ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЙ ИЗ УКРЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ

Анализируя результаты проведенных исследований и наблюдений, следует отметить, что для грунтов, укрепленных неорганическими вяжущими, присущи те же технологические приемы устройства конструктивных слоев дорожных одежд, что и для цементобетонных смесей, однако при этом следует учитывать и особенности структурно-механических свойств укрепленных грунтов.

Как и для цементобетонных смесей, для грунтов, укрепленных цементом, ограничено время от момента приготовления смеси до окончания ее уплотнения. Необходимо отметить, что плотность укрепленных грунтов в меньшей степени зависит от сроков схватывания цементного теста и в большей - от влажности и величины уплотняющей нагрузки (рис. 39), т.е. практически в любое время с начала затворения цемента водой можно путем увеличения уплотняющей нагрузки получить требуемую плотность укрепленного грунта. Зависимость же морозостойкости укрепленных грунтов от времени уплотнения смеси - функция сроков схватывания цементного теста (рис. 40). Чем раньше закончено уплотнение, тем более высокие показатели прочности и морозостойкости обеспечены укрепленному грунту. Однако в любом случае (в какое бы время после затворения цемента водой не осуществлено уплотнение) более высокая плотность укрепленных грунтов гарантирует им большую морозостойкость.

Рис. 39. Зависимость плотности песка, укрепленного 10 % цемента, от времени начала уплотнения: 1 - нагрузка 15 МПа; 2 - то же, 30 МПа

Рис. 40. Зависимость прочности укрепленных грунтов после 10 циклов замораживания-оттаивания от времени начала уплотнения смеси: 1 - песок; 2 - суглинок

Рис. 41. Зависимость прочности суглинка, укрепленного цементом, от технологии приготовления: 1 - традиционная технология; 2 - предлагаемая технология; - неводонасыщенные образцы; - водонасыщенные образцы

Любое дополнительное измельчение глинистых гранул с целью увеличения площади контакта глинистых частиц с продуктами гидролиза и гидратации цемента и снижения количества центров коагуляционной структуры способствует повышению морозостойкости укрепленных грунтов. Так, если после предварительного уплотнения укрепленных грунтов их вновь перемешать и уплотнить, то в значительной степени повышается их морозостойкость (рис. 41), метод укрепления грунтов смешением на дороге позволяет осуществлять такие приемы. При укреплении грунтов по методу смешения на дороге, а суглинки и глины можно укрепить только таким методом, время с момента введения воды в смесь до окончания перемешивания недостаточно для того, чтобы гранулы могли впитать воду и разрушиться при перемешивании. После нескольких проходов катка гранулы (в основном непрочные и малопрочные) разрушаются и при повторном перемешивании снижается количество частиц грунта, не обработанного цементным тестом.

Поверхностно-активные вещества, в том числе и стабилизаторы глинистых грунтов, обеспечивают более высокую степень измельчения агрегатов и, соответственно, повышают прочность и морозостойкость укрепленных грунтов (рис. 42).

Рис. 42. Влияние добавки стабилизатора на прочность грунтов, укрепленных цементом: - без стабилизатора; - со стабилизатором

При комплексном укреплении грунтов органическими и неорганическими вяжущими материалами последовательность и время их введения имеет немаловажное значение. В настоящее время нет однозначного мнения по последовательности введения вяжущих, некоторые исследователи первоочередность введения жидкого битума или битумной эмульсии определяют трудностью их распределения в смеси грунта и минерального вяжущего.

Однако, как показали исследования, эффективнее введение вначале цемента в укрепляемый грунт для полной реализации свойств гидравлического вяжущего, а затем - органического вяжущего (рис. 43). Временной разрыв между введением неорганического и органического вяжущего в укрепляемый грунт в большей степени способствует проявлению вышеотмеченного эффекта разрушения гранул и обеспечению максимальной площади обволакивания поверхности грунтовых частиц органическим вяжущим с образованием не только физической, но и химической адсорбции. При одновременном введении в укрепляемый грунт органического и неорганического вяжущего часть цемента гидрофобизируется, переходя в разряд минерального порошка (дисперсного, неактивного наполнителя).

Рис. 43. Зависимость прочности песка, укрепленного 7 % цемента и 5 % жидкого битума от времени введения битума в смесь: 1 - в возрасте 7 сут; 2 - после 10 циклов замораживания-оттаивания; - одновременно с цементом; - через 1 ч после введения цемента

Особо важно соблюдение технологии введения вяжущих (последовательности и временного разрыва) при использовании медленнотвердеющих минеральных вяжущих, таких как активные золы уноса, нефелиновые и бокситовые шламы (рис. 44).

По данным Т. Пауэрса и С. Брунаура, общее количество химически и физико-химически связанной воды при полной гидратации цемента (в цементном геле) составляет 47 - 52 % от массы цемента. Поэтому если при твердении укрепленных грунтов не имеется доступа воды извне, то для полной гидратации цемента необходимо, чтобы водоцементное отношение (В/Ц) было в пределах 0,5. Как правило, в укрепленных грунтах В/Ц > 0,5. С другой стороны, при В/Ц > 0,5 в укрепленных грунтах всегда будут присутствовать капиллярные поры, доступные для миграции влаги, и стойкость их при водонасыщении, а также замораживании-оттаивании будет понижаться. При отсутствии (недостаточного по времени) влажностного ухода за конструктивными слоями из укрепленных грунтов интенсивное испарение воды еще в большей степени способствует образованию капиллярных пор и, как результат, снижению их водо- и морозостойкости (рис. 45).

Рис. 44. Зависимость прочности укрепленного песка (20 % золы уноса и 4 % гудрона) от технологии введения вяжущих: