CC BY
15Т Е Х Н И Ч Е С К И Е
НАУКИ
УДК 62
Н.И Барлуков
РЕМОНТ И РЕКОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ МЕТОДОМ ГЛУБОКОЙ ХОЛОДНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТОВ
Рассматриваются вопросы применения стабилизатора грунта Статус-3П а также неорганического вяжущего цемент в гранулобе-тоне. Приводятся физико-механические показатели. Показано что эти компоненты могут быть использованы для стабилизации дорожного основания.
Ключевые слова: глубокая регенерация, гранулобетон, стабилизатор Статус-3П, цемент, прочность при сжатии, плотность, морозостойкость.
Регенерация, т.е. восстановление дорожного полотна на полную глубину - это метод, при котором участок асфальтобетонного покрытия на всю глубину, а также определенная часть слоя нижележащего материала равномерно дробятся, измельчаются и перемешиваются, в результате чего получается укрепленный слой основания. Дополнительное укрепление может быть достигнуто применением имеющихся добавок.
Одно из главных преимуществ холодной регенерации дорожного полотна на полную глубину состоит в том, что такая операция обходится дешевле, чем полная реконструкция традиционным мето-дом.[1] Она может быть более экономичной, чем укладка слоев усиления. Значительная экономия происходит за счет повторного применения материала существующего покрытия.
В настоящее время известно применение нескольких альтернативных методов относительно глубокой регенерации, а именно: полная реконструкция дороги, укладка слоя усиления поверх дорожной одежды, фрезерование холодным способом дорожной одежды, рециклирование на месте холодным способом и регенерация горячим способом и др. Общей задачей в применении альтернативных вариантов, является расширение методов и способов ремонта дорог, повышение физико-механических свойств, снижение экономической составляющей при производстве работ, а так же воздействие на окружающую среду.
©БарлуковН.И, 2018.
Научный руководитель: Битуев Александр Васильевич - доктор технический наук, профессор, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, Россия.
Исходя из этого была определена перспективность применения метода глубокой холодной регенерации со стабилизацией грунтов с помощью стабилизатора Стату-ЗП. [2]
В работе проведены исследования влияния стабилизатора и цемента на прочность гранулобетона, которая была подтверждена в экспериментах повышенным пределом прочности по сравнению с контрольными образцами, при этом комплексное воздействие стабилизатора и цемента привело к более плотной структуре. Цель экспериментальных исследований заключалась в получении эффективных композитов для дорожных оснований, сохраняющих стабильность свойств, как при нормальных условиях, так и при низкой температуре эксплуатации, а также более масштабного использования стабилизатора грунта в дорожном строительстве.
Для исследования применяли стабилизатор Статус-ЗП производства компании Статус-грунт. Для сравнения результатов исследований для получения гранулобетона использовали разное процентное соотношение стабилизатора и минеральной части. Так же для получения гранулобетона использовали цемент марки М400 ООО «Тимлюйский завод» соответствубщий ГОСТ 31108-2003.[4] Подбор оптимального состава гранулобетона с применением стабилизатора грунта Статус-ЗП представлен в таблице 1. Физико-механические показатели образцов гранулобетона определяли согласно ГОСТ 30491-2012 [3], представлены в таблице З.
Таблица 1
Подбор оптимального состава гранулобетона_
1.Оптимальное содержание компонентов по ГОСТ
№ Щ 10\20, гр Щ 5/10, гр Песок, гр Стабилизатор Цемент Вода
мл % гр % мл %
1 320,1 1042,62 732,8 1,5 0,007 40,8 2 150,96 7,4
2 320,1 1042,62 732,8 1,74 0,085 61,2 3 179,52 8,8
3 320,1 1042,62 732,8 2,04 0,1 81,6 4 220,32 10,8
4 320,1 1042,62 732,8 2,35 0,115 102 5 259,08 12,7
2. Уменьшение содержания только стабилизатора и воды
1.1 320,1 1042,62 732,8 1,23 0,006 40,8 2 110,16 5,4
1.2 320,1 1042,62 732,8 1,53 0,075 61,2 3 138,72 6,8
1.3 320,1 1042,62 732,8 1,84 0,090 81,6 4 193,8 9,5
1.4 320,1 1042,62 732,8 2,14 0,105 102 5 232,56 11,4
3.Уменьшение только содержания цемента
1/1 320,1 1042,62 732,8 1,5 0,007 20,4 1 150,96 7,4
1/2 320,1 1042,62 732,8 1,74 0,085 40,8 2 179,52 8,8
1/3 320,1 1042,62 732,8 2,04 0,1 61,2 3 220,32 10,8
1/4 320,1 1042,62 732,8 2,35 0,115 81,6 4 259,08 12,7
Требования по основным физико-механическим показателям образцов, которые предъявляет ГОСТ, представлены в таблице 2.
Таблица 2
Контрольные показатели гранулобетона по ГОСТ_
Наименование показателя Значение показателя, МПа
Предел прочности при сжатии 1,4
Средняя плотность образцов, кг/м3 1950-2050
Морозостойкость, циклы 22
На полученных оптимальных составах гранулобетона с применением стабилизатора грунта Ста-тус-ЗП были определены основные физико-механические характеристики (табл.3). В качестве сравнения влияния стабилизатора были исследованы 12 составов по 3 образца на каждый состав, а именно: с содержанием стабилизатора, цемента и воды согласно ГОСТ 30491-2012, с уменьшением содержания только стабилизатора и воды и с уменьшением содержания только цемента.
Таблица 3
Физико-механические показатели гранулобетона_
№ Прочность, МПа Плотность, кг.м3 Морозос-ть, циклы
Чистый | Фактич Чистый | Фактич Чистый | Фактич
1.Оптимальное содержание компонентов по ГОСТ
1 3,24 3,63 2219 2234 26 27
2 3,45 3,79 2220 2231 27 27
3 3,53 3,86 2212 2219 28 29
4 3,37 3,45 2205 2210 27 28
2. Уменьшение содержания только стабилизатора и воды
1.1 2,1 2,53 2301 2312 23 25
2.2 1,75 2,23 2284 2298 22 23
3.3 1,97 2,1 2297 2302 22 22
4.4 3,1 3,42 2311 2316 24 26
3.Уменьшение только содержания цемента
1/1 2,2 2,51 2301 2310 21 24
2/2 1,75 2,19 2283 2296 21 23
3/3 1,95 2,1 2295 2301 23 25
4/4 3,1 3,38 2311 2314 24 26
Исследование в работе определения прочности показывает то, что при введении Стабилизатора Статус-ЗП и цемента показатель прочности образца асфальтогранулобетона с использованием стабилизатора на чистом грунте значительно выше чем в контрольном образце на 0,5-2,0 раза, а на фактическом на 0,5-2,5 раза. Это подтверждают вышеизложенные предположения и исследования о том, что введение Стабилизатора Статус-ЗП влияет на физико-механические показатели гранулобетона.
Исследуемые образцы были изучены при помощи сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения JEOL JSM-6510LV (рис.3.2, ЦКП «Прогресс» ВСГУТУ). На рисунке 1 представлены микрофотографии структуры образцов при увеличении от 200 - до 1500 раз.
Рис. 2.4. Микрофотографии образцов х200-1500 а) с увеличением х 200; б) с увеличением х250; в) с увеличением х1000; д) с увеличением х1500.
Исследование гранулобетонных образцов при помощи растрового электронного микроскопа при увеличении в х1000 раз показало, что частицы минеральной части неправильной формы, имеющие большое количество углов и граней являются преобладающими по количеству (рисунок 2.4). Известно, что при прочих равных условиях, в образцах с частицами кубовидной формы по сравнению с шаровидными частицами, удельная поверхность смеси возрастает на 40%, а с частицами тетраэдрической формы - на 140%. Именно благодаря высокой удельной поверхности минеральные материалы обладают высокой структурирующей способностью по отношению к вяжущему. Поэтому при подборе состава минеральной части особое внимание следует уделять форме частиц.
Так же на микрофотографии видно то, что матрица минеральной части плотноструктурированная, без явно видимых дефектов в виде трещин которые могли появиться как от механического воздействия при формовке образцов, а так же при неправильно подобранном составе компонентов. Высокую плотность так же подтверждают показатели, приведённые в таблице 3, где все данные близкие по значению, стабильны и не имеют большой разброс. Вдобавок не обнаружены видимые пустоты и дефекты плотности матрицы, а так же видим некую кристаллическую структуру и связность, появление которой способствовало добавление дополнительных компонентов как стабилизатор Статус-3П и цемент, которые доказывают своё влияние по результатам физико-механических показателей.
Таким образом использование Стабилизатора Статус-3П и цемента позволило получить более плотный и прочный гранулобетон, рекомендуемый при устройстве слоя основания автомобильных дорог III и IV категории.
Библиографический список
1.[Патент СССР № 2471014, Опыт применения холодной регенерации. (Применение регенерационной машины ARC-700). Регенерация асфальтобетонных покрытий и грунтов. Тематическая подборка/ Г.С Бахрах и др.; заявлено 02.04.82]
2. [Патент № С-248-7743930136-01, Стабилизирующая добавка Статус-3П. - М.: ООО «Статус-Грунт»
3.ГОСТ 30491-2012 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства» - М.: «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве», 2013.-12 с.
4.ГОСТ 31108-2003 - «Цементы общестроительные. Технические условия» - М.: ИПК Издательство стандартов, 2017. - 3с.
БАРЛУКОВ НИКИТА ИГОРЕВИЧ - магистрант строительного факультета, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, Россия.
