автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Глинистые грунты, укрепленные активированным цементозольным вяжущим для оснований дорожных одежд

!ростовсзсая-на-дону государственная академия строительства

7 / '!"

г г ; •, • . >

На правах рукописи

КОЧЕРГА ВИКТОР ГРИГОРЬЕВИЧ

глинистые грунты, укрепленные активированным цэаентозольшм вянущим дяя оснований дорожных одевд

(05-23.05 - строительные материалы и изделия)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 1994

Работа выполнена в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - кандидат технических наук, доцент

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук, профессор

Невский В.А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Шейхет И.М.

ВЕДУЩЕЕ ПРЗДПРИЯТИЕ - Ростовское проектно-ремонтно-строитель-

ное объединение автомобильных дорог "Ростовавтодор"

Зашита состоится "/3 " .-¿¿М.л/уыЗ^ 1994 года в

часов на заседании Диссертационного Совета Д.063.64.01 в Ростов-ской-на-Дону государственной академии строительства по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, телефон для справок 64-01-44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Илиополов С.К.

Автореферат разослан

года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета кандидат

¡0. А. Веселев

у

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокая; стоимость традиционных строительных материалов, применяемых в конструкциях дорожных одевд, требует разработки и использования таких композиций, в которых потребность в остродефицитных составляющих (цемент, известь, битум, щебень и т.д.) сводилась бы к минимуму, а эффективность от их применения была бы максимальной. Одним из путей решения этой проблемы является использование в качестве материала идя оснований дорокннх одежд укрепленных глинистых грунтов. Применение цемента для укрепления глинистых грунтов связано с высоким его расходом. Кроме этого, материал обладает рядом существенных недостатков: высокими усадочными деформациями, низкой однородностью и степенью гидратации цемента. В связи с вышеизложенным задача повышения эффективности использования цемента для получения укрепленного глинистого грунта с высокими показателями прочности, водо- и морозостойкости приобретает особую актуальность.

Цель работы - на основе теоретических и экспериментальных исследований процессов твердения укрепленных цементом глинистых грунтов обосновать возможность снижения расхода вяжущего для получения материала с требуемыми физико-механическими свойствами. "

Научная новизна. Установлены особенности влияния глинисто-коллоидной части грунтов на кинетику их твердения при укреплении цементом.

Выявлены физико-химические а фазовые преобразования, связанные с укреплением глинистых грунтов активированными водными суспензиями цемента и цемента с золой-уносом. Показано, что в процессе мокрого диспергирования гидролиз трех- и двухкальциевых

силикатов цемента проходит с выделением максимального числа дигицроксйцов кальция в раствор, что в последующем количественно определяет прохождение реакций с активным кремнеземом и глиноземом глинисто-коллоидной части грунта и введенных добавок типа золы-уноса, обусловливающее появление дополнительного количества трудаорастаоримнх. устойчивых гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, упрочняющих структуру укрепленного глинистого грунта.

Определены зависимости меклу рациональным содержанием цемента и максимальной молекулярной влагоемкоотью укрепляемого им грунта, позволявшие назначать расход вяжущего с учетом обеспечения условий его твердения для различных видов глинистых грунтов.

Разработан способ получения строительной смеси для оснований дорояных одекд с введением составленного вяжущего цемента и золы-уноса в виде активированной волной суспензии (а.с. СССР 1794923).

Разработаны основы расчета технологических параметров приготовления связующего (цемент + вода, цемент + зола-унос н-+ вода) для укрепления глинистых грунтов.

Практическое значение. На основе выполненных исследований разработаны рекомендации по строительству оснований дорожных одежд из грунтов, укрепленных цементом совместно с золой-уносом по разработанной технологии.

Предложен способ получения строительной смеси для оснований дорояных одежд,, позволявший уменьшить расход цемента на 25 - 50 %, обеспечив при этом требуемые свойства материала (а.с. СССР 1794923).

Разработаны технологические схемы производства работ по строительству оснований дорожных одежд из предложенных матери-

алов.

Расчетный экономический эффект от применения предложенных смесей из укрепленных глинистых грунтов по сравнению с традиционными цементогрунтами составил 7,1 - 15,2 млн. р. на 1 км автодороги (в ценах на 01,01.94 г.).

На зашту выносятся:

Теоретические положения о кинетике твердения цемента з укрепляемых им разновидностях глинистых грунтов.

Результаты теоретических я экспериментальных исследований по установлению рационального расхода цемента с точки зрения обеспечения нормальных условий его гидролиза и гидратации в различных укрепляемых глинистых грунтах.

Результаты исследований повышения эффективности использования цемента путем введения его в укрепляемый грунт в виде активированной водной суспензии с использованием в качестве кремнеземистой добавки - золы-уноса Новочеркасской Г?ЗС.

Методика назначения расхода вяжущзго-цемента и подбора технологических реяимов его мокрого диспергирования для получения укрепленного глинистого грунта требуемого класса прочности.

Рекомендованные составы смесей, технология их приготовления и результата опытно-производственных испытаний.

Реализация работа. Результаты проведенных исследований внедрены в Строительном управлении 891 треста "Ккдорстрой". Построено более 1,2 км оснований дорожных одежд с использованием рекомендованных составов смесей и технологии их приготовления.

Достоверность исследований обеспечена: применением современных методов, стандартных приборов и ЭВМ; количеством контрольных образцов-близнецов, обеспечивающим вероятность 0,95»

при погрешности измерений не более 10$; проверкой результатов лабораторных исследований производственными испытаниями.

Апробация работа. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одобрение на Всесоюзной научно-технической конференции (Владимир, 1991 г.), Всероссийской научно-технической конференции (Санкт-Петербург, 1992 г.), региональных научно-технических конференциях (Владимир, 1S87, 1989 гг.; Суздаль, 1990 г.; Анапа, 1991 г.; Ростов-на-Дону, 198?, 1990 гг.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава РГАС (РИСИ) (1987 - 1992 гг.).

Публикации. По теме диссертационных исследований опубликовано 14 печатных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 35 таблиц, 27 рисунков, приложения на 11 страницах.

СО,ДЕР£АНИЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса и задачи исследований. Разработка высокоэффективных материалов для оснований дорожных одежд на основе местных грунтов, укрепленных различными вяжущими с широким использованием отходов промышленности, является одним из перспективных направлений в дорожном строительстве. Вопросам укрепления грунтов посвящены работы В.М.Безрука, Ю.М.Васильева, Л.В.Гончаровой, К.А.Княэюка, В.М.Кнатько, В.А.Хейльмана, С.С.Морозова, В.В.Охотина, А.П.Платонова, П.А.Ребиндера, М.М.Филатова и др.

В этих исследованиях установлено, что, обладая высокими экономическими и потребительскими показателями, глинистые грунты, укрепленные цементом, имеют ряд существенных недостатков.

А именно: с повышением в укрепляемом грунте содержания глинисто-коллоидных частиц для получения материала с необходимыми свойствами требуется увеличение расхода цемента до 12 - 16 %. Это сопровождается ростом усадочных деформаций, увеличением содержания нецрореагировавтего цемента и низкой однородностью материала.

Существует мнение, что количества воды, необходимого для максимального уплотнения цемеятогрунта, достаточно для гадро-■лиза и гидратации цемента. Этот вывод был сделан в результате экспериментальных исследований на отдельных разновидностях грунтов при постоянных расходах цемента.

Если учесть, что исследуемые глинистые грунты имеют ряд особенностей, а рекомендуемые расходы цемента для их укрепдения-широкий диапазон варьирования (4 - 16 %), то, очевидно, существует необходимость в исследованиях, направленных на установление оптимальных влагностных условий твердения вяжущего.

С другой стороны, ванное значение имеют научные разработки по повышению эффективности использования цемента в строительных материалах путем его активации. Зги вопросы отражены в работах В.И.Ахверова , В.Г.Винняка, Г.В.Кузнецовой, О.П.Мчедлова-Петро-сяна, В.И.Соломатова, С.Е.Солдагенко, В.Ф.Янчикова и др. В них рассматривается возмокность улучшения свойств материалов за счет предварительной активации-гидратации цемента с использованием воздействия различных технологических факторов.

Проведенный анализ позволяет сформулировать рабочую гипотезу исследований следующим образом: получение прочной структуры. укрепленного уменьшенными дозами цемента- глинистого грунта, обладающего высокими показателями однородности, водо- и морозостойкости с низкими усадочными деформациями, возможно за счет повышения эффективности использования вянущего путем подбора

состава смеси, с учетом обеспечения влажностных условий ее твердения и предварительного мокрого диспергирования цемента, с целью достижения высокой начальной степени гидратации клинкерных минералов, позволяюшей провести гидролиз и гидратацию трехи двухкальциевых силикатов (Сз$ , Сц$) преимущественно до низкоосновных гидросиликатов кальция ( С 5 И ) с максимальным насыщением раствора гидроокисьэ кальция (Са(0Н)2), что количественно определяет .последующее прохождение пуццолановых реакций с активными кремнеземом и глиноземом ( ) глинисто-коллоидной части грунта и введенных кремнеземистых добавок из числа промышленных отходов типа золы-уноса, обусловливающее в высокощелочной среде (рН > 13,0) появление дополнительного количества труднорастворимых, устойчивых гилросиликатов и гидроалюминатов кальция вида С$Н-1, С^А^Н^ . упрочняющих структуру укрепленного глинистого грунта.

Для проверки выдвинутой гипотезы и достижения поставленной цели определены задачи исследования:

1. Изучить особенности гидролиза и гидратации цемента в укрепляемом глинистом грунте.

2. Определить пути повышения эффективности использования цемента при укреплении глинистых грунтов.

3. Установить рецептурные и технологические параметры-приготовления цементогрунтов и цементозологрунтов.

4. Провести комплексные исследования физико-механических

и химических свойств укрепленных предлагаемыми способами глинистых грунтов.

5. Разработать конструкции дорожной одежды и технологические схемы производства работ для устройства оснований из предложенных укрепленных грунтов.

6. Осуществить опытно-производственную проверку результатов

проведенных исследований с технико-экономической оценкой предложенных решений.

Методы исследований. Изучение процессов твердения укрепленных глинистых грунтов а определение физико-механических свойств цементогрунтов и цементозологрунтов проводилось с использованием портландцемента М400 Новороссийского завода, золы-уноса Новочеркасской ГРЭС и глинистых грунтов, характерных для юга европейской части России.

Определение физико-механических свойств образцов проводилось в соответствии с действующими ГОСТами, строительными нормами и методиками.

Изучение физико-химических характеристик исследуемых материалов проводилось с применением рентгенографического, дифференциально-термического и электронно-микроскопического анализов.

В исследованиях свойств и технологии приготовления укрепленных глинистых грунтов использовались вероятностно-статистические методы анализа и оптимизации инкенерных решений в области строительных композиционных материалов с обработкой данных на эвм.

Исследование кинетики твердения укрепленных цементом глинистых грунтов, В разделе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов твердения различных видов глинистых грунтов, укрепленных цементом и цементом с зо~ лой-уносом. Б соответствии с существующими взглядами на влияние тонкодисперсной , глинисто-коллоидной части глинистых грунтов на кинетику формирования структуры укрепленного грунта, рассмотрены вопросы обеспеченности водой процессов твердения гидравлических вяжущих в различных укрепляемых грунтах. Проведенные исследования указывают на то, что с увеличением содержания в укрепляемом грунте частиц глинисто-коллоидных фракций существенно замедля-

ется кинетика набора прочности укрепленного грунта. Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что одной из основных причин этого является низкая степень гидратации вяжущего вследствие недостаточного количества в смеси свободной, реак-ционноспаообной воды, и неоднородности ее распределения в объеме композиции.

Такое положение связано с высокой гидрофильностью глинистых минералов (монтмориллонита, иллита, каолинита) укрепляемых грунтов, которые, обладая развитой удельной поверхностью, адсорбируют молекулы воды я удерживают их в связанном состоянии.

Таким образом, возникает противоречие, связанное с тем, что, с одной стороны, укрепление грунтов с высоким содержанием глинисто-коллоидной составляющей требует повышенных расходов цемента, а с другой - возможность обеспечения процессов твердения вяжущего водой, в условиях ограничения ее количества требованиями уплотнения снижается.

С учетом этого обстоятельства были проведены экспериментальные исследования до установлению оптимальных расходов цемента с точки зрения обеспечения его максимальной гидратации. Для этого исследуемые виды глинистых грунтов укреплялись различным содержанием цемента и воды, при этом обеспечивалась одинаковая степень уплотнения. Полученные образцы испытывались на прочность при сжатии с определением степени гидратация цемента по количеству химически связанной воды методом прокаливания при 1000 °С. На основании обработки результатов эксперимента была получена зависимость между рациональным содержанием цемента и максимальной молекулярной влагоемкостьв'грунта ( ченная с использованием предложенной В.В.Охотиным и И.К.Кравченко классификации грунтов по зависимость позволяет назначать расход вяжущего с учетом обеспечения условий его твердении

для различных-видов глинистых грунтов С рис. 1). При укреплении глинистых грунтов, начиная с супеси пылеватой (\х/шв > 12,5 %), получение материала 1 - Ш класса прочности с оптимальным содержанием цемента невозможно. Улучшение свойств укрепленного грунта за счет увеличения расхода цемента ведет к неэкономичному его использованию. В связи с этим возникает необходимость в разработке способов подбора составов и приготовления смесей, повышающих эффективность использования исследуемых вянущих.

Разработка способов приготовления смесей, повышающих эффективность использования вяжуиих з цементопзунтах. На основе известных работ по повышению степени гидратации цемента в начальные сроки твердения было выдвинуто предположение о том, что предварительное, мокрое диспергирование цемента обеспечит максимальное вовлечение в процессы структурообразования аморфных кремнезема (SfOj- ) и глинозема ( ) глинисто-коллоидной части укрепляемого грунта и вводимых добавок типа золы-уноса. .

Рассмотренные в работе различные методы активации гидравлических вяжущих (механические, термомеханические, ультразвуковые) и технологические параметры позволили сделать вывод о том, что наиболее технически возможным и экономически целесообразным способом предварительной обработки вяжущего для укрепления грунтов является приготовление связующего (цемент + вода, цемент -ь

зола-уноса + вода) в диспергаторе ( п = 800 об/мин) с использованием эффекта термоактивации, путем подогрева воды затворения.

С целью изучения влияния на свойства рассматриваемых активированных вяжущих и укрепленных ими грунтов зодо-твердого отношения в суспензии вяжущего (Х|), температура воды затворения вяжущего (Xg) и времени обработки (Xg) для выбранного способа активации был реализован полный факторный эксперимент.

Зависимость расхода цемента от максимальной молекулярной влагоемкости укрепляемого грунта

к

з о

м н

я: ®

01 ■а

о «

н о

а) р-

я к о К

16 14 12 10 В 6

-

-С.

1 4

1 1 --... 1 ■^^ 1 —1 1

——■^ ^ 1 I 1 1 г 1 1

Песок • 1 | 1 1 1 1 1 с У 1 1 п е с ь 1 С у I Л И Н 0 к

Я

20

25

1.0 5 10 15

максимальная молекулярная влагоемкость, % I - цементогрунт I класса прчности; 2 - цементогрунт П класса прочности; 3 - цементогрунт Ш класса прочности; 4 - цементогрунт с максимальной степенью гидратации

Рис.1

Рассматривались два варианта смесей: глинистый грунт, укрепленный 8 % портландцемента М400, и глинистый грунт, укрепленный А'% портландцемента М400 и 10 % золы-уноса, с активацией в первом случае только цемента, во втором - цемента совместно с золой-уносом.

Б результате реализации эксперимента по трехфакторному, насыщенному, трехуровневому плану получены адекватные регрессионные модели в виде полинома второй степени и изолинии свойств глинистых грунтов, укрепленных активированными вяжущим. На рис. 2 приведены линия равного уровня Нся, Еи , \Х/ глинистого грунта, укрепленного активированным цементозольным вянущим.

По изолиниям свойств укрепленного глинистого грунта мояно заключить, что выбранная область эксперимента охватывает экстремальные значения исследуемых зависимостей свойств материала от технологических параметров.

В связи с тем, что для практических целей применения укрепленных грунтов в основаниях дорожных одежд основной характеристикой материала является комплексный показатель - класс прочности, существует необходимость в определении области значений Х^;

Хд, обеспечивающих получение требуемого класса прочности укрепленного грунта.

Наиболее наглядно это получается путем наложения линий равного уровня Есд, КцЗГ. . Первому классу прочности материала (йсж> 4 МПа, Кизг > 1,0 6 %) соответствуют значения технологических факторов, ограниченных линией равного уровня И ж > 4,0 МПа, так как в этой области факторного пространства значения Кд^ и \Х/ также удовлетворяют предъявляемым требованиям (см. рис. 2).

С целью повышения точности и оперативности исследований свойств материала и оптимизации технологических параметров при-

А. Х^=1.0 - Водо-твердое отношение

Б. Хд= 2,5 - Время активация эялущэго, дан ^

ч

20

-Г^ч.....- хл у - / ^ / "«7 / / / Р1-3 г -Ы / /у / / (

475 ^ т/ / 43 И

5,0

0,6

К.0

1,4

2,5-

/ / и 1 V4 У \[ )

. ч "- 7 1) Г ---Гг^5-?

0,6

Г.О

В. /^=60 - Температура воды затворения, °С

_ 2сас,МПа

____Еизг,Ша

-----V , %

1.4

Рис.2. Линии равного уровня пределов прочности при сжатии(Есж), изгибе(Еиэг)и водонасыщения(\ХО образцов глинистого грунта, укрепленного активированным цементозольным вяжущим {4% цемента, 1055 золы-уноса)

готовлекия вяжущего для укрепления глинистых грунтов расчеты проводились на ПЭВМ "Искра-1030" в соответствия со специально составленными алгоритмом и программой.

Исследования свойств глинистых грунтов, укрепленных активированными вяжущими. Представлены результаты исследований по оценке прочностных характеристик, показателей водо-, морозостойкости, усадочных деформаций и однородности рассматриваемых композиционных материалов.

Исследования проводились с использованием ранее оптимизированных составов смесей и технологических режимов их приготовления (см. таблицу).

Прочностные характеристики. Анализ результатов определения пределов прочности при сжатии и изгибе во до насыщенных образцов, приготовленных различными способами, показывает, что при предварительной термомеханической активации вяжущего значительно улучшаются прочностные показатели. Для цементогрунта прочности при сжатии и изгибе образцов с введением 8 % вяяушего в виде водной суспензии в 7,28 и 90 сут твердения выше соответственно на 40, 21 и 19 55. а при введении 6 % активированного цемента физико-механические свойства материала приближаются к показателям глинистого грунта, укрепленного 8 % цемента по базовой технологии. Для грунтов, укрепленных цементом совместно с золой-уносом, прирост прочности за счет введения цемента в-виде активированной водной суспензии-составил в 7, 28 а 90 сут соответственно 54, 33 и 30 %. Введение всего составленного вяжущего в виде водного раствора, обработанного в циспергаторе, позволило увеличить прочность в возраста 7, 28 и 90 сут, по сравнению с базовым вариантом, соответственно на 80, 57 и 52 %.

Рассматривая полученные результаты в динамике, необходимо отметить, что с увеличением срока твердения прирост прочности

игизико-механические показатели глинистого грунта,

укрепленного водными суспензиями цемента и цемента с эолой-уносом

Состав материала,•/» Способ введения вяжущего V сут 26 сут 90 сут

Грунт Цемент Зола-унос Есж Еизг Водона-сыщение Есж Виэг Водона-сыцение Есж Еизг Водона-сыщение

МП а МП а % МПа Ша % МПа МПа %

92 В - I 3,30 0,96 3,61 4,6В 1,23 3,06 5,16 1,55 2,82

92 а - П 4,65 1,35 3,06 5,67 1,59 2,53 6,14 2,01 2,18

94 6 •м П 3,24 1,01 3,54 4,60 1,14 3,20 5,01 1,48 3,01

86 4 10 I 1,62 0,39 8,60 3,42 0,82 6,84 3,96 0,95 6,01

В6 4 10 п 2,49 0,62 6,37 4,16 1,23 5,36 5,16 1,34 4,34

Об 4 10 ш 2,91 0,94 5,51 5,07 1,49 4,18 5,73 1,68 3,91

I - введение в грунт сухого цемента с последующим увлажнением.

П - введение цемента в виде активированной водной суспензии.

Ш - введение цемента и золы-уноса в виде активированной водной суспензии.

уменьшается. Особенно значительно снижение темпов прироста прочности в ранние сроки твердения - до 28 сут.

Это подтверждает механизм действия предварительной активации гидратации, описанный ранее, где указывалось на то, что значительное повышение прочности следует ожидать в основном в начальный период сгруктурообразования. В последующее время твердение идет в практически одинаковых условиях и темпы роста выравниваются. Однако, как видно из таблицы, прирост прочности остается значительным и в возрасте образцов 90 сут.

Морозостойкость. Исследования показателей морозостойкости глинистых грунтов, укрепленных водными суспензиями рассматриваемых неорганических вяжущих, показывают, что их морозостойкость выше,чем у грунтов, укрепленных обычными способами, что подтверждается результатами испытаний образцов как капиллярного, так и полного водонасыщения.

Принимая во внимание результаты определения полного водонасыщения, приведенные в таблице, и сопоставляя их с результатами показателей морозостойкости, можно сделать вывод о том, что укрепленные грунты с введением вяжущего в виде активированной водной суспензии имеют меньшие показатели водонасыщения и более высокие коэффициенты морозостойкости. Так как показатель водонасыщения укрепленного грунта характеризует его открытую капиллярную пористость, проведение предварительной активации-гидратации вяжущего позволяет снизить объем открытых пор, что положительно влияет на показатели воцо- и морозостойкости материала.

Усадочные деформации. Анализ кинетики усадочных деформаций во времени показал, что усадка образцов глинистых грунтов, укрепленных составленным вяяушим, значительно меньше, чем усадка аналогичных образцов из цементогруктов, что подтвердило резуль-

таты ранее проведенных исследований. Усадочные деформации образцов из глинистых грунтов, укрепленных как цементом, так и цементом с золой-уносом, в которых вяжущее вводилось в виде активированной водной суспензии, как правило, имеют значительно меньшие значения. Лишь в начальный период твердения (до 1 сут) укрепленного цемектоводной суспензией глинистого грунта отмечаются более высокие усадочные деформации по сравнению с обычным цемен-тогрунтом. В последующем деформации усадки в укрепленных грунтах на основе неакгаьированных вяжущих превышают деформации базовых образцов.

Однородность. Полученные путем статистической обработки результатов экспериментов коэффициенты вариации влажности и водородного показателя композиции на основе укрепленного глинистого грунта, а также коэффициенты вариации пределов прочности при сжатии в 28 сут твердения позволяют сделать вывод о том, что при приготовлении смеси с введением цемента в вице водной суспензии достигается более равномерное распределение воды и вяжущего в объеме смеси и, как следствие этого, более высокая однородность получаемого материала (снижение коэффициентов вариации \х/ , рН и й^® соответственно в 1,8; 2,7 и 2,1 раза).

Таким образом, экспериментальные показатели исследования подтверждают теоретическое предположение о том, что введение вяжущего в виде активированной водной'суспензии способствует повышению степени однородности укрепленных глинистых грунтов.

Рентгенографический и цидйеренпиально-термический анализы. Проводились с целью подтверждения выдвинутых теоретических предположений. связанных с тем, что при укреплении глинистых грунтов цементом и цементом совместно с золой-уносом, введенными в виде активированных водных суспензий, можно значительно увеличить количество новообразований типа тоберморитоподобных гидро-

-силикатов кальция и гидроалюминатов кальция (СЗН"[, СгАН^,С^А^Нв) за счет повыиен&й степени гидратации цемента, способствующего вовлечению в процессы структурообразования большего количества активных составляющих глинисто-коллоидной частя грунта и кремнеземистых добавок.

Анализ рентгенограмм и термограмм цементогрунтов свидетельствует о том, что при введении цемента в виде активированной водной суспензии происходит более интенсивное взашлодействие активных составлявших глинистого грунта и золы-уноса с продуктами гидролиза и гидратации цемента, в результате чего в структуре укрепленного глинистого грунта образуется большее количество гадросиликатов кальция, в то время как содержание кристаллов Са(0Н)2 и СаС03 значительно уменьшается, поскольку они вступают во взаимодействие с гелеобразной окись» кремния и алюминия с образованием тоберморитоподобных гидросиликатов кальция и гидроалюминатов кальция.

Опытно-производственная апробация результатов исследований проводилась в СУ-891 треста "Юядорстрой". Опытные участки протяженностью около 1,2 км построены на автодороге 1У категории в поселке Запорожском.

Опытно-производственные работы включали в себя замену основания дорожной оденды из цементогрунта на равнопрочное основание из глинистого грунта, укрепленного активированным цементозольным вяжущим.

Систематические обследования опытных и базовых участков, проводимые в течение двух с половиной лет, показали, что опытные участки находятся в хорошем состоянии.

Оценка несущей способности дорошой одежды по модулю упругости указывает.на то, что и на базовых, и на опытных участках она соответствует проектной.

Экономическая эйфективность■применения глинистых грунтов, укрепленных активированным цементозольным вяжущим, в основаниях дорожных одежд образуется за счет снижения расхода цемента вследствие повышения степени его использования и частичной замены золой-уносом - малоактивным вяжущим из числа отходов промышленности. Расчетный экономический эффект составляет 7,1 -15,2 млн. р. на 1 км основания автодороги (в ценах на 01.01.94) при снижении суммарных приведенных затрат на 15 - 30 %,

ОСНОВНЫЕ ВЫБОШ

1. Проведенные теоретические, экспериментальные и опытно-производственные исследования показали техническую возможность и экономическую целесообразность повышения степени использования цемента при укреплении грунтов за счет назначения его рационального расхода и предварительного мокрого диспергирования

с введением кремнеземистых добавок типа золы-уноса.

2. Установлено, что с увеличением глинистости грунта ухудшаются влажностные условия твердения цемента вследствие высокой водоудерживающей способности глинисто-коллоидной части укрепляемого грунта.

3. Рентгенофазовые и термографические исследования подтвердили, что в результате укрепления глинистых грунтов активированными водными суспензиями цемента и цемента с золой-уносом в композиции образуется большее количество труднорастворимых устойчивых соединений типа СЛН - 1, С^АНд, С2А2Нд, обеспечивающих высокие прочностные характеристики материала.

4. Установлена зависимость между разновидностью глинистого грунта и содержанием цемента для получения материала с требуемым классом прочности, позволявшая получать рациональный рас-

ход вяжущего (цемента) с точки зрения обеспечения оптимальной влажности его твердения.

5. На основе математического планирования эксперимента и численных методов обработки его результатов получена математическая модель подбора технологических параметров приготовления смесей укрепленных глинистых грунтов, позволяющая прогнозировать свойства материала и оптимизировать технологические режимы его приготовления.

6. Разработаны рекомендации по устройству оснований дорожных одежд из грунтов, укрепленных составленными вяжущими (цементом. цементом с золой-уносом), с использованием предложенных способов подбора состава и приготовления смесей.

7. Предложен способ приготовления строительной смеси для основания дорожных одежд, заключающийся в предварительной активации-гидратации вяжущего (цемента с золой-уносом) в дисперга-торе при температуре воды затворения 55 - 65 °С, водо-твердым отношением 0,9 - 1,1 в течение 3-5 мин (а.с. СССР 1794923).

8. Использование предложенных составов смесей, укрепленных глинистых грунтов и способов их приготовления в конструктивных слоях дорожных одежд позволяет:

- снизить расход цемента на 25 - 50 %;

- исключить явление усадочного трешнообразования материала;

- повысить однородность материала;

- обеспечить требуемые показатели прочности, водо- и морозостойкости.

9. Проведенные исследования способствуют очистке окружающей среды и охране труда за счет утилизации золы-уноса и беспыльной технологии ее применения.

10. Экономический эффект использования рекомендуемых сос-

тавов смесей и технологии устройства из них оснований дорожных одежд составляет 7,1 - 15,2 млн. р. на 1 км основания автодороги в ценах на 01.01.94.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кочерга В.Г. Композиционные материалы на основе грунтов, укрепленных водными суспензиями неорганических вяжущих// Нетрадиционные материалы и технологии в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог. - Ростов н/Д:Рост. гос. акад. стр-ва, 1993. - С. 66 - 73.

2. Кочерга В.Т., Кейльман В.А. Влияние температуры воды затворения цемента на свойства грунтов при их укреплении цемен-тно-водными суспензиями//Научно-технический прогресс в дорожном строительстве: Гез. докл. регион, науч.-техн. конф.-Ростов н/Д, 1990. - С. 18-19.

3. Кочерга В.Г., Кейльман В.А. К вопросу повышения эффективности использования неорганических вяжущих при укреплении грунтов//Применение отходов промышленности и местных строительных материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. - Владимир, 1991. - С. 68 - 70.

4. A.c. 1794923 СССР. Способ приготовления смеси для устройства дорожного основания/С.К.Илиополов, В.Г.Кочерга, В.А. Кейльман (СССР). - Опубл. 1993, Еюл. % 6.

5. Илиополов С.К.. Кочерга В.Г., Криволапов Ю.П. Рекомендации по устройству оснований дорожных одежд из глинистых грунтов, ГНС, песков и малопрочных известняков, укрепленных составленным вяжущим (цемент+зола-уноса и цемент*цементная пыль). -Ростое н/Д, 1992. - 15 с.

6. Кейльман В.А., Кочерга В.Г. К вопросу оценки эффектив-

ности использования цемента при укреплении грунтов/Дроблемы дорожного хозяйства и пути их решения: Тез. докл. регион, науч.-техн. конф. Анапа, 1991. -С. 89 - 90.

7. Кейльман З.А.. Кочерга В.Г. К вопросу однородности грунтов, укрепленных цекенгно-водной суспензией//Использование отходов промышленности при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог в Нечерноземной зоне РСзСР: Тез. докл. региса науч.-техн. конф. - Владимир, 1990. - С. 92 - 93.

8. Кейльман В.А., Кочерга В.Г. К вопросу оптимизации водс-цементного отношения суспензии при укреплении грунтов с использованием отходов промышленности//ИспользоЕаняе отходов промышленности при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог: Тез. докл. регион, науч.-техн. конф. - Суздаль, 1989. - С. 51.

9. Меркулова С.А., Кочерга В.Г. Малоактивные вяжуше на основе доменного шлака Красносулинского металлургического за-зода//Перспекгявы применения ресурсосберегающих технологий при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог: Тез. докл. регион, науч.-техн. конф. - Ростов-н/Д, 1988. --G. 30.

10. Кейльман В.А., Недоцаев A.C., Кочерга В.Г., Меркулова С.А. Каталог местных материалов и отходов промышленности Калмыцкой АССР. - М.: Изд. Минавтодора РСФСР, 1987. - 55 с.

11. Меркулова С.А., Кочерга В.Г. Композиция для устройства оснований дорожных одежд/Аскорение научно-технического прогресса при проектировании, строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог Ростовской области: Тез. докл. обл. науч.-техн. конф. - Ростов н/Л, 1987. - С.24.

12. Кочерга В.Г., Меркулова С.Л. Использование алюмосили-катного геля при комплексном укреплении грунтов//Наука вуза -перестройке: Тез. докл. обл. науч.-техн. конф. - Ростов н/Д: Рост. инж.-строит, ин-т, 1988. - С. 48 - 49.

13. Кочерга В.Г., Меркулова С.А. Укрепленные грунты -основной материала для устройства оснований дорожных одежд Калмыцкой АССР//Каучно-технический прогресс в строительстве: Тез, докл. регион, науч.-техн. конф. - Ростов н/Д, 1987. - С. 24 -25.

14. Меркулова С.А., Кочерга В.Г. Использование отходов нефтепереработки при комплексном укреплении грунтов//Повышение качества строительства автодорог в Нечерноземной зоне РСФСР: Тез. докл. регион, науч.-техн. конф. - Владимир, 1987. - С. 54 -55.

Подписано в печать 7.02.94 Формат 60хй4 1/16 Бумага писчая Печать офсетная Усл.п.п. 1.0

Тирах 80 экз. Заказ С Л?7"

Редашионно-издательский центр Ростовской-на-Дону государственной академии строительства 344022, Ростов н/Д, ул. Социалистическая, 162