При строительстве автомобильных дорог особое внимание уделяется проектированию и устройству дорожных одежд. При освоении нефтяных месторождений Западной Сибири в середине прошлого столетия было широко распространено применения цементогрунта в качестве конструктивных слоев дорожных одежд. Это объясняется тем, что в данном регионе отсутствуют месторождения прочных каменных материалов, их транспортировка малорентабельна, а применение местных материалов, укрепленных минеральным вяжущим, помогает снизить издержки на строительство. Цементогрунт по прочности не уступает щебню, его применение в конструкции дорожной одежды приводит к снижению колееобразования, однако данный материал обладает водостойкость и морозостойкость.
Вопрос повышения физико-механических качеств цементогрунта широко исследовался специалистами дорожной отрасли в России. В настоящее время наибольшее распространение получила тенденция применения добавок различного действия.
Исследованием применения гидрофобизирующих и стабилизирующих добавок занимались такие ученые, как Голубева Е.А [], Чудинов С. А., Дмитриева Т.В, Мавлиев Л. Ф., Шуваев А.Н, Жигайлов А. А.
В работах Голубевой Е. А. [1] рассматривались разработка технологии получения модифицирующей добавки для цементогрунта. За основу была взята зарубежная добавка «Ренолит». Итогом ее работы стала разработка технологии изготовления отечественной добавки «УЦГСРос», позволяющая повысить прочностные показатели цементогрунта на растяжение при изгибе, на сжатие, также увеличились показатели морозостойкости и деформативности. При строительстве дорожных одежд с использованием местных грунтов, укрепленных минеральным вяжущим совместно с добавкой «УЦГСРос» возможно уменьшение толщины и количества конструктивных слоев без потери надлежащего качества, а стоимость конструкции снизится на 12,3 млн.руб. (при строительстве 1 км автомобильной дороги III категории).
Добавки для грунтов, укрепленных минеральным вяжущим, могут применяться для снижения расхода цемента. Применение добавки полиэктролита полиДМДААХ исследовал Чудинов С. А. [2]. Он установил, что введение данной добавки положительно влияет на приготовление дисперсной структуры цементогрунта, что приводит к сокращению расхода вяжущего до 15–20 %. При использовании полиДМДААХ возможно применять минеральное вяжущее низких марок без потери требуемых прочностных свойств конструкции. Он также разработал технологию определения оптимальных дозировок полиэлектролита по номограмме в зависимости от содержания глинистых частиц в грунте.
Использование стабилизаторов для уменьшения расхода цемента в своих работах рассматривала Дмитриева Т. В. [3]. В основу ее работы легло применение стабилизатора «Дорзин» для глинистых грунтов. Применение данной добавки позволяет снизить содержание минерального вяжущего в смеси на 30–40 % по сравнению с необработанными составами, повысить показатели водо-морозостойкости без потери прочностных характеристик. Также предложена была технология устройства цементогрунтового основания дорожной одежды для автомобильных дорог IV категории с применением грунтосмесительной машины высокой производительности.
Исследованием действия кремнийорганических добавок на цементогрунтовые смеси занимались несколько исследователей.
Мавлиев Л. Ф. [4] в своих работах изучал совместное действие гидроксида натрия и кремнийорганической добавки октилтриэтоксилан на физико-механические и прочностные свойства цементогрунта. Он установил, что при применении добавки прочность материала возрастает на 30 %, а морозостойкость увеличилась на 60 % по сравнению с контрольными образцами. Это объясняется тем, что введение крменийорганической добавки приводит к снижению доли адсорбционной воды, связанной с глинистыми минералами, и увеличивает доступную поверхность грунта для введения цемента за счет диспрегации грунтовых частиц. А также им была опробована технология увлажнения грунта до и после добавления вяжущего, что позволяет достичь более высоких результатов прочностных показателей, по сравнению с использованием водоцементной суспензии.
На базе Тюменского Государственного Архитектурно-Строительного университета вопросами гидрофобизации и стабилизации грунтобетона занимались Шуваев А. Н. и Жигайлов А. А. В одной из своих работ они исследовали влияние полимерной добавки «Ренолит» [5] на цементогрунтовую композицию. После лабораторных исследований и устройства натурного участка было установлено, что применение данной полимерной добавки повышает прочностные качества материала на 80 %, а сроки набора прочности уменьшаются почти в два раза. Отмечено улучшение гидрофобных свойств материала, повышение водо-морозостойкости, что в свою очередь приводит к расширению области применения цементогрунта.
Следующим вектором их исследований стала гидрофобизация цементогрунта. В ряде лабораторных испытаний было установлено, что наилучший эффект на снижение водопоглощение цементогрунта дает применение кремнийорганической добавки «Типром У». При использовании данной добавки водопоглощение грунтобетона снижается на 65 % по сравнению необработанным цементогрунтом [6].
Проанализировав данные научные разработки, можно сделать вывод, что в настоящее время вопрос применения добавок для модификации цементогрунта широко изучен. Однако несовершенство нормативной базы и стандарты, разработанные для техники прошлого века дают импульс к исследованию повышения прочностных и физико-механических свойств цементогрунта путем исследования воздействия современных машин и механизмов, как для приготовления смеси, так и ее укладки в конструктивные элементы дорожных одежд.
Литература:
- Голубева Е. А. Регулирование свойств дорожного цементогрунта методом модифицирования полимерными добавками: Дис. канд. техн. наук. Улан-Удэ, 2009 г. -224 с.
- Чудинов С. А. Повышение качества цементогрунтовых слоев конструкций лесовозных автомобильных дорог: Дис. канд. техн. наук. Екатеринбург, 2011. -247 с.
- Дмитриева Т.В Стабилизированные глинистые грунты КМА для дорожного строительства: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Белгород, 2011. -24 с.
- Мавлиев Л. Ф. Цементогрунт с комплексной добавкой на основе кремнийорганических соединений для дорожного строительства: Дис.. канд. техн. наук. Казань, 2015. — 158с.
- Шуваев А. Н. Влияние степени уплотнения на основные характеристики цементогрунта с полимерной добавкой / А. Н. Шуваев, С. А. Куюков., А. А. Жигайлов // Научно-технический вестник Поволжья. — 2011. — № 5. — С. 131–134.
- Снижение водопоглощения цементогрунта за счет обработки гидрофобизирующимими материалами [Текст]/ А.В Анненкова, А. О. Тюленёв, Р. Х. Дидигов, С. А. Кузьминых// XX научно-образовательная конференция студентов ТИУ: сборник материалов. — Тюмень: РИО ФГБОУ ВО «ТИУ», 2016. — С. 31–34.
