RU2785742C1 - Фиброцементогрунтовая смесь - Google Patents

Фиброцементогрунтовая смесь Download PDF

Info

Publication number
RU2785742C1
RU2785742C1 RU2022105876A RU2022105876A RU2785742C1 RU 2785742 C1 RU2785742 C1 RU 2785742C1 RU 2022105876 A RU2022105876 A RU 2022105876A RU 2022105876 A RU2022105876 A RU 2022105876A RU 2785742 C1 RU2785742 C1 RU 2785742C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
soil
cement
length
basalt
Prior art date
Application number
RU2022105876A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Александрович Чудинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2785742C1 publication Critical patent/RU2785742C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для укрепления грунтов при устройстве слоев оснований и покрытий дорожных одежд. Фиброцементогрунтовая смесь содержит, мас.%: природный грунт 63,0-80,0, портландцемент 4,0-10,0, базальтовое волокно, являющееся отходом производства базальтовых теплоизоляционных плит, длиной от 0,01 до 3,00 мм, или стеклянное волокно длиной от 10,00 до 30,00 мм, или полипропиленовое волокно длиной от 10,00 до 30,00 мм, или углеродное волокно длиной от 10,00 до 30,00 мм, 0,5-3,5, вода - остальное. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат – повышение предела прочности при сжатии, изгибе и раскалывании при условии высокой трещиностойкости укрепленных грунтов, повышение морозостойкости и уменьшение водонасыщения. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для укрепления грунтов при устройстве слоев оснований и покрытий дорожных одежд.
Известен состав для стабилизации грунта, содержащий гипс, цемент, известь, сажу в качестве минеральной добавки, доменный шлак и базальтовые волокна при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс - 35-42; известь - 17-23; цемент - 9-14; доменный шлак - 9-14; базальтовые волокна - 0,1-1,0; сажа - 17-22 (Патент РФ на изобретение № 2281356, МПК Е01С 7/36, 2006).
Известен состав для создания основания дорожного полотна, позволяющий повысить его прочность и долговечность, содержащий мас.%: связный грунт 67-75, зола-унос бурых углей 12,5-14,0, комовая негашеная известь 4-5, битум 1,5-2,0, хлористый кальций 1-1,5, вода 6-10,5 (Патент РФ на изобретение № 2239017, МПК Е01С 3/04, 2004).
Известные составы имеют небольшую гидрофобность и стойкость к эрозии, поэтому их применение ограничено в климатических зонах с повышенной влажностью и при пониженных температурах. Кроме того, применение данных многокомпонентных составов требует большого числа технологических операций, дорожно-строительной техники и оборудования, что увеличивает сроки и стоимость строительства.
Известен состав для укрепления глинистых грунтов на основе 8% цемента и 0,05% пиридина (В.М. Безрук, И.Л. Гурячков, Т.М. Луканина, Р.А. Агапова «Укрепленные грунты. Свойства и применение в дорожном и аэродромном строительстве.» - М.: Транспорт, 1982).
Известен состав грунтовой смеси для дорожного строительства, включающий минеральное вяжущее, кремнийорганическую жидкость, воду и грунт, отличающийся тем, что содержит в качестве кремнийорганической жидкости октилтриэтоксисилан, при следующем соотношении компонентов: грунт - 100%; портландцемент - 6-12% (сверх 100%); октилтриэтоксисилан - 0,01-0,3% (сверх 100%); вода - 8-20% (сверх 100%) (Патент РФ на изобретение № 2545228, МПК Е01С 21/10, 2006).
Известные составы отличаются высокими показателями гидрофобности и морозостойкости, однако имеют низкую трещиностойкость цементогрунта, что снижает прочностные показатели дорожной одежды в целом и срок ее службы.
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является композиционный состав для укрепления грунта, содержащий связующее вещество, включающее отверждаемые на воздухе в присутствии воды водные дисперсии полимеров, отличающийся тем, что композиционный состав для укрепления грунта включает фиброволокно, выбранное из группы волокон в отрезках длиной не менее 3 мм, в которую входят стеклянное волокно, базальтовое волокно, полимерное волокно, углеродное волокно, кварцевое волокно, базальтовая чешуя, волокна целлюлозы (Патент РФ на изобретение № 2373254, МПК C09K 17/00, 2006).
Известный состав имеет высокие показатели трещиностойкости, гидрофобности и морозостойкости и может быть использован для устройства конструктивных слоев дорожных одежд. Вместе с тем, известный состав характеризуется низкими прочностными показателями, что не позволяет его использовать в слоях оснований дорожных одежд капитального типа на автомобильных дорогах с высокой интенсивностью движения транспорта.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение прочностных показателей при условии высокой трещиностойкости укрепленных грунтов, что обеспечивает длительную долговечность при интенсивных транспортных нагрузках и сложных природно-климатических условий.
Техническая задача достигается тем, что предлагаемый состав фиброцементогрунтовой смеси, содержащий природные грунты, гидравлическое вяжущее, в качестве которого используют портландцемент, воду и фиброволокно, например базальтовое волокно, являющееся отходом производства базальтовых теплоизоляционных плит, либо стеклянное волокно, либо полипропиленовое волокно, либо углеродное волокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Грунт 63,0 - 80,0
Портландцемент 4,0 - 10,0
Фиброволокно 0,5 - 3,5
Вода остальное
В качестве грунтов могут быть использованы дисперсные несвязные и связные грунты: пески и глинистые грунты (супеси песчанистые, супеси пылеватые, суглинки легкие песчанистые, суглинки легкие пылеватые, суглинки тяжелые песчанистые, суглинки тяжелые пылеватые, глины легкие песчанистые, глины легкие пылеватые), удовлетворяющие ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация».
В качестве гидравлического вяжущего используют портландцемент, обычно используемый для этих целей и удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31108-2020, например, типов ЦЕМ I 42,5 Н; ЦЕМ 0 52,5Н; ЦЕМ I 42,5Б; ЦЕМ II/В-Ш 32,5Н; ЦЕМ II/А-И 32,5Н; ЦЕМ II/В-К(Ш-З-И) 32,5Б; ЦЕМ III/А 42,5Н и иных аналогичных типов.
В качестве фиброволокна используют: базальтовое волокно, являющееся отходом производства базальтовых теплоизоляционных плит, длинной волокон от 0,01 до 3,00 мм; стеклянное волокно длиной волокон от 10,00 до 30,00 мм, либо полипропиленовое волокно длиной волокон от 10,00 до 30,00 мм, либо углеродное волокно длиной волокон от 10,00 до 30,00 мм.
Фиброволокна в составе фиброцементогрунтовой смеси выполняют функцию дисперсного армирования материала. Равномерно распределяясь в цементогрунтовой смеси в процессе кристаллообразования цемента они прочно удерживаются внутри цементогрунтовой матрицы. При воздействии внешних нагрузок на фиброцементогрунтовую смесь, распределенные волокна принимают данные нагрузки за счет осевого растяжения и тем самым значительно усиливают прочностные показатели материала. При этом прочностные показатели возрастают на сжатие и особенно на растяжение при изгибе, что особенно важно при работе данного материла в конструктивных слоях дорожных одежд, где изгибающее воздействие нагрузок имеет преимущественное значение. Кроме того, фиброволокна благодаря эффекту дисперсного армирования материала препятствуют трещинообразованию фиброцементогрунтовой плиты, которая является жесткой конструкцией, подверженной трещинообразованию без армирования, что значительно сокращает срок ее службы. Кроме того, фиброволокна на основе базальта имеют гидрофобные свойства, поэтому их добавка в составе фиброцементогрунтовой смеси снижает водопоглощение материала, повышает морозостойкость и стойкость к эрозии.
Сравнение заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что, оно соответствует критерию «новизна», т.к. заявляемая фиброцементогрунтовая смесь содержит портландцемент и базальтовое фиброволокно, являющееся отходом производства базальтовых теплоизоляционных плит, либо стеклянное волокно, либо полипропиленовое волокно, либо углеродное волокно в заявляемом количестве и характеризуется определенным качественным и количественным соотношением компонентов композиции.
Введение портландцемента в сочетании с фиброволокном в фиброцементогрунтовую смесь на основе природных грунтов позволяет обеспечить формирование прочной кристаллической структуры материала, связанной внутри волокнами фибры, которая обладает повышенными прочностными характеристиками на сжатие и на изгиб, высокой морозостойкостью, гидрофобностью, стойкостью к эрозии, а также стойкостью к трещинообразованию. В известных источниках информации не обнаружено сведений о составах, аналогичных заявляемому, обеспечивающих достижение заявленного технического результата. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».
Заявляемый состав может быть использован в дорожном строительстве, изготовлен из известных в науке и технике компонентов с применением известных приемов их смешения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «промышленная применимость».
Изготавливают заявляемый состав в месте производства дорожных работ и расположения природного грунта следующим образом. Портландцемент и фиброволокно вносят в грунт, перемешивают полученную смесь дорожной фрезой с последующим введением воды до оптимальной влажности смеси. После перемешивания готовой грунтовой смеси производят ее уплотнение дорожными катками. Для протекания оптимальных процессов гидратации и гидролиза портландцемента на период набора прочности материала (не менее 7 суток) производят нанесение пленкообразующего материала на поверхность фиброцементогрунта, например битумной эмульсии. После 7 суток набора прочности материала разрешается проезд по слою фиброцементогрунта дорожно-строительной техники.
Для исследования свойств заявляемого состава, образцы готовились в лабораторных условиях. Составы грунтовой смеси приведены в таблице №1, где примеры №1-№4 - по изобретению, пример №5-контрольный. Предел прочности при сжатии, при изгибе и при раскалывании водонасыщенных образцов, марка по морозостойкости, водонасыщение определены по утвержденным методикам.
Для определения физико-механических свойств готовилось по три образца каждого состава диаметром 5 см (площадь основания 20 см2). Физико-механические свойства определены по ГОСТ 23558-94 (с изм. №1 1998 г, с изм. №2, 2000 г.) «Смеси щебеночно-гравийно-песочные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства». Результаты определения предела прочности при сжатии, при изгибе и при раскалывании в водонасыщенном состоянии образцов, марка по морозостойкости и водонасыещение представлены в таблице №2.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Как видно из данных таблицы №2, составы по изобретению (примеры №1 - №4) имеют более высокие показатели по пределу прочности при сжатии, при изгибе, при раскалывании, марку по морозостойкости и меньшее значение по водонасыщению, чем контрольный состав (пример №5) без фиброволокна. Увеличение дозировки фиброволокна в составе фиброцементогрунтовой смеси позволяет повышать прочностные показатели, морозостойкость и уменьшать водонасыщение. При этом важно отметить, что по сравнению с цементогрунтовой смесью без добавки фиброволокна, с добавлением 3,5% фиброволокна в состав смеси, предел прочности при сжатии увеличивается от 48% до 56%, предел прочности при изгибе увеличивается от 83% до 96%; предел прочности при раскалывании увеличивается от 50% до 57%, марка по морозостойкости возрастает с F15 до F25, водонасыщение уменьшается на 23%.
Прочностные показатели и марка по морозостойкости фиброцементогрунтовых смесей соответствуют требуемым значениям по ГОСТ 23558-94 (табл. А1) и могут использоваться при устройстве слоев оснований дорожных одежд капительного типа для районов со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца от -15 до -30 оС. Приведенные данные показывают, что составы по изобретению позволяют изготавливать автомобильные дороги высокого качества, которые могут эксплуатироваться в условиях повышенной влажности в I и II дорожно-климатической зоне по СП 34.13330-2021 и пониженных температурах.
Повышенные показатели предела прочности при изгибе и при раскалывании фиброцементогрунтовых образцов доказывают стойкость фиброцементогрунтовых покрытий к трещинообразованию и, следовательно, увеличению срока службы дорожных одежд.
Использование предлагаемого состава фиброцементогрунтовой смеси для строительства дорог, стояночных площадок, автомагистралей, аэродромов позволяет осуществить укрепление грунтов и эксплуатацию дорожных одежд в условиях повышенной влажности благодаря снижению показателя водонасыщения материала.
Заявляемый состав позволяет обеспечить повышение прочности основания автомобильных дорог или верхнего слоя земляного полотна для всех категорий дорог, его несущей способности, стойкости к эрозии, не требует замены и перемещения исходного грунта, обеспечивая высокую экономическую эффективность строительных и ремонтных дорог, повышение срока эксплуатации в условиях повышенной влажности и пониженных температур.

Claims (5)

1. Фиброцементогрунтовая смесь, содержащая природный грунт, вяжущее, фиброволокно и воду, отличающаяся тем, что в качестве фиброволокна используют базальтовое волокно, являющееся отходом производства базальтовых теплоизоляционных плит, длиной от 0,01 до 3,00 мм, или стеклянное волокно длиной от 10,00 до 30,00 мм, или полипропиленовое волокно длиной от 10,00 до 30,00 мм, или углеродное волокно длиной от 10,00 до 30,00 мм, а в качестве вяжущего используют портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Грунт 63,0-80,0 Портландцемент 4,0-10,0 Фиброволокно 0,5-3,5 Вода остальное
2. Фиброцементогрунтовая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве грунта используют пески, супеси песчанистые, супеси пылеватые, суглинки легкие песчанистые, суглинки легкие пылеватые с естественной влажностью не более 30%.
3. Фиброцементогрунтовая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве грунта используют суглинки тяжелые песчанистые, суглинки тяжелые пылеватые, глины легкие песчанистые, глины легкие пылеватые с влажностью не более 25%.
4. Фиброцементогрунтовая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что портландцемент используют с прочностью на сжатие в возрасте 28 сут не менее 32,5 МПа.
RU2022105876A 2022-03-05 Фиброцементогрунтовая смесь RU2785742C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2785742C1 true RU2785742C1 (ru) 2022-12-12

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816939C1 (ru) * 2023-09-18 2024-04-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" Фиброзолоцементогрунтовая смесь

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2281356C1 (ru) * 2005-02-03 2006-08-10 Открытое общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Белтекс" Состав для стабилизации грунта и способ его использования в дорожном строительстве
RU2351702C1 (ru) * 2007-07-20 2009-04-10 Карлен Амазанович Акопов Способ возведения дорожной одежды
RU2373254C2 (ru) * 2008-03-24 2009-11-20 Виталий Евгеньевич Пилкин Композиционный состав для укрепления грунта
WO2013152113A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-10 Weaver Sean Somers Polyurethane based roadway forming
RU2588511C2 (ru) * 2014-10-07 2016-06-27 Ооо "Ставгеострой" Способ закрепления грунта и устройство для его осуществления
RU2612039C1 (ru) * 2016-03-16 2017-03-02 Ришат Азатович Ахсанов Состав для дорожного строительства

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2281356C1 (ru) * 2005-02-03 2006-08-10 Открытое общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Белтекс" Состав для стабилизации грунта и способ его использования в дорожном строительстве
RU2351702C1 (ru) * 2007-07-20 2009-04-10 Карлен Амазанович Акопов Способ возведения дорожной одежды
RU2373254C2 (ru) * 2008-03-24 2009-11-20 Виталий Евгеньевич Пилкин Композиционный состав для укрепления грунта
WO2013152113A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-10 Weaver Sean Somers Polyurethane based roadway forming
RU2588511C2 (ru) * 2014-10-07 2016-06-27 Ооо "Ставгеострой" Способ закрепления грунта и устройство для его осуществления
RU2612039C1 (ru) * 2016-03-16 2017-03-02 Ришат Азатович Ахсанов Состав для дорожного строительства

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НАУМЕНКО А.И., Использование фиброволокна для укрепления дорожных грунтов, Материалы Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития лесного комплекса в странах СНГ", 16-18 ноября 2018 г., Минск, Белорусский государственный технологический университет, 2018, с.20-24. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2816939C1 (ru) * 2023-09-18 2024-04-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" Фиброзолоцементогрунтовая смесь

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Albayati et al. A sustainable pavement concrete using warm mix asphalt and hydrated lime treated recycled concrete aggregates
Hall et al. Soil stabilisation and earth construction: materials, properties and techniques
Ayar Effects of additives on the mechanical performance in recycled mixtures with bitumen emulsion: An overview
Tenza-Abril et al. Using sewage-sludge ash as filler in bituminous mixes
Wang et al. Impact analysis of Carboxyl Latex on the performance of semi-flexible pavement using warm-mix technology
Zou et al. Influence factors on using recycled concrete aggregate in foamed asphalt mixtures based on tensile strength and moisture resistance
Smaida et al. Improvement of the mechanical performance of dune sand for using in flexible pavements
Ansary et al. Effect of fly ash stabilization on geotechnical properties of Chittagong coastal soil
Zarrinkamar et al. Optimizing the asphalt pavement cold in-place recycling process containing waste pozzolans based on economic-environmental-technical criteria
CN106149500A (zh) 一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面的施工方法
RU2281356C1 (ru) Состав для стабилизации грунта и способ его использования в дорожном строительстве
Ashteyat et al. Production of roller compacted concrete made of recycled asphalt pavement aggregate and recycled concrete aggregate and silica fume
CN1453237A (zh) 黑色轻质桥面铺装层混凝土
Antunes et al. A soil-cement formulation for road pavement base and sub base layers: A case study
RU2670468C2 (ru) Состав для стабилизации природных и техногенных грунтов
Mathew et al. Soil stabilization using Bitumen emulsion and cement combination as additive
RU2785742C1 (ru) Фиброцементогрунтовая смесь
Wu et al. Cement-bound road base materials
Athanasopoulou et al. Improvement of soil engineering characteristics using lime and fly ash
Hossain Development of stabilised soils for construction applications
CN111851192A (zh) 一种超高延性混凝土应力吸收层沥青路面
Dimter et al. Strength properties of fly ash stabilized mixes
Voottipruex et al. Prevention of mud pumping in railway embankment a case study from Baeng Pra-pitsanuloke, Thailand
RU2816939C1 (ru) Фиброзолоцементогрунтовая смесь
Vaitkus et al. Review of Lithuanian experience in asphalt pavements cold recycling