автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Стабилизированные глинистые грунты КМА для дорожного строительства

На правах рукописи

4859423

ДМИТРИЕВА ТАТЬЯНА ВЛАДИМИРОВНА

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ГЛИНИСТЫЕ ГРУНТЫ КМА ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О НОЯ 2011

Белгород 2011

4859423

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет (БГТУ) им. В.Г. Шухова»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Строкова Балерин Валерьевна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Носов Владимир Петрович

- кандидат технических наук, профессор Духовный Георгий Самуилович

Ведущая организация - Сибирская государственная

автомобильно-дорожная академия

Защита состоится «8» декабря 2011 г. в 1100 часов на заседании диссертационного совета Д 212.014.01 в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова по адресу:

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

Автореферат разослан « 3 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета /" ~ Г.А. Смоляго

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время во многих регионах России намечена тенденция роста объемов строительства объектов транспортной сферы, в том числе в соответствии с Национальной программой «Модернизация и развитие автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года». При этом наблюдается дефицит традиционных каменных материалов, что предопределяет их высокую стоимость и вызывает увеличение общей стоимости объекта строительства.

В связи с этим перспективным направлением является разработка грунтобетонов с использованием неорганических вяжущих и органических стабилизаторов на основе местных глинистых пород с учетом их генетических особенностей с улучшенными показателями по водо-, морозостойкости и прочности дорожно-строительных материалов.

Данное направление актуально для районов с овражно-балочной системой, позволяя уменьшать объем земляных работ при строительстве автомобильных дорог, и районов, на территории которых находятся отвалы не селективно складируемых глинистых пород, образованных при добыче полезных ископаемых.

Диссертационная работа выполнена в рамках: аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)» мероприятия 1.3 «Регулирование агрегативной устойчивости и реологических свойств концентрированных минеральных суспензий гиперпластификаторами»; тематического плана госбюджетных НИР мероприятия 1.3.1 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» по тематике «Утилизация отходов горнодобывающих предприятий в дорожном строительстве», а также хоздоговорных работ по тематике «Применение природного и техногенного сырья в дорожном строительстве на 2009-2011 гг.».

Цель работы. Разработка эффективных грунтобетонов для дорожного строительства на основе глинистых пород с использованием стабилизатора.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение основных свойств, минерального состава и микроструктурных особенностей глинистых пород региона КМА как стабилизируемого материала;

- исследование механизма действия стабилизатора «Дорзин» в зависимости от минерального состава и генетических особенностей глинистых пород;

- определение рационального состава композита, содержащего глинистую породу, цемент и стабилизатор «Дорзин» для устройства оснований автомобильных дорог IV технической категории;

- промышленная апробация результатов работы, подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна. Разработаны принципы повышения эффективности грунтобетонов в качестве конструктивных слоев дорожных одежд на основе глинистого сырья с учетом видового состава породообразующих минералов путем предварительной стабилизации алюмосиликатного вещества низкомолекулярными органическими комплексами и последующего консолидирования цементом. Структурообразование глинистой составляющей полиминеральных осадочных пород при взаимодействии со стабилизатором обусловлено блокированием активных гидрофильных центров ультрадисперсных индивидов слоистых алюмосиликатов, что приводит к снижению их катион-ной емкости и повышению гидрофобности. Использование стабилизатора (ионного закрепителя) способствует уменьшению расхода цемента при получении грунтобетона для дорожного строительства с сохранением технико-эксплуатационных характеристик материала.

Выявлен характер влияния кристаллохимических особенностей глинистых минералов на формирование стабилизированного органо-глинистого композита, заключающийся во взаимодействии через водородные связи: ил-литовая и каолинитовая компоненты грунтов стабилизируются по микрокомпозиционному механизму, смектитовая - по интеркаляционному, перефи-рийному и микрокомпозиционному механизмам. Эффективность воздействия органических комплексов на породообразующие минералы находится в прямой зависимости от структурно-химической природы слоистых алюмосиликатов и снижается в ряду: рентгеноаморфные фазы -> смектит -> смешанос-лойные образования иллит хлорит каолинит. При этом катионная емкость является интегральной характеристикой, применение которой позволяет при экспресс-оценке выявить степень эффективности структурообразо-вания стабилизированного грунта. Предложенная схема является прогнозной основой использования ионных закрепителей для создания высокоэффективных стабилизированных грунтобетонов для дорожного строительства.

Предложена феноменологическая модель механизма структурообразова-ния композита в системе «глинистое полиминеральное вещество - ионный закрепитель — цемент - вода» с учетом взаимодействия низкомолекулярных органических комплексов со слоистыми алюмосиликатами. Формирование органо-глинистого композита включает в себя процессы аккумуляции органических комплексов частицами глинистых минералов и гидратацию цемента. Аккумуляция органо-комплексов смектитами приводит к уменьшению гидрофильности грунтов и снижению емкости катионного поглощения, что положительно влияет на гидратацию цемента в присутствии глинистого минерала. Образовавшиеся глинистые микрокомпозиты совместно с каркасными минералами выступают в качестве заполнителя и микронаполнителя при формировании грунтобетона. Скрытокристаллические (рентгеноаморфные) алюмосиликатные фазы являются активным пуццолановым компонентом, связывающим свободный портландит на больших сроках твердения. Совокупность описанных процессов приводит к трансформации конденсационной структуры смеси в конденсационно-кристаллизационную структуру дорожного композита.

Практическая значимость. Разработаны рекомендации по применению стабилизатора «Дорзин» при производстве грунтобетонов на основе глинистых пород КМА различных генетических типов для дорожного строительства.

Предложены составы грунтобетонов с применением стабилизатора «Дорзин» для устройства конструктивных слоев дорожных одежд, позволяющие получать строительный материал различных марок по прочности (М40-М60) и морозостойкости (Р10-Р25). Доказано снижение содержания цемента в грунтобетонной смеси по сравнению с бездобавочными составами на 30-40% без изменения прочностных показателей конечного композита при использовании стабилизатора «Дорзин» и параллельное повышение показателей водо- и морозостойкости.

Разработаны номограммы по определению требуемого количества цемента для получения грунтобетонов заданной марки на основе исследуемых стабилизированных грунтов исходя из условий прочности и морозостойкости.

Предложена технология устройства слоя основания дорожной одежды на автомобильной дороге IV технической категории из грунтобетона с использованием высокопроизводительной грунтосмесительной машины.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлена на участке нового строительства протяженностью 1,55 км при реконструкции автомобильной дороги «Короча - Губкин - Горшечное» в Корочанском и Губкинском районах Белгородской области.

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

- рекомендации по применению стабилизатора «Дорзин» при устройстве слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМА;

- стандарт организации СТО 02066339-002-2011 «Стабилизированные глинистые грунты КМА для дорожного строительства»;

- технологический регламент на устройство слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМА.

Результаты исследований по разработке состава грунтобетона приняты ГУ «Управление автомобильных дорог общего пользования и транспорта Белгородской области» для реализации долгосрочной областной целевой программы «Совершенствование и развитие дорожной сети в Белгородской области на 2011-2013 годы» в разрезе подпрограмм: «Строительство автодорог с твёрдым покрытием по населённым пунктам» и «Строительство подъездов к микрорайонам индивидуального жилищного строительства и животноводческим комплексам».

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 270800.62 «Строительство» профилям «Автомобильные дороги и аэродромы» и «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», магистров по

направлению 270100.68 «Строительство» магистерским программам «Архитектурно-строительное материаловедение» и «Технология строительных материалов, изделий и конструкций» и инженеров по специальностям 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» и 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на региональных, всероссийских и международных научно-практических и научно-технических конференциях: «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (Белгород, 2007, 2010, 2011), «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008), «Современные технологии строительства и эксплуатации автомобильных дорог» (Харьков, 2008), «Новые энерго- и ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза, 2008), «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2009), «Ломоносов» (Москва, 2009), «Строительство-2009» (Ростов-на-Дону, 2009), «Наука и молодежь в начале нового столетия» (г. Губкин, 2009, 2010) и «Молодая мысль: наука, технологии, инновации» (Братск, 2009,2010 гг.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в девяти научных публикациях, в том числе в трех статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. На состав грунтобетона получен патент 1Ш 2392244 С1, приоритет от 02 апреля 2009 г. На технологию получения грунтобетонов получено положительное решение о выдаче патента от 19 октября 2011 г. по заявке № 2010108582, приоритет от 9 марта 2010 г.

Структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 202 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, 30 таблиц, список литературы из 115 наименований, 14 приложений.

На защиту выносятся:

- теоретические принципы повышения эффективности грунтобетонов на основе глинистого сырья с учетом состава породообразующих минералов с использованием стабилизатора грунта;

- характер влияния кристаллохимических особенностей глинистых минералов на формирование стабилизированного органо-глннистого композита;

- феноменологическая модель механизма структурообразования композита в системе «глинистое полиминеральное вещество - ионный закрепитель - цемент — вода»;

- составы грунтобетона на основе глинистых пород КМА, стабилизатора «Дорзин» и цемента;

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

- конструкция дорожной одежды и технология устройства слоя основания из грунтобетона для автомобильной дороги IV технической категории;

- результаты внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Практика строительства и эксплуатации автомобильных дорог и научные исследования в этой области со всей очевидностью подтвердили необходимость максимального использования верхнего слоя земляного полотна с учетом зонального различия свойств и минерального состава слагающих его пород.

Основная часть пород, залегающих в верхних слоях земляного полотна ЦФО РФ, является глинистыми. Данные виды осадочных пород отличаются высокой дисперсностью, предполагающей большую изменчивость свойств при воздействии внешней среды: влаги, температуры, нагрузок.

Сложившееся положение заставляет ученых и специалистов в области дорожного строительства в связи с более высокими технико-эксплуатационными показателями стабилизированных глинистых грунтов по сравнению с традиционными грунтобетонами, полученными за счет укрепления неорганическими вяжущими, рассматривать вопрос их использования при устройстве слоев основания автомобильных дорог.

В мировой практике дорожного и аэродромного строительства различные виды укрепленных грунтов были применены более чем в 35 странах Европы, Северной и Южной Америки, Азии и Африки. Площадь оснований и покрытий из укрепленных грунтов превышает в настоящее время 1,6 млрд м .

Разработкой составов грунтобетонов занималось множество научных школ уже в течение десятков лет. Анализ результатов их работ показал, что составы на основе неорганических вяжущих отличаются высокой жесткостью, обладают низким показателем предельного относительного удлинения и, соответственно, высоким трещинообразованием. Органическое вяжущее способствует развитию колеообразования, а также пластических деформаций слоя основания. Однако в большинстве работ отсутствует анализ влияния минерального состава на процессы структурообразования грунтобетонов и, как следствие, на его прочностные характеристики.

Для улучшения водостойкости глинистых пород и уменьшения содержания вяжущего в составе композита при равнозначных прочностных показателях представляется возможным использование стабилизаторов органического происхождения.

Изучение степени влияния стабилизаторов на глинистые породы также проводилось без учета видового состава породообразующих минералов, слагающих данные виды осадочных образований.

Таким образом, рабочей гипотезой данной работы является создание материала рациональной структуры путем стабилизации, за счет консолидирующего и гидрофобизирующего действия низкомолекулярных органических комплексов на алюмосиликатную слоистую составляющую в системе «глинистый грунт - стабилизатор органического происхождения» с учетом минерального состава глинистых пород различных генетических типов.

Таблица 1

Физико-химические и физико-механические свойства глннистых пород региона КМА1

№ образца Возраст Глубина залегания, м Р,3 кг/м3 Ра,3 кг/м3 Р,3з кг/м V/,4 % п,5 % е,5 % % % wL,4 % I 6 I6 'Р , % Содержание песчаных зерен (2-0,5 мм), мае. % РУ7, % С, % рН водной вытяжки Содержание гумуса в 100 г грунта, г Наименование по ГОСТ 25100-95

1 IV 3,5 1940 1600 2620 21 39 63 2 19 34 0,13 15 2 1,5 5,3 8,60 0,007 Суглинок тяжелый пылеватый

2 III 4,6 1920 1590 2590 21 39 63 3 24 50 0,12 26 0 1,7 10,8 9,08 0,005 Глина легкая пылеватая

3 Ра* 5,3 1880 1530 2540 23 40 66 4 27 52 0,16 25 1 1,8 19,4 8,95 0,006 Тоже

4 ■Ьсу 1 м выше контакта 2 1920 1540 2610 25 41 70 1 18 30 0,58 12 8 0,4 2,3 8,76 0,008 Суглинок легкий пылеватый

5 3 м выше контакта2 1870 1470 2600 27 43 77 2 20 32 0,58 12 1 0,5 1,1 8,65 0,008 Тоже

6 •Ьсу 6 м выше контакта 2 1810 1440 2630 26 45 83 2 21 37 0,31 16 1 1,0 10,9 8,72 0,015 Суглинок тяжелый пылеватый

' Исследования проводились на кафедре инженерной и экологической геологии МГУ им. М.В. Ломоносова.

2 Монолиты среднеюрскнх глин были отобраны в СЗ борту карьера Лебединского ГОКа на глубине около 110-120м.

3 Характеристики плотности: р - плотность, — плотность скелета грунта, р5 - плотность твердой компоненты грунта.

4 Характеристики влажности: V/ - влажность, \Уг - гигроскопическая влажность, - влажность на границе раскатывания,

- влажность на границе текучести.

5 Характеристики пористости: п - пористость, е - коэффициент пористости.

6 Расчетные характеристики: 1р - число пластичности, ^ - показатель консистенции.

1 Характеристики набухания: Ру- коэффициент объемной усадки, 5„- величина свободного набухания.

В качестве сырьевых компонентов грунтобетонной смеси для изучения влияния стабилизатора на свойства системы «глинистые породы - стабилизатор - цемент - вода» были использованы: глинистые породы региона КМА эоцен-четвертичного и среднеюрского возраста; стабилизатор грунта «Дор-зин», произведенный ООО «Днепровская ассоциация-К»; цемент марки ЦЕМ142,5 Н производства Белгородского цементного завода.

Проведенный анализ физико-химических и физико-механических свойств глинистых пород (табл. 1) показал, что данные породы, согласно ГОСТ 25100-95, по содержанию песчаных зерен и числу пластичности относятся к следующим видам: пробы № 4, 5 - суглинок легкий пылеватый, №1,6- суглинок тяжелый пылеватый, а № 2, 3 - глина легкая пылеватая.

Анализ гранулометрического состава показал, что максимальное содержание песчаной фракции наблюдается в образцах глин среднеюрского возраста. Образцы глин эоцен-четвертичного возраста обладают высокой степенью дисперсности с преобладанием пылеватых и глинистых частиц.

Количественный минеральный анализ глинистых пород КМА, проводимый прямым методом рентгеновской дифрактометрии (табл. 2), показал, что они являются полиминеральными системами с преобладанием частиц кварца (в образцах среднеюрского периода № 4, 6 - более 50 %).

Таблица 2

Минеральный состав глинистых пород КМА

№ образца Кварц Плагиоклаз кпш Карбонаты Слюда j Амфиболы Гипс Иллит Гидрослюды Каолинит Хлорит Смешит RAS

1 51 5 7 5 - 1 - 5 1 4 2 5 14

2 38 _ 1 - - - - - 1 2 - 25 33

3 34 - - - - - - - 1 - 65 -

4 79 _ 3 _ - - 2 3 1 3 2 2 5

5 38 _ 6 - 2 - 3 12 6 9 6 6 12

6 52 - 9 - - - 3 8 2 10 5 4 7

Из слоистых силикатов высокое содержание смектита отмечено в пробах № 3 - 65 % и № 2 - 25%. Необходимо отметить наличие RAS во всех образцах, за исключением пробы № 3, что говорит о незавершенной стадии мине-ралообразования анализируемых пород. Минеральный состав RAS идентифицировать не представляется возможным, однако, можно предположить, что оно представлено слоистыми алюмосиликатами. Отсутствие RAS в пробе № 3 обусловлено высоким содержанием ультратонкого смектита, размеры частиц которого имеют приграничные значения с RAS. Состав пород харак-

* RAS - скрытокристаллическое (рентгеноаморфное) вещество с размерами кристаллитов менее ~10 им.

теризуется большим разнообразием минералов, в том числе глинистых, таких, как хлорит, смектит, иллит, гидрослюда, каолинит, смешанослойные минералы.

Данные гранулометрического и минерального составов коррелируют между собой и характеризуют физико-химические и физико-механические свойства глинистых пород.

Таким образом, грунты, имеющие одинаковые значения числа пластичности и содержания песчаных зерен и, как следствие, относящиеся к одному виду грунтов, отличаются по минеральному составу. Данное обстоятельство вызывает различие физико-механических характеристик как исходного сырья, так и материалов на его основе, что не учитывается при разработке составов грунтобетонов с использованием стабилизаторов.

Особую роль в процессах формирования структуры дорожно-строительного материала в присутствии как неорганического вяжущего, в качестве которого используется цемент, так и стабилизатора играют морфологические особенности глинистых пород. Качественные и количественные микроструктурные исследования проводились на основе данных растровой электронной микроскопии.

Согласно результатам микроструктурного анализа образцы глинистых пород региона КМА сложены листообразными, преимущественно изомет-ричными в плане микроагрегатами глинистых частиц, размер которых изменяется от 0,1 до 3 мкм, толщина от 0,1 до 0,5 мкм (рис. 1, а-е). Так же встречаются более крупные микроагрегаты удлиненной формы размером 5 мкм (рис. 1,6).

В глинистую основную массу образцов среднеюрского периода погружены песчаные и пылеватые зерна кварца, хорошо окатанные, покрытые глинистыми рубашками, размер зерен изменяется от 30 до 120 мкм и более (рис. 1, а). Пылеватые зерна кварца контактируют между собой через тонкие цепочки глинистых частиц - глинистые мостики, которые по своей природе являются коагуляционными контактами, так же, как и контакты между глинистыми частицами в основной массе породы.

В микроструктуре образцов № 2, 5 (рис. 1, б, д) наблюдается довольно высокая ориентация структурных элементов в направлении напластования, в остальных образцах ориентация слабо выражена.

По инженерно-геологической классификации микростроения данный вид глинистых пород можно отнести к классу микроагрегатов. Данный вид микроструктур характеризуется преобладанием глинистых фаз (рис. 2), которые образуют практически сплошную пылевато-глинистую матрицу вокруг отдельных песчаных зерен.

а - образец №1,6- образец № 2, в - образец № 3, г - образец № 4, 3 - образец № 5, е - образец N26 а - образец № 4, б - образец № 6

Исследования проводились с помощью растрового электронного микроскопа «Хитачи-Я-вОО» на кафедре инженерной и экологической геологии МГУ им. М.В. Ломоносова.

Следующим этапом работы был выбор и изучение добавки. В качестве наиболее перспективного был выбран стабилизатор «Дорзин». Производителем рекомендуется широкий диапазон введения добавки. Помимо этого отсутствуют данные по зависимости характера влияния препарата на алюмоси-ликатную составляющую глинистых пород различных генетических типов.

По данным разработчиков «Дорзин» является композицией веществ, в основном образовавшихся в процессе культивирования микроорганизмов на комплексной питательной среде с некоторыми добавками. Основой питательной среды является свекловичная меласса.

Однако для определения механизма взаимодействия стабилизатора с алюмосиликатной составляющей необходимо более детальное понимание состава и свойств ферментного препарата. Для уточнения вышеуказанных данных были проведены физико-химический и микробиологический анализы данной добавки . Результаты показали, что препарат представляет собой продукт микробиальной ферментации сахаросодержащих продуктов типа мелассы (патоки).

В соответствии с анализом ИК-спектра добавки установлено, что органическая часть препарата в основном представлена следующими соединениями: олигосахаридами (от моносахаридов до пентасахаридов), аминосое-динениями типа аргинина, маннитолом (О-маннитом), оксисоединениями типа трегалозы, азотсодержащими производными молочной кислоты.

Для понимания основных механизмов адсорбции активных молекулярных комплексов «Дорзина» на минералообразующие компоненты грунтов -глинистые образования и кварцевый песок, было проведено изучение ИК-спектров обработанных препаратом модельных систем — глинозема в виде бёмита и кремнезема в виде кварца.

Адсорбирующиеся молекулы препарата (спирты, амины, сахара и т.д.) обладают активными группами, позволяющими им взаимодействовать друг с другом с образованием взаимных водородных связей и с активными центрами адсорбентов. В последнем случае образуются адсорбционные комплексы (адсорбат - адсорбент).

Наличие на поверхности бёмита большого количества активных центров, обладающих свойствами кислот Лыоиса, и гидроксильных групп позволяет компонентам «Дорзина» в процессе адсорбции образовывать прочные химические связи как с электронодонорными компонентами стабилизатора, так и с электроноакцепторными.

Поверхность кварца менее активна к химическому взаимодействию с электронодонорными группами, реакционная способность кварца в основном обусловлена взаимодействием поверхностных гидроксильных групп с органическими комплексами добавки.

*

Исследования «Дорзина» проводились в ИХН СО РАН (Томск).

Исследование взаимодействия компонентов «Дорзина» с реальными глинистыми системами также проводилось с использованием ИК-спектроскопии. В качестве адсорбентов были выбраны смектитовая и иллит-смектитовая глина с примесью каолинита.

Полосы поглощения адсорбированных молекулярных комплексов на смектитовую глину совпадают с полосами поглощения, зафиксированными на модельных кремнеземе и глиноземе (рис. 3).

Взаимодействие оли-госахарида с микрокристаллическими индивидами смектита может происходить путем реа-

i © н i ИГ *т I I I1 А ! / \ 1

И и 1 \ 1

ш § н

: \ I 1 л / А =

тщ

300 700 1100 1500 1900 2300 2700 3100 3500 3900 <300

сиг'

Рис. 3. ИК-спектры: смеетитовой глины {1), глины после обработки «Дорзином» (2), препарата «Дорзин» (3)

лизации периферийного, интеркаляционного, а также микрокомпозиционного механизмов.

Во всех случаях происходит блокирование молекул воды в межпакетных промежутках или вытеснение ее из них, что способствует увеличению степени гидрофобизации смектитовых глин.

Для других минеральных образований глинистых фунтов - иллита, каолинита, слюд, кварца и полевых шпатов, в силу кристаллохимических и размерных особенностей, взаимодействие с активными низкомолекулярными органическими комплексами будет отличаться от смектита.

Взаимодействие с иллитом, хлоритом и каолинитом может реализовы-ваться по двум механизмам: путем адсорбции органокомплексов с образованием водородных связей на активных центрах базальных плоскостей и периферийных зон микрокристаллов, а также путем формирования микроразмерных композитов.

Каркасные силикаты и алюмосиликаты в данной системе выступают в качестве наполнителя и не вступают в активное взаимодействие с низкомолекулярными органическими комплексами.

Таким образом, анализ теоретических данных и экспериментальных исследований позволил выявить характер влияния кристаллохимических особенностей глинистых минералов на формирование стабилизированного орга-но-глинистого композита, заключающийся во взаимодействии через водородные связи: иллитовая и каолинитовая компоненты грунтов стабилизируются по микрокомпозиционному механизму, смектитовая по интеркаляцион-ному, "перефирийному и микрокомпозиционному механизмам.

СТЕПЕНЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ

1

1 ш §Ш§

СТАБИЛИЗАЦИИ

о л.

0 -е--а

0) ц

^ го

1

о

ш о

СЛОИСТЫЕ СИЛИКАТЫ

Еняян^оя

2 на ¡э и я

->4 иег

К >1

и о

I

I

?

о о

ООО

Г::! т ■ Ш |!

'"4 1 0 С 1 *

1 1 ' : ;-! , 1 ш 5 0 0,-3

Ив! ¡¡я 0 0 1\„„~;> м 1 ¿«¡и

■

о

I О

■е-

1|

ч

я»

п

Эффективность воздействия органических комплексов на породообразующие минералы находится в прямой зависимости от структурно-химической природы слоистых алюмосиликатов (рис. 4) и снижается в ряду: рентгеноаморфные фазы смектит смешанослойные образования ил-лит -> хлорит каолинит. При этом катионная емкость является интегральной характеристикой, использование которой позволяет при экспресс-оценке выявить степень эффективности структурообразования стабилизированного грунта. Предложенная схема является прогнозной основой использования ионных закрепителей для создания высокоэффективных стабилизированных грунтобетонов для дорожного строительства.

Для подтверждения вышеописанной схемы были проведены исследования реологических свойств, активной удельной поверхности1 и микроструктурных особенностей систем «глинистая порода - вода» и «глинистая порода - стабилизатор - вода».

Сравнивая особенности реологического характера поведения исследуемых систем (рис. 5), следует обратить внимание на более высокую исходную тиксотропную вязкость системы с добавкой, но при этом существенно более высокую интенсивность разрушения тиксотропной структуры в состоянии воздействия значительной нагрузки. Это явление свидетельствует о разрушении системы водородных связей между микроразмерными индивидами или элементарными алю-мосиликатными пакетами глинистых минералов и низкомолекулярными органическими комплексами, что приводит к появлению более высокой подвижности минеральной фазы.

Система с добавкой быстрее восстанавливает пространственную структуру и возвращается в исходное тиксотропное состояние, что находится в соответствии с ранее предложенной феноменологической моделью.

В соответствии с результатами испытаний образцов по методу БЭТ (табл. 3) наблюдается снижение актив-

300 350 МО

Напряжение слвш и, Р. Па

Рис. 5. Реологические свойства исследуемых систем: 1 - «глинистая порода - вода»; 2- «глинистая порода - стабилизатор - вода»

Таблица 3 Активная удельная

Глинистая порода Активная удельная поверхность, м2/г

без добавки с добавкой

Смектитовая глина 15,1 1,8

Иллит-смеюитовая с примесью каолинита 9,4 6,2

1 Активная удельная поверхность - усредненная характеристика пористости или дисперсности, учитывающая морфологические особенности исследуемого вещества.

2 Исследования проводились с помощью ротационного вискозиметра КЬеоЬЗД 1Ш4.1.

3 Исследования проводились с помощью прибора БойЗогЬМ! уег.1.0.

ной удельной поверхности исследуемых образцов при введении добавки в систему.

Данное обстоятельство свидетельствует о «склеивании» микроразмерных индивидов глинистых минералов органическими комплексами добавки. Степень воздействия добавки соответствует ранее предложенной модели взаимодействия и наиболее выражена в образцах мономинеральной смектитовой глины.

Изучение микроструктуры глинистого грунта после стабилизации «Дор-зином» подтверждает проявление различных механизмов действия добавки. Реализация микрокомпозиционного механизма взаимодействия низкомолекулярных органических комплексов с микроразмерными индивидами каолинита приводит к агрегированию в плоскости базиса (рис. 6, а). В случае с ультрадисперсным иллитом образуются сферообразные микроагрегаты (рис. 6, б). Размер отдельных изометричных образований не превышает 1—1,5 мкм (рис. 6, б). Для смектитов более характерна интеркаляция (внедрение) молекул «Дорзина» в межслоевое пространство за счет значительного количества адсорбирующих их активных центров, а также образование в периферийных зонах водородных связей (рис. 6, в). В результате происходит «блокировка» активных гидрофильных поверхностей скрытокристаллических пластинок.

Рис. 6. Микроструктура мономинеральных глин, стабилизированных «Дорзином»*; а - микроагрегаты из склеенных пакетов каолинита; б - сферообразные микроагрегаты из скрепленных между собой высокодисперсных пластинок иллита; е - модифицированные алю-мосиликатные фазы смектита, образованные за счет интеркаляции и периферийной склейки молекулами добавки

" Исследования проводились с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения Supra 50 VP (LEO, Германия, 2003) с системой микроанализа INCA Energy + Oxford в ЦКП ФНМ МГУ им. М.В. Ломоносова.

Для подтверждения результатов теоретических и экспериментальных исследований следующим этапом работы была разработка составов грунтобетона на основе стабилизированных глинистых пород.

В процессе проведенных исследований (рис. 7) по выявлению рациональной концентрации добавки было установлено, что содержание «Дорзи-на» в количестве 0,002% от массы смеси позволяет глинистым породам (обр. № 1-6) различного минерального состава достичь требуемой прочности, что согласуется с ранее предложенной феноменологической моделью.

Введение добавки в количестве 0,002% от массы смеси позволяет снизить катионную емкость смектитовой глины на 38%, а полиминеральной иллит-смектитовой с примесью каолинита на 20%, что также находится в соответствии с предложенной схемой взаимодействия низкомолекулярных органических комплексов с алюмосиликатной составляющей глинистых пород.

Для апробации теоретических исследований, определения оптимальных составов и эффективных областей использования стабилизированных грунтов компоненты вводились в грунтобетонную смесь с определенным шагом варьирования. Диапазон содержания цемента принят от 0 до 10%, шаг варьирования - 2%, содержание «Дор-зина» - 0,002% от массы смеси.

Установлено, что оптимальное количество цемента при введении его в стабилизированный глинистый грунт составляет 6-8% (табл. 4). Это позволяет получить прочностные показатели для исследуемых глинистых грунтов, соответствующие маркам по прочности М40-М60, определяемые в соответствии с ГОСТ 23558-94. Увеличение содержания цемента до 10% позволяет использовать грунтобетон при устройстве дорожной одежды капитального типа (марка по прочности М60 и морозостойкости Р25).

За счет «блокировки» глинистых минералов при введении «Дорзина» повышается водо- и морозостойкость как самих грунтов, так и получаемых на их основе грунтобетонов (табл. 4).

Анализ результатов исследования (табл. 4) показал, что введение добавки позволяет сократить количество вяжущего в составе композита на 30-40% по сравнению с бездобавочными составами без изменения его прочностных характеристик.

0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 Содержание "Дорзина" в растворе, %

Рис. 7. Зависимость предела прочности при сжатии стабилизированных грунтов от концентрации «Дорзина» в составе смеси на основе глинистых пород различных составов*

|

Нумерация образцов приведена согласно табл. 1.

Таблица 4

Прочностные характеристики грунтобетонов на основе глинистых пород КМА различных составов_

Характеристика Содержание цемента, %

Составы на основе стабилизи- рованного фунта с цементом Составы цементогрунта

0 | 2 | 4 6 | 8 | 10 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14

Грунтовая составляющая - ОБРАЗЕЦ №1

Предел прочности при сжатии, МПа 4,2 4,3 4,5 5,8 6,9 7,3 4,0 4,3 4,5 5,8 6,9 7,3

Предел прочности при изгибе, МПа 1,4 1,4 1,5 1,6 1,6 1,8 1,4 1,4 1,5 1,6 1,6 1,8

Марка по прочности М40 М40 М40 М40 М60 М60 М40 М40 М40 М40 М60 М60

Марка по морозостойкости Р5 И5 Р10 Р15 Р15 Р25 Р0 Р5 ию ию Н5 П5

Грунтовая составляющая ~ ОБРАЗЕЦ №2

Предел прочности при сжатии, МПа 4,3 4,5 4,8 5,6 6,3 7,0 3,8 4,5 4,8 5,6 6,3 7,0

Предел прочности при изгибе, МПа 1,0 1,1 1,3 1,5 1,5 1,6 1,0 1,1 1,3 1,5 1,5 1,6

Марка по прочности М40 М40 М40 М40 М60 М60 М20 М40 М40 М40 М60 М60

Марка по морозостойкости И5 И5 ию П5 П5 Р25 Р0 Р5 Р5 Р5 ПО Р10

Грунтовая составляющая - ОБРАЗЕЦ №3

Предел прочности при сжатии, МПа 4,3 4,5 4,7 5,5 6,5 7,1 3,9 4,5 4,7 5,5 6,5 7,1

Предел прочности при изгибе, МПа 0,9 1,0 1,3 1,5 1,5 1,5 0,9 1,0 1,3 1,5 1,5 1,5

Марка по прочности М40 М40 М40 М40 М60 М60 М20 М40 М40 М40 М60 М60

Марка по морозостойкости И5 Р5 Р10 Я15 И15 Р25 Р0 Р0 Р5 Р5 ПО ПО

Грунтовая составляющая -•- ОБРАЗЕЦ №4

Предел прочности при сжатии, МПа 4,0 4,6 4,8 5,5 6,5 7,1 4,0 4,6 4,8 5,5 6,5 7,1

Предел прочности при изгибе, МПа 1,4 1,5 1,5 1,7 1,7 2,0 1,4 1,5 1,5 1,7 1,7 2,0

Марка по прочности М40 М40 М40 М40 М60 М60 М40 М40 М40 М40 М60 М60

Марка по морозостойкости Р5 ПО Р10 И15 Р20 Р25 Р0 И5 ПО И15 Р15 Р20

Грунтовая составляющая - ОБРАЗЕЦ №5

Предел прочности при сжатии, МПа 4,1 4,4 4,6 5,4 6,4 6,9 4,1 4,4 4,6 5,4 6,4 6,9

Предел прочности при изгибе, МПа 1,4 1.4 1,5 1,6 1,7 1,9 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7 1,9

Марка по прочности М40 М40 М40 М40 М60 М60 М40 М40 М40 М40 М60 М60

Марка по морозостойкости Р5 Р10 Р10 Р15 Р15 Р25 Р0 Р5 Р10 П5 Р15 Р20

Грунтовая составляющая - ОБРАЗЕЦ №6

Предел прочности при сжатии, МПа 4,1 4,5 4,7 5,6 6,5 7,0 4,0 4,5 4,7 5.6 6,5 7,0

Предел прочности при изгибе, МПа 1,4 1,4 1,6 1,6 1,7 1,8 1,4 1,4 1,6 1,6 1,7 1,8

Марка по прочности М40 М40 М40 М40 М60 М60 М40 М40 М40 М40 М60 М60

Марка по морозостойкости Я5 Р5 РЮ И15 Р15 И25 Р0 Р5 Р10 ПО Р15 Р15

Также отмечено интенсивное падение прочности у грунтобетона без добавки, особенно при малом содержании вяжущего. Объясняется это тем, что ' алюмосиликатная составляющая грунтобетонов в бездобавочных образцах 1 интеркалирует и адсорбирует воду в межпакетных и межслоевых промежутках, а также аккумулирует ионы Са2+, формирующиеся в процессе гидратации, что в большей степени приводит к накоплению остаточных деформаций, способствующих разуплотнению композита.

Тонкодисперсное вещество в виде водостойких конгломератов из стабилизированных пластинок алюмосиликатов глинистых фаз, представляет собой активную составляющую грунтобетонных композиций. Эти образования выступают в качестве центров кристаллизации гидросиликатов кальция при введении цемента, что положительным образом сказывается на прочностных показателях дорожно-строительного материала. Это позволяет снизить рас-I ход основного дорогостоящего вяжущего при обеспечении требуемых физико-механических характеристик. ! Применение стабилизатора позволяет использовать грунтобетон на автомобильных дорогах с капитальным типом дорожной одежды, а также вводить в состав композита глины с высоким числом пластичности, вывозимые в отвалы при традиционном способе организации работ.

В результате исследований изменения прочности грунтобетонов на основе глинистых пород региона КМА, укрепленных различным количеством цемента с учетом введения стабилизатора грунта «Дорзин», разработаны номограммы (рис. 8) зависимости прочностных показателей от количества циклов замораживания-оттаивания для каждого из рассматриваемых типов грунта. Они позволяют для рассмотренных компонентов решать задачи подбора состава для заданной прочности и морозостойкости грунтобетона при строительстве конструктивных слоев дорожных одежд. Построение подобных номограмм для других типов сырья потребует дополнительных экспериментальных исследований физико-механических характеристик грунтобетонов.

Для строительства автомобильной дороги IV технической категории проведен расчет равнопрочных дорожных одежд с использованием программного комплекса «CREDO-RADON» в режиме автоварьирования. Сравнение толщин и стоимостей рассчитанных конструкций, определенных с использованием программного продукта «Гранд - СМЕТА», доказало эффективность применения грунтобетонных оснований.

количества цемента для получения грунтобетонов заданной марки (для обр. № 1)

Разработана технологическая схема устройства слоя основания из грунтобетона с использованием высокопроизводительных грунтосмесительных машин.

Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлена на участке нового строительства протяженностью 1,55 км при реконструкции автомобильной дороги «Короча-Губкин-Горшечное» в Корочан-ском и Губкинском районах Белгородской области.

На основе динамических методов анализа доказана экономическая эффективность внедрения разработанных составов для грунтобетонных слоев на основе глинистых пород КМА в качестве основания дорожных одежд за счет меньшего потребления щебня и песка и уменьшения толщины конструкции дорожной одежды по сравнения с традиционными аналогами без снижения прочностных показателей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны принципы повышения эффективности грунтобетонов в качестве конструктивных слоев дорожных одежд на основе глинистого сырья с учетом видового состава породообразующих минералов путем предварительной стабилизации алюмосиликатного вещества низкомолекулярными органическими комплексами и последующего консолидирования цементом. Структурообразование глинистой составляющей полиминеральных осадочных пород при взаимодействии со стабилизатором обусловлено блокированием активных гидрофильных центров ультрадисперсных индивидов слоистых алюмосиликатов, что приводит к снижению их катионной емкости и повышению гидрофобности. Использование стабилизатора (ионного закрепителя) способствует уменьшению расхода цемента при получении грунтобетона для дорожного строительства с сохранением технико-эксплуатационных характеристик материала.

2. Выявлен характер влияния кристаллохимических особенностей глинистых минералов на формирование стабилизированного органо-глинистого композита, заключающийся во взаимодействии через водородные связи: ил-литовая и каолинитовая компоненты грунтов стабилизируются по микрокомпозиционному механизму, смектитовая - по интеркаляционному, перефи-рийному и микрокомпозиционному механизмам. Эффективность воздействия органических комплексов на породообразующие минералы находится в прямой зависимости от структурно-химической природы слоистых алюмосиликатов и снижается в ряду: рентгеноаморфные фазы -> смектит смешанос-лойные образования иллит хлорит -> каолинит. При этом катионная емкость является интегральной характеристикой, применение которой позволяет при экспресс-оценке выявить степень эффективности структурообразо-вания стабилизированного грунта. Предложенная схема является прогнозной основой использования ионных закрепителей для создания высокоэффективных стабилизированных грунтобетонов для дорожного строительства.

3. Предложена феноменологическая модель механизма структурообра-зования композита в системе «глинистое полиминеральное вещество - ионный закрепитель - цемент - вода» с учетом взаимодействия низкомолекулярных органических комплексов со слоистыми алюмосиликатами. Формирование органо-глинистого композита включает в себя процессы аккумуляции органических комплексов частицами глинистых минералов и гидратацию цемента. Аккумуляция органо-комплексов смектитами приводит к уменьшению гидрофильности грунтов и снижению емкости катионного поглощения, что положительно влияет на гидратацию цемента в присутствии глинистого минерала. Образовавшиеся глинистые микрокомпозиты совместно с каркасными минералами выступают в качестве заполнителя и микронаполнителя при формировании грунтобетона. Скрытокристаллические (рентгеноаморф-ные) алюмосиликатные фазы являются активным пуццолановым компонентом, связывающим свободный портландит на больших сроках твердения. Совокупность описанных процессов приводит к трансформации конденсационной структуры смеси в конденсационно-кристаллизационную структуру дорожного композита.

4. Доказано снижение содержания цемента в грунтобетонной смеси по сравнению с бездобавочными составами на 30-40% без изменения прочностных показателей конечного композита при использовании стабилизатора «Дорзин» и параллельное повышение показателей водо- и морозостойкости.

5. Предложены составы грунтобетонов с применением стабилизатора «Дорзин» для устройства конструктивных слоев дорожных одежд, позволяющие получать строительный материал различных марок по прочности (М40-М60) и морозостойкости (П0-Р25). Разработаны номограммы по определению требуемого количества цемента для получения грунтобетонов заданной марки на основе исследуемых стабилизированных грунтов исходя из условий прочности и морозостойкости.

6. Предложена технология устройства слоя основания дорожной одежды на автомобильной дороге IV технической категории из грунтобетона с использованием высокопроизводительной грунтосмесительной машины.

7. Для внедрения результатов диссертационной работы при устройстве слоя основания автомобильной дороги разработан пакет нормативных документов: рекомендации по применению стабилизатора «Дорзин» при устройстве слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМ А; стандарт организации СТО 02066339-002-2011 «Стабилизированные глинистые грунты КМА для дорожного строительства»; технологический регламент на устройство слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМА.

8. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлена на участке нового строительства протяженностью 1,55 км при реконструкции автомобильной дороги «Короча - Губкин - Горшечное» в Корочанском и Губкинском районах Белгородской области, а также принято к реализации ГУ «Управление автомобильных дорог общего пользования и

транспорта Белгородской области» в рамках долгосрочной областной целевой программы «Совершенствование и развитие дорожной сети в Белгородской области на 2011-2013 годы».

9. Экономическая эффективность применения разработанного материала обусловлена использованием местных сырьевых материалов, минимизацией или полной заменой традиционных каменных материалов дорожных одежд и песка в связи с их дефицитом и высокой стоимостью, а также снижением объема работ при устройстве земляного полотна автомобильной дороги и возможности использования глин с высоким числом пластичности.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дмитриева, Т.В. Применение концентрированного фермента для стабилизации грунтов земляного полотна [Текст] / Т.В. Дмитриева, C.B. Ка-рацупа, Е.И. Ходыкин // Строительство: материалы, конструкции, технологии: матер, межрегион, научно-технич. конф., Братск, 21-23 марта 2007 г. / Братск, гос. ун-т. - Братск, 2007. - С. 83-87.

2. Карацупа, C.B. Особенности микростроения и применения глинистого техногенного сырья для получения грунтобетонов [Текст] / C.B. Карацупа, Е.И. Ходыкин, Т.В. Дмитриева и др. // Вестн. БГТУ им. В. Г. Шухова . -2007.-№ 1.-С. 30-33.

3. Дмитриева, Т.В. Укрепление грунтов как одно из перспективных направлений устройства оснований автомобильных дорог [Текст] / Т.В. Дмитриева, C.B. Карацупа // Современные технологии строительства и эксплуатации автомобильных дорог: матер, междунар. научно-технич. конф. молод, уч. и аспир. /Харьк. нац. автомоб.-дор. ун-т. - Харьков, 2008. - С. 81-86.

4. Дмитриева, Т.В. Композиционные дорожно-строительные материалы на основе глинистых пород и органоминеральных стабилизирующих систем [Текст] / Т.В. Дмитриева // Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях: сб. научн. докл. научно-практ. конф. / Моск. гос. строит, ун-т. - М., 2008. - С. 46-48.

5. Карацупа, C.B. Укрепление глинистых пород в дорожном строительстве [Текст] / C.B. Карацупа, Е.А. Яковлев, Т.В. Дмитриева // Вестн. БГТУ им. В. Г. Шухова. - 2008. - № 3. - С. 12-15.

6. Дмитриева, Т.В. Исследование системы «Глинистые минералы - известь - цемент - вода» [Электронный ресурс] / Т.В. Дмитриева // Ломоносов: матер, докл. XVI междунар. конф. аспир. и мол. уч. / Моск. гос. ун-т. -М„ 2009.

7. Лютенко, А. О. Анализ микроструктуры алюмосиликатного сырья с позиции применения его в дорожном строительстве [Текст] / А.О. Лютенко, В .В. Строкова, Т.В. Дмитриева и др. // Вестн. БГТУ им. В. Г. Шухова . -2011.-№2. -С. 33-38.

8. Строкова, В.В. Феноменологическая модель стабилизации глинистых грунтов низкомолекулярными органическими комплексами [Текст] / В.В. Строкова, И.В. Жерновский, Т.В. Дмитриева // Строительные материалы. - 2011. - № 10. - С. 64-66.

9. Пат. 2392244 Российская Федерация МПК С 04 В 28/04, С 04 В 14/10, С 04 В 111/20. Смесь для грунтобетона [Текст] / В.В. Строкова, Т.В. Дмитриева, C.B. Карацупа; заявитель и патентообладатель Белгород, гос. техн. ун-т им. В.Г. Шухова. - № 2009112224/03. Заявл. 02.04.2009. Опубл. 20.06.2010. Бюл. № 17. - 4 с.

10. Заявка МПК С 04В 28/04, С 04 В 111:20, Е 01 С 7/36, Е 01 С 23/10. Состав грунтобетонной смеси, грунтобетонное основание дорожной одежды, способ его устройства / В.В. Строкова, C.B. Карацупа, Т.В. Дмитриева, А.О. Лютенко, М.А. Николаенко; заявитель и патентообладатель Белгород, гос. техн. ун-т им. В.Г. Шухова. -№ 2010108582. Заявл. 09.03.2010.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность всему коллективу секции наносистем в строительном материаловедении кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций, а также канд. хим. наук, проф. кафедры физической и коллоидной химии Тикуновой И.В. (БГТУ им. В.Г. Шухова),

д-ру геол.-минерал. наук, проф. кафедры инженерной и экологической геологии В.Н. Соколову (МГУ им. М.В. Ломоносова) и д-ру техн. наук, проф., зав. лабораторией коллоидной химии нефти Л.К. Алтуниной (ИХНСО РАН, Томск) за консультации и активное участие в обсуждении результатов работы.

ДМИТРИЕВА Татьяна Владимировна

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ГЛИНИСТЫЕ ГРУНТЫ КМА ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 01.11.11. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 120 экз. Заказ л/4

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Основные способы укрепления грунтов в дорожном строительстве

1.2. Характерные особенности глинистых грунтов как сырья для получения грунтобетонов.

1.3. Применение стабилизаторов для укрепления грунтов.

1.4. Процессы структурообразования в грунтобетоне.

1.5. Выводы.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Определение физико-механических свойств глинистых пород и материалов на их основе.

2.2. Методика получения образцов грунтобетона.

2.3. Методы изучения фазового состава и микроструктурных особенностей сырьевых материалов и грунтобетонов на их основе

2.4. Выводы.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ ГРУНТОБЕТОНА.

3.1. Состав и генетические особенности глинистых пород КМ А

3.2. Анализ особенностей применяемых стабилизаторов грунтов

3.3. Физико-химические свойства «Дорзина».

3.4 Молекулярный состав «Дорзина».

3.5 Зависимость адсорбционных свойств глинистых пород от минерального состава.

3.6 Выводы.

4. СВОЙСТВА ГРУНТОБЕТОНОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА СЫРЬЯ, СОДЕРЖАНИЯ СТАБИЛИЗАТОРА И ВЯЖУЩЕГО

4.1. Влияние стабилизатора на компоненты грунтобетонной смеси

4.2. Анализ физико-механических характеристик грунтобетона в зависимости от состава.

4.3. Микроструктурные особенности грунтобетонов в присутствии стабилизатора.

4.4. Проектирование состава грунтобетона.

4.5. Выводы.

5. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА СЛОЯ ОСНОВАНИЯ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАБИЛИЗАТОРА ГРУНТА.

5.1. Расчет конструкций дорожных одежд.

5.2. Особенности технологии устройства слоя основания из грунтобетона с использованием стабилизатора грунта.

5.3. Технико-экономическое обоснование целесообразности использования разработанных грунтобетонов в дорожном строительстве

5.4. Выводы.

Создание равнопрочного альтернативного конструктивного элемента дорожной одежды или снижение материалоемкости с учетом увеличения прочностных характеристик без потери несущей способности и других эксплуатационных свойств является одной из целей повышения эффективности строительства автомобильных дорог. Одним из практических путей достижения данного положения является широкомасштабное применение при устройстве слоя основания стабилизированных глинистых грунтов.

Во многих регионах Российской Федерации наблюдается дефицит, а также высокая стоимость традиционных каменных материалов, что вызывает увеличение общей стоимости объекта строительства. В связи с этим перспективным направлением является разработка составов грунтобетона на основе местных глинистых пород с учетом их генетических особенностей для повышения водостойкости, морозостойкости и прочностных характеристик композита в целом.

Рабочей гипотезой данных исследований является создание материала рациональной структуры путем стабилизации за счет консолидирующего и гид-рофобизирующего действия низкомолекулярных органических комплексов на алюмосиликатную слоистую составляющую в системе «глинистый грунт - стабилизатор органического происхождения» с учетом минерального состава глинистых пород различных генетических типов.

Вовлечение местных сырьевых материалов при строительстве конструктивных элементов дорожных одежд в настоящее время обусловлено увеличивающимися объемами строительства в связи с реализацией национальной программы «Модернизация и развитие автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года».

Применение стабилизированных глинистых грунтов позволит получать композиционный материал для устройства основания дорожной одежды на автомобильных дорогах IV технической категории в III—IV дорожно-климатических зонах, исключив дорогостоящий щебень, расширив сырьевую базу дорожных грунтобетонов и снизив объемы работ по устройству земляного полотна.

Диссертационная работа выполнена в рамках: аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (20092010 гг.)» мероприятия 1.3 «Регулирование агрегативной устойчивости и peoлогических свойств концентрированных минеральных суспензий гиперпластификаторами»; тематического плана госбюджетных НИР мероприятия 1.3.1 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» по тематике «Утилизация отходов горнодобывающих предприятий в дорожном строительстве», а также хоздоговорных работ по тематике «Применение природного и техногенного сырья в дорожном строительстве на 2009-2011 гг.».

Цель работы. Разработка эффективных грунтобетонов на основе глинистых пород с использованием стабилизатора для дорожного строительства.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение основных свойств, минерального состава и микроструктурных особенностей глинистых пород региона КМА как стабилизируемого материала;

- изучение механизма действия стабилизатора «Дорзин» в зависимости от минерального состава и генетических особенностей глинистых пород;

- определение рационального состава композита, содержащего глинистую породу, цемент и стабилизатор «Дорзин» для устройства оснований автомобильных дорог IV технической категории;

- промышленная апробация результатов работы, подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы. Разработаны принципы повышения эффективности грунтобетонов в качестве конструктивных слоев дорожных одежд на основе глинистого сырья с учетом видового состава породообразующих минералов путем предварительной стабилизации алюмосиликатного вещества низкомолекулярными органическими комплексами и последующего консолидирования цементом. Структурообразование глинистой составляющей полиминеральных осадочных пород при взаимодействии со стабилизатором обусловлено блокированием активных гидрофильных центров ультрадисперсных индивидов слоистых алюмосиликатов, что приводит к снижению катионной емкости и повышению гидрофобности. Использование стабилизатора (ионного закрепителя) способствует уменьшению расхода цемента при получении грунтобетона для дорожного строительства при сохранении технико-эксплуатационных характеристик.

Выявлен характер влияния кристаллохимических особенностей глинистых минералов на формирование стабилизированного органо-глинистого композита, заключающийся во взаимодействии через водородные связи: иллитовая и каолинитовая компоненты грунтов стабилизируются по микрокомпозиционному механизму, смектитовая - по интеркаляционному, перефирийному и микрокомпозиционному механизмам. Эффективность воздействия органических комплексов на породообразующие минералы находится в прямой зависимости от структурно-химической природы слоистых алюмосиликатов и снижается в ряду: рентгеноаморфные фазы смектит смешанослойные образования иллит хлорит каолинит. При этом катионная емкость является интегральной характеристикой, применение которой позволяет при экспресс-оценке выявить степень эффективности структурообразования стабилизированного грунта. Предложенная схема является прогнозной основой использования ионных закрепителей для создания высокоэффективных стабилизированных грунтобетонов для дорожного строительства.

Предложена феноменологическая модель механизма структурообразования композита в системе «глинистое полиминеральное вещество - ионный закрепитель - цемент - вода» с учетом взаимодействия низкомолекулярных органических комплексов со слоистыми алюмосиликатами. Формирование органо-глинистого композита включает в себя процессы аккумуляции органических комплексов частицами глинистых минералов и гидратацию цемента. Аккумуляция органо-комплексов смектитами приводит к уменьшению гидрофильности грунтов и снижению емкости катионного поглощения, что положительно влияет на гидратацию цемента в присутствии глинистого минерала. Образовавшиеся глинистые микрокомпозиты совместно с каркасными минералами выступают в качестве заполнителя и микронаполнителя при формировании грунтобетона. Скрытокристаллические (рентгеноаморфные) алюмосиликатные фазы являются активным пуццолановым компонентом, связывающим свободный портландит на больших сроках твердения. Совокупность описанных процессов приводит к трансформации конденсационной структуры смеси в кон-денсационно-кристаллизационную структуру дорожного композита.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по применению стабилизатора «Дорзин» при производстве грунтобетонов на основе глинистых пород КМА различных генетических типов для дорожного строительства.

Предложены составы грунтобетонов с применением стабилизатора «Дор-зин» для устройства конструктивных слоев дорожных одежд, позволяющие получать строительный материал различных марок по прочности (М40-М60) и морозостойкости (П0-Р25). Доказано снижение содержания цемента в грунтобетонной смеси на 30-40% по сравнению с бездобавочными составами без изменения прочностных показателей конечного композита при использовании стабилизатора «Дорзин» и параллельное повышение показателей водо- и морозостойкости.

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

Предложена технология устройства слоя основания дорожной одежды на автомобильной дороге IV технической категории из грунтобетона с использованием высокопроизводительной грунтосмесительной машины.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлена на участке нового строительства протяженностью 1,55 км при реконструкции автомобильной дороги «Короча -Губкин - Горшечное» в Корочанском и Губкинском районах Белгородской области.

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

- стандарт организации СТО 02066339-002-2011 «Стабилизированные глинистые грунты КМА для дорожного строительства»;

- рекомендации по применению стабилизатора «Дорзин» при устройстве слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМА;

- технологический регламент на устройство слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМА.

Результаты исследований по разработке состава грунтобетона приняты ГУ «Управление автомобильных дорог общего пользования и транспорта Белгородской области» для реализации долгосрочной областной целевой программы «Совершенствование и развитие дорожной сети в Белгородской области на 2011-2013 годы» в разрезе подпрограмм: «Строительство автодорог с твёрдым покрытием по населённым пунктам» и «Строительство подъездов к микрорайонам индивидуального жилищного строительства и животноводческим комплексам».

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 270800.62 «Строительство» профилям «Автомобильные дороги и аэродромы» и «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», магистров по направлению 270100.68 «Строительство» магистерским программам «Архитектурно-строительное материаловедение» и «Технология строительных материалов, изделий и конструкций» и инженеров по специальностям 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» и 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на региональных, всероссийских и международных научно-практических и научно-технических конференциях: «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (Белгород, 2007, 2010, 2011), «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008), «Современные технологии строительства и эксплуатации автомобильных дорог» (Харьков, 2008), «Новые энерго- и ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза, 2008), «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2009), «Ломоносов» (Москва, 2009), «Строительство-2009» (Ростов-на-Дону, 2009), «Наука и молодежь в начале нового столетия» (г.Губкин, 2009, 2010) и «Молодая мысль: наука, технологии, инновации» (Братск, 2009, 2010 гг.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в девяти научных публикациях, в том числе в трех статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. На состав грунтобетона получен патент 1Ш 2392244 С1, приоритет от 02 апреля 2009 г. На технологию получения грунтобетонов получено положительное решение о выдаче патента от 19 октября 2011 г. по заявке № 2010108582, приоритет от 9 марта 2010 г.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 202

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны принципы повышения эффективности грунтобетонов в качестве конструктивных слоев дорожных одежд на основе глинистого сырья с учетом видового состава породообразующих минералов путем предварительной стабилизации алюмосиликатного вещества низкомолекулярными органическими комплексами и последующего консолидирования цементом. Структурообразование глинистой составляющей полиминеральных осадочных пород при взаимодействии со стабилизатором обусловлено блокированием активных гидрофильных центров ультрадисперсных индивидов слоистых алюмосиликатов, что приводит к снижению их катионной емкости и повышению гидрофобности. Использование стабилизатора (ионного закрепителя) способствует уменьшению расхода цемента при получении грунтобетона для дорожного строительства с сохранением технико-эксплуатационных характеристик материала.

2. Выявлен характер влияния кристаллохимических особенностей глинистых минералов на формирование стабилизированного органо-глинистого композита, заключающийся во взаимодействии через водородные связи: иллитовая и каолинитовая компоненты грунтов стабилизируются по микрокомпозиционному механизму, смектитовая - по интеркаляционному, перефирийному и микрокомпозиционному механизмам. Эффективность воздействия органических комплексов на породообразующие минералы находится в прямой зависимости от структурно-химической природы слоистых алюмосиликатов и снижается в ряду: рентгеноаморфные фазы смектит -> смешанослойные образования -> иллит -> хлорит каолинит. При этом катионная емкость является интегральной характеристикой, применение которой позволяет при экспресс-оценке выявить степень эффективности структурообразования стабилизированного грунта. Предложенная схема является прогнозной основой использования ионных закрепителей для создания высокоэффективных стабилизированных грунтобетонов для дорожного строительства.

3. Предложена феноменологическая модель механизма структурообразования композита в системе «глинистое полиминеральное вещество - ионный закрепитель - цемент - вода» с учетом взаимодействия низкомолекулярных органических комплексов со слоистыми алюмосиликатами. Формирование органо-глинистого композита включает в себя процессы аккумуляции органических комплексов частицами глинистых минералов и гидратацию цемента. Аккумуляция органо-комплексов смектитами приводит к уменьшению гидрофильности грунтов и снижению емкости катионного поглощения, что положительно влияет на гидратацию цемента в присутствие глинистого минерала. Образовавшиеся глинистые микрокомпозиты совместно с каркасными минералами, выступают в качестве заполнителя и микронаполнителя при формировании грунтобетона. Скрытокристаллические (рентгеноаморфные) алюмосиликатные фазы являются активным пуццолановым компонентом, связывающим свободный портландит на больших сроках твердения. Совокупность описанных процессов приводит к трансформации конденсационной структуры смеси в конденсационно-кристаллизационную структуру дорожного композита.

4. Предложены составы грунтобетонов с применением стабилизатора «Дорзин» для устройства конструктивных слоев дорожных одежд, позволяющие получать строительный материал различных марок по прочности (М40-М60) и морозостойкости (Б 10—Р25). Требуемое соотношение марок, варьируемое в зависимости от содержания цемента, позволяет использовать композит для различных климатических условий региона строительства и типов дорожной одежды.

5. Доказано снижение содержания цемента в грунтобетонной смеси на 30-40% по сравнению с бездобавочными составами без изменения прочностных показателей конечного композита при использовании стабилизатора «Дорзин» и параллельное повышение показателей водо- и морозостойкости.

6. Разработаны номограммы по определению требуемого количества цемента для получения грунтобетонов заданной марки на основе исследуемых стабилизированных грунтов исходя из условий прочности и морозостойкости.

7. Предложена технология устройства слоя основания дорожной одежды на автомобильной дороге IV технической категории из грунтобетона с учетом использования высокопроизводительных грунтосмесительных машин.

8. Для внедрения результатов диссертационной работы при устройстве слоя основания автомобильной дороги разработан пакет нормативных документов: рекомендации по применению стабилизатора «Дорзин» при устройстве слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМА; стандарт организации СТО 02066339-002-2011 «Стабилизированные глинистые грунты КМА для дорожного строительства»; технологический регламент на устройство слоя основания дорожной одежды из стабилизированного глинистого грунта КМА.

9. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлена на участке нового строительства протяженностью 1,55 км при реконструкции автомобильной дороги «Короча - Губкин - Горшечное» в Корочанском и Губкинском районах Белгородской области, а также принято к реализации ГУ «Управление автомобильных дорог общего пользования и транспорта Белгородской области» в рамках долгосрочной областной целевой программы «Совершенствование и развитие дорожной сети в Белгородской области на 2011-2013 годы».

10. Экономическая эффективность применения разработанного материала обусловлена использованием местных сырьевых материалов, минимизацией или полной заменой традиционных каменных материалов дорожных одежд и песка в связи с их дефицитом и высокой стоимостью, а также снижением объема работ при устройстве земляного полотна автомобильной дороги и возможности использования глин с высоким числом пластичности.

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

2. Федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы России (2010-2015)» Подпрограмма «Автомобильные дороги». М.: Мин-во образ. РФ. 2008,- 139 с.

3. Chen Xiaotong. Строительство дорожных покрытий на основаниях из укрепленных грунтов / Chen Xiaotong, Chao Jiexian, Zhang Jun, Chen Rongsheng // Doughan daxue xuebao. Ziran kexue ban. J. Southeast Univ. Natur. Sci. Ed. -2001. - №3. - C.7-10.

4. Шеина, T.B. Производство грунтобетона дорожного и аэродромного назначения / Шейна Т.В., Коренькова С.Ф. // Строительные материалы XXI века. 2006. - № 2. - С.22-23.

5. Безрук, В.М. Укрепленные грунты / В.М. Безрук. М.: Транспорт, 1982. -231 с.

6. Наша задача строить и содержать дороги Электронный ресурс. - М., 2009. - Режим доступа: www.chrab.chel.su

7. Справочная энциклопедия дорожника / под ред. проф. А.П. Васильева. -М.: Транспорт, 2005. Т.1. - 340 с.

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

9. Филатов, М.М. Почвенный поглощающий комплекс и дорожные условия: труды ГДОРНИИ / М.М. Филатов. М., 2000. - С.81-83.

10. Маслов, Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии Н.Н. Маслов. М: Высш. шк., 1968. - 630 с.

11. Вялое, С.С. Реология мерзлых грунтов / С.С. Вялов. М.: Стройиздат, 2000. - 464 с.

12. Голъдштейн, М.Н. Механические свойства грунтов / М.Н. Гольдштейн. -М.: Стройиздат, 1971. 368 с.

13. Горъкова, И.М. Теоретические основы оценки осадочных пород в инженерно-геологических целях / И.М. Горькова. М.: Наука, 1966. - 136 с.

14. Reuben Н. Karol. Chemical Grounding And Soil Stabilization, Revised And Expanded / Reuben H. Karol. New Jersey, USA. - 2003. - 584 p.

15. Ребиндер, П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур / П.А. Ребиндер. М.: Изд-во Недра, 1966. 156 с.

16. Олъховиков, В.М. Опыт использования стабилизатора глинистых грунтов / В.М. Ольховиков // Автомобильные дороги. 1994. - № 3. - С. 63.

17. Воронкевич, СД. Основы технической мелиорации грунтов / С.Д. Во-ронкевич. М.: Научный мир, 2005. - 504 с.

18. Lau, С. К. Slope Stability Analysis and Stabilization: New Methods and Insight. / С. K. Lau, Y. M. Cheng Hardcover. 1st Edition. - 2008. - 241 p.

19. Технология и механизация укрепления грунтов в дорожном строительстве / под ред. проф. В.М. Безрука. М.: Транспорт, 1976. - 230 с.

20. Кейльман, В.А. Комплексное укрепление малопрочных известняков цементом и золой-уносом / В.А. Кейльман, В.В. Сомов // Автомобильные дороги. -1975.-№6.-С. 21-22.

21. Фурсов, С.Г. Укрепленные грунты. Укрепление грунтов в дорожном строительстве / С.Г. Фурсов, О.Б. Гопина, Б.С. Мрышева. ССТ: Строит, техн. и технол. - 2005. - №2. - С. 116-118.

22. Эффективное средство укрепления грунтов. Uno stabillizatore naturale d'eccellenza. Santa Francesco. Cant. Strade costr. 2002. - № 168. - C. 36-38.

23. Носов, В.П. Зарубежный опыт прогнозирования состояния дорожных одежд / В.П. Носов, С.А. Гнездилова // Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения: сб. научных трудов. КГ АСУ. Казань, 2008. - С. 8-12.

24. Духовный, Г.С. Современные технологии и материалы для дорожного строительства: методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 270205 / Г.С. Духовный, A.A. Логвиненко. Белгород: Изд-во БГТУ, 2008. - 39 с.

25. Прорыв в решении дорожного вопроса Электронный ресурс. М., 2010. - Режим доступа: http://www.chelyabinsk.chelsi.ru/viewart.php?id=l 151

26. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. Введ. 1.07.96. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 45 с.

27. Осиное, В.И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород / В.И. Осинов. М.: Изд-во МГУ, 1979. - 132 с.

28. Королев, И.В. Дорожно-строительные материалы / И.В. Королев, В.Н. Финашин, Л.А. Феднер. М.: Транспорт, 1988. - 304 с.

29. Бабков, В.Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов: учеб. пособие / В.Ф. Бабков, В.М. Безрук. М.: Высшая школа, 1986. - 239 с.

30. Зинюхина, Н.В. Укрепление грунтов для строительства дорог и аэродромов / Н.В. Зинюхина. М.: Высшая школа, 1971. 158 с.

31. ГОСТ 23558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами для дорожного и аэродромного строительства. Введ. 01.01.1995. - М.: Изд-во стандартов, 1995. -Юс.

32. Баранова, В.И. Влияние добавок ПАВ на процесс структурообразоания при цементации дисперсных грунтов / В.И. Баранова, Л.В. Гончарова // Вести Моск. ун-та. Сер. Геология. 1971. - № 6. - С. 56.

33. Марков, Л.А. Улучшение свойств грунтов поверхностно-активными и структурообразующими веществами / Л.А. Марков, А.П. Парфенов, А.П. Пет-рашев и др. М.: Автотрансиздат, 1963. 179 с.

34. Бируля, А.К. Грунтовые структуры и физические основы укрепления связных грунтов / А.К. Бируля , Н.Ф. Сасько // Тр. Харьковского автомоб.-дор. ин-та. Харьков, 1963. - Вып. 30. - С. 59-66.

35. Хархута, Н.Я. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог / Н.Я Хархута, Ю.М. Васильев. М.: Транспорт, 1975.-285с.

36. Тарасевич, Ю.И. Исследование взаимодействия воды с поверхностью глинистых минералов. / Ю.И. Тарасевич Киев, 1965. - 157 с.

37. Денисов, Н.Я. Строительные свойства глинистых пород и их использование в гидротехническом строительстве / Н.Я. Денисов. M.-JL: Госэнергоиз-дат, 1956. - 287 с.

38. Сергеев, Е.М. Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы / Е.М. Сергеев. М.: Недра, 1985. - 395 с.

39. Ларионов, А.К Методы исследования структуры грунтов / А.К. Ларионов. -М.: Недра, 1971.-200 с.

40. Третинник, В.Ю. Исследования в области физико-химической механики дисперсий глинистых минералов /В.Ю. Третинник. Киев: Наукова думка, 1965.-245 с.

41. Карацупа, C.B. Грунтобетоны на основе техногенного сырья КМА для строительства автомобильных дорог: дис. канд. техн. наук : 05.23.05 : защищена 23.06.06 : / Карацупа Сергей Викторович. Белгород: Изд-во БГТУ, 2006. -250 с.

42. Яковлев, Е.А. Грунтоизвестковые композиты для строительства высоких насыпей автомобильных дорог на основе глинистых пород КМА: дис. канд. техн. наук : 05.23.05 : защищена 20.09.06 : / Яковлев Евгений Александрович. -Белгород: Изд-во БГТУ, 2006 255 с.

43. Лютенко, А. О. Дорожные грунтобетоны на основе отходов Архангельской алмазоносной провинции: дис. канд. техн. наук : 05.23.05 : защищена 25.06.07 : / Лютенко Андрей Олегович. Белгород: Изд-во БГТУ, 2007 - 229 с.

44. Николаенко, М.А. Грунтобетоны на основе отходов угледобычи кор-кинского месторождения: дис. канд. техн. наук : 05.23.05 : защищена 06.07.10 : / Николаенко Михаил Алексеевич. Белгород: Изд-во БГТУ, 2010 - 217 с.

45. Епишкин, В.В. Применение стабилизаторов глинистых грунтов / В.В. Епишкин // Автомобильные дороги. 1995. № 7-8. - С. 25.

46. Юмашев, В.М. Возможности применения стабилизаторов, предлагаемых зарубежными фирмами / В.М. Юмашев, С.Г. Фурсов, B.C. Исаев // Автомобильные дороги. 1995. - № 3-4. - С. 68.

47. Кочеткова, Р.Г. Улучшение свойств глинистых грунтов стабилизаторами / Р.Г. Кочеткова //Автомоб. дороги. 2006. - № 3. - С. 47.

48. SA. Доброе, Э.М. Природа формирования свойств глинистых грунтов с помощью стабилизаторов / Э.М. Добров, С.Н. Емельянов, A.A. Федулов // Автомобильные дороги: Науч. техн. информ. сб. / ГП «Информавтодор». М., 2002. -Вып. 2.-С. 35-36.

49. Тарасевич, Ю.И. Адсорбция на глинистых минералах / Ю.И. Тарасевич, Ф.Д. Овчаренко. Киев: Наук, думка, 1975. - 1975. - 352 с.

50. ГОСТ 30491-97. Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Введ. 03.07.1997. - М.: Изд-во стандартов, 1997. - 15с.

51. Исследование возможности получения поверхностно-активного стабилизатора глин и глинистых грунтов стабилизатора RRP (ФРГ) из доступных источников сырья // Отделение нефтехимии: Ин-Фоу АН УССР шифр темы 9.11 -Киев, 1985. 123 с.

52. Кнатъко, В.М. Укрепление дисперсных грунтов путем синтеза неорганических вяжущих / В.М. Кнатько. М.: Транспорт, 1964. - 157 с.

53. Круглицкий, H.H. Физико-химические основы регулирования свойств дисперсных глинистых минералов / H.H. Круглицкий. Киев, 1968. - 257 с.

54. Гуменский, Б.М. Основы физико-химии глинистых грунтов и их использование в строительстве / Б.М. Гуменский. М.: Стройиздат, 1965. - 263 с.

55. Строкова, В.В. Особенности структурообразования в системе «глинистые породы известьсодержащие отходы - цемент» /В.В. Строкова, С.В. Ка-рацупа, А.Ф. Щеглов // Строительные материалы. - 2004. - №3. - С. 16-17.

56. Карацупа, C.B. Укрепление глинистых пород в дорожном строительстве / C.B. Карацупа, Е.А. Яковлев, Т.В. Дмитриева // Вестн. БГТУ 2008. - №3.- С.12-15.

57. Строкова, В.В. Математическая модель оценки прочности грунтобетона / В.В. Строкова, C.B. Карацупа, А.О. Лютенко, Е.А. Яковлев // Строительные материалы. 2006. - № 4. - С. 80-82.

58. Строкова, В.В. 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.

59. Кучма, М.И. Поверхностно-активные вещества в дорожном строительстве / М.И. Кучма. М.: Транспорт, 1980. - 189 с.

60. Стасовская, К.А. Грунтоведение и механика грунтов / К.А. Стасовская. Киев: Вища школа, 1977. 165 с.

61. Ананьев, В.П. Инженерная геология / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. М.: Высшая школа, 2000. - 511 с.

62. ГОСТ 12536-79 (2003). Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. Введ. 1.07.1980. -М.: Изд-во стандартов, 1980. - 15 с.

63. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. Введ. 24.10.1984. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 23 с.

64. Лабораторные и практические работы по испытанию грунтов для дорожного строительства / под ред. Поповой З.А. М.: Транспорт, 1979. - 128 с.

65. ГОСТ 24143-80 (1987). Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки. Введ. 01.01.1981. - М.: Изд-во стандартов, 1981.-20 с.

66. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. Введ. 09.12.1985. -М.: Изд-во стандартов, 1995. - 13 с.

67. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки Введ. 01. 01. 86. -М.,1985. - 7 с.

68. ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия.- Введ. 01. 09. 2004. М.,2004. - 7 с.

69. ГОСТ 310.4-81 (2003). Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии. Введ. 01.07.1983. - М.: Изд-во стандартов, 1984. -11 с.

70. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. Введ. 01.01.1978. -М.: Изд-во стандартов, 1978. - 7 с.

71. Пособие по строительству покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, к СНиП 3.06.03-85 и СНиП 3.06.06-88. М. - 1990. - 88 с.

72. ГОСТ 22733-2002. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности. Введ. 27.12.2002. - М., - 2003. - 13 с.

73. ГОСТ 23740-79. Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ. Введ. 20.06.1979. - М., - 1979. - 17 с.

74. Экология: методические указания к выполнению лабораторных работ. Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2002. - 45 с.

75. Пущаровский, Д.Ю. Рентгенография минералов / Д.Ю. Пущаровский. -М.: Геоинформарк, 2000. 292 с.

76. Шлыков, В.Г. Рентгеновский анализ минерального состава дисперсных грунтов / В.Г. Шлыков. М.: ГЕОС, 2006. - 176 с.

77. Горшков, B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / B.C. Горшков, В.В. Тимашев, В.Г. Савельев. М.: Высш. школа, 1981. - 335 с.

78. Chateigner, D. Combined Analysis: structure-texture-microstructure-phase-stressesreflectivity determination by X-ray and neutron scattering: CRISMAT-ENSI-CAEN, UMR CNRS n 6508, 6 Bd. M. Juin, F 14050 Caen, France.

79. Заварицкий, В.A. Петрография. Микроскопический метод в петрографии / В.А. Заварицкий. Л.: Изд-во Ленингр. горн, ин-та, 1970. - T. III. - 362 с.

80. Сергеев, Е.М. Значение изучения глинистых минералов для инженерной геологии / Е.М. Сергеев // Глины, их минералогия, свойства и практическое значение. М.: Наука, 1970. - С. 162-167.

81. Грунтоведение / под ред. В.Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, 2005. -624 с.

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

83. Технология производства работ с применением стабилизаторов грунтов "Roadbond" в дорожном строительстве // Компания дорожные технологии. -Москва, 1996. 57 с.

84. Roadbond. Перспективы применения в России. // Автомобильные дороги. -№9. 1997. - с 63.

85. Подолян, Л. Дорожные одежды от кутюрье / Л. Подолян // Зеркало недели. №42. - 2007. - С. 18.

86. Биопрепараты. Дорзин Электронный ресурс. Режим доступа: www.oksizin.ru/dorzin.php.

87. Накамото, К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений / К. Накамото. М.: Мир, 1966. - 536 с.

88. Беллами, Л. Инфракрасные спектры сложных молекул / Л.Беллами. -М.: ИЛ, 1963.-356 с.

89. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул. М.:Мир, 1971. -248 с.

90. Bergaya F. Intercalation processes of layered minerals / F. Bergaya, G. La-galy // EMU Notes in Mineralogy. №11. - 2011. - P. 261-286.

91. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. Введ. 01.01.2000. -М.: Изд-во стандартов, 2000. - 46 с.

92. Бутт, Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов. / Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В.В. Тимашев. М.: Высшая школа, 1980. - 472 с.

93. ОДН 218.046-2001. Проектирование нежестких дорожных одежд. -Введ. 01.01.2001. -М.: Изд-во стандартов, 2001.-93 с.

94. МДС 81-35.2004. Методика определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации. Введ. 09.03.2004. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 62 с.

95. Никитин, В. П. Влияние технологии строительства цементогрунтовых дорожных одежд на их прочность. / В.П. Никитин // Сб. статей «Вопросыстроительства автомобильных дорог». Омск: Западно-Сибирское изд-во, 1970. -С. 46.

96. Сиденко, В.М. Технология строительства автомобильных дорог. / В.М. Сиденко, О.Т. Батраков, А.И. Леушин. Киев.: Изд-во вища школа, 1970. - 237 с.

97. Голованенко, С. А. Дорожные покрытия из обработанных грунтов / С.А. Голованенко. -М.: Стройиздат, 1984. 167 с.

98. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги,- Введ. 01.01.1986. М., 1986.-63 с.

99. Крылов, Э.И. Анализ эффективности инвестиционной и инновационной деятельности предприятия. / Э.И. Крылов, В.М. Власова. М.: Финансы и статистика, 2003. - 168 с.

100. Ример, М.И. Экономическая оценка инвестиций. / М.И. Ример, А.Д. Касатов и др. СПб: Питер, 2006. - 153 с.

101. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. ГЭСН-2001-01. Сборник № 1. Земляные работы. Введ. 1.05.2000. - М., 2001.- 193 с.

102. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. ГЭСН-2001-27. Сборник № 27. Земляные работы. Введ. 15.07.2001. - М., 2001.-99 с.

103. Индивидуальные элементные сметные нормы и расценки на работы по ремонту автомобильных дорог с использованием новой техники и технологии. ЭСН-12-10. Введ. 08.09.2003. - М., 2003.- 168 с.

104. Методические указания по определению величины накладных расходов в строительстве. Введ. 1.01.2000. -М., 2000. - 29 с.

105. Методические указания по определению величины накладных расходов в строительстве. Введ. 09.03.2004. - М., 2004. - 35 с.

106. ЯМР спектры препарата «Дорзин»

107. Рис. 1. 1НЯМР-спектр раствора сухого остатка препарата1. Дорзин» в В20.1. V» ч1. Ч(