автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Дорожные грунтобетоны на основе вскрышных пород Архангельской алмазоносной провинции

□озпезэ1 1 На правах рукописи

ДОРОЖНЫЕ ГРУНТОБЕТОНЫ НА ОСНОВЕ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД АРХАНГЕЛЬСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород - 2007

о 7 ШН шт

003063911

Работа выполнена в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Строкова Валерия Валерьевна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Чистов Ю.Д.

- кандидат технических наук, доцент БыстровН.В.

Ведущая организация - Воронежский государственный

архитектурно-строительный университет

Защита состоится " 25 " июня 2007 года в 15 часов на заседании днссер тационного совета Д.212.014.01 в Белгородском государственном технологиие ском университете им. В.Г. Шухова по адресу: 308052, г. Белгород, ул. Костю кова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, ауд. 242 (главный корпус).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государст венного технологического университета им. В.Г. Шухова,

Автореферат разослан" 25 " мая 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

— , Г.А.Смоляго

Актуальность.

В настоящее время во многих регионах России наблюдается дефицит высококачественного сырья для строительства автомобильных дорог. В связи с этим расширение масштабов использования отходов горно-добывающих предприятий является магистральным направлением развития дорожно-строительного комплекса. Применение техногенного сырья обеспечивает значительный эконом ический эффект и способствует защите окружающей среды.

Данный вопрос актуален и для Архангельской области, где расположена Архангельская алмазоносная провинция (ААП) Одним из мощных производителей отходов является Ломоносовский горно-обогатительный комбинат, ежегодный объем перерабатываемой руды которого в ближайшем будущем должен достичь 5,6 млн т в год. Однако, регион до сих пор относится к слабо освоенным территориям и характеризуется сложными природно-климатическими, горно-геологическими и горно-техническими условиями, что предопределило слабое развитие дорожной сети.

Использование в конструктивных слоях дорожных одежд грунтобетонов на основе техногенного сырья ААП позволит расширить сырьевую базу дорожно-строительных материалов, повысить экономическую эффективность дорожного хозяйства и снизить экологический прессинг в районах разработки месторождений алмазов

Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана госбюджетных НИР Федерального агентства по образованию РФ, проводимого по заданию Министерства образования РФ и финансируемого го средств федерального бюджета на 2004—2008 гг. Цель и задачи работы.

Разработка эффективных грунтобетонов на основе вскрышных пород ААП для строительства автомобильных дорог

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- го учение состава, свойств и микроструктурных особенностей вскрышных пород как сырья для производства грунтобетонов,

- разработка методики расчета составов и технологии грунтобетонов на основе вскрышных пород ААП для строительства конструктивных слоев дорожных одежд во П дорожно-климатической зоне;

- подготовка технической документации для реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы.

Разработаны теоретические принципы проектирования грунтобетонов исходя из принципа Парето, взаимного влияния основных характеристик грунтов и анализа системы «состав - свойства грунтов», с учетом интегральной характеристики глинистых пород, являющейся производной минералогического состава - емкости поглощения грунтом ионов Са2+. Предложена расчетно-экспериметральная методика определения минимального количества цемента, необходимого для достижения оптимальных условий формирования монолитного каркаса грунтобетона Оптимальные условия твердения цементного камня в грунтобетоне могут быть достигнуты при решении двух основных задач: пол-

ного насыщения глинистой составляющей грунта катионами кальция, создания благоприятных условий формирования кристаллогидратов силикатов и алюминатов кальция посредством выделения поргландига в поровый раствор грунтобетона до определенной концентрации и, следовательно, повышения рН среды

Предложен механизм формирования структуры грунтобетонов на основе системы «глинистые порода незавершенной стадии минералообразования -цемент», заключающийся в стадийности взаимодействия породообразующих фаз глинистого грунта с Са(ОН)г как с веществом, выделяющимся при гидратации клинкерных минералов и обеспечивающим протекание реакций пуццола-нового типа Исходя из кристаллохим ических особенностей глинистые минералы можно проранжировать по снижению реакционной способности к Са(ОЩ в следующей последовательности, ренггеноаморфное вещество -> Са-монгмориллонит —> смешанослойные образования —> Иа-монтмориллонит —> хлорит —> гидрослюда —> иллиг —> каолинит Это позволяет прогнозировать эффективность применения цемента и интенсивность протекания физико-химических процессов в зависимости от минералогического состава глинистых пород Кварцевые частицы и каркасные силикаты в системе данного вида выступают в качестве наполнителя

Выявлен характер влияния полиминеральности и полигенетичности состава техногенных глинистых и песчаных грунтов на струкгурообразование матрицы при синтезе грунтобетонов Предложено выделять следующие виды контактов, отличающихся по своим прочностным характеристикам: кристаллы новообразований (продукты гидратации цемента) —» контакты между отдельными новообразованными кристаллами —> продукты взаимодействия глинистой составляющей грунта с известьсодержащим компонентом —> зоны контакта между агрегатами новообразований —» контактные зоны кластогенных фаз и новообразованной матрицы —> контактные зоны окатанных корродированных зерен с новообразованной матрицей —> реликтовые агрегаты грунта —» новообразования начальной стадии формирования - ренггеноаморфные фазы —> контакты между агрегатами рентгеноаморфных фазам —» коагуляционные контакты в реликтовых агрегатах глинистой составляющей грунта —» контакты между реликтовыми кластогенными фазами в агрегатах, обусловленные электростатическим зарядом поверхности Таким образам, наибольшей прочностью обладают контакты между новообразованными кристаллами, наименьшей - контакты между реликтовыми кластогенными фазами Практическое значение работы.

Разработаны рекомендации по использованию в качестве сырьевых компонентов вскрышных пород ААП (песчано-глинистых отложений четвертичного возраста и песчаников урзугской свиты) при производстве грунтобетонов для дорожного строительства

Предложены составы грунтобетонов на основе глинистого сырья ААП для использования при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд

Разработаны номограммы по определению требуемого количества цемента для получения заданного класса прочности грунтобетонов на основе исследуемых пород исходя из условий прочности и морозостойкости.

Предложена технология производства грунтобетонов I, П, Ш класса прочности на основе как песчано-глинистых отложений четвертичного возраста, так и песчаников урзугской свиты с использованием цемента, пригодных для строительства покрытий и оснований автомобильных дорог во П дорожно-климатической зоне.

Внедрение результатов исследований.

Для внедрения результатов работы при строительстве, ремонте и реконструкции автомобильных дорог разработаны следующие технические документы.

— рекомендации по использованию песчано-глинистых отложений четвертичного возраста Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог,

— рекомендации по использованию песчаников урзугской свиты Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог;

— технологический регламент на «Производство грунтобетонов с использованием вскрышных пород ААП и цемента для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем шноса и обочин автомобильных дорог». Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы представлены на П Международной научно-практической конференции «Экология, образование, наука, промышленность и здоровье» (г Белгород, 2004), Международной научно-технической конференции «Новые технологии рециклинга отходов производства и потребления» (г Минск, 2004), Международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (г Белгород, 2005), Ш научно-практической конференции «Проблемы экологии; наука, промышленность, образование» (г Белгород, 2006), 46-м международном научном семинаре по моделированию и оптимизации композитов МОК—46 «Моделирование в компьютерном материаловедении» (г. Одесса, 2007) Публикации.

Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 14 научных публикациях, в том числе в 4 статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ Получено положительное решение о выдаче патента РФ. Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 229 странице машинописного текста, включающего 37 таблиц, 67 рисунков и фотографий, списка литературы из 148 наименований, 7 приложений. На защиту выносятся:

-теоретические принципы проектирования грунтобетонов;

- характер влияния полим инеральности и полигенетичности состава техногенных и природных глинистых и песчаных грунтов на структурообразова-ние матрицы при синтезе грунтобетонов;

- механизм формирования структуры грунтобетонов на основе системы «глинистые породы незавершенной стадии минералообразования - цемент»,

- номограммы по определению требуемого количества цемента дня получения заданного класса прочности грунтобетонов на основе исследуемых пород исходя из условий прочности и морозостойкости;

- технология производства грунтобетонов на основе вскрышных пород ААП для строительства автомобильных дорог.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Повышение надежности, сроков службы дорожных конструкций и снижение стоимости их строительства являются определяющими в концепции национальной программы модернизации и развития автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года В связи с этим актуальной является задача поиска эффективных решений по расширению сырьевой базы дорожного строительства за счет вовлечения местных, как природных, так и техногенных сырьевых ресурсов Это особенно актуально для регионов с низким уровнем развития дорожно-транспортной сети и отсутствием необходимого количества запасов традиционных полезных ископаемых, например, для производства высококачественного щебня Одним ю таких регионов является Архангельская область

На территории области расположена Архангельская алмазоносная провинция (ААП), проблема разработки месторождений которой непосредственно связана с необходимостью развития дорожной сети.

Под термином Архангельская алмазоносная провинция понимается северовосточная окраина Восточно-Европейской платформы, включающая в себя проявления щелочно-ультраосновного магматюма, в том числе и алмазоносного, находки алмаза и его минералов спутников в аллювии и вторичных коллекторах. В геологическом отношении она охватывает юго-восточный склон Балтийского щита, Мезенскую синеклизу и Северо-Тиманское поднятие, характеризующихся различным геологическим строением, историей геологического развития, набором и возрастом пород. Площадь провинции составляет около 20 тыс км2

При разработке алмазов ежегодно формируются миллионы тонн вскрыши, для складирования которой отводятся значительные территории, что оказывает негативное влияние на экосистему региона. Поэтому вопрос утилизации отходов алмазодобычи и, следовательно, сохранение экологического равновесия в Архангельской области принимает первостепенное значение.

Учитывая сырьевой потенциал Архангельской области, можно сделать вывод о перспективности использования попутно-добываемых пород при разработке месторождений алмазов открытым способом для устройства конструктивных слоев дорожных одежд из грунтобетона

Исследование вещественного состава и свойств вскрышных пород ААП и синтезированных образцов грунтобетона на их основе включало определение гранулометрического состава, физико-механических и физико-химических свойств Минералогический состав анализировался с помощью минералого-петрографического, ренхгенофазового, дифференциально-термического анализов. Микроструктурные исследования образцов проводились с помощью программно-аппаратного комплекса, включающего высокоразрешающий растровый электронный микроскоп (РЭМ) «Хигачи-8-800», совмещенный с персональным компьютером.

Для изучения возможности разработки составов грунтобетонов на основе попутно-добываемых пород месторождений ААП по предварительной оценке минералого-петрографического состава, специфики залегания и распространения были отобраны 2 вида вскрышных пород (техногенных грунтов) песчано-глинистые отложения четвертичного возраста (проба № 1); песчаники с прослоями глин, алевролитов и гравелитов урзугской свиты (проба № 2)

Проба № 1 представляет собой полиминеральную композицию серого цвета, обладающую большим количеством прочных макроагрегатов с конденсационной структурой В общей массе грунта прослеживается преобладание тонкой фракции, характеризующейся большим содержанием глинистых, пылеватых и тонких песчаных частиц Галечные, а также крупные и мелкие песчаные частицы присутствуют в небольшом количестве, имеют окатанную изометрическую, в меньшей степени лещадную форму (галечники) от темно-серого и буровато-красного до светло-серого, желтоватого и практически белого цветов

Проба № 2 имеет желтый цвет различных оттенков с неравномерными вкраплениями гидроокислов железа Характеризуется большим содержанием псаммитовой фракции, в которой в основном присутствует кварц. Состоит из макро- и микроагрегатов, менее прочных по сравнению с пробой № 1, что связано, в первую очередь, с гораздо меньшим содержанием глинистой составляющей, цементирующей грунт

Исходя из значений числа пластичности и содержания песчаных зерен в грунтах, в соответствии со СНиП 2 05.02 - 85 данные грунты по дорожной классификации относятся к суглинку тяжелому (проба № 1) и супеси пылева-той (проба № 2)

Результаты исследований вещественного состава и свойств (табл 1) рыхлых вскрышных осадочных пород позволили наметить пути их рационального использования в дорожной отрасли В естественном виде данные породы не пригодны для устройства дорожных одежд, вследствие низкой прочности и водоустойчивости и требуют введения вяжущего с целью изменения их первоначальных свойств и придания им достаточной связности, прочности и морозостойкости

Основная проблема получения грунтобетонов с заранее заданными характеристиками заключается в отсутствии методики расчета состава Традиционно для разработки грунтобетона проводят комплекс экспериментальных исследований с целью выявления оптимальных составов, т.е. составов, при которых строительный композит имел бы показатели, удовлетворяющие исходным тре-

бовэниим при минимальных затратах. Данный подход к решению проблемы является эффективным, однако требует больших временных затрат.

Таблица 1

Показатели Проба Проба №2

Гигроскопическая влажность, % 1,39 1,2

Опт им а ль (гая влажность, % 16 14

Максимальная платность скелета грунта, г/смЗ 2,17 2,16

Влажность на пределе текучести. % 26 22

Влажность шгранице раскатывания, % 12 18

Число пластичности 14 4

рН водной вытяжки 8,7-8,8 8,6-8,7

Ел кость поглощения груш-ом Са(ОН)2, мг/г 4 2

Наименование грунта по СПиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» Суглинок тяжелый Супесь пылеватая

Поэтому, с целью разработки теоретических принципов проектирования грунтобетонов была рассмотрена модель системы «Состав - свойства грунт от)».

Глинистые грунты - материалы сложной структуры, являющиеся полидисперсными полиминеральными многокомпонентными и полигенетическими (что характерно для техногенных грунтов) системам и, кот орые состоят из твердой, жидкой и газовой фаз, а также биотической составляющей (рис. I). Их объемное и весовое содержание в грунтах может колебаться в широких пределах.

БИОТИЧЕСКАЯ КОМПОНЕНТА

Макроорган из м ы

М н огоклеточ ны е организму

Микроо р ган щмы_ _

____ с^астенй^

__ ' ЬяЗШИв водорослРС?

^рр^СОСТАВ ГРУНТОВ^^

ЖИДКАЯ КОМПОНЕНТА

Состав

(Неорганическая) [Органическая) (Смешанна^

Состояние^

¡Криста прической ГАморфное) ТВЕРДАЯ КОМПОНЕНТА

Состав (Твердые минерапьные'] ( частицы

[Органические веществ; ГОр га ном и нера льны ё

(______комплексы

|У7|ед и-заотдратм

Рис. 1. Состав грунтов

(Адсорбированный! [Отваренный! [Защемленный

ГАЗОВАЯ КОМПОНЕНТА Состав__

{Угле водородн ы й"| [Углекислот ый8 ¡Азотный;

Каждая из компонент грунта в зависимости от ее содержания и состава может оказывать определенное (в большей или меньшей степени) влияние на его свойства (рис 2).

Полное изучение состава и свойств грунтов потребует значительных затрат. Поэтому необходимо вводить допущение, что не все компоненты грунта оказывают равное влияние на его свойства и не все свойства равнозначно указывают на возможность укрепления грунтов теми или иными вяжущими

Проведенный анализ состава и свойств глинистых пород показал, что наибольшее влияние на конечные свойства грунтобетона оказывает твердая компонента грунтов, включающая в себя твердые минеральные частицы, органические соединения и органоминеральные комплексы (иногда лед и газогидраты). При этом из большого количества свойств можно выделить адсорбционные и ионообменные, которые характеризуются емкостью поглощения, и кислотно-основные свойства, показателем которых является уровень рН

Основными характеристиками цемента, обусловливающими эффективность его применения при укреплении грунтов, являются минералогический состав и удельная поверхность Огромное влияние на формирование структуры грунтобетона оказывают также технологические факторы

В связи с этим предложена модель зависимости основных входных и выходных параметров в системе «Процесс формирования структуры грунтобетона» (рис 3) Исходя из принципа Парето (который состоит в предположении, что 80% результатов вызывается 20% причин), взаимного влияния основных характеристик грунтов и анализа системы «Состав - свойства грунтов»

Рис. 2 Свойства грунтов

— --- .... ,, //важность из пределе раскаты вачйяЧ

; _4.. г г**»«**.........

г- состав /.';, ___/

| Удельная лоезрхность

ДЬзирсвка компонентов смеси

-■] СтепекЬ'размдПЬ

Степень увлажнения сме^ . '--»( ' Степень гомогвниэацйи-смеси:.

| Условия тяевдец^ \-*( Степень уплотнен*я ЗДШШУ

Рис. 3. Модель зависимости входных и выходных параметров в системе «Процесс формирования структуры грунтобетона»

(см. рис 1, 2), наряду с гранулометрическим составом и числом пластичности для оценки глинистых грунтов как сырья для производства грунтобетонов, выделены такие, необходимые и достаточные на данном этапе исследований, критерии, как емкость поглощения и pH грунта

На основании вышеизложенного предложена расчетно-эксперименгальная методика определения минимального количества цемента, необходимого для достижения оптимальных условий струкгурообразования грунтобетона, в котором в качестве вяжущего выступает цемент, а глинистый грунт является активной составляющей, оказывающей определяющее влияние на формирование монолитного каркаса укрепленного материала, которая заключается в том, что оптимальные условия твердения цементного камня в грунтобетоне могут быть получены при решении двух основных задач 1) полного насыщения глинистой составляющей грунта катионами кальция; 2) создания благоприятных условий формирования кристаллогидратов силикатов и алюмосиликатов кальция посредством выделения портландига в поровый раствор грунтобетона до определенной концентрации и, следовательно, повышения pH среды.

Для создания оптимальных условий твердения грунтобетона требуемое минимальное количество цемента равно.

0,4S677°4, О.Ш56 +U8 10" О)

где С,,- требуемое количество цемента, SCjS и SCjS - доля клинкерных минералов в цементе, %, Д, - емкость поглощения грунтом Са(ОЩ, г/г, Wonm - оптимальная влажность грунта.

Для примера были исследованы несколько различных типов грунтов и проведены расчеты по определению минимального требуемого количества цемента (табл. 2) При этом в качестве вяжущего был взят цемент марки ЦЕМ1 32,5Н содержание С3 S и С2 S в котором равнялось 52 и 24 % соответственно

Таблица 2

Расчетное минимальное количество цемента в зависимости от типа глинистого вещества

Наименование вещества Емкость поглощения грунтом Са(ОН)2,мгЛ- Оптимальная влажность, % pH водной вытяжки Требуемое минимальное количество цемента, %

Суглинок тяжелы й ААП 4 16 8,7 0,72

Супесь пылеватая ААП 2 14 8,6 1,4

Каолинит 4 30 9,2 1,5

Na-монтмориллонит 11 46 9,8 4

Глина опоковидная 65 40 6,9 24

Для приближения этих расчетов к реальным условиям необходима корректировка формулы с введением коэффициентов, учитывающих невозможность 100%-го взаимодействия глинистой части грунта с гидроокисью кальция, во первых за счет возможной неполной гидратации вяжущего (степени гидратации

цемента). Вторая причина является следствием технологических факторов (степень размельчения грунта, гомогенизация смеси и другие), оказывающих влияние на структурообразование грунтобетона.

Для изучения активности глинистых грунтов рассматриваемого генетического типа по отношению к Са (ОН),, при структ)грообразозаним, была рассмотрена система «глинистый грунт известь» (рис, 4, в, г). Для сравнения, помимо суглинка и супеси АЛП, использовались мономинеральные каолиинтовая (рис. 4, а) и Ыа-монтмориллонитовая (рис. 4, б)глины.

Рис. 4. Микроструктура г рунго известковых композитов па основе: а) каолинита; б)монтмориллонита; в) супеси; г) суглинка, РЭМ

Чем выше емкость обмена, тем интенсивнее протекают физико-химические процессы. Это подтверждается и анализом характера распределения новообразований в гру 1ГГ0известковых системах на основе каолинита (рис. 4, а) и Ш-монтмориллонита (рис. 4, б). Мелкие структурные блоки каолинита, обладающие высокой степенью однородности при введении извести практически не претерпевают каких-либо изменений.

При введении в м оигм о рил лонитову го глину извести с доувлажнением, в силу криггаллохимических особенностей, частицы монтмориллонита не просто разделяются, но также и делам внвруют (расслаиваются) на отдельные силикатные пластинки, В отличие от каолинита, в монтмориллоните по всей основной

массе глинистог о вещества прослеживаются новообразованные гидросиликаты кальция.

Литературные данные свидетельствуют о формировании в подобных системах, несмотря на отсутствие цемента, гидросиликатов группы тоберморига и г ид роа л юм и матов кальция. Это подтверждается наличием столбчатых кристаллов в изученных модельных системах «монтмориллонит — твесть» (рис. 4, б) и «глинистый грунт - известь» (рис.4, в, г). Данные образования, достигающие 10-12 мкм в длину и 1 мкм в ширину, равномерно распределены по основной массе грунта.

Дальнейшие исследования микроструктурных особенностей грунтобетона в зависимости от типа грунта проводились на системе «глинистый груш1 АЛЛ — цемент» (рис. 5}

Рис. 5. Микроструктура грунтобетонов на основе: суглинка (а, б); супеси (в, г);

РЭМ

Наличие в суглинке около 7 % и в супеси до 2,5 % ренггеноаморфного вещества (RAS) определяет возможность протекания реакций пуццоланового типа Новообразованные фазы хорошо диагностируются при различных увеличениях во всех образцах. Это столбчатые и нитевидные образования размером от 1 до 4 мкм, характерные для продуктов гидратации цемента. Они заполняют микропоровое пространство (рис. 5, в), что обусловлено концентрацией в нем насыщенных растворов Размер пор, по морфологии напоминающих карстовые пустоты — до 10 мкм.

Однозначно установить фазовый состав новообразований в данных полиминеральных системах не представляется возможным даже при использовании зондового аналгоа, в силу их высокой дисперсности

Исходя из кристаллохимических особенностей породообразующих минералов глинистой составляющей пород, подвергнутых укреплению цементом, с учетом факта незавершенности стадии м инералообразования данных осадочных пород, можно предположить, что глинистые минералы со слабо упорядоченной кристаллической структурой являются активными компонентами, влияющими на процесс структурообразования грунтобетона. В связи с этим можно осуществить ранжирование по снижению реакционной способности глинистых фаз по отношению к Са(ОЩ (уменьшению емкости поглощения), выделяющемуся в процессе гидратации портландцемента и обусловливающему протекание реакций пуццоланового типа

С целью ранжирования были рассмотрены основные виды глинистых минералов, в том числе смешанослойных образований, которые наиболее часто встречаются в породах данного типа. Анализ теоретических данных по кри-сталлохимическим особенностям и степени преобладающей дефектности глинистых минералов групп каолинита, монтмориллонита и гидрослюд, позволил предложить минералогический ряд по степени снижения их реакционной способности по отношению к гидроксиду кальция Данный минералогический ряд выглядит следующим образом рентгеноаморфное вещество —> Са-монгм ориллонит -» смешанослойные образования —» Na-монгмориллониг -» хлорит -» гидрослюда —» иллиг каолинит

Таким образом, предложен механизм формирования структуры грунтобетонов на основе системы «глинистые породы незавершенной стадии м инералообраз ования - цемент», заключающийся в стадийности взаимодействия породообразующих фаз глинистого грунта с Са(ОЩ, которая обусловливается степенью несовершенства кристаллической решетки и кристаллохимическими особенностями глинистых минералов.

Изучение микроструктуры глинистых горных пород и техногенных образований, дорожно-строительных материалов, синтезированных на их основе с применением таких неорганических вяжущих, как известь, цемент и комплекс из данных вяжущих, кинетики изменения микроструктуры в процессе набора прочности, а также учет имеющихся литературных данных по грунтобетонам на основе различных генетических типов природных и техногенных образований позволили выделить и проранжировать в грунтобетоне виды контактов (рис 6), отличающихся по своим прочностным характеристикам

кристаллы новообразований (проекты ■ гцдраггацииЖ цемента);

НОВО!

контакты между

агрегации

■аморфных

¡ехгшьнгсы*;

кристаллы новообразований (проекты ■ гцдраггацииЖ цемента);

контакты между рвпик- ко агул иконные

товыми клосгогещымы ; коктж.тыв реликтовых

фазамШвШвгатш, „ |И ; агрзгетагтииистой

ойуслоалвнныб С#Т| ктростэтичесним В^НЕЯНН фунта

зарядом : ("Зрактеркь|| поверхности

контактные зоны кпасгогеннык

фЗЗ 1>1

новообразований матрицы 'Ж-

контактные зоны реликтовые

окатанных коррода- агрегаты

рсвааныхзеганс л г грунта «и* ноБоаоразованной Л

ШшШт .......

продуты взаимодействуя глинистых

шт Шт :

КТЗШ гидратации вяжущих

контакты между I отдельными « | новообразованными.

новообразования;!. начальной стадии" ■ формирования-рантгбноаморфнь;й агы

им ВКИЯЕ

агрегате

Рис. 6. Ранжирование контактов в структуре грунтобетона в порядке увеличения их прочности

и»

Наибольшей прочностью обладают контакты между новообразованными кристаллами, наименьшей — контакты между реликтовыми кластогенными фазами.

Ввиду полиминеральности состава и потому сложности открытой системы, нельзя однозначно определить фазовый состав, последовательность формирования новообразованных минералов и прочность контактных зон в микроструктуре грунтобетона. Однако данные растровой электронной микроскопии, ренг-генофазового и дифференциально-термического анализа, а также имеющиеся данные по химии процессов в системе «техногенный грунт - ювесть - портландцемент - вода» не опровергают предложенную схему

Наиболее эффективными материалами являются те, основу которых составляет жесткий каркас новообразований с пористым пространством, заполненным глинистыми и песчаными частицами грунта Однако экономически это нерациональный материал С учетом экономичности получаемого композита и максимально возможных высоких технологических показателей считаем, что оптимальной является структура, в которой пустоты между глинистыми и песчаными частицами заполнены жестким каркасом новообразований, омоноличи-вающих конгломерат в целом

Для апробации теоретических исследований и с учетом расчетного минимального количества цемента (см табл 2\ определения оптимальных составов и эффективных областей использования вскрышных пород ААП были получены образны грунтобетона с различным содержанием вяжущих и изучено влияние количества вводимого цемента на физико-механические свойства укрепленных грунтов

Результаты определения прочности грунтобетонов в зависимости от сроков твердения (рис 7) показали, что интенсивность набора прочности укрепленного суглинка, особенно в начальный период, гораздо выше, чем у супеси.

а б

Время твердения, суг Время твердения, суг

-*-4% -*-8% 12% -»-16% -е-20% -»-4% 8% -А- 12% 16% -е-20% Рис 7. Прочностные характеристики грунтобетонов в различные сроки твердения на основе: а) — суглинка тяжелого; б) — супеси пылеватой

Это связано, прежде всего, с минералогическим составом тонкодисперсной составляющей грунта, определяющим активность химического и физико-химического взаимодействия между глинистыми частицами и продуктами гидратации цемента То есть можно сказать, что глинистые частицы - это естественные многофункциональные добавки — ускорители твердения грунтобетонов, являющиеся важным компонентом в процессе струкгурообразования

Изучение кинетики изменения прочности грунтобетонов в зависимости от количества циклов замораживания-оттаивания при различном содержании вяжущего (рис. 8) позволило сделать следующий вывод- устойчивость к разрушению у грунтобетона на основе супеси более высокая, чем на основе суглинка

Циклы замораживания-оттаивания Циклы замораживания-оттаивания

-Ж-4% -Х-8% 12% -♦-16% -*-20% -Ж-4% -х-8% 12% 16% -»"20%

Рис 8 Кинетика изменения прочности грунтобетонов в зависимости от количества циклов замораживания-оттаивания на основе: а - суглинка тяжелого; б - супеси пылеватой

На основе результатов проведенных исследований получены эмпирические модели кинетики падения прочности грунтобетонов (рис 9) и коэффициентов морозостойкости (рис. 10) в зависимости от содержания цемента и количества циклов замораживания-оттаивания по следующим уравнениям регрессии:

N К

Щж (Стим'С 1-0) = У. У. ь,скшис3^0 , (2)

1=0 «I-о N N

КЦ/пр (СпШ'Сз-о) = У. ^АСдщСз-п > (3)

к=0т=0

где Ъ, - искомые коэффициенты уравнения регрессии, здесь г=к(М+ 1)+т, N -показатель степени, Сцш - содержание вяжущего, %, С3_0 - количество циклов замораживания-оттаивания, к, т - индексы.

^цыгша.т!

* 0 Цливиичнымяш -Щтиили " лчоралоыж! - Г ТТ.«ММ [1

Рис. 9. Зависимости предела прочности при сжатии грунтобетонов от содержания вяжущего и количества циклов замораживания-оттаивания, построенные по эмпирической модели для: а - суглинка тяжелого; б — супеси пылеватой

■ы е

Сысраи^цеыспгл^ С \ 11 СО^ЙИНЛС ЙСИСНТ^

" ЦНСШ - Ц^аДЕВЯШН 0 1ШВДЛ ТЛМ^^ПЕЧШИ - опщмга

Рис. 10. Зависимости коэффициента морозостойкости грунтобетонов от содержания вяжущего и количества циклов замораживания-оттаивания, построенные 1К> эмпирической модели для: а-суглинка тяжелого; б-супеси пылеватой

Следует отмстить, что модели достаточно адекватно описывают исследуемые процессы, о чем свидстельствуег сравнительный анализ экспериментальных м расчетных данных

¡Разработаны номограммы {рис. 11), которые позволяю!1 для рассмотренных ком гюнентов решать задачи подбора состава исходя ш заданной Прочности и морозостойкости грутобстона для строительства конструктивных слоев дорожных ояежа. Данные номограммы предназначены для определения требуемого класса прочности только для рассматриваемых типов грунтов. Построение подобных номограмм для других типов потребует дополнительных экспериментальных исследований прочности и морозостойкости грунтобетонов.

O í in :u

[ 1т: К.П l.n;l >iil(>;l LIJll tl ni [ Г] я -о ] ] п 1 [aa |{ I ЕЛ

Цньтцл таысряжг гс :. ттакпя

Рис. 11. Номограммы по определению количества цемента для получения заданного класса прочности грунтобетонов для; а - суглинка тяжелого; б - супеси пыле ватой

Й и

о S

§ I

II

■S-L'

Как показали исследования, грунтобетоны на основе вскрышных пород ААП пмеюг высокие прочностные показатели и являются пригодными для устройства покрытий, верхних и нижних слоев оснований на дорогах IV, V категорий, а также нижних слоев оснований на усовершенствованных покрытиях при расходе вяжущего от 7 до 14 %. При строительстве верхних слоев оснований на дорогах 1П и нижних на II категории необходим повышенный расход цемента (до 18-20 %) для удовлетворения требований по морозостойкости в Архангельской области, которая относится ко И дорожно-климатической зоне, и характеризуется сложными природно-климатическими условиями, низкими температурами и большой продолжительностью зимнего периода, С целью уменьшения расхода цемента и придания грунтобетонам гидрофобных свойств следует осуществлять комплексное укрепление грунтов цементом и добавками, придающими г ру нто бетон ном у композиту повышенную мороз остойкосгь, такими, как битумные эмульсии, жидкие битумы или нефть.

Для практической реализации диссертационной работы была предложена следующая последовательность технологического процесса получения грунтобетона на основе вскрышных пород ААП и его устройства в дорожной одежде: транспортировка грунта к грунгосмесигельной установке; размельчение трута; приготовление грунтобетонной смеси с добавкой цемента и воды; вывга смеси на дорогу; укладка смеси; уплотнение смеси; проверка профиля; срезка неровностей; розлив битумной эмульсии.

Доказана эконом ичсская эффективность строительства дорожных одежд ж грунтобетона на основе техногенного сырья ААП, укрепленного цементом, приготовленного в установке по сравнению с устройством традиционно? конструкции на основе шебня во II дорожно-климагическойзоне.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны теоретические принципы проектирования грунтобетонов исходя го принципа Парето, взаимного влияния основных характеристик грунтов и анализа системы «состав — свойства грунтов», с учетом интегральной характеристики глинистых пород, являющейся производной минералогического состава - емкости поглощения грунтом ионов Са2+. Предложена расчетно-эксперименгальная методика определения минимального количества цемента, необходимого для достижения оптимальных условий формирования монолитного каркаса грунтобетона Оптимальные условия твердения цементного камня в грунтобетоне могут быть достигнуты при решении двух основных задач: полного насыщения глинистой составляющей грунта катионами кальция, создания благоприятных условий формирования кристаллогидратов силикатов и алюминатов кальция посредством выделения портлавдига в поровый раствор грунтобетона до определенной концентрации и, следовательно, повышения рН среды

2. Предложен механизм формирования структуры грунтобетонов на основе системы «глинистые породы незавершенной стадии м инералообразования -цемент», заключающийся в стадийности взаимодействия породообразующих фаз глинистого грунта с Са(ОЩ как с веществом, выделяющимся при гидратации клинкерных мине рало, и обеспечивающим протекание реакций пуццолано-вого типа Исходя из кристаллохимических особенностей глинистые минералы можно проранжировать по снижению реакционной способности к Са(ОН^ в следующей последовательности ренггеноаморфное вещество —> Са-монгмориллониг смешанослойные образования Ка-монгморишюниг —> хлорит —> гидрослюда —> иллит —> каолинит. Это позволяет прогнозировать эффективность применения цемента и интенсивность протекания физико-химических процессов в зависимости от минералогического состава глинистых пород Кварцевые частицы и каркасные силикаты в системе данного ввда выступают в качестве наполнителя.

3 Выявлен характер влияния полим инеральности и полигенетичности состава техногенных глинистых и песчаных грунтов на струюгурообразование матрицы при синтезе грунтобетонов. Предложено выделять следующие виды контактов, отличающихся по своим прочностным характеристикам- кристаллы новообразований (продукты гидратации цемента) —> контакты между отдельными новообразованными кристаллами —» продукты взаимодействия глинистой составляющей грунта с известьсодержащим компонентом —> зоны контакта между агрегатами новообразований —> контактные зоны кластогенных фаз и новообразованной матрицы —> контактные зоны окатанных корродированных зерен с новообразованной матрицей —> реликтовые агрегаты грунта —» новообразования начальной стадии формирования — рештеноаморфные фазы —> контакты между агрегатами ренггеноаморфных фаз -» коагуляционные контакты в реликтовых агрегатах глинистой составляющей грунта —> контакты между реликтовыми ьсластогенными фазами в агрегатах, обусловленные электростатическим зарядом поверхности. Таким образе»!, наибольшей прочностью обладают

контакты между новообразованными кристаллами, наименьшей - контакты между реликтовыми кластогенными фазами.

4. Разработаны составы грунтобетонов I, II, 1П классов прочности на основе вскрышных пород ААП для строительства конструктивных слоев дорожных одежд во П дорожно-климатической зоне. Данные породы, укрепленные цементом, в зависимости от его количества имеют следующие физико-механические характеристики на 28-е сутки твердения без учета технологического коэффициента: грунтобетон на основе суглинка - 6,9-12,2 МПа, грунтобетон на основе супеси - 2,9-10 МПа. Грунтобетоны на основе вскрышных пород ААП имеют высокие прочностные показатели и являются пригодными для устройства покрытий, верхних и нижних слоев оснований на дорогах IV, V категорий, а также нижних слоев оснований на усовершенствованных покрытиях при расходе вяжущего от 7 до 14 % При строительстве верхних слоев оснований на дорогах III и нижних на П категории необходим повышенный расход цемента (до 18-20 %) для удовлетворения требований по морозостойкости в Архангельской области, которая относится ко II дорожно-климатической зоне и характеризуется сложными природно-климатическими условиями, низкими температурами и большой продолжительностью зимнего периода С целью уменьшения расхода цемента и придания грунтобетонам гидрофобных свойств следует осущгств-лять комплексное укрепление грунтов цементом и добавками, придающими грунгобетонному композиту повышенную морозостойкость, такими, как битумные эмульсии, жвдкие битумы или нефть

5 На основании результатов проведенных исследований получены эмпирические модели кинетики падения прочности грунтобетонов и коэффициентов морозостойкости в зависимости от содержания цемента и количества циклов замораживания-оттаивания Разработаны номограммы, которые позволяют определять требуемое количество цемента для получения заданного класса прочности исходя из требуемой прочности и морозостойкости грунтобетона для строительства конструктивных слоев дорожных одежд

6 Для внедрения результатов работы при строительстве, ремонте и реконструкции автомобильных дорог разработаны следующие технические документы

- рекомендации по использованию песчанонглинистых отложений четвертичного возраста Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог,

- рекомендации по использованию песчаников урзугской свиты Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог,

- технологический регламент на «Производство грунтобетонов с использованием вскрышных пород ААП и цемента для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог»

7. Доказана экономическая эффективность строительства дорожных одежд из грунтобетона на основе техногенного сырья ААП, укрепленного цементом,

приготовленного в установке по сравнению с устройством традиционной конструкции на основе щебня во II дорожно-кпиматической зоне

СПИСОК НАУЧНЫХ трудов, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Люгенко, А.О Утилизация вскрышных пород месторождений Архангельской алмазоносной провинции в дорожном строительстве / А.О Люгенко, ВБ Строкова // Вестник БГТУ им В Г. Шухова Спец. выпуск. Материалы II между нар науч.-практ конф. «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье» - Белгород. Изд-во БГТУ, 2004 - № 8. - Ч. VL - С 295-296

2 Люгенко, А.О. Использование попутно-добываемых пород алмазодобывающих предприятий для дорожного строительства /АО Люгенко, В.В Строкова, А Ф. Щеглов // Новые технологии рециклинга отходов производства и потребления. Междунар науч -техн конф —Минск, 2004. —С. 145-148

3 Люгенко, А О Прочность цеменгогрунта на основе техногенного сырья / А.О. Люгенко, В В Строкова, C.B. Карацупа // Композиционные строительные материалы Теория и практика. С б ст. Междунар науч -техн конф - Пенза, 2005 -С 201-203

4 Люгенко, А О. Анализ состава техногенного сырья Архангельской алмазоносной провинции с точки зрения использования в дорожном строительстве / А.О Люгенко, ВБ. Строкова, А Н. Володченко // Вестник БГТУ им В Г. Шухова Материалы междунар науч-практ коиф «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии». - Белгород Изд-во БГТУ, 2005. - № 9. - С 418-420

5 Люгенко, А О. Математическая модель оценки прочности грунтобетона / А.О Люгенко, В В. Строкова, СБ Карацупа, ЕА Яковлев // Строительные материалы. - М., 2006. - № 4 - С. 80-82

6. Люгенко, А О Формирование техногенного сырья и перспективы его использования / АО Люгенко, В.В Строкова, АМ Гридчин, С В Карацупа, Е.А. Яковлев // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века / Ежемесячный информационный научно-технический журнал. - M, 2006. -№ 10 - С. 62-63

7. Люгенко, А О. Микроструктура техногенных глинистых грунтов как фактор техногенного литогенеза I А.О Люгенко, В В. Строкова, Р.В Лесовик, С В Карацупа, ЕА Яковлев // Успехи современного естествознания / Научно-теоретический журнал. - M Изд-во «Академия естествознания», 2006 -№6 -С. 52-54

8. Люгенко, А О. Пути утилизации вскрышных пород Ломоносовского месторождения Архангельской алмазоносной провинции / АО. Люгенко, В В Строкова, СБ Карацупа Рлектронный ресурс] // Ш международная научно-практическая конференция «Проблемы экологии наука, промышленность, образование». — Белгород, 2006

9 Люгенко, А О Перспективы использования отходов алмазодобывающей промышленности/ А.О Люгенко,ВБ.Строкова, А.Н Володченко, PB.Жуков,

МН Ковтун, С И. Алфимов, Н.И Алфимова // Материалы между нар. науч -практ. коиф. / Строительный комплекс России- наука, образование, практика -Улан-Уде- Изднво ВСПУ, 2006 - С 140-142.

10. Люгенко, А.О. Изменение прочностных характеристик грунтобетонов при длительном твердении / АО. Люгенко, В В Строкова, С .В. Карацупа, ЕА Яковлев, ЕИ. Ходыкин // Бетон и железобетон - М Изд-во Ладья, 2007, - №1 С 27-30

11 Люгенко, А.О. Особенности микростроения и применения глинистого техногенного сырья для получения грунтобетонов / А.О. Люгенко, СЛЗ Карацупа, ЕИ. Ходыкин, А Ф Щеглов, Т.В Дмитриева // Вестник БГТУ им В.Г. Шухова / научно-теоретический журнал Белгород. БГТУ им В Г. Шухова, 2007. -№1 -С. 30-33.

12 Люгенко, А.О. Модель оценки экономической эффективности использования комплексного вяжущего при укреплении грунтов // Матер, к 46-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов МОК 46 - Одесса: Астропринг, 2007. - С 81-83

13 Люгенко, А О Расчетно-эксперименгальная методика определения количества цемента для достижения оптимальных условий твердения грунтобетона /АО. Люгенко, В .В. Строкова, ЕИ Ходыкин // Строительные материалы. -М , 2007 -№4. — С.45-49.

14 Решение о выдаче патента от 25.12.2006 по заявке 2005135817/03 РФ, МПК С 04 В 28/18, С 04 В 111/20. Сырьевая смесь для получения силикатных изделий с использованием отходов алмазодобывающей промышленности / от 17 11 2005 /Володченко АН., Лесовик РВ , Строкова В В , Жуков РВ , Алфимов С.И., Люгенко А О

ЛЮТЕНКО АНДРЕЙ ОЛЕГОВИЧ

ДОРОЖНЫЕ ГРУНТОБЕТОНЫ НА ОСНОВЕ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД АРХАНГЕЛЬСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05 23 05 - Строительные материалы и изделия

Подписано в печать 22 05.2007 / Формат 60x84 1/16 Объем 1,6 уч.-изд л. Тираж 100 экз Заказ 91.

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете

им В Г Шухова. 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Анализ состояния дорожной сети и сырьевой базы Архангель- 11 ской области.

1.2. Оценка Архангельской алмазоносной провинции как минераль- 14 но-сырьевой базы для производства грунтобетонов.

1.3. Опыт использования грунтобетонов в дорожном строительстве.

1.4. Свойства грунтобетонов в зависимости от состава глинистых пород.

1.4.1. Влияние микроструктуры на физико-механические свойст- 26 ва глинистых пород.

1.4.2. Зависимость свойств грунтобетонов от состава и свойств глинистых пород.

1.4.3. Особенности взаимодействия цемента с глинистыми минералами.

1.5. Выводы.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Методы исследований.

2.1.1. Оценка физико-механических и физико-химических свойств вскрышных пород ААП и грунтобетонов на их основе.

2.1.2. Анализ состава и структурных особенностей сырьевых и дорожно-строительных материалов.

2.1.2.1. Рентгенофазовый анализ.

2.1.2.2. Дифференциальный термический анализ.

2.1.2.3. Растровый электронно-микроскопический анализ.

2.2. Методика получения образцов грунтобетона.

2.3. Характеристика применяемых материалов.

2.3.1. Геологическое строение ААП.

2.3.2. Свойства цемента.

2.4. Выводы.

3. ЛИТОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ААП ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРУНТОБЕТОНОВ.

3.1. Физико-механические и физико-химические свойства вскрышных пород ААП.

3.2. Фазовый состав техногенного сырья.

3.3. Структурные особенности глинистого сырья.

3.4. Рациональные области использования отходов ААП.

3.5. Выводы.

4. СОСТАВЫ И СВОЙСТВА ГРУНТОБЕТОНОВ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ВИДА ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ААП.

4.1. Расчетно-экспериментальная методика определения количества ; цемента для достижения оптимальных условий твердения грунтобетона.

4.2. Особенности состава и свойств грунтобетонов на основе различных типов глинистого сырья.

4.3. Микроструктурные характеристики грунтобетонов на основе глинистых грунтов ААП.

4.3.1. Структурообразование в системе «глинистый грунт - известь».

4.3.2. Структурообразование грунтобетонов при стабилизации цементом.

4.4. Эмпирическая модель оценки физико-механических характеристик грунтобетонов.

4.4.1. Математическая модель оценки прочности грунтобетона.

4.4.2. Экспресс методика определения требуемого количества цемента для получения заданного класса прочности грунтобетона.

4.5. Выводы.

5. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ААП.

5.1. Исходные данные для расчета.

5.2. Расчетные нагрузки.

5.3. Расчет дорожной одежды по допускаемому упругому прогибу

5.4. Расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу.

5.5. Расчет монолитных слоев на растяжение при изгибе.

5.6. Обеспечение морозоустойчивости дорожных одежд и земляного полотна.

5.7 Расчет необходимой толщины дренирующего слоя.

6. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННЫХ СОСТАВОВ ГРУНТО- 154 БЕТОНОВ.

6.1. Технология производства дорожно-строительных смесей.

6.2. Технология устройства оснований дорожной одежды.

6.3. Технико-экономическое обоснование целесообразности применения грунтосмесительной установки для получения грунтобетонов.

6.4. Выводы.

В настоящее время во многих регионах России наблюдается дефицит высококачественного сырья для строительства автомобильных дорог. В связи с этим расширение масштабов использования отходов горно-добывающих предприятий является магистральным направлением дорожно-строительного комплекса. Применение техногенного сырья обеспечивает значительный экономический эффект и способствует защите окружающей среды.

Данный вопрос актуален и для Архангельской области, где расположена Архангельская алмазоносная провинция (ААП). Одним из мощных производителей отходов является Ломоносовский горно-обогатительный комбинат, ежегодный объем перерабатываемой руды которого в ближайшем будущем должен достичь 5,6 млн.т. в год. Однако, регион до сих пор относится к слабо освоенным территориям и характеризуется сложными природно-климатическими, горно-геологическими и горно-техническими условиями, что предопределило слабое развитие дорожной сети.

Экономико-географическое положение региона и низкая концентрация предприятий по производству строительных материалов вызывают необходимость разработки технологий получения материалов для дорожного строительства с минимальным расходом вяжущих и на основе местного природного или техногенного сырья.

Переход на использование в конструктивных слоях дорожных одежд материалов на основе техногенного сырья ААП позволит расширить сырьевую базу дорожно-строительных материалов, повысить экономическую эффективность дорожного хозяйства и снизить экологический прессинг в районах разработки месторождений алмазов.

Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана госбюджетных НИР Федерального агентства по образованию РФ, проводимого по заданию Министерства образования РФ и финансируемого из средств федерального бюджета на 2004-2008 гг.

Цель и задачи работы.

Разработка эффективных грунтобетонов на основе вскрышных пород ААП для строительства автомобильных дорог.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение состава, свойств и микроструктурных особенностей вскрышных пород как сырья для производства грунтобетонов;

- разработка методики расчета составов и технологии грунтобетонов на основе вскрышных пород ААП для строительства конструктивных слоев дорожных одежд во II дорожно-климатической зоне;

- подготовка технической документации для реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы.

Разработаны теоретические принципы проектирования грунтобетонов исходя из принципа Парето, взаимного влияния основных характеристик грунтов и анализа системы «состав - свойства грунтов», с учетом интегральной характеристики глинистых пород, являющейся производной минералогического состава - емкости поглощения грунтом ионов Са . Предложена расчетно-экспериментальная методика определения минимального количества цемента, необходимого для достижения оптимальных условий формирования монолитного каркаса грунтобетона. Оптимальные условия твердения цементного камня в грунтобетоне могут быть достигнуты при решении двух основных задач: полного насыщения глинистой составляющей грунта катионами кальция; создания благоприятных условий формирования кристаллогидратов силикатов и алюминатов кальция посредством выделения портландита в поровый раствор грунтобетона до определенной концентрации и, следовательно, повышения рН среды.

Предложен механизм формирования структуры грунтобетонов на основе системы «глинистые породы незавершенной стадии минералообразования -цемент», заключающийся в стадийности взаимодействия породообразующих фаз глинистого грунта с Са(ОН)2 как с веществом, выделяющимся при гидратации клинкерных минералов и обеспечивающим протекание реакций пуц-цоланового типа. Исходя из кристаллохимических особенностей глинистые минералы можно проранжировать по снижению реакционной способности к

Са(ОН)2 в следующей последовательности: рентгеноаморфное вещество Са-монтмориллонит смешанослойные образования монтмориллонит хлорит гидрослюда иллит -> каолинит. Это позволяет прогнозировать эффективность применения цемента и интенсивность протекания физико-химических процессов в зависимости от минералогического состава глинистых пород. Кварцевые частицы и каркасные силикаты в системе данного вида выступают в качестве наполнителя.

Выявлен характер влияния полиминеральности и полигенетичности состава техногенных глинистых и песчаных грунтов на структурообразование матрицы при синтезе грунтобетонов. Предложено выделять следующие виды контактов, отличающихся по своим прочностным характеристикам: кристаллы новообразований (продукты гидратации цемента) контакты между отдельными новообразованными кристаллами -> продукты взаимодействия глинистой составляющей грунта с известьсодержащим компонентом зоны контакта между агрегатами новообразований контактные зоны кластоген-ных фаз и новообразованной матрицы —» контактные зоны окатанных корродированных зерен с новообразованной матрицей реликтовые агрегаты грунта -> новообразования начальной стадии формирования - рентгено-аморфные фазы —> контакты между агрегатами рентгеноаморфных фаз —» коагуляционные контакты в реликтовых агрегатах глинистой составляющей грунта контакты между реликтовыми кластогенными фазами в агрегатах, обусловленные электростатическим зарядом поверхности. Таким образом, наибольшей прочностью обладают контакты между новообразованными кристаллами, наименьшей - контакты между реликтовыми кластогенными фазами.

Практическое значение работы.

Разработаны рекомендации по использованию в качестве сырьевых компонентов вскрышных пород ААП (песчано-глинистых отложений четвертичного возраста и песчаников урзугской свиты) при производстве грунтобетонов для дорожного строительства.

Предложены составы грунтобетонов на основе глинистого сырья ААП для использования при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд.

Разработаны номограммы по определению требуемого количества цемента для получения заданного класса прочности грунтобетонов на основе исследуемых пород исходя из условий прочности и морозостойкости.

Предложена технология производства грунтобетонов I, II, III класса прочности на основе как песчано-глинистых отложений четвертичного возраста, так и песчаников урзугской свиты с использованием цемента, пригодных для строительства покрытий и оснований автомобильных дорог во II до-рожно-климатической зоне.

Внедрение результатов исследований.

Для внедрения результатов работы при строительстве, ремонте и реконструкции автомобильных дорог разработаны следующие технические документы:

- рекомендации по использованию песчано-глинистых отложений четвертичного возраста Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог;

- рекомендации по использованию песчаников урзугской свиты Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог;

- технологический регламент на «Производство грунтобетонов с использованием вскрышных пород ААП и цемента для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог».

На защиту выносятся:

- теоретические принципы проектирования грунтобетонов;

- характер влияния полиминеральности и полигенетичности состава техногенных и природных глинистых и песчаных грунтов на структурообразо-вание матрицы при синтезе грунтобетонов;

- механизм формирования структуры грунтобетонов на основе системы «глинистые породы незавершенной стадии минералообразования - цемент»;

- номограммы по определению требуемого количества цемента для получения заданного класса прочности грунтобетонов на основе исследуемых пород исходя из условий прочности и морозостойкости;

- технология производства грунтобетонов на основе вскрышных пород ААП для строительства автомобильных дорог.

Публикации.

Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 14 научных публикациях, в том числе в 4 статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получено положительное решение о выдаче патента РФ.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 229 страницах машинописного текста, включающего 37 таблиц, 67 рисунков и фотографий, списка литературы из 148 наименований, 7 приложений.

Общие выводы

1. Разработаны теоретические принципы проектирования грунтобетонов исходя из принципа Парето, взаимного влияния основных характеристик грунтов и анализа системы «состав - свойства грунтов», с учетом интегральной характеристики глинистых пород, являющейся производной минералогического состава - емкости поглощения грунтом ионов Са . Предложена расчетно-экспериментальная методика определения минимального количества цемента, необходимого для достижения оптимальных условий формирования монолитного каркаса грунтобетона. Оптимальные условия твердения цементного камня в грунтобетоне могут быть достигнуты при решении двух основных задач: полного насыщения глинистой составляющей грунта катионами кальция; создания благоприятных условий формирования кристаллогидратов силикатов и алюминатов кальция посредством выделения портлан-дита в поровый раствор грунтобетона до определенной концентрации и, следовательно, повышения рН среды.

2. Предложен механизм формирования структуры грунтобетонов на основе системы «глинистые породы незавершенной стадии минералообразова-ния - цемент», заключающийся в стадийности взаимодействия породообразующих фаз глинистого грунта с Са(ОН)2, как с веществом, выделяющимся при гидратации клинкерных минералов, и обеспечивающим протекание реакций пуццоланового типа. Исходя из кристаллохимических особенностей глинистые минералы можно проранжировать по снижению реакционной способности к Са(ОН)2 в следующей последовательности: рентгеноаморфное вещество -» Са-монтмориллонит -» смешанослойные образования -> Иа-монтмориллонит -> хлорит -> гидрослюда -> иллит -» каолинит. Это позволяет прогнозировать эффективность применения цемента и интенсивность протекания физико-химических процессов в зависимости от минералогического состава глинистых пород. Кварцевые частицы и каркасные силикаты в системе данного вида выступают в качестве наполнителя.

3. Выявлен характер влияния полиминеральности и полигенетичности состава природных и техногенных глинистых и песчаных грунтов на струк-турообразование матрицы при синтезе грунтобетонов. Предложено выделять следующие виды контактов, отличающихся по своим прочностным характеристикам: кристаллы новообразований (продукты гидратации цемента) —> контакты между отдельными новообразованными кристаллами -» продукты взаимодействия глинистой составляющей грунта с известьсодержащим компонентом -» зоны контакта между агрегатами новообразований -» контактные зоны кластогенных фаз и новообразованной матрицы -» контактные зоны окатанных корродированных зерен с новообразованной матрицей -> реликтовые агрегаты грунта -> новообразования начальной стадии формирования - рентгеноаморфные фазы -> контакты между агрегатами рентгеноа-морфных фаз -> коагуляционные контакты в реликтовых агрегатах глинистой составляющей грунта -» контакты между реликтовыми кластоген-ными фазами в агрегатах, обусловленные электростатическим зарядом поверхности. Таким образом, наибольшей прочностью обладают контакты между новообразованными кристаллами, наименьшей - контакты между реликтовыми кластогенными фазами.

4. Разработаны составы грунтобетонов I, II, III классов прочности на основе вскрышных пород ААП для строительства конструктивных слоев дорожных одежд во II дорожно-климатической зоне. Данные породы, укрепленные цементом, в зависимости от его количества имеют следующие физико-механические характеристики на 28-е сутки твердения без учета технологического коэффициента: грунтобетон на основе суглинка - 6,9-12,2 МПа; грунтобетон на основе супеси - 2,9-10 МПа. Грунтобетоны на основе вскрышных пород ААП имеют высокие прочностные показатели и являются пригодными для устройства покрытий, верхних и нижних слоев оснований на дорогах IV, V категорий, а также, нижних слоев оснований на усовершенствованных покрытиях при расходе вяжущего от 7 до 14 %. При строительстве верхних слоев оснований на дорогах III и нижних на II категории необходим повышенный расход цемента (до 18-20 %) для удовлетворения требований по морозостойкости в Архангельской области, которая относится ко II дорожно-климатической зоне и характеризуется сложными природно-климатическими условиями, низкими температурами и большой продолжительностью зимнего периода. С целью уменьшения расхода цемента и придания грунтобетонам гидрофобных свойств следует осуществлять комплексное укрепление грунтов цементом и добавками, придающими грунтобетонному композиту повышенную морозостойкость, такими, как битумные эмульсии, жидкие битумы или нефть.

5. На основании результатов проведенных исследований получены эмпирические модели кинетики падения прочности грунтобетонов и коэффициентов морозостойкости в зависимости от содержания цемента и количества циклов замораживания-оттаивания. Разработаны номограммы, которые позволяют определять требуемое количество цемента для получения заданного класса прочности исходя из требуемой прочности и морозостойкости грунтобетона для строительства конструктивных слоев дорожных одежд.

6. Для внедрения результатов работы при строительстве, ремонте и реконструкции автомобильных дорог разработаны следующие технические документы:

- рекомендации по использованию песчано-глинистых отложений четвертичного возраста Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог;

- рекомендации по использованию песчаников урзугской свиты Архангельской алмазоносной провинции для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог;

- технологический регламент на "Производство грунтобетонов с использованием вскрышных пород ААП и цемента для строительства укрепленных оснований, покрытий со слоем износа и обочин автомобильных дорог".

- подписан протокол о намерениях к внедрению результатов научно-исследовательской работы при строительстве участка автомобильной дороги 4 категории с основанием из грунтобетона на основе вскрышных пород ААП в районе поселка Поморье Архангельской области.

7. Доказана экономическая эффективность строительства дорожных одежд из грунтобетона на основе техногенного сырья ААП, укрепленного цементом, приготовленного в установке по сравнению с устройством традиционной конструкции на основе щебня во II дорожно-климатической зоне.

1. Концепция национальной программы модернизации и развития автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года. М.: Министерство транспорта, ГСДХ. 2003.-33 с.

2. Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)» Подпрограмма «Автомобильные дороги».

3. Архангельскавтодор. Управление автомобильными дорогами Архангельской области / Сеть дорог. Электрон, дан. Режим доступа: http://www.ador.ru:8101/roads/ - Загл. с экрана.

4. СеверИнфо Архангельская обл. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.severinfo.ru/ - Загл. с экрана

5. Балтийский исследовательский центр. Архангельская обл. -Элетрон. дан. - Режим доступа: http://www.inews2.brcinfo.ru/issue. php?id=3029172921120792809 - Загл. с экрана.

6. Архангельская область. Информационный сервер: история, география, новости, справочник телефонов. Электрон, дан. - Режим доступа: http://29rus.com./index.htm. - Загл. с экрана.

7. Евроцемент / ОАО «Савинский цементный завод». Электрон, дан. - Режим доступа: www.eurocem.ru. - Загл. с экрана.

8. Головин H.H. Геологическое строение, минеральный состав и условия образования щелочно-ультраосновных пород Кепинской площади (Архангельская алмазоносная провинция): Автореферат дисс. канд. геолого-минер, наук. Москва: МГУ, 2003 - 27с.

9. Архангельская алмазоносная провинция (геология, петрография, геохимия, и минералогия) / Под ред. O.A. Богатикова. М.: Изд-во МГУ, 1999.-524 с.

10. В.В. Кротков и др. Новые технологии разведки алмазных месторождений. М.:ГЕОС, 2001. - 310 с.

11. Патент RU 2206534 С04В20/06, С04В18/12. Способ переработки отходов алмазодобывающей промышленности (варианты) / С.М. Без-бородов, В.В. Вержак, Д.В. Вержак, В.К. Гаранин, К.В. Гаранин, В.М. Зуев, Г.П. Кудрявцева, Н.Ф. Пылаев.

12. Филатов М. М. Почвенный поглощающий комплекс и дорожные условия: Тр. ГДОРНИИ. М., 2000. - С.81 - 83.

13. Филатов М. М. Основы дорожного грунтоведения. М: Гострансиз-дат, 1965 г.-267 с.

14. Справочник инженера дорожника. Изыскания и проектирования автомобильных дорог / Под ред. А.К. Бируля. М.: Транспорт, 1984.-552 с.

15. Бируля А.К. Новые конструкции оснований для дорожных покрытий. // Строительство дорог. 1989. -№ 6 - С. 45-48.

16. Бируля А. К. Обработка грунтовых дорог дегтями/ Сб. «Применение каменноугольных дегтей в дорожном строительстве». М.: Изд-во Гушосдора, 1939. - 447 с.

17. Грунтобетоны на основе глинистых пород КМА для дорожного строительства: Монография / Строкова В.В., Щеглов А.Ф. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003. - 152 с.

18. Трофимов В. Т. Грунтоведение: классический университетский учебник / В. Т. Трофимов и др. 6-е изд. переработ, и доп. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - 1024 с.

19. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. Взамен ГОСТ 25100-82. -Введ. 1996-07-01

20. Огородникова E.H., Николаева С.К. Техногенные грунты. Уч. пособие. М.: Изд-во МГУ, 2004. 250 с.

21. Цытович Н. А. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для строит. вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк.,1983. - 288 е., ил.

22. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. Учеб. пособие для автомоб.-дор. спец. вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1986.-239 с.

23. Осипов В.И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. -М.: Изд-во МГУ, 1979. 232с.

24. Масленникова И. С. Новый метод улучшения свойств глинистых грунтов. СПб.: Недра, 1993. - 190 е.: ил.

25. Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. Киев: Наукова думка, 1975. - 351 с.

26. Сергеев Е.М., Голодковская Г.А., Зиангиров P.C. и др. Грунтоведение. М.: Изд-во МГУ, 1983.-389 с.

27. Сергеев Е.М. и др. Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы. М.:Изд-во МГУ, 1985. - 288 с.

28. Макаров Б.Н. Газовый режим почвы / М.: Агропромиздат, 1988. -104 с.

29. Грим Р.Э. Минералогия и практическое использование глин / М.: Изд-во «Мир», 1967. 512 с.

30. Безрук В. М. Укрепление грунтов в дорожном и аэродромном строительстве. М.: Изд-во «Транспорт», 1971. - 247 с.

31. Бартоломей A.A. Механика грунтов. М.: Изд-во АСВ, 2004. - 304с.

32. СНиП 2.05.02.-85. Автомобильные дороги. М.: Госстрой, 1987. -56 с.

33. Миловский A.B. Минералогия и петрография. Учебник для техникумов. Изд. 4-е перераб. и доп. М.: Недра, 1979. 439 с.

34. Миловский A.B., Кононов О.В. Минералогия. М.: Изд-во МГУ, 1982.-312 с.

35. Фролов В.Т. Литология. Кн. 2: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1993.-432с.: ил.

36. Минералогическая энциклопедия /под ред. К. Фрея: Пер с англ. Л.: Недра, 1985.-512 е., ил. -Пер. изд.: США, 1981.

37. Парфенова Е.И., Ярилова Е.А. Минералогические исследования в почвоведении. М.: Изд-во академии наук СССР, 1962. - 207 с.

38. Котельников Д.Д., Конюхов А.И. Глинистые минералы осадочных пород. М.: Недра, 1986. - 247 е., с ил.

39. Воронкевич С.Д., Евдокимова Л.А., Злочевская Р.И. и др. Техническая мелиорация пород. -М.: Стройиздат, 1981.-341 с.

40. Могилевич В.М. Дорожные одежды из цементогрунта / В. М. Моги-левич, Р. П. Щербакова, О. В. Тюменцева. М.: Изд-во «Транспорт», 1973.-216 с.

41. Королев И. В. Дорожно-строительные материалы: Учебник для ав-томоб.-дор. техникумов / Королев И. В., Финашин В. Н., Феднер Л. А. -М.: «Транспорт», 1988. 304 с.

42. Безрук В.М. Укрепление грунтов. М.: Транспорт, 1965. 340 с.

43. Безрук В. М. Основные принципы укрепления грунтов. М.: Транспорт», 1987.-32 с.

44. Безрук В.М. Геология и грунтоведение: Учеб. для техникумов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1984. - 224 с.

45. Пащенко A.A. Вяжущие материалы. Киев: Вища школа, 1985. -440 с.

46. Данилович И.Ю. Сканави H.A. Использование топливных шлаков и зол для производства строительных материалов. М.: Высшая школа, 1988.-72 с.

47. Пащенко A.A., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. Киев: Вища школа, 1975. 444 с.

48. Минке Г. Глинобетон и его применение. Калининград: ФГУИПП «Янтарный сказ», 2004. - 232 с.

49. Левчановский Г. Н. Укрепление грунтов известью в дорожном и аэродромном строительстве / Г. Н. Левчановский, Л. А. Марков, Г. А. Попандопуло. М.: «Транспорт», 1977. - 148 с.

50. Строкова В.В., Карацупа C.B., Щеглов А.Ф. Особенности структу-рообразования в системе «глинистые породы известьсодержащие отходы - цемент» // Строительные материалы. М., 2004. №3. -С. 16-17.

51. Воронкевич С.Д. Основы технической мелиорации грунтов. М.: Научный мир, 2005. - 504 с.

52. Ржаницын Б.А. Химическое закрепление грунтов в строительстве. -М.: Стройиздат, 1986. С. 131 - 136.

53. Юдина Л.В., Тарануха Н.Л., Ложкина Е.Г., Орбан, Й. Стабилизациягрунтовых оснований концентратом СОИЛ-2000 / Материалы всеWроссийской научно-технической конференции СТРОИКОМПЛЕКС-2005: Ижевск, 2005.-264 с.

54. Володько В.П. Применение зол и шлаков тепловых электростанций в дорожном строительстве. Киев: Вища школа, 1974. 80 с.

55. Использование зол уноса, золошлаковых смесей и шлаков тепловых станций в дорожном строительстве // Тр. СоюздорНИИ. Вып. 82. М.: СоюздорНИИ, 1975.- 186 с.

56. Воронкевич С.Д., Евдокимова JT.A., Ларионова H.A., Огородникова E.H. Роль основных факторов в укреплении дисперсных грунтов зо-лошлаковыми вяжущими // Инженерная геология, 1986, №3. -С. 43-54.

57. Евдокимова Л.А., Мымрин В.А., Воронкевич С.Д., Домагала М. Особенности твердения активной золы уноса в присутствии глинистых минералов // Геологический бюллетень Варшавского университета, 1981. Т. 24. С. 71 - 87.

58. Ларионова H.A. Исследование процесса твердения зологрунтов и зо-лоцементогрунтов на основе грунтов и зол различного состава. Дисс. канд. г.-м. наук. М.: МГУ, 1978. 129 с.

59. Гурьянова М.Ф. Процессы структурообразования при укреплении глинистых грунтов шлаковыми вяжущими в дорожном строительстве. Дисс. канд. г.-м. наук. М.: МГУ, 1985. 145 с.

60. Мымрин В.А. Теоретические основы упрочнения глинистых грунтов металлургическими шлаками в целях дорожного строительства. Ав-торефер. дисс. докт. г.-.м. наук. М.: УДН, 1987. 33 с.

61. Илиополов С.К., Мардиросова И.В., Углова Е.В., Безродный O.K. Органические вяжущие для дорожного строительства: Учеб. пособ. для вузов по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы». Ростов-на-Дону: Изд-во «Юг», 2003. 428 с.

62. ГОСТ 11955-82. Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1995. 6 с.

63. ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. 14 с.

64. Инструкция по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов. СН 25-74. М.: Стройиздат, 1975. 126 с.

65. Дорожные эмульсии // Энциклопедия в 3 томах: Евроазиатская ассоциация дорожных эмульсий. Синдикат производителей битумных дорожных эмульсий S. F. Е. К. В. 52, av. Des Champs Elysees 75008. Под общей редакцией И.Н. Петухова.

66. Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий (к СНиП 3.06.03-85). М.: Стройиздат, 1989. 58 с.

67. Asphalt Application. Битумные эмульсии. Технический бюллетень №2. ARZO NOBEL, 1996. 8 с.

68. ГОСТ 18659-81. Эмульсии битумные дорожные Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1981. 14 с.

69. Технические указания по устройству покрытий и оснований из грунтов, укрепленных битумными эмульсиями. ВСН 140-68.

70. Технические указания по приготовлению и применению дорожных эмульсий. ВСН 115-75.

71. Почапский Н.Ф., Сачко В.П. Полимеры в дорожном строительстве. Киев: Буд1вельник, 1968. 232 с.

72. Марков J1.A., Парфенов A.JL, Черкасов И.И. Улучшение свойств грунтов поверностно-активными и структурообразующими веществами. М.: Автотрансиздат, 1963. 175.

73. Луканина Т.М. Укрепление грунтов модифицированными карба-мидными смолами с добавками битумных эмульсий. Тр. Союздор-нии, 1968, вып. 25.-С. 126-154.

74. Ястребова Л.Н., Луканина Т.М. Исследование и применение улучшенных карбамидных смол для укрепления грунтов. Материалы V Всесоюзного совещания по закреплению и уплотнению грунтов. Новосибирск, 1966. С. 592 - 597.

75. Першин М.Н., Платонов А.П., Пуцейко Л.К. Укрепление грунтов формалином и мочевиной с использованием регулятора процессов образования и отверждения смолы. Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве. Киев: Буд1вельник, 1974. С. 211 -212.

76. Юрданов А. П. Термическое упрочнение грунтов в строительстве. -М.: Стройиздат, 1990. 128 е.: ил.

77. Жинкин Г.Н. Электрохимическое закрепление грунтов в строительстве. Л.-М.: Стройиздат, 1966. 160 с.

78. Строительство дорожных одежд низкой стоимости с основаниями из укрепленных грунтов и тонкослойными покрытиями. М., 2003. -84 с. - (Автомоб. дороги и мосты: Обзорн. Информ. / Информавто-дор; Вып. 1).

79. Рекшинская Л.Г. Атлас электронных микрофотографий глинистых минералов. М.: Недра, 1966. - 230 с,

80. Соколов В.Н. Микромир глинистых пород // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 3. - С. 56-64.

81. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева H.A. Микроструктура глинистых пород. М.: Недра, 1989. - 211 с.

82. Грабовска-Ольшевска Б., Осипов В.И., Соколов В.Н. Атлас микроструктур глинистых пород. Варшава: Наука, 1984. - 411 с.

83. Соколов В.Н. Формирование микроструктуры глинистых грунтов в ходе прогрессивного литогенеза / Инженерная геология: теория, практика, проблемы. Сб. науч. тр. М.: Изд-во МГУ, 1993. С. 26-41.

84. Дорфман, Я.Г. Диамагнетизм и химическая связь. М.: Изд-во: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961. -231 с.

85. Платонов А.П., Першин М.Н. Композиционные материалы на основе грунтов. М.: Химия, 1987. 144 с.

86. Bell F.G. Engineering treatment of soil. London: E and FN Spon., 1993 -295 p.

87. Безрук B.M., Гурячков И.Л., Луканина T.M., Агапова P.A. Укрепленные грунты. М.: Транспорт, 1982. - 231 с.

88. Безрук В. М. Дорожные одежды из укрепленных грунтов: Учебное пособие / В. М. Безрук, А. С. Еленович. Изд-во «Высшая школа», 1969.-340 с.

89. Безрук В.М. Теоретические основы укрепления грунтов цементами. М.: Автостройиздат, 1956.-241 с.

90. Безрук В.М., Князюк. К.А. Устройство цементогрунтовых оснований и покрытий. М.: Дориздат, 1951. 186 с.

91. Самойлов В.Г. Явления торможения процессов нарастания прочности некоторых цементогрунтовых смесей / В.Г. Самойлов // Вестник МГУ // 1951. №8. - С. 78-81.

92. Морозов С.С. Цементирующая способность глинистых частиц некоторых грунтов СССР по отношению к кварцевому песку по сравнению с портландцементом. М.: МГУ, 1951. 40 с.

93. Морозов С.С. Цементирующая способность глинистых частиц некоторых грунтов в аэродромном и дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1969. 314 с.

94. Гончарова Л.В. Основы искусственного улучшения грунтов (техническая мелиорация). М.: МГУ, 1973. 373 с.

95. Гончарова JI.B. Влияние минералогического состава грунтов на эффективность их цементации / Л.В. Гончарова, В.Г. Самойлов // Материалы совещания по закреплению и уплотнению грунтов. Киев: Изд-во Акад. стр-ва и арх. УССР, 1962. - С. 56-60.

96. Herzog А., Mitchell J.K. Reactions Accompaining Stabilization of Clay with Cement. «Cement-Treated Soil Mixtures 10 Reports». Highway Re-seach Record, n. 36. Washington , 1962.

97. Тюменцева O.B. Регулирование свойств грунтов при укреплении химическими добавками в условиях западной Сибири. Тр. Союз-дорнии, 1966, вып. 14. - с. 85-106.

98. Тюменцева О.В. Исследование влияния минералогического состава грунтов при комплексном их укреплении цементом и другими веществами в условиях западной Сибири. Тр. Союздорнии, 1968, вып. 29. - с.42-47.

99. Евстатиев Д. Формирование прочности цементогрунтов. София: БАН, 1993.-206.

100. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах // Физико-химическая механика. Избр. труды / Отв. ред. Е.Д. Щукин. М.: Наука, 1979.-381 с.

101. Васильев Ю.М., Агафонцева В.П., Исаев B.C. и др. Дорожные одежды с основаниями из укрепленных материалов. М.: Транспорт, 1989.-191 с.

102. Бирюков А.И. Твердение силикатных минералов цемента. Харьков: ХФИ «Транспорт Украины», 1999. 288 с.

103. Теория цемента // Под ред. A.A. Пащенко. К.: Буд!вельник, 1991. -168 с.

104. Л.Г. Шпынова, В.И. Чих, М.А. Саницкий и др. Физико-химические основы формирования структуры цементного камня / Львов: Вища школа, изд-во при Львов, ун-те, 1981. - 160с.

105. Химия цементов. Под редакцией Х.Ф. Тейлора. Стройиздат, 1972. -255 с.

106. Correns С. W. The Experimental Chemical Weathering of Silicates. Clay Minerals Bull. 4, 26,1961.

107. Сычев M.M. Способы повышения активности клинкера и цемента // Цемент. 1985. №3.-С. 19-21.

108. Herzog A., Mitchell J.K. Reactions Accompanying the Stabilization of Clay with Cement // Highway Research Record. 1963. №36. P. 146-171.

109. Бутт Ю.М., Сычев M.M., Тимашев B.B. Химическая технология вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1980. 472 с.

110. Черкинский Ю.С. Химия полимерных неорганических вяжущих веществ. М.: Химия, 1967.-224 с.

111. Сычев М.М. Некоторые вопросы химии межзерновой конденсации при твердении цементов // Цемент, 1982. №8. С.7-9.

112. Eades J.L., Nichols F.P. Grim R.F. Formation of New Minerals with Lime Stabilization as Proven by Field Experiments in Virginia. HRB. Bull. 335. 1962.

113. Hilt G.H., Davidson D.T. Isolation and Investigation of a lime Mont-morillonite Crystalline Reaction Product. HRB. Bull. 304. 1961/

114. Ormsby W.C., Bolz L.H. Kaolin-Lime-water Sistems. Part 2. Electron Microscope Observation. Public Roads-journal of Highway Research, vol. 32, n. 2, Lune, 1968.

115. ГОСТ 12071-2000. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов Взамен ГОСТ 12071- 84; Введен с 1 июля 2001 г. - 23 с.

116. ГОСТ 12536-79. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. Переизд. Янв. 1988- Взамен ГОСТ 12536-79; Введ. 01.07.80 - М.: Издательство стандартов, 1988. - 24 с.

117. Артамонова М.В. Практикум по общей технологии силикатов / М.В. Артамонова. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Стройиздат, 1996.-280 с.

118. ГОСТ 5180-84. Методы лабораторного определения физических характеристик.- Взамен ГОСТ 5180-75; ГОСТ 5181-78; ГОСТ 518278; ГОСТ 5183-77; Введ. 01. 07. 85 г. 24 с.

119. ГОСТ 30416-96. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.-Введ. 01. 01. 97.-М.: Минстрой России, 1997.-21 с.

120. Бутт Ю.М. Практикум по химической технологии вяжущих материалов /Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев. М.: Высшая школа, 1973. -504с.

121. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки Введ. 01. 01. 86. до 01. 01. 96.- В сб.: ГОСТ 26423-85 и др.- М.,1985. - 7 с.

122. Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1981.-335с.

123. Хигерович М.И., Меркин А.П. Физико-химические и физические методы исследования строительных материалов. М.: Высшая школа, 1968.—136с.

124. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство. М.: Наука, 1976 - 570с.

125. Лодочников В.Н. Главнейшие породообразующие минералы. М.: Госгеолтехиздат, 1955.

126. Заварицкий В.А. Петрография. Микроскопический метод в петрографии. Л.: Изд-во Ленингр. горн, ин-та, 1970. - Т. III. - 362 с.

127. ГОСТ 25558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Введ. 1.01.1995. -М.: Издательство стандартов. 15 с.

128. Веричев Е.М. Гаранин В.К. Гриб В.П. и др. Геологическое строение, минералогические и петрологические особенности кимберлитов Архангельской провинции. // Геология и разведка, 1991. №4. -С. 88-94.

129. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия Переизд. Июль 1988 с. Изм. 1. - Взамен ГОСТ 10178-76; Введ. 01.01. 87.-М.: Издательство стандартов, 1988 - 7 с.

130. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний, -Введ. 01.07.89. -72 с.

131. Jennings Н.М. The Developing Microstructure in Portland Cement // Advances in Cement Technology. Critical reviews and studies. 1983. P. 349-396.

132. Могилевич B.M., Щербакова Р.П., Никитин B.H. Подбор состава це-ментогрунтов с учетом технологии работ // Автомобильные дороги. 1969.-№2. - С. 10-12.

133. Илюхин B.B.,. Кузнецов В.А, Лобачев А.Н., Бакшутов B.C. Гидросиликаты кальция. Синтез кристаллов и кристаллохимия. Отв.ред. акад. Н.В.Белов. М:, Наука, 1979. 184 с.

134. Козлова О.Г. Рост и морфология кристаллов. 3-е изд. - М.: Изд-во МГУ, 1980.-368 с.

135. Александров А.А. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1989.-263 с.

136. ОДН 218.046-2001. Проектирование нежестких дорожных одежд. -Взамен ВСН 46-83; Введ. 01. 01. 2001.-М.: Издательство стандартов, 2001.-93 с.

137. Кубасов А.У. Строительство, ремонт и содержание автомобильных дорог / А.У. Кубасов, Ю.Л. Чумаков, С.Д. Широков. М.: Транспорт, 1985.-221 с.163000, г Архангельск, ул. Поморская, л. 36 Тел (818-2) 27-61-25, факс 27-62-07, E-mail:alrosapm@amet.ru

138. При п ом, направляем в Ваш адрес пробы пород для изучения возможного использования данных образований в качестве строительных материалов.