Dom Balusters

Prijedlozi za jačanje glinenih tala njihovim usitnjavanjem pomoću dodataka tenzida i vapna. Metode ojačanja tla i temelja Podloge i premazi od šljunka, drobljenog kamena i troske

U područjima cestogradnja, gdje nema kamenih materijala, postoji potreba za transportom stotinama kilometara, što povećava početnu cijenu ovih materijala za oko 4-6 puta i uzrokuje veće troškove izgradnje. Stoga je razvoj metoda za ojačavanje tla vezivom vrlo relevantan.

Ojačanje tla je skup građevinskih operacija koje uključuju uvođenje veziva i drugih tvari koje omogućuju značajnu promjenu svojstava tla, dajući im potrebnu čvrstoću, deformabilnost, otpornost na vodu i mraz.

Glavni izvorni materijal koji se podvrgava ojačavanju tijekom izgradnje autocesta miješanjem s različitim vezivima su tla bez krutih veza između čestica: krupnozrnata (sadrže čestice veće od 2 mm, više od 60% mase); pjeskovita, sipka u suhom stanju (sadrži čestice veće od 2 mm manje od 50% masenog udjela); glinast, karakteriziran kohezijom u suhom i plastičnošću u mokrom stanju te brojem plastičnosti većim od 1.

Grubo tlo, šljunčani, krupni i srednji pijesci koriste se ne samo za ojačanje, već i kao skeletni granulometrijski dodaci glinenim tlima. Maksimalna veličina čestica grubog tla ne smije biti veća od 25 mm.

Ojačavanje tla s dodatkom veziva i drugih tvari daje pozitivan rezultat samo ako su ispunjeni sljedeći zahtjevi: drobljenje (u slučaju obrade pješčanih ilovača, ilovača ili gline); ravnomjerna raspodjela vezivnog materijala u tlu uz strogo pridržavanje utvrđenog dodavanja cementa, bitumena, sintetičkih smola i drugih tvari; ravnomjerno vlaženje tla do potrebne (optimalne) vlažnosti i zbijanje tretiranog tla do najveće gustoće.

Kao rezultat ovih međudjelovanja, ojačano tlo mora steći potrebnu čvrstoću, čvrstoću i otpornost na mraz i zadržati ih dugo vremena.

Najzastupljenije metode u cestogradnji su metode ojačanja tla anorganskim i organskim vezivima.

Uz uobičajene metode učvršćivanja tla anorganskim i organskim vezivima, primjenjuju se složene metode kada je tlo izloženo dodatku dvaju vezivnih materijala različitih svojstava i njihovoj optimalnoj kombinaciji ili dodatku jednog veziva i površinski aktivnih tvari.

Glavna značajka složenih metoda je da pravilnim odabirom materijala i optimalnom kombinacijom njihovih doza omogućuju pozitivno mijenjanje fizikalne, kemijske i kemijske aktivnosti tla, povećanje prionjivosti veziva i ubrzavanje stvaranje trajnije i monolitnije strukture armiranog tla.

20. Učvršćivanje tla anorganskim i organskim vezivima. Složeno jačanje tla

Za ojačavanje tla koriste se anorganska veziva: cementi, vapno, aktivni fini leteći pepeo, mljevena granulirana troska. Koriste se i organska veziva: bitumenske emulzije, tekući sporo ili srednje zgušnjavajući bitumeni, tekući katrani ugljena.

Osobito velik učinak ima ojačavanje tla portland cementom.

Tlo ojačano cementom obično se naziva cementno tlo, a bitumenom - bitumensko tlo.

Cementna tla imaju visoku čvrstoću nakon zasićenja vodom ili opetovanog smrzavanja i odmrzavanja

Pokazatelji svojstava pri ojačavanju tla portland cementom ili portland cementom od zgure određuju se za uzorke koji su očvrsnuli 28 dana, a za one ojačane letećim pepelom, letećim pepelom s dodacima cementa ili vapna, vapneno-pepeljastim ili vapneno-šljakovim cementom ili vapnom očvrsnutim 90 dana. dana.

Tla ojačana tekućim sporo zgušnjavajućim bitumenima karakterizira dugotrajno stvaranje strukture i relativno niska čvrstoća, otpornost na vodu i mraz, otpornost na smicanje i toplinu, te velika ovisnost svojstava o vremenskim uvjetima i vlažnosti tla. Tla ojačana viskoznim emulgiranim bitumenom (emulzijama) imaju veća svojstva. U ovom slučaju postaje moguće koristiti vlažna tla bez zagrijavanja na temperaturama zraka do 5 ° C, stvarajući izdržljive površine cesta otporne na vodu i toplinu.

Kompleksno ojačanje tla podrazumijeva njihovu kombiniranu obradu organskim i anorganskim vezivima, astringentima i površinski aktivnim tvarima, što omogućuje da dobiveni materijal dobije veću čvrstoću, otpornost na mraz, otpornost na toplinu i vodu, da proširi raspon ojačanih tla i opseg njihovog primjena u cestogradnji nego bez aditiva.

Pri prethodnoj obradi tla vapnom ili cementom i odgovarajućim dodatkom vode aktivno se odvijaju fizikalno-kemijske reakcije koje rezultiraju stvaranjem čvrstih i stabilnih mikroagregata tla. Ovo stvara alkalno okruženje (pH = 10-12), što stvara povoljne uvjete za interakciju na granici mikroagregata i bitumena. Stoga se adhezijske sile u zoni kontakta bitumenskog filma s česticama ili mikroagregatima tla u navedenim uvjetima manifestiraju u najvećoj mjeri. Utvrđeno je da se s povećanjem udjela čestica gline u tlima povećava učinkovitost dodavanja vapna.

Složena metoda ojačanja omogućuje nam dobivanje materijala visoke deformabilnosti, čvrstoće i otpornosti na smrzavanje.

U posljednjih godina Cestovna industrija Ruske Federacije suočava se s hitnim izazovima usmjerenim na daljnji razvoj mreže federalnih, regionalnih i poljoprivrednih cesta, što bi trebalo dovesti do ubrzanog rasta gospodarstva zemlje, poboljšanja kvalitete života stanovništva, povećanja njihove mobilnosti, i smanjenje transportnih troškova. Potrebno je aktivnije implementirati najbolja svjetska i domaća inovativna rješenja. Pritom je osobito važno koristiti tehnologije koje omogućuju rješavanje problema smanjenja troškova i smanjenja vremena izgradnje cesta uz istodobno povećanje njihove pouzdanosti i osiguravanje rada tijekom svih godišnjih doba.

Jedno od tih područja, koje nam omogućuje uspješno rješavanje infrastrukturnih problema s kojima se zemlja suočava, je tehnologija stabilizacije i ojačavanja tla koja je sve raširenija u svijetu. U ove svrhe koristi se prilično velika skupina tenzida - organski, alkalni i kiseli stabilizatori tla, smole i polimerni stabilizatori tla.

Regija Kaluga, 2011.: a) početno stanje objekta; b) nakon dvije godine rada ceste

Zaposlenici odjela inovativne tehnologije i materijala provedeno sveobuhvatno istraživanje kemijski sastav stabilizatore proizvođača Enviroseal Corporation (SAD), te izvršili selekciju komponenti iz domaćih sirovina za stvaranje novih materijala za cestogradnju za daljnje industrijska proizvodnja na teritoriju Rusije.

Rezultat istraživačkog rada zajedno sa stručnjacima JSC SoyuzdorNII i Središnjeg znanstveno-istraživačkog instituta br. 26 Ministarstva obrane Ruske Federacije je stvaranje linije domaćih stabilizatora tla pod radnim nazivom "Paragon", koji su u potpunosti prilagođeni i uspješno se koriste u Rusiji, što se odražava u relevantnim certifikatima, tehničkim specifikacijama i organizacijskim standardima za njihovu upotrebu. Ovi materijali temelje se na kemijskim komponentama koje su apsolutno sigurne za ljudsko zdravlje i okruženje. Laboratorijski testovi i terenska ispitivanja ovih materijala pokazali su da po svojim svojstvima nisu niži od najboljih stranih analoga i omogućuju dobivanje visokokvalitetnih materijala iz lokalnih tla. građevinski materijali učinkovito riješiti probleme s kojima se suočava domaća cestovna privreda. Obavljena je velika količina rada i opsežnih ispitivanja s različitim vrstama tla kako bi se proučila njihova fizikalna i mehanička svojstva tretirana ovim stabilizatorima, kako zasebno tako i zajedno s drugim dodacima (cement, vapno, leteći pepeo). Te su nam studije omogućile razvoj tehničke specifikacije(STO) upotrebe ovih materijala u odnosu na tehnologiju stabilizacije i učvršćivanja tla, u skladu sa zahtjevima regulatornih i tehničkih propisa koji su na snazi u našoj zemlji.

Popravak cesta korištenjem tehnologije hladnog recikliranja

Kao što su istraživanja pokazala, stabilizatori tla iz linije Paragon imaju sve prednosti originalnih stabilizatora, ali za razliku od svojih američkih kolega, , potpuno su prilagođeni lokalnim ekstremnim klimatskim uvjetima.

Paragon stabilizatori tla su proizvodi nove generacije i proizvode se u Rusiji. Oni su povoljni u usporedbi s gore navedenim konkurentnim stabilizatorima tla ne samo u pogledu omjera cijene i kvalitete, već i u njihovoj proizvodnosti, sigurnosti za okoliš i ljude te sposobnosti učinkovita primjena sa svim vrstama tla. Korištenje Paragon tehnologija izgradnje cesta u stabilizaciji i ojačavanju tla tijekom izgradnje i popravaka cesta i druge prometne infrastrukture omogućuje nam da uspješno otklonimo glavni uzrok uništavanja površine ceste - slaba tla u strukturnim slojevima ceste. pločnik.

Paragon linija stabilizatora tla uključuje dva osnovna proizvoda - polimerni stabilizator glinena tla"Paragon LBS" i polimerni stabilizator "Paragon M10+50".

Polimerni stabilizator za glinena tla “Paragon LBS” je ekološki prihvatljiv materijal za okoliš i ljudsko zdravlje. Tla tretirana vodenom otopinom stabilizatora Paragon LVS preporučuju se za izradu radnog sloja podloge, donjih i dodatnih nosivih slojeva, kao i premaza (na cestama nižih kategorija) u klimatskim zonama cesta 2-5. "Paragon LVS" se koristi za stabilizaciju i hidrofobizaciju glinenih tla i omogućuje vam povećanje modula elastičnosti (do 180 MPa), nosivosti i otpornosti na vodu tretiranog sloja, povećanje stabilnosti na smicanje (do 50%), osiguranje standardnog smrzavanja otpornost, te smanjiti vrijeme potrebno za radove na izgradnji ceste. Izvrsni rezultati postižu se korištenjem Paragon LVS zajedno s anorganskim vezivima (cement, vapno, leteći pepeo) - GOST 23558-94. “Mješavine drobljenog kamena-šljunka-pijeska i tla tretiranih anorganskim vezivima za izgradnju cesta i aerodroma. Tehnički uvjeti“.
"Paragon M10+50" je polimerno vezivo bijela na bazi akrilnog kopolimera. Ekološki prihvatljiv materijal. Tla ojačana polimernim stabilizatorom tla "Paragon M10+50" jednokomponentna i zajedno s anorganskim vezivima (cement, vapno, leteći pepeo) preporučuju se za korištenje u građevinarstvu i sanaciji za ugradnju sloja premaza (uz ugradnju habajućeg sloja), nosivih i dodatnih slojeva podloga cestovnih kolnika u 2.–5. cestovno-klimatskim zonama u cestogradnji i uzletištu, kao i pri izgradnji industrijskih objekata, parkirališta, sportskih i šumskih staza. Stabilizator Paragon M10+50 koristi se za ojačavanje muljevitih pijesaka, mješavina pijeska i šljunka i tla s brojem plastičnosti ne većim od 12. Dobro funkcionira u kombinaciji s stabilizatorom glinenog tla Paragon LVS, što omogućuje smanjenje plastičnosti broj lokalnih tla na 12 i značajno proširiti područje primjene stabilizatora Paragon M10+50 prema vrsti i broju plastičnosti tla.

Rezultati istraživanja polimernog stabilizatora tla "Paragon M10+50" pokazali su da ojačanje pjeskovitog ilovastog tla sastavom na bazi ovog stabilizatora i cementa (od 6 do 10%) omogućuje postizanje povećanja vlačne čvrstoće na savijanje za 36,3– 40,8%, smanjujući koeficijent krutosti za 27,5–36,5%, smanjujući potrošnju cementa po jedinici postignute vlačne čvrstoće na savijanje za 26,7–33,6%, a također osigurava povećanje otpornosti na smrzavanje u usporedbi s pješčanom ilovačom ojačanom samo cementom (Sl. 1).

U isto vrijeme, posmična čvrstoća armiranog tla povećava se nekoliko puta, što ga čini idealnim za izgradnju privremenih uzletno-sletnih staza i autoceste kako kod izrade baze tako i kao premaz. Dakle, možemo zaključiti da polimerni stabilizator tla “Paragon M10+50” radi vrlo dobro kako jednokomponentni tako i zajedno s mineralnim vezivima (cement, vapno, leteći pepeo), što omogućuje dobivanje sastava s poboljšanim fizičkim i mehaničkim svojstvima kao rezultat obrade tla. Ova kombinacija aditiva dodanih tretiranoj mješavini tla omogućuje dobivanje sastava s poboljšanom čvrstoćom i elastičnim otklonom.

Ovo je najrelevantnije kada se izvode radovi na popravci cesta korištenjem tehnologije "hladnog recikliranja" kada se postavlja gornji sloj temelja cestovnog kolnika ili donji sloj premaza. Rezultati takvog ojačavanja tla značajno su bolji od bitumenskih emulzija ili cementa koji se obično koriste za ovu tehnologiju.

Neki od postojećih konkurentskih stabilizatora tla su lošiji od polimernog stabilizatora tla "Paragon M10+50" u pogledu cijene i kvalitete, dok su drugi inferiorni u otpornosti na mraz. Vrlo važna točka je da će, za razliku od većine konkurentnih materijala, Paragon M10+50 u vrlo bliskoj budućnosti biti proizvod proizveden u Rusiji od domaćih kemijskih komponenti, što će značajno utjecati na njegovu cijenu i vrijeme isporuke potrošačima.

Treba napomenuti da danas u Rusiji postoji dovoljna, ali potrebna poboljšanja, trenutna regulatorna i tehnička baza, koja omogućuje korištenje složene tehnologije stabilizacije i složene tehnologije jačanja tla za rješavanje širokog spektra inženjerskih problema i korištenje ojačana lokalna tla u izradi kolničke konstrukcije cesta različitih tehničkih kategorija. Prije svega, govorimo o dokumentima kao što su:

Organizacijski standard (TU) za svaki pojedini stabilizator;
SP 34.13330. (2012SNiP 2.05.02-85*) „Autoceste”;
SP 78.13330. (2012SNiP 3.06.03-85*) „Autoceste”;
GOST 30491-97 „Organomineralne mješavine i tla ojačana organskim vezivima za izgradnju cesta i aerodroma”;
GOST 23558-94 „Mješavine drobljenog kamena-šljunka-pijeska i tla obrađene anorganskim vezivnim materijalima za izgradnju cesta i aerodroma”;
ODN 218.046-01 “Projektiranje fleksibilnih kolnika”;
ODM 218.2.017-2011 "Projektiranje, izgradnja i rad cesta niskog intenziteta."

Dizajn kolnika i vrsta premaza uzimaju se na temelju prometno-eksploatacijskih karakteristika i kategorije ceste koja se projektira, uzimajući u obzir intenzitet i sastav prometa, klimatske uvjete, sanitarno-higijenske preporuke, kao i dostupnost lokalnih građevinskih materijala u području izgradnje ceste

U slučaju primjene armiranih tla u konstrukcijskim slojevima kolnika s dodacima koji poboljšavaju mješavinu tla u optimalnim omjerima, potrebno je voditi računa da:

— premazni sloj mora osigurati potrebnu nosivost i proračunske prometne i eksploatacijske kvalitete ceste;
— gornji sloj podloge – potrebna nosivost kolnika, koja štiti donje slojeve od vlage i mraza;
- donji sloj podloge - preraspodjela opterećenja na radni sloj podloge i njegova zaštita od vlage i uzdizanja.

Istodobno, ovisno o položaju ojačanog sloja tla u kolničkoj konstrukciji, određuje se vrijednost takvih fizičkih i mehaničkih pokazatelja mješavine tla kao što su otpornost na pritisak i napetost, modul elastičnosti, otpornost na mraz i otpornost na vodu. Potrošnja aditiva u mješavini tla za svaki strukturni sloj odabrana je na takav način da dobiveni pokazatelji složeno ojačanih tla zadovoljavaju zahtjeve važećih regulatornih i tehničkih propisa. Dugogodišnjim istraživanjima u laboratorijskim i proizvodnim uvjetima utvrđeno je i potvrđeno da kada se tla učvrste s dva veziva karakterizirana vrlo različitim, ali ne i antagonističkim svojstvima i različitim strukturama (primjerice, kristalizacija, karakteristična za cemente, i koagulacija, karakteristični za bitumenske i polimerne sastave), stječu povećanu otpornost na smicanje, otpornost na smrzavanje i temperaturu te, ako je potrebno, mogu biti manje kruti i deformabilni materijali. Metode koje kombiniraju dodavanje dvaju veziva ili jednog veziva i tenzida hidrofobnog tipa (tenzid-stabilizator tla) kod učvršćivanja tla nazivaju se kompleksne metode (tehnologija kompleksnog učvršćivanja tla). U procesu proučavanja prednosti svojstvenih složenim metodama jačanja tla, utvrđeno je da se formiraju prethodno nepoznate vrste složenih prostornih struktura kombiniranog tipa. Karakteristična značajka ovih konstrukcija je da se pravilnim tehnološkim postupkom u mikrovolumenima armiranog tla formiraju dvije vrste prostornih binarnih struktura koje karakteriziraju različita svojstva koja se međusobno nadopunjuju i kompenziraju nedostatke armiranog tla svake monostrukture. Takve binarne (kombinirane) strukture su međusobno prožimajuće.

Upotreba polimernih smjesa stabilizatora tla posebno razvijenih za takve slučajeve u mješavinama cementa i tla kao kemijskih aditiva stvara dodatne značajke za izradu cestovnih kolnika s monolitnim vodonepropusnim podlogama otpornim na mraz. Prilikom dodavanja polimernih stabilizatora tla u mješavine tla, oni ulaze u kemijska reakcija s cementom, ojačana tla poprimaju poboljšana svojstva (čvrstoća, elastičnost, vodootpornost, otpornost na mraz, obradivost) i eliminiraju glavne nedostatke cementnih tla, kao što su stvaranje temperaturnih i pukotina skupljanja s njihovim prijenosom (refleksijom) u slojeve premaza. Dugogodišnja istraživanja u različitim zemljama svijeta pokazuju da se pokazatelji čvrstoće mješavina tla tretiranih polimernim stabilizatorima tla značajno poboljšavaju dodatkom anorganskih veziva (cementa), a dodavanje polimernog stabilizatora u mješavinu tla dovodi do poboljšanje deformacijskih karakteristika ojačanih tla (cementnih tla). Osim toga, svojstva armiranih tla poboljšana polimernim aditivima omogućuju primjenu principa unifikacije konstrukcija, čime se osigurava minimum konstrukcijskih slojeva, tehnoloških operacija, vremena i opreme za njihovu izgradnju. Načela objedinjavanja konstrukcija koje koriste složeno ojačana tla omogućuju da se osigura puna raznolikost utjecaja prirodnih i klimatskih čimbenika, eliminiraju neki od takvih utjecaja i smanjuju popis zadataka koje treba riješiti tijekom izgradnje na dva glavna:

osiguravanje nosivosti i čvrstoće odjeće zbog baze;
održavanje stabilnosti kolničke konstrukcije sprječavanjem vlage u radnom sloju podloge i nosivim slojevima.

Ovakav pristup projektiranju u mnogim slučajevima smanjuje potrebu za korištenjem složenih višeslojnih konstrukcija, kao i posebnih usko funkcionalnih slojeva (drenaža, prekidni slojevi, zaštita od smrzavanja, toplinska izolacija itd.). Broj, debljina slojeva i njihova kombinacija ovise o inženjerskom problemu koji se rješava, a određuju se proračunima i studijama izvodljivosti cestovne konstrukcije.

Za izgradnju prometnica tehnologijom složenog učvršćivanja tla miješanjem lokalnih tla i aditiva na gradilištu koristi se specijalni odred oprema za izgradnju cesta. U pravilu uključuje grejder, autocisternu (sprinkler) za dostavu vode, valjak od 15 tona, razdjelnik veziva, utovarivač, kao i opremu za miješanje tla koja osigurava potrebnu točnost doziranja komponenti. dodaje u tlo i ujednačenost mješavine tla koja se jača. Takva oprema za miješanje tla uključuje rezače tla, reciklatore i pokretna postrojenja za miješanje tla. Ovom modernom, visokoučinkovitom tehnologijom može se značajno poboljšati kvaliteta radova na ojačavanju (kompleksnom ojačanju) tla, kao i smanjiti vrijeme potrebno za izvođenje radova. Trenutno takvu specijalnu opremu za cestogradnju proizvodi niz vodećih stranih proizvođača, kao što su: Caterpillar (SAD), Terex SAD, Roadtec (SAD), Sakai, Niigata i Komatsu (Japan), Bomag i Wirtgen (Njemačka), Bitelli i FAE (Italija), XCMG XLZ250K i WR2300E (Kina). Strojevi Caterpillar, Bomag i Bitelli izrađeni su prema istom dizajnu.

Kada se koristi oprema visokih performansi u izgradnji ili popravcima cesta, kao što su samohodni recikleri (Catarpiller, Bomag, Wirtgen, itd.) ili montirani mlinovi za zemlju kao što su Stehr ili FAE, može se ugraditi 2000 do 4000 m² strukturalnog materijala tijekom radna smjena armiranog tla. Glavno radno tijelo reciklatora, gdje se mješavina tla miješa s dodacima, je freza s cilindričnim rezačima (slika 2). Količina otopine stabilizatora tla i ostalih tekućih veziva koja se unosi u tretirano tlo precizno se dozira pomoću pumpe, kojom upravlja mikroprocesorski sustav, čime se osiguravaju potrebni fizikalno-mehanički parametri dobivenog ojačanog tla. Kada se dodaci vezivu u prahu, poput cementa ili vapna, koriste zajedno sa stabilizatorom tla, ravnomjerno se raspoređuju po površini prije mljevenja posebnim razdjelnicima, a zatim se temeljito miješaju sa zemljom i ostalim dodacima pomoću reciklatora.

Tvrtka Wirtgen proizvela je reciklere modele 1000 CR, 2100 DSR, CR 4500, WR 2500, kao i jedinicu WM 400 (trenutačno se proizvodi model WM 1000) za pripremu cementno-vodene suspenzije i rad u kombinaciji s WR 2500 Model WR 2500 iz tvrtke spada među najnaprednije reciklaže, što omogućuje korištenje najnovije tehnologije u širokom spektru radova - od učvršćivanja slabih tla do obnove asfaltbetonskih kolnika (hladna reciklaža).

Treba napomenuti da trenutno u Rusiji ne postoji proizvodnja opreme za miješanje tla za izgradnju cesta ove razine. Zbog hitnosti uvođenja tehnologija za ojačavanje tla u cestovnu industriju, proizvođači opreme za cestogradnju moraju se što prije usmjeriti na proizvodnju domaće visokokvalitetne opreme za miješanje tla.

Zapošljavanje odreda opreme za izgradnju cesta (slika 3) za radove na jačanju tla opravdano je u projektima izvedbe radova (WPP) i projektima organizacije izgradnje (COP) u skladu sa SNiP 12-01-2004.

Radovima na jačanju tla trebaju prethoditi mjere za ugradnju sustava odvodnje (jarke, jarke, drenažne cijevi).

Izračun parametara tehnološki proces provode se na mjestu izvođenja radova, uključujući određivanje duljine zahvata (dionice ceste u izgradnji s ponavljanjem proizvodnih procesa, sastava i obujma radova, gdje se nalaze glavni proizvodni pogoni, obavljanje jednog ili više radne operacije specijaliziranog toka kombinirane u vremenu).

Slobodno se može reći da t Tehnologija stabilizacije i ojačanja tla idealno je rješenje za stvaranje moderne prometne infrastrukture u našoj zemlji, omogućujući ne samo osiguranje potrebne nosivosti temelja cestovnog kolnika, već iu većini slučajeva smanjenje troškova, vremena završetka radova i potreba za inertnim materijalima.

Temelj gradilišta je zemljana masa koja leži ispod temelja i stabilno podnosi cjelokupno opterećenje građevine. Tla koja služe kao temelj dijele se na dvije vrste: prirodna, odnosno prirodna i umjetna.

Stabilno nosi cjelokupno opterećenje konstrukcije.
Tla koja služe kao temelj dijele se na dvije vrste: a) prirodna, ili prirodna, i b) umjetna.

Sam prirodni temelj može podnijeti opterećenje cijele konstrukcije.

Umjetni temelj je umjetno ojačano tlo za temelj. Takvo tlo samo po sebi nema nosivost prema standardima.

Građevinski zahtjevi za temeljna tla:

prvo, temeljna tla su kontraindicirana da imaju jednoliku stišljivost;

drugo, tla moraju imati stvarnu sposobnost podnošenja opterećenja. Takve mogućnosti se utvrđuju u procesu geotehničkih radova na;

treće, tla moraju biti bez uzdignutih svojstava; kada se smrzavaju, sva takva tla se šire, a kada se odmrzavaju, skupljaju se, što dovodi do poremećaja pravilnog skupljanja strukture i stvaranja deformacijskih pukotina i praznina;

četvrto, tlo mora imati sposobnost da izdrži sve vrste utjecaja podzemne vode, tekućine.

Imaju sljedeću klasifikaciju konstrukcija:

stjenovita- praktički se ne može stisnuti, uopće se ne diže, vrlo je vodootporan (najbolja baza). Na primjer, Manhattan u New Yorku.
grubo-klastični, odnosno komadi kamenog tipa (oko 50 posto volumena preko dva milimetra): šljunak i drobljeni kamen (prilično dobra podloga);
pijesak- i što su čestice veće, veći je njihov potencijal za izgradnju. Šljunčani pijesak (velike čestice) postaje značajno zbijen pod opterećenjem, ne pokazuju uzdizanje (prilično dobar temelj). I male, gotovo prašine čestice počinju bubriti kada su izložene vlazi;
glinasti preuzimaju značajna opterećenja kada su suhi, ali u procesu vlaženja njihova se nosivost značajno smanjuje, postaju uzdignuti;
nalik na les, odnosno makroporozni, obično imaju dobru čvrstoću, ali tijekom procesa vlaženja često daju značajne padove, mogu se koristiti pod uvjetom da su ojačani;
rasuti- nastaju zatrpavanjem jama, odlagališta i kanala. Imaju neproporcionalnu kompresibilnost (zahtijevaju otvrdnjavanje);
aluvijalni- nastaju kao rezultat čišćenja presušene rijeke ili jezera. Dobar temelj od zemlje;
živi pijesak- nastaju od malih čestica pijeska koje sadrže muljevite smjese. Nisu prikladni za prirodne temelje.

Metode jačanja:

Prvo, pečat. Konvencionalno pneumatsko nabijanje ili nabijanje posebnim pločama, u nekim slučajevima dodaje se drobljeni kamen. Valjci se koriste na velikim površinama;

drugo, uređaj za jastuke. U slučajevima kada je teško ojačati tlo, sloj nepouzdanog tla se uklanja i zamjenjuje stabilnijim (na primjer, pijesak ili šljunak). Debljina takvog jastuka obično je 10 centimetara ili više;

treće, silicizacija- koristi se za fini prašnjavi pijesak. U takvim slučajevima smjese treba ubrizgati u tlo tekuće staklo s raznim kemijskim dodacima. Nakon što se tlo stvrdne, dobit će dobru nosivost;
četvrto, cementiranje, odnosno dovod ispod baze cementna smjesa u tekućem obliku ili tekućoj mješavini cementa i pijeska;

peto, gori, odnosno toplinska metoda, spaljivanje raznih zapaljivih materijala u dubinama bušotina. Koristi se za tipove tla poput lesa. Dakle, temelj tla će biti pouzdan ako su svi ovi zahtjevi i uvjeti ispunjeni tijekom izgradnje.

Gustoća nosivog tla ispod ključna je za njihovu sigurnu i dugotrajnu izvedbu. U našoj zemlji relativno su rijetki slučajevi kada se zgrade, objekti i prometnice podižu na gustim kontinentalnim tlima koja ne zahtijevaju dodatno ojačanje; najčešće je potrebno provesti niz mjera za ojačavanje tla, a većina ih ima a volumen i konačni trošak, usporedivo sa svim kasnijim izgradnjama.

Postoje samo tri načina za ojačavanje tla, prirodno i umjetno napunjeno. Ovaj:

Potpuna zamjena prirodnog tla s niskim nosivost.
Fizičko zbijanje prirodnih tala.
Jačanje sa dodatni materijali

Potpuna zamjena prirodnog tla niske nosivosti može se izvesti na dva načina.

Prvo: iskop zemlje (obično sitnozrnati, usitnjeni pijesak, vodom zasićena glejna tla na mjestu nekadašnjih močvara) do kontinentalne podloge (obično šljunak), nakon čega slijedi punjenje jame šljunkom, drobljenim kamenom ili izlijevanje čvrstog betona. ploča. Šljunak i drobljeni kamen zbijaju se vibracijskim nabijačima ili teškom opremom, na primjer, valjcima za ceste koji teže 10-15 tona.

Drugo: često zabijanje pilota u gornji sloj krhkog tla do kontinentalne podloge. Trenutno se koriste isključivo oni, iako povijest poznaje i druge primjere, na primjer, hrastovi piloti korišteni su u izgradnji Sankt Peterburga.

Učvršćivanje tla uz pomoć dodatnih materijala postalo je moguće posljednjih godina, kada se pojavio geotekstil, poznatiji kao netkani materijal. sintetički materijal. Kombinira nekoliko korisna svojstva i stvara čvrstu, netruležu, vodopropusnu podlogu na površini tla. Uz njegovu pomoć možete ojačati padine nasipa ili kanala, napraviti temelj za pješačke staze pa čak i autoceste. Koristi se i samostalno i kao završni premaz za zatrpavanje šljunkom ili drobljenim kamenom.

Fizičko zbijanje rasutih i prirodnih tla provodi se u svakom slučaju kako bi se formirao gušći "jastuk". Za takav proces prikladni su samo materijali srednje diskretne strukture - šljunak, drobljeni kamen (pijesak s prirodnim kamenjem), u rijetkim slučajevima se koristi. Ovisno o obimu posla i veličini frakcija materijala, koriste se laki alati (vibrirajući nabijači) i teška oprema.

Voditelj proizvoda, LafargeHolcim (Rusija)

Trenutno je u Rusiji hitno pitanje izgradnja novih i popravak postojećih cesta, razvoj željezničke prometne mreže i sve veći zahtjevi za operativna svojstva infrastruktura zračnih luka i aerodroma za civilne i vojne svrhe. Širenje cestovne mreže, povećanje protočnosti prometa i pooštravanje uvjeta rada zahtijevaju reviziju našeg klasičnog pristupa tehnologijama i materijalima koji se koriste u izgradnji infrastrukturnih objekata. Posebnu pozornost potrebno je posvetiti pitanjima pripreme i izgradnje podloga za ceste I. i II. kategorije i premaza za ostale kategorije.

Tradicionalno, pri izgradnji poboljšanih (kapitalnih) cesta, pijesak i drobljeni kamen koriste se kao materijali za izradu temeljnih slojeva, koji se obično dopremaju na gradilište s najbližih mjesta vađenja ili skladištenja materijala. Lokalni materijali, posebice zemlja, uklanjaju se ili koriste za melioraciju. Ova shema značajno povećava troškove pripreme temelja - povećavaju se financijski troškovi i troškovi rada, produžuje se vrijeme izgradnje, osobito kada se radi u nepovoljnim vremenskim uvjetima.

Kao glavni smjer značajnog povećanja učinkovitosti izgradnje i sanacije cesta može se uspješno koristiti tehnologija ojačanja tla mineralnim i kompleksnim vezivima, kao i tehnologija hladnog recikliranja.

Principi i temelji tehnologije ojačanja tla mineralnim vezivima razvijeni su još godine potkraj XIX stoljeća u Njemačkoj, a 50-60-ih godina prošlog stoljeća u SSSR-u je provedena veliki broj istraživački rad u ovom smjeru. U Europi i Sjevernoj Americi danas se velika većina izgradnje cesta izvodi pomoću tehnologije za ojačavanje tla.

Glavne prednosti ove tehnologije su:

smanjenje troškova izgradnje cesta raznih kategorija za 15-30%
povećanje tempa izgradnje
produljenje vijeka trajanja cesta bez remont
korištenje domaćih tla umjesto skupih i rijetkih uvoznih materijala (pijesak, šljunak i drobljeni kamen)
smanjenje debljine premaza

smanjenje oteklina i dizanja
smanjenje zasićenosti tretiranog tla vodom (povećanje dopuštenih opterećenja na cesti)
povećana otpornost na cikluse naizmjeničnog vlaženja-sušenja i smrzavanja-odmrzavanja
pokretanje kretanja tehnološke opreme i vozila odmah nakon zbijanja tla teškim vibro valjkom

Tehnologija jačanja tla uključuje korištenje dvije mogućnosti za izvođenje radova:

miješanje izvađene zemlje u specijalnim instalacijama te transportiranje natrag na gradilište i polaganje
miješanje zemlje s vezivom direktno “na cesti” na dubini miješanja od 20 do 40 cm, nakon čega slijedi profiliranje i zbijanje valjcima.

Suvremena razina mehanizacije omogućuje izvođenje radova miješanja "na cesti" u gotovo svim uvjetima i korištenje nekoliko komponenti istovremeno, kako u obliku praha tako iu tekućem obliku. U slučaju skučenih uvjeta ili zbog karakteristika tla, kada je vožnja teške opreme nemoguća, koriste se priključci i za razvodnik veziva (rasipač) i za opremu za miješanje (reciklator).

Na trenutni trenutak U Rusiji se tehnologija jačanja tla praktički ne koristi iz niza razloga, od kojih su glavni ograničena količina specijalizirane opreme, nedostatak iskusnih stručnjaka i kontroverzna učinkovitost predloženih proizvoda za poboljšanje, stabilizaciju i jačanje tla. To su uglavnom strani kemijski aditivi na bazi tenzida ili polimera. Istodobno, proizvođači ovih aditiva preporučuju uz njih korištenje mineralnih veziva u dozi od 3 do 12% za povećanje učinkovitosti. Kao mineralno vezivo koristi se obični portland cement, a njegov izbor se temelji na dvije opcije - "M400" i "M500" ili živo vapno.

Dakle, nema integrirani pristup izboru veziva za ojačanje - ne uzimaju se u obzir svojstva tla, a traženi parametri za ojačani sloj postižu se doziranjem veziva, a ne izborom njihovog optimalnog sastava za osiguranje navedenih svojstava.

U većini slučajeva, u središnjem dijelu Rusije, pri izgradnji cesta, suočavaju se s tlima kao što su pjeskovita ilovača i ilovača različitog stupnja vlažnosti u odnosu na optimalni sadržaj vlage i sadržaj organskih nečistoća i soli. Preporuča se takva tla ojačati mineralnim vezivima.

Sam pojam "ojačanje" podrazumijeva povećanje fizičkih i mehaničkih svojstava tla (čvrstoća na pritisak i savijanje, kao i otpornost na mraz) stvaranjem gušće strukture i krutog okvira iz sustava "vezivo-tlo". Sličan učinak moguće je postići samo pomoću mineralnih veziva. Dok se primjenom raznih kemijskih dodataka postiže učinak poboljšanja (povećanje obradivosti i zbijenosti) i/ili stabilizacije (poboljšanje vodnofizikalnih svojstava) tla.

U 2016. godini tvrtka LafargeHolcim (Rusija) provela je prvu fazu istraživanja u području procjene učinkovitosti mineralnih veziva različitih sastava za primjenu u tehnologiji ojačavanja tla.

Ispitivanja su provedena za tla kao što su mulj, pjeskovita ilovača i ilovača. Na temelju dobivenih rezultata izvršeno je preliminarno formiranje portfelja proizvoda uz izradu preporuka za odabir optimalnog rješenja u pogledu omjera cijene i učinka kako za sustav tlo-vezivo tako i za cjelokupnu cestovnu kolničku konstrukciju u cjelini. .

Portfelj proizvoda veziva za ojačavanje tla tvrtke LafargeHolcim (Rusija) uključuje i hidraulička veziva i sastave portland cementa sa složenim mineralnim komponentama za slučajeve gdje su tla s visokim stupnjem natopljenosti podložna ojačanju.

Učvršćivanje tla organskim vezivima provodi se na isti način kao i mineralnim vezivima, miješanjem na kolničkom tlu frezom ili jednoprolaznom mješalicom, kao i u kamenolomu u mješali. Gotova mješavina polaže se u kolnik samohodnim finišerom ili motornim grederom uz zbijanje samohodnim valjkom na pneumatskim kotačima.

Ako je potrebno dodatno navlažiti tlo pri učvršćivanju bitumenskom emulzijom, treba voditi računa o količini vode u emulziji, a preporučljivo je mijenjati koncentraciju emulzije od 55...50 do 35... ,40%.

Kod učvršćivanja tla organskim vezivima s dodatkom vapna, tlo je potrebno prvo tretirati vapnom i tek nakon 12...14 sati mješavina zemlje i vapna tretirati organskim vezivom.

Kod učvršćivanja tla organskim vezivom s dodatkom cementa, njega postavljenog sloja treba biti slična kao učvršćivanje tla samo cementom.

Da bi se poboljšalo mljevenje teških ilovača i glina u suhom vremenu, prvo ih treba usitniti uz dodatak površinski aktivnog sredstva (SSB, OP-7, OP-10 u količini od 0,05...0,5% mase tla) .

Tla ojačana smolno-bitumenskim vezivom (bitumenska emulzija - emulgirano vezivo 40% i urea smola 60%) koriste se za izradu obloga na cestama IV i III kategorije i gornjih nosivih slojeva za asfaltbetonske kolnike.

Bitumenska emulzija mora biti anionska direktna, spororazgradljiva, karbamidna smola tipa UKS i M 19-92. Učvršćivač je amonijev klorid (GOST 2210-73) u količini od 10 ... 20% težine veziva. Potrošnja katransko-bitumenskog veziva za ojačavanje tla data je u tablici. 2.28.

Tablica 2.28

Potrošnja katransko-bitumenskog veziva

Smolno-bitumensko vezivo s dodatkom učvršćivača potrebno je unijeti u tlo i zbiti do 3 sata. Vezivo bez učvršćivača može se skladištiti najviše 3 dana. Promet na sloju zemlje ojačanom smolno-bitumenskim vezivom može se pustiti nakon 2 dana u suhim vremenskim uvjetima s temperaturom od 15°C i više.

2.4.4. Složene i druge metode jačanja tla

Složene metode učvršćivanja tla temelje se na upotrebi, uz glavno mineralno ili organsko vezivo, malih dodataka raznih površinski aktivnih tvari ili druge vrste veziva. Ova metoda pruža značajne prednosti, od kojih su glavne:

Mogućnost korištenja za jačanje neprikladnih tla;

Smanjena potrošnja glavnog veziva;

Povećanje čvrstoće i otpornosti na smrzavanje ojačanih tla;

Smanjenje troškova rada prilikom drobljenja zemlje i miješanja s vezivom.

Složenim metodama ojačavanja tla nastaju složeni kombinirani prostorni tipovi binarnih struktura, koji se međusobno izmjenjuju u mikrovolumenima i prodiru.

Na primjer, kod ojačavanja tla cementnom i bitumenskom emulzijom nastaje prostorna binarna struktura - koagulacija-kristalizacija.

Kao aditive pri jačanju tla cementom možete koristiti gašeno ili mljeveno živo vapno, kalcijev klorid, gips i niz površinski aktivnih hidrofobnih tvari (poliakrilomid, abietična smola, feromilonaft itd.). Vapno se dodaje kod ojačavanja kiselih ili slanih pjeskovitih ilovača, ilovača i glina koje imaju pH ispod 6 s vlagom 4...6% više od optimalne (1...3% težine).

Kalcijev klorid (0,4 ... 0,8% težine) koristi se pri niskim ili negativnim temperaturama zraka za ubrzavanje procesa stvrdnjavanja. Natrijev silikat (0,5...2,0% težine) koristi se za povećanje čvrstoće cementnog tla, ubrzanje njegovog stvrdnjavanja i smanjenje potrošnje cementa u pješčanim i ilovastim karbonatnim tlima. Pri dodavanju (0,05% težine tla) piridina u obliku vodena otopina postaje moguće smanjiti potrošnju cementa za 1,5 puta. Piridin i njegovi derivati su otpad iz petrokemijske industrije.

Kod jačanja tla vapnom smjesi se dodaje natrijev silikat ili leteći pepeo dobiven izgaranjem mrkog ugljena, treseta i ugljena u omjeru od 1:2 do 1:5 (pepeo-vapneno vezivo).

Da bi se povećala vodootpornost tla koje se ojačava, bitumenu je učinkovito dodati tvari koje potiču stvaranje kemisorpcijskih spojeva na površini čestica tla zasićenih ionima kalcija (ili željeza).

Najveća čvrstoća, otpornost na vodu i smrzavanje bitumena postiže se dodavanjem anionskih tvari organskih kiselina ili fenola, a tlu vapna.

Namjena i izbor tvari za kompleksno ojačavanje tla organskim vezivima provodi se nakon detaljnog proučavanja svojstava tvari i uzoraka iz mješavine bitumena i tla s dodatkom ispitivane tvari.