СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА / Современные строительные материалы

Д.т.н. Ерофеев В. Т., к.т.н. Ликомаскин А. И., аспирант Авдонин В. В.

ФГБОУ ВПО «НИ МГУ им. Н. П. Огарева», г. Саранск

Изучение влияния химических добавок на прочностные свойства грунтов, укрепленных комплексными вяжущими на основе цемента

На сегодняшний день одной из актуальных задач дорожно-строительной отрасли ряда регионов страны является поиск современных, технологичных и экономически выгодных путей решения проблемы запасов прочных каменных материалов. Альтернативой для привозного каменного материала на объектах дорожного строительства с невысокой интенсивностью движения автотранспорта или имеющих сезонность использования: сельские автомобильные дороги, полевые дороги – может стать применение местных строительных материалов, укрепленных комплексным вяжущим [1].

Комплексный метод укрепления грунтов с применением модифицирующих, химических добавок и различных поверхностно-активных веществ позволяет направленно изменять свойства конечного продукта, как правило, значительно улучшая его физико-механические свойства.

В этой связи цель работы состоит в изучении влияния химических добавок, применяемых в качестве модификаторов, на прочностные свойства грунтов при их комплексном укреплении цементом.

Изучалась в соответствии с требованиями ГОСТ прочность укрепленного грунта на 28 сутки в естественно-сухом и водонасыщенном состоянии [2]. В качестве химических добавок применялись следующие материалы: смола эпоксидная алифалическая марки «ДЭГ-1», натриевое жидкое стекло, сода кальцинированная, известь, глицерин.

Составы испытанных на прочность образцов связного грунта (глина тяжелая, число пластичности равно 28) с комплексными вяжущими приведены в таблице 1.

Таблица 1– Содержание химических добавок для укрепления связного грунта

Наименование материала	Содержание компонентов, массовых частей
	Номер состава смеси
	1	2	3	4	5	6	7	8
Грунт	100	100	100	100	100	100	100	100
Цемент	10	10	10	10	10	10	10	10
Смола «ДЭГ-1»	-	0,7	-	-	0,7	-	-	0,7
Стекло натриевое жидкое	-	-	0,7	-	-	0,7	-	-
Сода	-	-	-	0,7	0,7	0,7	-	-
Известь	-	-	-	-	-	-	0,4	0,4

Результаты испытания прочности на сжатие образцов в естественно-сухом и водонасыщенном состоянии отражены на рис. 1.

Рисунок. 1 - Зависимость изменения прочности на сжатие образцов из связного грунта с комплексным вяжущим в естественно-сухом и водонасыщенном состоянии

Применение различных модифицирующих добавок ведет к незначительному росту прочности на сжатие, но не у всех материалов (см. составы № 3 и 7). Однако введение соды и смолы, а тек же 2-х компонентных добавок с этими веществами, позволяет добиться более равномерного распределения материала в массе смеси, снижения времени смешения.

В таблице 2 представлены составы смесей несвязного грунта (песок очень мелкий, содержание пылевидных и глинистых частиц 8,4%) с комплексными вяжущими.

Таблица 2 – Содержание добавок для укрепления несвязного грунта

Материал	Содержание компонентов, массовых частей
	Номер состава смеси
	1	2	3	4	5
Грунт песчаный	100	100	100	100	100
Грунт глина тяжелая	-	-	-	20	20
Цемент	7,5	7,5	5,0	7,5	7,5
Сода	-	0,375	0,35	0,375	0,375
Глицерин	-	-	-	-	0,0937

Результаты испытания прочности на сжатие образцов показаны на рис. 2.

Рис. 2 - Зависимость изменения прочности на сжатие образцов из смеси несвязного грунта с комплексным вяжущим в естественно-сухом и водонасыщенном состоянии

С целью улучшения связности частиц грунта в составы №4 и №5 добавляли 20 массовых частей глины. За счет этого удалось увеличить прочность образцов в водонасыщенном состоянии, которая стала практически равна прочности в естественно-сухом состоянии – коэффициент водостойкости равен 0,97 и 0,98 для составов № 4 и №5 соответственно.

Таким образом, по результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1. Прочностные свойства слоя дорожной одежды из укрепленного грунта не будут зависеть от переувлажнения или высыхания его отдельных участков, т. к. коэффициент водостойкости практически равен единице.

2. Укрепление местных несвязных грунтов комплексным вяжущим с применением добавок позволит получить материал с маркой по прочности М-40.

3. Добавки химических веществ, применяемые для комплексного укрепления связных грунтов, оказывают на конечный продукт различное влияние: не только повышая его характеристики, но порой и снижая их. Поэтому экономическая целесообразность использования того или иного материала совместно с цементом должна быть рассмотрена только после проведения соответствующих лабораторных исследований.

4. Применение глицерина в качестве ПАВ (состав №5), позволило сократить время смешения и увеличить однородность смеси.

Литература:

1. ВСН 158-69. Технические указания по комплексным методам укрепления грунтов цементом с применением добавок химических веществ при устройстве дорожных и аэродромных оснований и покрытий. – введ. 1969–11–01. – Москва : Минтрансстрой СССР ; М. : Изд-во стандартов. 1969. – 3 с.

2. ГОСТ 23558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия. – Взамен ГОСТ 23558-79 ; введ. 01.01.1995. – Москва : Госстрой России ; М. : Изд-во стандартов. 1995. – 8 с.