условиях рекомендуется вскрывать гумусированный слой и использовать грунты без органических включений.

Номенклатура грунта: суглинок полутвердой консистенции, легкий, пылеватый, бурого цвета с вкраплениями органики 2%.
Результаты испытаний грунтовых смесей представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Результаты испытания грунта земляного полотна автомобильной дороги "109 км а/д К­16 Буготак-Репьево"

Характеристика испытуемых образцов Грунт + цемент
Среднее значение пара­метров		 Грунт + цемент + Nicoflok
Среднее значение параметров
Плотность ρ, г/см³ 1,84 1,82
Плотность сухого ρd, г/см³ 1,56 1,54
Влажность W 0,18 0,18
Коэффициент пористости e 0,513 0,532
Степень влажности SR 0,71 0,62
Относительная набухаемость εН по СНиП 2.02.05-85* <0,01 ненабухающий <0,01 ненабухающий
Относительное морозное пучение εм.п. по СНиП 2.02.05-85* <0,01 непучинистый <0,01 непучинистый
Удельное сцепление C, МПа Ест. сост. - -
Вод. сост. - -
Угол внутреннего трения φ, град. Ест. сост. 51,3 53,7
Вод. сост. 48,7 52,4
Модуль деформации E, МПа Ест. сост. 62,0 62,0
Вод. сост. 41,3 49,6
Модуль упругости Eупр, МПа Ест. сост. 207 248
Вод. сост. 124 207

Примечание: При испытании грунтов с добавлением цемента получены высокие значения угла внутреннего трения φ за счет низких значений удельного сцепления C (закон Кулона). В связи с этим значения удельного сцепления не указаны, в расчетах принимать C=0.

Анализ таблицы 5 показал, что грунты с автомобильной дороги "109 км а/д К-16 Буготак-Репьево" и автомобильной дороги "Инская-Барышево-Садовод" имеют схожие физико-механические свойства, идентичны по номенклатуре и незначительно отличаются содержанием органический веществ, следовательно, при дальнейшей обработке результатов эти грунты можно определить в единую геоморфологическую группу.

Сводная ведомость полученных результатов

Результаты всех лабораторных работ представлены в сводной ведомости, представленной в таблице 6.

Таблица 6. Сводная ведомость прочностных и деформационных характеристик грунтов.

Добавки/Грунты Грунт + цемент
Среднее значение параметров		 Грунт + цемент + Nicoflok
Среднее значение параметров
Глина легкая, пылеватая, твердой консистенции, непросадочная. (а/д "Убинское - Асенкритово") Wопт C - -
φ 41,3 42,4
Еупр 115 135
εН <0,01 <0,01
εм.п. 0,01 0,01
Wвод C - -
φ 40,0 42,4
Еупр 115 135
Супесь песчанистая, твердой консистенции, непросадочная. (а/д "370 км а/д К­17р - Калиновка") Wопт C - -
φ 60,2 66,6
Еупр 296 322
εН <0,01 <0,01
εм.п. 0,027 0,02
Wвод C - -
φ 56,4 61,9
Еупр 247 322
Супесь песчанистая, твердой консистенции, непросадочная. (а/д "Баган­Ивановка-Подольск") Wопт С - -
φ 52,4 52,2
Еупр 296 308
εН <0,01 <0,01
εм.п. 0,02 0,02
Wвод С - -
φ 53,5 52,7
Еупр 285 296
Суглинок легкий, пылеватый, полутвердой консистенции, с содержанием органики 4%. (а/д "Инская­Барышево-Садовод") Wопт С - -
φ 53,0 53,5
Еупр 155 182
εН <0,01 <0,01
εм.п. <0,01 <0,01
Wвод С - -
φ 52,6 52,9
Еупр 103 124
Суглинок легкий, пылеватый, полутвердой консистенции, с содержанием органики 2%. (а/д "109 км а/д К16 Буготак-Репьево") Wопт С - -
φ 51,3 53,7
Еупр 207 248
εН <0,01 <0,01
εм.п. <0,01 <0,01
Wвод С - -
φ 48,7 52,4
Еупр 124 207

Примечание: 1) Wопт - оптимальная влажность; Wвод - полное водонасыщение; 2) C - удельное сцепление (МПа); >Еупр - модуль упругости (МПа); φ - угол внут реннего трения (град); εм.п. - относительная набухаемость; εм.п. - относительная пучинистость.

Большинство смесей при увлажнении до оптимальной влажности и уплотнении до максимальной плотности имеют степень водонасыщения, близкую к единице (SR≈1) и при полном водонасыщении не принимают воду. К тому же в этом случае характеристики грунтов в естественном и водонасыщенном состояниях схожи и изменяются в пределах допустимого разброса в ту или иную сторону. Поэтому для таких смесей было принято решение вести дальнейшую статистическую обработку результатов испытаний совместно для естественного и водонасыщенного состояний. Это распространяется и на смеси, содержащие цемент, т.к. вода не ухудшает свойства грунта имеющего прочные цементные связи частиц.

Объединение участков автомобильных дорог по геоморфологическим условиям. Статистическая обработка результатов

Все исследованные грунтовые условия, можно отнести к трем инженерно-геологическим районам - Чано-Кулундинской области, Колы­вань-Томской области и Барабинской области. Участки автомобильной дороги "Баган-Ивановка-Подольск" и автомобильной дороги "370 км а/д К-17р - Калиновка" (супесь песчанистая) относятся к Чано-Кулундинской инженерно­геологической области. Данный район распространяется на западную и юго­западную части Новосибирской области, включает в себя такие населенные пункты как Татарск, Баган, Карасук и др.

В геологическом строении верхней части разреза приняли участие миоценплицеоновые озерно-аллювиальные отложения павлодарской свиты, средне-верхнеплецеоновые аллювиальные отложения кулундинской и чановской свит, средне-верхнечетвертичные аллювиальные отложения касмалинской свиты и озерно-аллювиальные отложения карасукской свиты. Во многих районах верхняя часть разреза образована субаэральными верх­нечетвертичными отложениями. Для них характерны супесчано-суглинистый состав и непостоянная мощность зоны аэрации: на повышенных участках она составляет 5-10 м, а в замкнутых понижениях уменьшается до 3 м. Эти отложения представлены карбонатными желто-бурыми и пылевато­серыми суглинками и супесями. Значительные площади здесь с поверхности сложены мелкими и пылеватыми песками.

Участки автомобильной дороги "109 км а/д К-16 Буготак-Репьево" и автомобильной дороги "Инская-Барышево­Садовод" (суглинок легкий, пылеватый) относятся к Колывань-Томской инженерно-геологической области. Данный район распространяется к востоку от г.Новосибирск, и включает в себя такие населенные пункты как Тогучин, Барышево, Репьево, Искитим, Буготак, Сузун и др. Верхняя часть разреза представлена лессовыми суглинками и супесями, перекрывающими отложения краснодубровской и тайгинской свит, т.е. являющими собой зону аэрациии и облессования отложений этих свит. В западных районах области в составе покровных грунтов преобладают лессовые супеси, легкие суглинки. В долине р.Иня и её притоков распространены верхнечетвертичные аллювиальные отложения трех надпойменных террас.

Комплекс отложений третьей надпойменной террасы мощностью 40 м представлен русловый аллювием (галечник, песок) в основании и глинистыми отложениями в верхней части разреза. Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы имеют двучленное строение: внизу - гравий, пески крупной фракции, вверху - глинистые пойменные фракции. Аллювий первой надпойменной террасы также представлен русловой и пойменной фракциями, а у малых рек внутреннего стокаотложения первой террасыпреимущественно глинистые.

Участок автомобильной дороги "Убинское - Асенкритово" (глина легкая) относится к Барабинской инженерно-геологической области. Данный район расположен в северной и центральной (Барабинская равнина) частях Новосибирской области, и включает в себя такие населенные пункты как Барабинск, Убинское, Каргат, Чулым и др.

В геологическом строении верхней части разреза принимают участие верхнеплеоценовые отложения кочковской свиты, нижнее-среднечетвертичные отложения федосовской свиты, верхнечетвертичные покровные лессовые отложения грив, аллювиально-озерные отложения карасукской свиты, современные озерно­болотныеотложения и аллювиальные отложения речных долин. Отложения кочковской свиты в данной области представлены двумя пачками: нижней песчаной - "каргатской" и верхней глинистой "убинской", выше­лежащая "убинская" пачка представлена темно-бурыми, черными комковатыми карбонатными глинами и тяжелыми суглинками общей мощностью до 10-15 м.

На глинах кочковской свиты залегают субаквальные отложения федосовской свиты, представленные серыми, голубовато-серыми иловатыми суглинками и глинами. Субаэральные покровные отложения слагают верхнюю часть разреза области, представлены желто-бурыми лессовыми суглинками мощностью от 1,0 до 5 м. Статистическая обработка результатов исследования на основании инженерно-геологического районирования приведена в таблице 7. Характеристики, полученные при водонасыщенном и естественном состояниях, обрабатывались совместно.

Таблица 7 - Нормативные и расчетные характеристики грунтовых смесей

Добавки/Грунты Количество определений n, шт. Грунт + цемент
Среднее значение параметров		 Грунт + цемент + Nicoflok
Среднее значение параметров
Супесь песчанистая Чано-Кулундинской инженерно­геологической области. (Карасук, Баган) Wопт CН/CI 6 - -
φН/φI 6 55,6/51,5 58,4/51,8
EН/EI 6 281/254 312/297
Wвод CН/CI 6 - -
φН/φI 6 55,6/51,5 58,4/51,8
EН/ EI 6 281/254 312/297
Суглинок легкий, пылеватый Колывань­Томской инженерно­геологической области. (Барышево, Репьево, Плотниково) Wопт CН/CI 6 - -
φН/φI 6 51,4/49,1 53,1/52,4
EН/ EI 6 178/149 215/170
Wвод CН/CI 6 - -
φН/φI 6 51,4/49,1 53,1/52,4
EН/ EI 6 113,5/99,3 165,5/109,2
Глина легкая Барабинской инженерно­геологической области. (Убинка, Каргат, Чулым) Wопт CН/ CI 6 - -
φН/φI 6 40,7/39,8 41,7/40,8
EН/ EI 6 107,5/97,3 127,5/117,3
Wвод CН/CI 6 - -

Примечание: 1) в числителе - нормативное значение, в знаменателе - расчетное значение характеристики; 2) С - удельное сцепление (МПа); Е - модуль упругости (МПа); φ - угол внутреннего трения (град).

Технологический регламент на устройство земляного полотна с применением полимерной добавки Nicoflok

Устройство рабочего слоя земляного полотна с применением полимерной добавки Nicoflok и использованием в качестве ведущей машины смесительной установки следует использовать по следующему технологическому регламенту:

Технологический регламент

№ пп Наименование технологического процесса Состав процесса Основные параметры процесса Используемые материалы Инструменты, приспособления, средства механизации
1 2 3 4 5 6
Подготовительные работы
1 Профилирование тела насыпи с откосами Профилирование тела насыпи с откосами Доведение всех поверхностей до проектного уклона - Автогрейдер, рейка для замера уклонов
2 Разбивочные работы Разбивка планово-высотных точек Установка высотных кольев на поперечниках через 20-25 м в характерных местах согласно проектным отметкам оси и бровок земляного полотна Деревянные или металлические колья Нивелир, визирки, рейка, рулетка
Основные работы
3 Внесение минеральных добавок Внесение минерального вяжущего и полимерной добавки в грунт Процентное содержание минерального вяжущего принимается по проекту, в зависимости от требуемых характеристик полимерно-грунто-цементной смеси (5-10% от массы грунта); норма расхода полимерной добавки Nicoflok составляет 0,5-1,0% от массы грунта (принимается по проекту). Цемент, полимерная добавка Nicoflok Стационарная грунтосмесительная установка
4 Отсыпка слоя грунта Доставка и отсыпка грунта Отсыпка осуществляется с расчетным шагом в зависимости от толщины укладываемого слоя (с учетом коэффициента уплотнения) и объема кузова автосамосвала Грунт Автосамосвалы
    Разравнивание грунта Выравнивание отсыпанного грунта по выставленным высотным кольям с учетом коэффициента уплотнения - Автогрейдер
    Доувлажнение или сушка грунта Доведение грунта до оптимальной влажности Вода Поливомоечная машина
5 Профилирование рабочего слоя насыпи Профилирование рабочего слоя насыпи Придание поверхности насыпи проектных уклонов - Автогрейдеры
6 Уплотнение Уплотнение уложенного слоя Доведение плотности рабочего слоя земляного полотна до проектной плотности с учетом коэф.упл. 0,95-0,99   Катки комбинорованные
7 Профилирование рабочего слоя земляного полотна Профилирование рабочего слоя земляного полотна Окончательное доведение поверхности насыпи до проектных отметок - Автогрейдеры

Примечание: после укладки слоя необходимо устраивать технологический перерыв не менее 7 суток для набора прочности минерального вяжущего и полимерной добавки.

Сдаточно-приемочные испытания уложенных грунтовых смесей

Качество уложенной грунтовой смеси контролируется по истечении 28 суток после укладки слоя по следующим параметрам:

  1. Плотность рабочего слоя земляного полотна должна равняться максимальной плотности ρmax с учетом коэффициента уплотнения (k=0,95-0,99 для земляного полотна). Контроль плотности включает в себя следующее:
    • отбор пробы грунта нарушенной структуры;
    • определение максимальной плотности;
    • отбор проб грунта ненарушенной структуры (кольца) для определения фактической плотности.
      • Значения прочностных и деформационных характеристик: удельного сцепления c, угла внутреннего трения φ и модуля упругости Eупр - должны быть не менее указанных в таблице 6. Контроль прочностных и деформационных характеристик грунта включает в себя следующее:
        • отбор грунта нарушенной структуры;
        • приготовление 6 образцов (колец);
        • определение деформационных характеристик;
        • сравнение полученных результатов со значениями, приведенными в таблице 7.

Заключение

На данном этапе работ произведен анализ технической литературы, включая зарубежный опыт применения в дорожном строительстве добавок Perma-Zyme 11 X, Underbold и Nicoflok. Проведены лабораторные испытания по показателям прочности, морозоустойчивости и водоустойчивости стабилизированных грунтов. Разработаны технологические регламенты применения добавок Perma-Zyme 11 X, Underbold, и Nicoflok.

В ходе сравнительных испытаний стабилизаторов Perma-Zyme 11X, Underbold и Nicoflok прослеживается улучшение прочностных, деформационных характеристик, а так же характеристик морозоустойчивости и водоустойчивости.

Наиболее высокие характеристики наблюдаются у смеси грунт + цемент + полимерная добавка Nicoflok.