RU2757238C1 - Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed - Google Patents
Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757238C1 RU2757238C1 RU2020140354A RU2020140354A RU2757238C1 RU 2757238 C1 RU2757238 C1 RU 2757238C1 RU 2020140354 A RU2020140354 A RU 2020140354A RU 2020140354 A RU2020140354 A RU 2020140354A RU 2757238 C1 RU2757238 C1 RU 2757238C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- functional layers
- roadbed
- sand
- binder
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C21/00—Apparatus or processes for surface soil stabilisation for road building or like purposes, e.g. mixing local aggregate with binder
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C3/00—Foundations for pavings
- E01C3/04—Foundations produced by soil stabilisation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для создания функциональных слоев земляного полотна путем комплексного укрепления местных грунтов при строительстве автомобильных и железных дорог. К функциональным слоям относятся: морозозащитный слой, теплоизолирующий слой, рабочий слой - для автомобильных дорог; защитный слой - для железных дорог.The invention relates to road construction and can be used to create functional layers of the subgrade by comprehensive strengthening of local soils during the construction of roads and railways. The functional layers include: frost-protective layer, heat-insulating layer, working layer - for highways; protective layer - for railways.
Известен «Состав для дорожного строительства», который содержит масс. %: портландцемент - 6-12, заполнитель - 72-88, октилтриэтоксисилан/эмульсия октилтриэтоксисилана - 0,005-0,04, водный раствор сополимера на основе полиоксиэтиленовых производных ненасыщенных карбоновых кислот/ карбоксилатный полиэфир - 0,02-0,20, - вода -4,83-17,94. [Патент RU на изобретение №2603682 опубл. 27.11.2016 Бюл. №33].Known "Composition for road construction", which contains masses. %: Portland cement - 6-12, aggregate - 72-88, octyltriethoxysilane / octyltriethoxysilane emulsion - 0.005-0.04, aqueous solution of a copolymer based on polyoxyethylene derivatives of unsaturated carboxylic acids / carboxylate polyester - 0.02-0.20, - water - 4.83-17.94. [Patent RU for invention No. 2603682 publ. 11/27/2016 Bul. No. 33].
Недостаткам данного изобретения являются невысокие физико-механические показатели состава. На снижение качества конечного материала влияет применение эмульсии октилтриэтоксисилана и полимера, их использование в жидком виде требует дополнительной корректировки смеси из-за естественной влажности грунта, что так же отрицательно сказывается на качестве конечного продукта.The disadvantages of this invention are the low physical and mechanical properties of the composition. The decrease in the quality of the final material is affected by the use of an emulsion of octyltriethoxysilane and polymer, their use in liquid form requires additional adjustment of the mixture due to the natural moisture content of the soil, which also negatively affects the quality of the final product.
Наиболее близким к заявляемому изобретению техническим решением, принятому за прототип, является «Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений», содержащая песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм (грунт); минеральное вяжущее -портландцемент с минеральными добавками; гидролизный лигнин; полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярных поверхностно-активных веществ: поли (2-пропенамида) и продуктов гидролиза поливинилацетата при следующем соотношении компонентов, масс. %: песок из отсевов дробления - 82-85; гидролизный лигнин - 5-2; портландцемент - 8-6; полимерный композит - 0,4-0,8 (сверх 100%); вода - 5-7. [Патент RU на изобретение №2726094 опубл. 09.07.2020 Бюл. №19].The closest to the claimed invention, the technical solution adopted for the prototype is "Composition for the device of the foundations of road pavements and other engineering structures", containing sand from screenings of crushing fraction of 0-5 mm (soil); mineral binder - Portland cement with mineral additives; hydrolysis lignin; polymer composite in the form of a colloidal solution of high-molecular surfactants: poly (2-propenamide) and polyvinyl acetate hydrolysis products in the following ratio of components, wt. %: sand from crushing screenings - 82-85; hydrolysis lignin - 5-2; Portland cement - 8-6; polymer composite - 0.4-0.8 (over 100%); water - 5-7. [Patent RU for invention No. 2726094 publ. 07/09/2020 Bul. No. 19].
К недостатку данной композиции относится то, что она обладает низкими физико-механическими показателями. Также полимерный композит, входящий в состав композиции, находится в жидком состоянии, однако достаточно часто при строительстве земляного полотна увлажнять грунт не требуется, т.к. влажность грунта уже близка к оптимальной, соответственно снижается качество композиции и усложняется ввод данного полимерного композита при выполнении строительных работ.The disadvantage of this composition is that it has low physical and mechanical properties. Also, the polymer composite, which is part of the composition, is in a liquid state, however, quite often during the construction of the subgrade it is not required to moisten the soil, because the moisture content of the soil is already close to the optimal one; accordingly, the quality of the composition decreases and the introduction of this polymer composite during construction work becomes more difficult.
Изобретение направлено на повышение физико-механических характеристик композиции (дорожно-строительного материала) для устройства функциональных слоев земляного полотна за счет применения комплексного вяжущего, полученного совместным помолом портландцементного клинкера и добавок различного функционального назначения и качественного введения полимерной составляющей в его состав.The invention is aimed at improving the physical and mechanical characteristics of the composition (road-building material) for the arrangement of functional layers of the subgrade due to the use of a complex binder obtained by joint grinding of Portland cement clinker and additives for various functional purposes and high-quality introduction of the polymer component into its composition.
Это достигается тем, что композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна содержит грунт, вяжущее и воду. В качестве грунта используют песок. В качестве вяжущего используют комплексное вяжущее, полученное совместным помолом портландцементного клинкера, гипса, анионного олигомера - добавки Melment F10, волластонита, активного кремнезема, с удельной поверхностью 450 м2/кг при их массовом соотношении 17:1:0,2:1,7:0,1 соответственно. Соотношение компонентов заявляемой композиции составляет, масс. %:This is achieved by the fact that the composition for the device of functional layers of the subgrade contains soil, binder and water. Sand is used as a soil. As a binder, a complex binder is used, obtained by joint grinding of Portland cement clinker, gypsum, anionic oligomer - additives Melment F10, wollastonite, active silica, with a specific surface area of 450 m 2 / kg at their mass ratio of 17: 1: 0.2: 1.7 : 0.1, respectively. The ratio of the components of the claimed composition is, mass. %:
Достижение указанного технического результата обусловлено, большой однородностью и плотностью структуры дорожно-строительного материала с большим количеством новообразований гидросиликатов кальция в виде сеток и столбчатых продолговатых кристаллов за счет применения комплексного вяжущего и большей прочностью контактной зоны между частицами кварца с продуктами гидратации как комплексного вяжущего, так и их взаимодействия с глинистыми частицами песка.The achievement of this technical result is due to the high homogeneity and density of the structure of the road-building material with a large number of new formations of calcium hydrosilicates in the form of nets and columnar elongated crystals due to the use of a complex binder and a greater strength of the contact zone between quartz particles with hydration products of both a complex binder and their interactions with clayey sand particles.
Характеристика исходных материалов:Characteristics of raw materials:
1. Песок по ГОСТ 25100-2011;1. Sand according to GOST 25100-2011;
2. Комплексное вяжущее, в виде механоактивированной порошковой смеси (МПС), состоящее из:2. Complex binder, in the form of a mechanically activated powder mixture (MPS), consisting of:
- портландцементного клинкера (К) по ГОСТ 31108-2016,- Portland cement clinker (K) in accordance with GOST 31108-2016,
- гипса (Г) по ГОСТ 4013-2019,- gypsum (G) in accordance with GOST 4013-2019,
- анионного олигомера - добавки Melment F10 (Д) по ГОСТ 24211-2008,- anionic oligomer - additives Melment F10 (D) in accordance with GOST 24211-2008,
- природного минерала волластонита (В) с химической формулой CaSiO3,- natural mineral wollastonite (B) with the chemical formula CaSiO 3 ,
- активного кремнезема (АК) по ГОСТ 9428-73 (активировано (помол) в шаровой мельнице до удельной поверхности 450 м2/кг; массовое соотношение материалов: К:Г:Д:В:АК=17:1:0,2:1,7:0,1)- active silica (AK) in accordance with GOST 9428-73 (activated (grinding) in a ball mill to a specific surface of 450 m 2 / kg; mass ratio of materials: K: G: D: V: AK = 17: 1: 0.2: 1.7: 0.1)
3. Вода по ГОСТ 23732-2011.3. Water in accordance with GOST 23732-2011.
Композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна транспортных объектов разработана в соответствии с требованиями ГОСТ Р 55224-2012 и ГОСТ 23558-94. Процентный состав композиции был установлен опытным путем на основании результатов определения физико-механических характеристик полученного дорожно-строительного материала (табл. 1).The composition for the arrangement of functional layers of the subgrade of transport facilities was developed in accordance with the requirements of GOST R 55224-2012 and GOST 23558-94. The percentage composition of the composition was established empirically based on the results of determining the physical and mechanical characteristics of the obtained road-building material (Table 1).
Для расчета необходимого количества воды в композиции определялась максимальная плотность и оптимальная влажность согласно ГОСТ 22733-2016. Предварительно песок высушивался до воздушно-сухого состояния. Затем в высушенный грунт вводили приготовленное комплексное вяжущее в виде МПС в количестве от 7 до 10% с шагом в 1%. МПС готовилась заранее в шаровой мельнице совместным помолом портландцементного клинкера и добавок различного функционального назначения: гипса, анионного олигомера - добавки Melment F10, природного минерала волластонита, активного кремнезема. Производили перемешивание композиции и доводили грунт до оптимальной влажности. Из полученной смеси изготавливали образцы в соответствии с ГОСТ 23558-94. По истечению срока твердения композиция была испытана на прочность, морозостойкость при разных режимах водонасыщения по ГОСТ 30491-2012. Результаты испытаний в сопоставлении с данными прототипа представлены в таблице 1.To calculate the required amount of water in the composition, the maximum density and optimal humidity were determined in accordance with GOST 22733-2016. The sand was preliminarily dried to an air-dry state. Then, the prepared complex binder was introduced into the dried soil in the form of MPS in an amount of 7 to 10% with a step of 1%. MPS was prepared in advance in a ball mill by joint grinding of Portland cement clinker and additives of various functional purposes: gypsum, anionic oligomer - additive Melment F10, natural mineral wollastonite, active silica. The composition was mixed and the soil was brought to the optimum moisture content. Samples were made from the resulting mixture in accordance with GOST 23558-94. After the expiration of the hardening period, the composition was tested for strength, frost resistance at different modes of water saturation in accordance with GOST 30491-2012. The test results in comparison with the prototype data are presented in table 1.
Пример использования представлен на составе №4 (таблица 1): Брали 10 кг песка с оптимальной влажностью 7%. Высушили песок до влажности 0%, ввели в песок 1,20 кг комплексного вяжущего в виде МПС. МПС приготовили заранее в шаровой мельнице совместным помолом 1 кг портландцементного клинкера и добавок различного функционального назначения: гипса - 0,06 кг, анионного олигомера - добавки Melment F10 -0,016 кг, природного минерала волластонита - 0,113 кг, активного кремнезема - 0,008 кг. Перемешали песок и комплексное вяжущее и добавили 0,84 кг воды. Согласно требованиям ГОСТ 30491-2012 методом прессования изготовили образцы цилиндрической формы и балочки в виде призм по три партии каждого состава. Полученные образцы твердели при температуре воздуха 20±2°С, влажности - не менее 95% в течение 28 суток. После окончания срока твердения образцы композиции были испытаны на прочность, морозостойкость при полном и капиллярном режиме водонасыщения. Предел прочности на сжатие - 4,47-4,82 МПа (капиллярное водонасыщение); 4,05-4,57 МПа (полное водонасыщение). Предел прочности на растяжение при изгибе - 1,26-1,46 МПа (капиллярное водонасыщение); 0,75-0,82 МПа (полное водонасыщение). Морозостойкость - 20 циклов (капиллярное и полное водонасыщение).An example of use is presented on the composition No. 4 (table 1): We took 10 kg of sand with an optimum moisture content of 7%. The sand was dried to a moisture content of 0%, and 1.20 kg of a complex binder in the form of MPS was introduced into the sand. MPS was prepared in advance in a ball mill by joint grinding of 1 kg of Portland cement clinker and additives for various functional purposes: gypsum - 0.06 kg, anionic oligomer - additive Melment F10 - 0.016 kg, natural mineral wollastonite - 0.113 kg, active silica - 0.008 kg. Mixed sand and complex binder and added 0.84 kg of water. According to the requirements of GOST 30491-2012, samples of a cylindrical shape and beams in the form of prisms, three batches of each composition, were manufactured by pressing. The samples obtained hardened at an air temperature of 20 ± 2 ° C, humidity - not less than 95% for 28 days. After the end of the hardening period, the samples of the composition were tested for strength, frost resistance at full and capillary water saturation. Compressive strength - 4.47-4.82 MPa (capillary water saturation); 4.05-4.57 MPa (full water saturation). Ultimate tensile strength in bending - 1.26-1.46 MPa (capillary water saturation); 0.75-0.82 MPa (full water saturation). Frost resistance - 20 cycles (capillary and full water saturation).
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна автомобильных и железных дорог позволяет получить дорожно-строительный материал с высокими физико-механическими показателями. Ее преимуществами являются небольшое число компонентов, стабильность введения полимерной составляющей, т.к. она уже входит в состав комплексного вяжущего. Композиция для устройства функциональных слоев земляного полотна автомобильных и железных дорог обладает следующими характеристиками: прочность на сжатие - 4,00- 5,38 МПа; прочность на растяжение при изгибе - 0,59-1,36 МПа; морозостойкость - 20 циклов - при содержании комплексного вяжущего 8-10 масс. %, а исходного грунта 82-85 масс. %. По прототипу получен материал с прочностью на сжатие 2,80-4,00 МПа, морозостойкостью 15 циклов (сравниваются сопоставимые результаты при полном режиме водонасыщения). Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the claimed composition for the device of functional layers of the roadbed of automobile and railways allows to obtain road-building material with high physical and mechanical properties. Its advantages are the small number of components, the stability of the introduction of the polymer component, because it is already part of the complex binder. The composition for the construction of functional layers of the roadbed of motorways and railways has the following characteristics: compressive strength - 4.00-5.38 MPa; tensile strength in bending - 0.59-1.36 MPa; frost resistance - 20 cycles - with a complex binder content of 8-10 wt. %, and the original soil 82-85 wt. %. According to the prototype, a material with a compressive strength of 2.80-4.00 MPa, frost resistance of 15 cycles was obtained (comparable results are compared with a full regime of water saturation). This difference from the prototype gives grounds to assert that the proposed technical solution meets the criterion of patentability of the invention "novelty".
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники, не подтвердило наличие в последних признаках, совпадающих с его отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other known technical solutions in this field of technology, did not confirm the presence in the latter of features that coincide with its distinctive features, or features that affect the achievement of the specified technical result. This made it possible to conclude that the invention meets the “inventive step” criterion.
Таким образом, использование предлагаемой композиции для устройства функциональных слоев земляного полотна позволит получить дорожно-строительный материал с точным содержанием добавок различного функционального назначения, ввод которых не будет требовать особенную технологию строительства; обладающего прочностью на сжатие - 4,00- 5,38 МПа, прочностью на растяжение при изгибе - 0,59-1,36 МПа, и морозостойкостью 20 циклов.Thus, the use of the proposed composition for the arrangement of functional layers of the subgrade will allow obtaining road-building material with the exact content of additives for various functional purposes, the introduction of which will not require a special construction technology; having a compressive strength of 4.00-5.38 MPa, a tensile bending strength of 0.59-1.36 MPa, and frost resistance of 20 cycles.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140354A RU2757238C1 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020140354A RU2757238C1 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2757238C1 true RU2757238C1 (en) | 2021-10-12 |
Family
ID=78286375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020140354A RU2757238C1 (en) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2757238C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090060984A (en) * | 2009-05-25 | 2009-06-15 | 한상관 | Construction civil engineering method and bicycle road combined use of pitchable bicycle combined use road |
| RU2473731C1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-27 | Закрытое акционерное общество "ИМЭТСТРОЙ" (ЗАО "ИМЭТСТРОЙ") | Method of making rough paving from cement concrete |
| US8377579B2 (en) * | 2007-07-26 | 2013-02-19 | Italcementi S.P.A. | Coatings based on hydraulic binders with an optimal rheology and high photocatalytic activity |
| RU2603682C1 (en) * | 2015-07-08 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ | Composition for road construction |
| RU2726094C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Composition for arrangement of road pavements bases and other engineering constructions |
| RU2726096C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-07-09 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method for completion of construction of production well with horizontal end of wellbore |
-
2020
- 2020-12-08 RU RU2020140354A patent/RU2757238C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8377579B2 (en) * | 2007-07-26 | 2013-02-19 | Italcementi S.P.A. | Coatings based on hydraulic binders with an optimal rheology and high photocatalytic activity |
| KR20090060984A (en) * | 2009-05-25 | 2009-06-15 | 한상관 | Construction civil engineering method and bicycle road combined use of pitchable bicycle combined use road |
| RU2473731C1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-27 | Закрытое акционерное общество "ИМЭТСТРОЙ" (ЗАО "ИМЭТСТРОЙ") | Method of making rough paving from cement concrete |
| RU2603682C1 (en) * | 2015-07-08 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ | Composition for road construction |
| RU2726094C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Composition for arrangement of road pavements bases and other engineering constructions |
| RU2726096C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-07-09 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method for completion of construction of production well with horizontal end of wellbore |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Persson | A comparison between mechanical properties of self-compacting concrete and the corresponding properties of normal concrete | |
| Lim et al. | Effect of different sand grading on strength properties of cement grout | |
| Suksiripattanapong et al. | Evaluation of polyvinyl alcohol and high calcium fly ash based geopolymer for the improvement of soft Bangkok clay | |
| Chhorn et al. | Consistency control of roller-compacted concrete for pavement | |
| Tian et al. | Effects of cement contents on the performance of cement asphalt emulsion mixtures with rapidly developed early-age strength | |
| Zheng et al. | Mix design method for permeable base of porous concrete | |
| Borhan et al. | Experimental investigations on polymer modified pervious concrete | |
| JP2011038104A (en) | Chemical agent for improving engineering properties of soil | |
| Arabani et al. | Use of nanoclay for improvement the microstructure and mechanical properties of soil stabilized by cement | |
| Athanasopoulou | The role of curing period on the engineering characteristics of a cement-stabilized soil | |
| Li et al. | Cement-fly ash stabilization of cold in-place recycled (CIR) asphalt pavement mixtures for road bases or subbases | |
| JP3122532B2 (en) | Road composition | |
| RU2757238C1 (en) | Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed | |
| Krishnan et al. | Study on behaviour of soil with phosphogypsum as stabiliser | |
| RU2750536C1 (en) | Composition for the arrangement of functional layers of the roadbed | |
| Yao et al. | Freeze-thaw resistance of cement-stabilized gangue bonding materials: Effects of an ionic stabilizer | |
| Dimter et al. | Strength properties of fly ash stabilized mixes | |
| JP6450848B2 (en) | SBS latex for concrete modification | |
| RU2005701C1 (en) | Peat-containing composition | |
| Prasad et al. | The potential of cement stabilized gravelly soils as construction material | |
| US9850169B2 (en) | Hydraulic mortar with glass | |
| Falade et al. | Influence of superplasticizer and varying aggregate size on the drying shrinkage and compressive strength of laterised concrete | |
| RU2754841C9 (en) | Ground mix for road construction | |
| RU2771804C1 (en) | Reinforced soil for the constructing the bases of rigid pavements of roads and railways | |
| RU2750461C1 (en) | Dry mixture for preparing a composition for controlled compensation injection into foundation soil of buildings and structures |