RU2764507C1

RU2764507C1 - Construction of roadwear with fiber reinforcement

Info

Publication number: RU2764507C1
Application number: RU2021113105A
Authority: RU
Inventors: Алла Сергеевна Гришина; Матвей Сергеевич Косиков
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-01-18

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to construction, namely the construction of temporary roads at a construction site. The pavement structure is a compacted fibrous soil, which is a mixture of particles of non-cohesive or slightly cohesive soil and short synthetic reinforcing fibers, evenly distributed throughout the volume of the soil. The proposed design will increase the strength, bearing capacity and reduce the deformability of dirt roads. This design is proposed to be used for the construction of temporary roads at the construction site.

EFFECT: use of scraps of plastic nets formed during production will reduce the cost of installing the road and dispose of waste.

1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству временных дорог на строительной площадке.The invention relates to the field of construction, namely the construction of temporary roads at a construction site.

Одним из перспективных решений уменьшения стоимости строительства является уменьшение стоимости возведения временных дорог на строительной площадке, так как стоимость дороги может достигать до 2% от стоимости строительства. Временные дороги на строительной площадке должны обеспечивать беспрепятственный проезд тяжелой строительной техники и транспорта. Внедрение в грунт волокнистых материалов является эффективным методом повышения его физико-механических и эксплуатационных характеристик.One of the promising solutions to reduce the cost of construction is to reduce the cost of erecting temporary roads at the construction site, since the cost of the road can reach up to 2% of the construction cost. Temporary roads at the construction site should provide unhindered passage of heavy construction equipment and vehicles. The introduction of fibrous materials into the soil is an effective method for improving its physical, mechanical and operational characteristics.

Известна конструкция дорожной одежды с использованием армированного монолитного цементобетона (патент RU №2248425 от 25.03.2003). Конструкция состоит из песчаного подстилающего слоя с уложенным на него гидрофобным рулонным материалом и монолитного цементобетонного слоя. Верхний слой армирован хаотично расположенными и равномерно распределенными по всему объему волокнами фибры с эффектом взаимосцепления и жесткой анкеровки в бетоне. Средний слой армирован объемной сотообразной георешеткой типа геориф, для создания элементов шпунтового соединения между соседними бетонными блоками, выполняющей роль не снимаемой опалубки при формировании слоя и функцию технологических швов в бетонном монолите. Нижний слой армирован горизонтально расположенной геосеткой с возможностью работы волокон на растяжение в продольном и поперечном направлениях.Known construction of pavement using reinforced monolithic cement concrete (patent RU No. 2248425 dated 25.03.2003). The structure consists of a sandy underlying layer with a hydrophobic roll material laid on it and a monolithic cement-concrete layer. The top layer is reinforced with randomly located and evenly distributed throughout the volume fiber fibers with the effect of interlocking and rigid anchoring in concrete. The middle layer is reinforced with a volumetric honeycomb geogrid of the georif type, to create elements of a tongue and groove connection between adjacent concrete blocks, which acts as a non-removable formwork when forming the layer and the function of technological joints in the concrete monolith. The bottom layer is reinforced with a horizontally located geogrid with the ability to work the fibers in tension in the longitudinal and transverse directions.

Недостатком данной конструкции является большая трудоемкость устройства конструкции, дороговизна конструкции, а также невозможность демонтажа после окончания работ на строительной площадке.The disadvantage of this design is the high labor intensity of the structure, the high cost of the structure, as well as the impossibility of dismantling after completion of work on the construction site.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной конструкции по совокупности признаков является конструкция дорожной одежды для временных дорог сельскохозяйственного назначения (патент RU №2596164 от 27.08.2016). В предлагаемой конструкции дорожной одежды для временных дорог сельскохозяйственного назначения для обеспечения беспрепятственного проезда грунт армируется стеблями хлебных злаков длиной не более 4 см из расчета 15 кг/м. Данная конструкция принята за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed design in terms of a set of features is the design of pavement for temporary agricultural roads (patent RU No. 2596164 dated 08/27/2016). In the proposed design of pavement for temporary agricultural roads, to ensure unhindered passage, the soil is reinforced with cereal stalks no more than 4 cm long at the rate of 15 kg/m. This design is taken as a prototype.

Недостатком известной конструкции является то, что в качестве армирующего материала используются стебли хлебных злаков, которые повреждаются в процессе перемешивания, имеют малую прочность на растяжение и со временем сгнивают в грунте.The disadvantage of the known design is that the stalks of cereals are used as a reinforcing material, which are damaged during mixing, have low tensile strength and eventually rot in the ground.

Задачей изобретения является повышение долговечности, прочности и несущей способности временных дорог, одновременно со снижением деформативности и трудоемкости. Кроме того, изобретение позволит снизить количество отходов, образующихся при производстве пластиков сеток.The objective of the invention is to increase the durability, strength and bearing capacity of temporary roads, while reducing the deformability and labor intensity. In addition, the invention will reduce the amount of waste generated in the production of plastic nets.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, - земляное полотно, выполненное из уплотненного фиброгрунта, армированного хаотично расположенными и равномерно распределенными по всему объему грунта волокнами.Signs of the prototype, coinciding with the signs of the claimed invention, is a subgrade made of compacted fibrous soil, reinforced with fibers randomly located and evenly distributed throughout the volume of the soil.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известной конструкции дорожной одежды, включающей земляное полотно, выполненное из уплотненного фиброгрунта, армированного хаотично расположенными и равномерно распределенными по всему объему грунта волокнами, согласно изобретению в качестве армирующих волокон использованы синтетические обрезки, образующиеся при производстве пластиковых сеток, из расчета 2-5% от веса сухого грунта.The problem was solved due to the fact that in the known design of the pavement, including the subgrade, made of compacted fibrous soil, reinforced with fibers randomly located and evenly distributed throughout the volume of the soil, according to the invention, synthetic trimmings formed during the production of plastic materials are used as reinforcing fibers. nets, at the rate of 2-5% of the weight of dry soil.

Отличительным признаком является применение в качестве армирующих волокон полипропиленовых и полиэфирных обрезков, образующихся при производстве пластиковых сеток из мононитей, которые по своей сути являются отходами, из расчета 2-5% от веса сухого грунта. Волокна имеют диаметр 0,65-0,8 мм, длину от 2 до 50 мм.A distinctive feature is the use of polypropylene and polyester scraps as reinforcing fibers, which are formed during the production of plastic nets from monofilaments, which are essentially waste, at the rate of 2-5% of the weight of dry soil. The fibers have a diameter of 0.65-0.8 mm, a length of 2 to 50 mm.

Экспериментально установлено, что при расходе синтетических волокон менее 2% от веса грунта эффект армирования отсутствует, механические характеристики грунта меняются незначительно.It has been experimentally established that when the consumption of synthetic fibers is less than 2% of the weight of the soil, there is no reinforcement effect, the mechanical characteristics of the soil change insignificantly.

При расходе синтетических волокон более 5% волокна неравномерно распределяются по объему грунта, образуются участки с локальной концентрацией армирующих нитей, что приводит к неоднородности фиброгрунта и снижению его механических характеристик.When the consumption of synthetic fibers is more than 5%, the fibers are unevenly distributed over the volume of the soil, areas with a local concentration of reinforcing threads are formed, which leads to heterogeneity of the fiber soil and a decrease in its mechanical characteristics.

Решение технической задачи достигается тем, что конструкция дороги выполнена из фиброгрунта с коэффициентом уплотнения проезжей части земляного полотна 0,95-0,98 и толщиной слоя 10-30 см. Фиброгрунт представляет собой смесь частиц несвязного или малосвязного грунта и коротких синтетических армирующих волокон. Для армирования используют хаотично расположенные и равномерно распределенные по всему объему грунта волокнистые отходы производства пластиковых сеток, которые представляют собой отрезки нитей длиной от 2 до 50 мм из расчета 2-5% от веса сухого грунта.The solution of the technical problem is achieved by the fact that the road structure is made of fiber soil with a compaction coefficient of the carriageway of the subgrade of 0.95-0.98 and a layer thickness of 10-30 cm. Fiber soil is a mixture of particles of loose or slightly cohesive soil and short synthetic reinforcing fibers. For reinforcement, randomly located and evenly distributed throughout the entire volume of the soil, fibrous waste from the production of plastic meshes, which are pieces of threads from 2 to 50 mm long at the rate of 2-5% of the weight of dry soil, is used.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично показана конструкция.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the design.

Слой грунта армируется равномерно распределенными по всему объему волокнами фибры, которые позволяют работать грунту на растяжение. Благодаря совместной работе волокон и частиц грунта увеличиваются прочностные характеристики материала, а именно удельное сцепление и угол внутреннего трения, следовательно, увеличиваются прочность, несущая способность и устойчивость временной дороги. В качестве армирующих волокон используются полипропиленовые и полиэфирные обрезки, образующиеся при производстве пластиковых сеток, что позволит сократить расходы на устройство дороги и одновременно утилизировать отходы производства.The soil layer is reinforced with fiber fibers evenly distributed throughout the volume, which allow the soil to work in tension. Due to the joint work of the fibers and soil particles, the strength characteristics of the material increase, namely the specific adhesion and the angle of internal friction, therefore, the strength, bearing capacity and stability of the temporary road increase. As reinforcing fibers, polypropylene and polyester scraps are used, which are formed during the production of plastic nets, which will reduce the cost of road construction and at the same time dispose of production waste.

Результаты испытаний на определение прочностных и деформационных характеристик уплотненного фиброгрунта, содержащего смесь частиц несвязного грунта (мелкого песка) и коротких синтетических армирующих волокон, приведены в таблице.The results of tests to determine the strength and deformation characteristics of a compacted fiber soil containing a mixture of loose soil particles (fine sand) and short synthetic reinforcing fibers are shown in the table.

Из таблицы видно, что несвязный грунт (мелкий песок) благодаря наличию армирующих волокон приобретает свойства связного (появляется удельное сцепление), увеличиваются угол внутреннего трения и модуль деформации. Приведенные в таблице характеристики могут быть использованы для расчета грунтового основания по прочности и деформациям.The table shows that non-cohesive soil (fine sand), due to the presence of reinforcing fibers, acquires the properties of a coherent one (specific adhesion appears), the angle of internal friction and the modulus of deformation increase. The characteristics given in the table can be used to calculate the soil base for strength and deformation.

Таким образом, предлагаемая конструкция дорожной одежды за счет улучшенных механических характеристик позволяет обеспечить повышение прочности и несущей способности.Thus, the proposed design of the pavement, due to improved mechanical characteristics, makes it possible to increase the strength and bearing capacity.

Пример исполненияExecution example

Устройство конструкции дорожной одежды осуществляется в четыре этапа. На первом этапе на подготовленной площадке распределяется и разравнивается привезенный грунт или грунт, взятый со строительной площадки. На втором этапе грунт, в случае необходимости, размельчается с помощью навесной дорожной фрезы. На третьем этапе с помощью распределителя цемента распределяют фиброволокно по поверхности грунтового полотна. Процент армирования выбирается в зависимости от необходимых механических характеристик. На четвертом этапе с помощью навесной дорожной фрезы грунт с фиброволокном перемешиваются до однородной смеси и в процессе перемешивания грунт увлажняется до оптимальной важности. На пятом этапе фиброгрунт уплотняют с помощью катков на пневмошинах до коэффициента уплотнения 0,95-0,98.The pavement construction is carried out in four stages. At the first stage, the brought soil or the soil taken from the construction site is distributed and leveled on the prepared site. At the second stage, the soil, if necessary, is crushed using a mounted road milling machine. At the third stage, using a cement distributor, the fiber is distributed over the surface of the soil bed. The percentage of reinforcement is selected depending on the required mechanical characteristics. At the fourth stage, using a mounted road milling machine, the soil with fiber is mixed to a homogeneous mixture, and in the process of mixing, the soil is moistened to optimal importance. At the fifth stage, the fibrosoil is compacted using rollers on pneumatic tires to a compaction coefficient of 0.95-0.98.

Claims

Pavement design, including a subgrade made of compacted fiber soil reinforced with fibers randomly located and evenly distributed throughout the soil, characterized in that polypropylene and polyester trimmings formed during the production of plastic meshes are used as reinforcing fibers, at the rate of 2-5 % by weight of dry soil.