Технология стабилизации грунтовых дорог. Особенности применения технологии стабилизации и укрепления грунтов в российской федерации

Это относится, в том числе, и к скреплению шлаков сгорания. Получены позитивные пробы скрепления шлаков сгорания сталеплавильной металлургии и шлаков производства цинка, а также скреплена флотационная пыль с помощью смеси препарата "Geosta K-1" с цементом.

– прочность на сжатие,
– пониженная способность впитывать влагу
– морозостойкость,
– повышенный модуль упругости
– образуется однородная структура (искусственный камень) со свойствами грунтобетона.

Препарат «Geosta K-1» позволяет решить многие проблемы: геотехнические, в стабилизации грунтов, в укреплении почвы, в гидротехническом строительстве, в инъекциях низкого и высокого давления, в распоряжении промышленными отходами.

Задача машины рециклера - перемешать смесь грунта, бетона и Geosta ® до однородной смеси на требуемую глубину

Возможности практического применения препарата
"G E O S T A K-1"

1. В строительстве дорог, площадок, паркингов (как «подушки» под покрытие, как основание).
2. В рециклинге дорог, укреплении уже существующих подпор.
3. В стабилизации откосов, насыпей, противопаводковых валов.
4. Укрепление железнодорожных насыпей.
5. В строительстве автострад и аэродромов.
6. В строительстве теннисных кортов, велодорожек, тротуаров.
7. В рекультивации и строительстве коммунальных и промышленных свалок.
8. Дороги временные и монтажные на стройках.
9. При скреплении промышленных отходов.
10. При строительстве дождевых и канализационных трубопроводов, газопроводов, теплотрасс и технологических трубопроводов.
11. В гидротехнических сооружениях.
12. При иловых отложениях в шахтах.
13. Как добавка в бетоны.
14. Как добавка при производстве кирпича и других строительных материалов.
15. Рекомендуема при решении сложных геотехнических и экологических проблем.
16. В инъекциях низкого и высокого давления.

Почему GEOSTA®?

Внедрение технологии Geosta®, как средства достижения высокого качества в дорожных конструкциях, в мировой практике был применен в последнем десятилетии и доказал его совершенство. Geosta® сделала возможной стабилизацию любого вида грунта (в том числе с илом и шлаком).

Становится возможной стабилизация цементом в таких грунтах, где она традиционно недостижима, например: грунты с органическими примесями, грунты с перегноем (черноземы), сильно окисленные грунты, испорченные химическими отходами с повышенным содержанием тяжелых металлов.

До...

После...

Сокращается количества сырья в сравнении с традиционным методом. А, кроме того, Geosta® снижает толщину конструкции. Конечным продуктом является монолит – твёрдый, как скала, водоотпорный и морозостойкий.

Использование метода Geosta® существенно сокращает время реализации проекта.

ДОСТОИНСТВА МЕТОДА

● Никакой прямой и побочной угрозы для экосистемы

● Использование ЛЮБЫХ материалов: глины, ила, шлаков, пылеподобного песка, грунтов с примесью гумуса, грунтов с перегноем, окисленных грунтов и т.п.

● Меньшая стоимость в сравнении с общепринятым методом в силу:

– увеличения прочности на сжатие.

– повышенный модуль упругости.

– стойкость к морозу, размерзанию и вымыванию,

– высокая производительность при строительстве.

– меньшая толщина слоя асфальта (около 1/3 толщины асфальтового покрытия при выполнении основания насыпным способом).

– Снижение намокаемости более 30%

● Использование препарата Geosta® в основании дороги приводит к снижению тенденции образования микротрещин в верхних слоях асфальта в сравнении с традиционным методом.

● расширяет область применения цемента, в силу того, что GEOSTA® связывает любой грунт;
● положительно влияет на процесс гидратации и течение процесса цементации, что повышает прочность конструкции и снижает потребление цемента;
● снижает на 12-14% расход цемента в сравнении с общепринятым методом;
● позволяет достигнуть высокой эластичности конструкции, что основано на теории ионообмена, а её структура (так наз. «пласт мёда») свидетельствуют о значительной концентрации и силе;
● придаёт долговечность конструкции;
● позволяет использовать свойства стабилизированного грунта – водоотпор-ность, снижение намокаемости на 25-30%;
● не угрожает окружающей среде;
● в силу высокой адгезии препятствует вымыванию токсичных составляю-щих, и, напротив, обладает способностью преобразовать тяжелые металлы в их силикатные структуры;
● позволяет получить впечатляющий эффект без применения специализиро-ванного оборудования;
● этот метод можно рекомендовать к применению во всех операциях связывания грунта с цементом и скрепления промышленных отходов.

● ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕПАРАТА «GEOSTA K-1» C ПРОМЫШЛЕННЫМИ ОТХОДАМИ (!)

 В строительстве гидротехнических сооружений.
 В строительстве автострад, аэропортов, дорог, оснований складских помещений, паркингов, велодорожек.
 В шахтном строительстве.
 В основания под станки и оборудование, заводские технологические линии.
 В строительстве и укреплении откосов, насыпей, противопаводковых валов.
 При строительстве дождевых и канализационных трубопроводов, газопро-водов, теплотрасс и технологических трубопроводов
 В рекультивации и строительстве коммунальных и промышленных свалок.
 В индивидуальных проектах, где возникают трудные геотехнические и экологические проблемы.

Принимая во внимание практические возможности применения препарата «GEOSTA K-1», в том числе и с промышленными отходами, требуются конкретные испытания, разработки, а также индивидуальные проекты.

ПРИГЛАШАЕМ К СОТРУДНИЧЕСТВУ!

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:

• 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

Нашел в интернете без подписи автора:
"В дорожном строительстве жидкое стекло не получило широкого распространения, за исключением постройки опытных участков, а также силикатирования щебёночных шоссе по методу пропитки и поверхностной обработки. Причина - низкая морозостойкость силикатированных , а также неудобство в работе в связи с быстрым схватыванием и твердением смеси грунта с силикатом. Вместе с тем, опыт инженерных войск наступающей Советской армии в 1944 году показал преимущества силикатирования временных грунтовых и щебневых дорог: при устройстве обходов заминированных и взорванных отступающими немецко-фашистскими войсками дорог быстрое укрепление грунта при помощи лопат и садовых леек давало прекрасные результаты. "

Из книги В. Д. Глуховского "Грунтосиликаты":
"Строительство шоссейных дорог на жидкостекольном вяжущем с инертными заполнителями (известняк, доломит, кварцит, песчаник, гранит) основано на способности жидкого стекла образовывать твердые монолитные массы с заполнителями.

Работы, проводимые в этом направлении в различных странах, в одних случаях дали положительные результаты, а в других-отрицательные. В Италии и особенно во Франции построено тысячи километров силикатированных шоссейных дорог. Германией в этом вопросе не достигнуто положительных результатов.

В нашей стране работы по силикатированию дорог проводились В. М. Шалфеевым и дали удовлетворительные результаты.

Строительство таких дорог может производиться способом силикатного бетона или способом пропитки.

При строительстве способом силикатного бетона рабочая смесь, состоящая из крупного заполнителя, высевок и жидкого стекла, после тщательного перемешивания укладывается слоем 10 см и уплотняется катками. Через 24 часа масса приобретает достаточную прочность и по ней может двигаться транспорт."

Из своего опыта работы с жидким стеклом скажу, что видимо одного жидкого стекла недостаточно. Я делал краски на основе жидкого стекла. С фасадов их смывало примерно десятым дождем. Не хватает в этом описании какого-то компонента, повышающего влагостойкость.

У того-же Глуховского при укреплении грунтов дополнительно (не дорог) используется раствор соли. Какая нужно соль он не говорит. В других источниках говорят о калийной соли, но не указывают какое применяется жидкое стекло калиевое или натриевое. Тоже у Глуховского для повышения водостойкости строительных блоков из грунтосиликата рекомендуется после формования пропитка в соляном растворе. Отвратительно написана книга, информацию приходится по крупицам собирать из разных глав и все равно остается многое непонятным. Такое ощущение, что авто специально пытается все запутать.

Вместе с тем Глуховский утверждает: "Такие дороги более дешевые, чем бетонные и дороги с другими видами щебеночных покрытий. Они в полтора-два раза долговечнее, чем асфальтовые и бетонные, а также более износо-, водо- и морозостойкие."

Почему я так озабочен темой? После того как я облажался с краской на жидком стекле, я перестал его использовать в производстве и у меня на складе зависло около тонны жидкого натриевого стекла. Стоит уже лет семь.

А на даче есть много мест, где я с удовольствием укрепил бы подъездные пути. Может кто-то подскажет технологию. Буду очень признателен. А то эксперименты могут затянуться. Сразу же результат не оценишь, нужно выждать год-другой.

Может быть грунт смешивается с жидким стеклом, укладывается, а потом поливается раствором соли. Из садовых леек красноармейцы чем-то поливали дороги в 1944. Если жидкое стекло натриевое, то, видимо и соль натриевая NaCl - обычная поваренная.

Вот еще из Глуховского: "Жидкое стекло применяется для ремонта поверхностных частей бетонных сооружений. В этом случае на смоченное водой поврежденное место накладывают слой жидкого стекла с модулем 3,3- 3,4, который посыпают порошком цемента. В результате химического взаимодействия между цементом и щелочным силикатом происходит быстрое твердение смеси."

СТАБИЛИЗАТОРЫ

Модификаторы или ионнообменные стабилизаторы делятся на органические, химические и синтетические, но принцип воздействия на грунт у всех одинаков, это моллекулярное воздействие на частицы грунта - основан на замещении ионов в гидратированной оболочке на поверхности глинистых частиц грунта. В обычном состоянии частицы грунта удерживаются силами химического и электростатического взаимодействия, связующей электростатической водой. Силы электростатического взаимодействия на поверхности частиц грунта постоянно образуется слой из отрицательно заряженных ионов, определяющих ее способность к смачиванию. Принцип: замещение анионов OH на поверхности частиц грунта, путем диссоциации молекулами стабилизатора в результате слой стабилизированного грунта приобретает повышенную плотность, дополнительную прочность, что делает возможным улучшение несущей способности всех плотных и полуплотных грунтов.

Методика производства работ, сводится к обработке модификатором или стабилизатором имеющегося (существующего) грунта основания в предпологаемом месте строительства (реконструкции, капитального ремонта) дороги, т.е. без дополнительных издержек и затрат на грунты и материалы основания дороги по классическим технологиям (песок, щебень).

В сравнении с необработанным грунтом, уплотнение грунта стабилизированного в 3-5 раз выше! Появляется возможность получить дорожное основание, желаемой несущей способности при использовании 75-100% имеющегося на месте строительства дороги грунта.

ВНЕСЕНИЕ СТАБИЛИЗАТОРОВ

• Улучшение свойств грунта и его НС остается постоянным продолжительное время и улучшается под воздействием движущегося на поверхности транспорта. Благодаря прочности и повышению стабильности обработанного грунта становится возможной долговечность, что также сокращает дальнейшие расходы по содержанию сооружения.
• Стабилизаторы могут использоваться со всеми типами грунтов. Она активирует связующую силу любого вида грунта и сразу сокращает вредное воздействие воды на длительный период времени.
• Надолго модифицирует грунт и поэтому может использоваться как на строительной площадке (на месте), так и на специально оборудованной для этого площади. Обработанный один раз грунт надолго сохраняет эффект.
• Более высокая НС обработанного грунта достигается за счет улучшенной связующей функции грунта, что также ведет к понижению риска износа поверхностного слоя грунта. При использовании обработки грунта в строительных целях сокращаются и другие расходы, в среднем на 15-20%. И это только экономия непосредственно при строительстве, не говоря об экономии средств благодаря долговечности.
• Использовать очень просто, так как главную роль при этом играет сам грунт. В большинстве случаев используются одинаковые количества добавок, чтобы достичь желаемого результата. Это означает простоту в использовании уже имеющихся технических средств, достижение желаемого результата и безопасность для окружающего мира, а эффективность исследуется при лабораторных тестах.

Система прошла многочисленные тестирования и проверки. В большинстве случаев даже стандартные количества показывают лучшую плотность грунта, слабое проникновение воды и редуцированное разрушение под воздействием воды. Заложенный уровень НС в 3 – 5 раз больше в сравнении с неулучшенным грунтом, с учетом того, что тестируемые блоки были высушены перед контролем.

Обработанный ею грунт имеет следующие преимущества:

• более эластичный в сравнении со смешанным с цементом или известью слоем грунта;
• может использоваться повторно;
• сокращает проникновение воды и сохраняет плотность грунта;
• увеличивает прочность материала;
• сокращает эрозию и проницаемость;
• может легко быть использован при строительстве;
• сможет быть использован на имеющемся материале либо смешиваться заранее на специальном предприятии и храниться до использования.

Глубина улучшаемого слоя

В основном стабилизатор смешивается с грунтом на глубину 20-25 см, и стандартное рекомендуемое количество – 0,2 литра на 1 м. Фактическая глубина, так же, как и горизонт, где начинается улучшение, определяется качествами грунта. Однако следует принимать во внимание, что реальная плотность улучшенного грунта намного выше, чем у неулучшенного, что может значительно отразиться на экономии расходов.

В каком месте нужно начинать уплотнение

Правила, пригодные для обычных земляных работ, используются и здесь, то есть уплотнение должно быть проведено до оптимального уровня содержания влаги либо быть немного выше (или, например, в случае надвигающегося ливня, сразу после конструкции). Если уплотнение по каким-либо причинам не может быть проведено сразу, так что грунт слишком сильно высыхает, недостающая влажность должна быть восполнена с помощью воды из цистерны и затем грунт должен быть уплотнен.

Преимущества системы в сравнении с бетонной стабилизацией

Цемент может использоваться с целью осушения слишком влажного грунта и с целью уплотнения. Также он подходит для стабилизации некоторых видов рыхлого грунта. Однако, имея дело с плотным грунтом, который также может содержать органические загрязнения, возможно возникновение проблем при использовании цемента. С другой стороны, при соединении слишком больших количеств цемента хрупкий слой слабого цемента может вздыбиться, что ведет к разлому на куски, причиной всему этому служат динамические колебания транспорта (вибрация). Это может привести к очень неприятным ситуациям в поверхностном слое грунта, как только трещины проявятся в слое покрытия. Со стабилищаторами эти недостатки могут быть полностью проигнорированы. Добавки надолго изменяют грунт и придают ему такие свойства, которых у него не было и которые он уже не потеряет.

Где еще применяют стабилизаторы

Во всех случаях, где используется грунт в качестве материала, рекомендуется применять стабилизаторы, например:

• производство высококачественных кирпичей из грунта;
• защита склонов от почвенной эрозии;
• защита прудов и озер от просачивания воды и т.п.

Технологии укрепления грунта с использованием связующих ферментов, стабилизаторов, химических добавок