ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ.

КАМСКИЕ ЧТЕНИЯ 

Тимиров Э.В.

(научный руководитель Галиакберов Р.Г.)

Камская государственная инженерно-экономическая академия.

(г. Набережные Челны - 2012).

ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ.

Применяемые в дорожном строительстве материалы требуют для своего изготовления специального сырья, сложной технологии производства и дорогостоящего оборудования.

Организация производства требует строительства специальных заводов, занимающих большие территории, транспортных средств для перевозки сырья, материалов и изделий, значительных расходов топлива и энергии.

Длительность технологического цикла при изготовлении изделий их таких материалов колеблется в пределах 1…10 суток и более.

В результате чего себестоимость строительных материалов весьма высока. Так, например, средняя себестоимость 1 м³сборного железобетона составляет примерно 3тыс.руб. при этом стоимость бетона слагается из следующих составляющих (в процентах):

Цемент ……………………………………32

Крупный заполнитель (щебень)…………42

Мелкий заполнитель песок ……………….7

Рабочая сила, топливо, энергия…………..8

Прочие расходы ………………………….11

Стоимость заполнителей составляет 45…50 % от общей стоимости бетона.

В строительстве целесообразно использовать ультраместные широко распространенные заполнители, то есть рыхлые грунты, добываемые в пределах строительной площадки или в непосредственной близости от нее: пески, супеси, лессы, глины, суглинки и т.д.

Экономическая эффективность строительного материала с применением указанных заполнителей в значительной мере будет зависеть от расхода и стоимости вяжущего. Использование для этих целей обычных порошкообразных цементов, доля которого , как указывалось ранее составляет более 30 % , и резкого роста цен на цемент в последнее время, ведет к значительному удорожанию строительства в целом.

Учитывая важность проблемы, а также введение на для студентов академии новой специальности «Автомобильные дороги и аэродромы» в лаборатории строительного факультета ИНЭКА проводиться ряд исследований по теме: «Повышение долговечности дорожных оснований», направленных на поиск альтернативных решений в разработке новых строительных материалов. За основной компонент материала принят, самый дешевый из имеющихся материалов – грунт, который, для получения необходимых параметров, укрепленный реагентом (неорганическими вяжущими).

Соотношение реагент – грунт устанавливались в широком интервале: от 1꞉100 до 1꞉10 в зависимости от поставленных задач при выполнении тех или иных химических или физико-химических анализов. Исходная консистенция систем реагент – грунт принималась от твердопластичной и пластично-текучей до жидкой. Таким образом, ряд специфичных систем, предназначенных для решения важных в теоретическом и прикладном отношении вопросов физико-химических основ разрабатываемой технологии.

Для приготовления систем реагент – грунт применялись фосфорсодержащие вещества (H₃PO₄ и ее соли). Из множества исследованных систем необходимо выделить, как наиболее важную – H₃PO₄ – грунт , чему способствовали специфические особенности фосфорной кислоты, как одного из простейших по своему химическому составу реагентов, отличающегося к тому же высокой эффективностью.

В исследованиях использовано три характерных разновидностей грунтов из строящихся автомобильных дорог федерального значения на территории Татарстана. Кроме грунтов поверхностной толщи, представляющих собой полиминеральные смеси, в исследованиях использованы детально изученные «Методические рекомендации по обработке результатов исследований грунтов П-702-70 Гидропроект – Москва -1979 и «Минеральное сырье Татарской АССР – Казанский университет -1980г.

В целях сокращения расходов фосфорной кислоты при проведении опытов использовались минеральные добавки, полученные из производственных отходов местных промышленных предприятий, в частности КамАЗа. Их соотношения также устанавливались в широком интервале.

С целью изучения природы химических процессов и механизма взаимодействия, например, фосфорсодержащих и других реагентов с глинистыми грунтами, разработан комплексный дифференцированный химический анализ многокомпонентных систем типа реагент – грунт.

Комплексность указанного метода заключается в широком охвате исследуемой системы различными видами систематизированных химических испытаний, соответственно конкретному их состоянию. Дифференцированность же метода заключается в том, что исследуемая система последовательно испытывается в несколько этапов, включающих заданные комплексы химических определений , применительно к изменениям состояния системы и ее компонентов во времени .

Требуемые изменения состояния компонентов систем реагент - грунт интенсифицируются или обеспечиваются с помощью воздействия различных дисперсионных сред, отличающихся заданной степенью агрессивности к исследуемому виду укрепленного грунта.

Комплексный дифференцированный химический анализ грунтов, укрепленных путем синтеза вяжущих, основывается на сформулированных и подтвержденных экспериментально важнейших положениях, учитывающих непрерывность химических реакций в системах реагент – грунт; синтез новообразований, обладающих вяжущими свойствами; современные представления о процессах твердения минеральных вяжущих веществ; возможность последовательного получения в растворенном виде (с помощью воздействия заданных дисперсионных сред) продуктов химической реакций, определяющих состав и свойства новообразований, цементирующих грунт.

Физические исследования грунтов, укрепленных фосфатными и другими вяжущими на прочностные характеристики: изгиб и сжатие, выявили специфические особенности изменения свойств грунтов после их обработки различными добавками реагентов.

Установлено, что в два-три раза меньше добавки H₃PO₄ в 3^х разновидностях естественных глинистых грунтах , вызывают наибольшее изменения (трансформацию) минеральных составляющих в обработанных грунтах.

Исследования процессов схватывания и твердения фосфатных вяжущих, синтезируемых на основе алюмосиликатов грунтов, выполнено методом пенетрации пластичных смесей H₃PO₄ – грунт на приборе ВИКА. Установлено, что консистенция пластичной смеси H₃PO₄ – начинает изменяться не сразу после ее затворения, а лишь спустя несколько часов (3…5ч). Это позволили определить начало схватывания синтезируемого вяжущего в грунтовой смеси по общепринятой для неорганических вяжущих методике. Доказано, что твердение пластичной смеси H₃PO₄ – грунт зависит от содержания воды в смеси W, %; дозы H₃PO₄ , %; дозы минеральных добавок в смеси, %; продолжительности периода твердения; температуры и влажности окружающей среды, минерального состава глинистой фракции и ее содержания в грунте и т.д.

Характер соотношения глинистых минералов и минеральных добавок (отходов) в обрабатываемом грунте оказывает доминирующее влияние на эффективность процессов его укрепления путем синтеза вяжущих. Экспериментально доказана рациональность подбора оптимальных отношений глинистых минералов и минеральных добавок в сырьевых смесях, предназначенных для синтеза вяжущих веществ.