композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений

Классы МПК:E01C3/04 подготовка оснований путем укрепления грунта 
E02D3/12 упрочнение грунта путем введения в грунт затвердевающих или порозаполняющих веществ
C09K17/10 цементы, например портландцемент
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "ТюмГАСУ") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-09-03
публикация патента:

Изобретение относится к строительству и утилизации отходов теплоэнергетики, а именно к укрепленным грунтовым композициям (цементогрунтам), которые могут быть использованы для строительства сооружений, в том числе в конструкциях оснований дорожных одежд автомобильных дорог; в земляном полотне автомобильных дорог и других сооружений; для засыпки, ликвидации и рекультивации выработанных грунтовых карьеров и шламовых амбаров; для укрепления обочин дорог, откосов, выемок. Композиция для устройства оснований дорожных одежд и сооружений, включающая цемент, шлам химводоочистки ТЭЦ и, при необходимости, воду для обеспечения требуемой влажности (оптимальной для уплотнения), дополнительно содержит песок, при следующем соотношении компонентов, масс.%, по твердой фазе: песок 57-82, цемент 6-12, шлам химводоочистки ТЭЦ (на сухое) 12-30. Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат - ускорение набора прочности. 1 з.п. ф-лы, 4 пр., 5 табл.

Формула изобретения

1. Композиция для устройства оснований дорожных одежд и сооружений, включающая цемент, шлам химводоочистки ТЭЦ и, при необходимости, воду для обеспечения требуемой влажности (оптимальной для уплотнения), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит песок, при следующем соотношении компонентов, масс.% по твердой фазе: песок 57-82; цемент 6-12, шлам химводоочистки ТЭЦ (на сухое) 12-30.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит добавку ПМК «Никофлок» в количестве до 1% от массы сухих компонентов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и утилизации отходов теплоэнергетики, а именно к укрепленным грунтовым материалам (композициям) с использованием отходов, которые могут быть применены для строительства сооружений, в том числе:

- в конструкциях оснований дорожных одежд автомобильных дорог;

- в земляном полотне автомобильных дорог и других сооружений;

- для засыпки, ликвидации и рекультивации выработанных грунтовых карьеров и шламовых амбаров;

- для укрепления обочин дорог, откосов, выемок.

Данную композицию получают в результате переработки шламов химводоочистки теплоэлектроцентралей (ШХВО) в искусственный отвержденный материал путем обработки вяжущими и смешения с заполнителями и активными добавками. ШХВО, как многотоннажный отход промышленности, относящийся к 4 классу опасности (малоопасные отходы), переводят во вторичное сырье, используемое при приготовлении укрепленных композиций для строительства сооружений.

Известны композиции - укрепленные грунты (ГОСТ 23558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.) Недостатком данных композиций является высокая стоимость, вызванная высоким расходом вяжущих - портландцемента и других для обеспечения требуемой прочности материала, а также высокая потребность в кондиционных минеральных грунтах. Для снижения материалоемкости могут применяться добавки производственных отходов.

Также известен (RU, патент № 2303011) строительный материал «Буролит», включающий буровой шлам, цемент и карбамидоформальдегидный пенопласт, причем он содержит буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм3 , карбамидоформальдегидный пенопласт плотностью 10-30 кг/м 3 в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цемент в количестве 10-20% от объема бурового шлама и дополнительно минеральный наполнитель с размером частиц от 2,7 до 3,1 мм, выбранный из группы, содержащей песок и дробленый гранит, в количестве 10-20% от объема бурового шлама. Кроме того, он дополнительно содержит кальций хлористый в количестве 2,0% от массы бурового шлама.

Возможность использования бурового шлама ограничена наличием данного отхода в местах его образования (нефтегазовые месторождения). Данный отход - буровой шлам и карбамидоформальдегидный пенопласт (пеноизол) являются токсичными и экологически опасными. «Буролит» не обеспечивает необходимые прочность, однородность, водостойкость и другие технико-эксплуатационные качества, требуемые для материалов оснований дорожных одежд и других ответственных конструкций, т.е. «Буролит» не пригоден для строительства сооружений.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению аналог - композиция (RU 2101413, «Композиция для устройства автомобильных дорог и наземных сооружений»), включающая минеральный материал, вяжущее и щелочной активизатор с рН не менее 11, отличающаяся тем, что она содержит в качестве вяжущего дисперсный промышленный отход с общим содержанием СаО+MgO не менее 35%, а в качестве минерального материала золошлак от сжигания мусора при следующем соотношении компонентов, мас.%: золошлак от сжигания мусора 40-85, дисперсный промышленный отход с общим содержанием СаО+MgO не менее 35% 15-60, щелочной активизатор с рН не менее 11 от массы твердых компонентов 2-20. При этом композиция может дополнительно содержать воду в количестве, обеспечивающем требуемую удобоукладываемость. Также композиция содержит в качестве щелочного активизатора известь или цемент в количестве 2-5% от массы твердых компонентов или по крайней мере компонент из группы: сточные воды производства эпоксидных смол лакокрасочной промышленности; сточные воды отделочного производства текстильных фабрик; отход коксохимического производства, образующийся на стадии регенерации в вакууме растворов очистки коксового газа; отход крекинга нефти, образующейся на стадии очистки отходящих газов; щелочной сток, образующийся на стадии улавливания газообразного хлора с помощью NaOH в процессах, связанных с использованием жидкого или газообразного хлора; известковое молочко химводоочистки ТЭЦ или ТЭС или любой другой высокощелочной жидкий, пастообразный или сухой отход производства или продукт производства с величиной рН не менее 11 в количестве 2-20% от массы твердых компонентов.

Недостатком указанной композиции является растянутый по продолжительности срок набора прочности материала (90 суток и более). В данной композиции цемент и известь при весьма низкой дозировке (2-5%) играют роль активирующей добавки, а набор прочности происходит за счет высокого содержания в составе смеси золошлаковых/шламовых активных компонентов (до 85%). Данное обстоятельство играет отрицательную роль в случае применения композиций с подобным режимом набора необходимой марочной прочности (как следствие, упругих характеристик) для дорожного строительства в связи с требуемым высоким темпом производства строительно-монтажных работ, диктуемым технологическими регламентами, а также необходимостью сдачи объекта (автомобильной дороги) в максимально сжатые сроки (как правило, в связи с чрезмерной загруженностью улично-дорожной сети и необходимостью ускоренного ввода дорог в эксплуатацию). В данном случае такие факторы, как высокие интенсивность движения, нагрузки и скорости движения транспортных средств на участке автомобильной дороги, где в качестве основания выступает конструктивный слой из композиции, не набравшей марочную прочность, повлияют на преждевременное разрушение дорожной конструкции в целом. Выдерживание технологического перерыва после устройства основания в течение до 90 суток для набора прочности является проблематичным. Также недостатками композиции являются сложность состава и трудность реализации, т.к. в применяемом отходе - золошлаке должно быть не менее 35% активной извести - CaO+MgO, однако в случае использования шламов химводоочистки ТЭЦ и ТЭС в составе будет присутствовать только гидратировавшая, т.е. потерявшая активность известь. Применение большого количества других компонентов и отходов в данной композиции обуславливает технико-экономическую сложность реализации на практике, а также дополнительные экологические риски при использовании промышленных отходов, к которым относятся:

- золошлак от сжигания мусора, образующийся на мусоросжигающих заводах;

- вяжущее - дисперсный промышленный отход с общим содержанием CaO+MgO не менее 35%, например шлам химводоочистки ТЭЦ или ТЭС,

- дробленный отвальный шлак черной металлургии и т.п., щелочной активизатор с рН не менее 11, который может быть представлен известью или цементом или любыми другими высокощелочными продуктами производств или отходами производств, например известковым молочком шлама химводоочистки тепловых электростанций, сточными водами производства эпоксидных смол лакокрасочной промышленности, сточными водами отделочного производства текстильных фабрик, отходами коксохимического производства, образующимися на стадии регенерации в вакууме растворов очистки коксового газа, отходами крекинга нефти, образующимися на стадии очистки отходящих газов и многих других.

Химические составы использованных в аналоге реагентов и добавок отличаются сложностью, многовариантностью, трудностью идентификации.

Задача изобретения состоит в создании путем утилизации отходов теплоэнергетики, а именно шламов ХВО ТЭЦ в композиции с грунтом и вяжущим, прочного монолитного и однородного материала - композиции, пригодной для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений в строительстве.

Основной технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в утилизации производственных отходов - шламов ХВО и в повышении прочности композиционного материала при сжатии, на растяжение при изгибе для материала, производство которого предусматривает снижение расхода основного дорогостоящего вяжущего - портландцемента, а также снижение расхода кондиционного грунта и соответствующее снижение стоимости материала по сравнению со стандартным цементогрунтом по ГОСТ 23558-94.

По сравнению с аналогом предлагаемая композиция отличается ускоренным набором прочности после укладки в конструктивный элемент, а также менее сложным составом без использования большого числа токсичных компонентов.

Задача решается тем, что создается композиция для устройства оснований дорожных одежд и сооружений, включающая цемент, шлам химводоочистки ТЭЦ и, при необходимости, воду для обеспечения требуемой влажности (оптимальной для уплотнения), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит песок, при следующем соотношении компонентов, масс.% по твердой фазе: песок 57-82; цемент 6-12, шлам химводоочистки ТЭЦ (на сухое) 12-30. Для улучшения физико-механических свойств материала композиция дополнительно может содержать добавку полимерно-минерального комплекса «Никофлок» в количестве до 1% от массы сухих компонентов.

Шламы систем химводоочистки предприятий энергетики представлены главным образом карбонатами кальция и магния, сульфатом железа и гидроксидом кальция. В составе шламов могут присутствовать и органические примеси.

По размеру частиц минеральные шламы ХВО представляют собой гетерогенные коллоидные дисперсные системы, в которых твердой фазой являются тонкодисперсный гипс, гидроксид или карбонат кальция, а также растворимые и малорастворимые соли кальция, натрия, калия и гидроксиды металлов.

Анализ химического состава и физических свойств шламов водоочистки свидетельствует о возможности их применения в качестве активаторов твердения и наполнителей цементных композиций. Высокая дисперсность шламов (SУД=10-13 тыс.см 2/г) (после обезвоживания и твердения) и присутствие в них неорганических солей будут способствовать активации процессов гидратации цемента, поскольку частицы шлама выполняют роль не только наполнителя, но и активного компонента системы, оказывающего существенное влияние на формирование активных центров кристаллизации.

Шлам химводоочистки является обводненной минеральной массой, образующейся в процессе химической подготовки и осветления воды на предприятиях энергетического комплекса, например теплоэлектроцентралях.

В состав твердой фазы шламов входят тонкодисперсные частицы и хлопья, в т.ч. глинисто-коллоидной фракции различного минерального состава, а также органические частицы.

Например, в опытах использовался ШХВО Тюменской ТЭЦ-2, твердая фаза которого содержит следующие компоненты, масс. %:

карбонат кальция40-80
карбонат магния 10-30
сульфат железа и другие компоненты 10-30

Данный химический состав позволяет использовать ШХВО для производства строительных материалов и укрепленных цементом грунтов, в частности, в качестве заполнителя и добавки, частично заменяющей вяжущее, либо в качестве активатора твердения цементного вяжущего. Частицы шлама выполняют роль не только наполнителя, но и активного компонента системы, оказывающего существенное влияние на формирование активных центров кристаллизации. Наличие тонкодисперсной и глинисто-коллоидной фазы является одним из условий применения ШХВО в композициях, так как определенное содержание мелкодисперсных фаз способствует получению более оптимального гранулометрического состава грунтовой фракции по сравнению с чистым природным и гидронамывным песком, характеризующимся одноразмерностью состава. Добавка определенного ограниченного (оптимального) количества ШХВО позволяет получить смесь с оптимальным числом пластичности. Укрепление такого материала цементом дает лучшие показатели прочности, водостойкости, трещиностойкости, морозостойкости по сравнению с традиционной обработкой «чистого» песка, когда укрепленный грунт имеет высокую пористость, водопроницаемость, низкую прочность и морозостойкость.

Увеличение дозировки вяжущего в стандартном цементогрунте или аналоге вызывает рост жестких кристаллизационных связей и наряду с повышением прочности увеличивает хрупкость и снижает деформативность и трещиностойкость материала.

Основные свойства проб ШХВО, отобранных на шламонакопителях тюменской ТЭЦ-2, приведены в таблице 1.

Таблица 1
Основные свойства проб ШХВО
ПоказателиПроба № 1Проба № 2Объединенная проба
в жидком виде в загустевшем видев жидком виде в загустевшем видев жидком виде в загустевшем виде
Объем воды/осадка, мл100/900- 970/30- 520/480-
Влажность осадка, %- 23,8-24,6 -24,1
Насыпная плотность в сухом состоянии, кг/м 3композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 615композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 621композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 619
Оптимальная влажность, %- 46,1-45,8 -46,0
Максимальная плотность, г/см3 композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 1,62композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 1,63композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 1,62

Помимо ШХВО, композиция может содержать и улучшающую добавку. В качестве активной добавки в заявляемой композиции применяется ПМК «Никофлок», реагент отечественного производства, г.Санкт-Петербург (ТУ 5743-003-13881083-2006 «Добавка укрепляющая для вяжущих растворов и сухих смесей «Никофлок»).

Полимерно-минеральная композиция (ПМК) на основе редиспергируемых порошков и минеральных наполнителей «Никофлок» представляет собой композицию, состоящую из определенно подобранных минералов по заданному химическому составу и активации, а также полимеров, состоящих из молекул, получивших название «гребнеобразных». Такая модификация полимера представляет собой макромолекулы с длинными боковыми цепями. Так как большие цепи состоят из молекул нескольких типов, действие каждой из которых начинается в строго определенное время. Эти цепи имеют конкретные скорости обсорбации и гидратации (фазообразование), что обеспечивает необходимую продолжительность их действия в смеси.

Химический состав ПМК «Никофлок» представлен следующими компонентами:

- активированный кремнезем - 40%, соли кальция - 15%, соли натрия - 15%, полимеры на основе лигнинов - 30%.

«Никофлок» - это порошок серого цвета различных оттенков, насыпная плотность 800-1260 кг/м3, влажность не более 2%, остаток на сите № 0315 не более 1%. Более подробные характеристики приведены в ТУ 5743-003-13881083-2006.

ПМК обеспечивает весьма высокую сохраняемость смеси, замедляет схватывание и ускоряет набор прочности сразу после ее укладки и уплотнения. При использовании ПМК происходит активация влаги, находящейся в грунте оптимальной влажности, что влияет на общий энергетический баланс системы всей укрепляемой смеси, что в свою очередь приводит к дополнительной активации цемента и, соответственно, к увеличению прочности на сжатие при равных и сниженных количествах цемента в укрепляемом грунте.

Экспериментально подтверждено, что при укреплении песчаных грунтов предел прочности на сжатие образцов в возрасте 28 суток с введением добавки ШХВО и ПМК «Никофлок» увеличится в 1,5-2 раза по сравнению с контрольными образцами, коэффициент морозостойкости возрастет до 0,9-0,95. Также «Никофлок» применяется для всех типов грунтов, пригодных к укреплению цементом, при этом отсутствуют какие-либо ограничения по кислотности грунта, наличию сульфатов, хлоридов, гипса. Данный полимерно-минеральный комплекс (ПМК) снижает расход цемента на 15-30%, соответственно транспортные затраты и стоимость цементно-грунтовой композиции.

К преимуществам дорожных одежд с конструктивным слоем, включающим укрепленную композицию с ШХВО и ПМК «Никофлок», можно отнести:

- более длительное сохранение ровности покрытия, особенно при интенсивном пучении грунта земляного полотна;

- значительное улучшение влажностного режима твердения композиции, так как добавка ШХВО либо ШХВО в комплексе с ПМК «Никофлок» повышает водоудерживающую способность смеси в процессе первоначального набора прочности до 7, 14 и 28 суток. Развитая удельная поверхность частиц композиций и наличие глинисто-коллоидной фазы обеспечивает связанность молекул воды, предотвращает ее испарение из уложенного конструктивного слоя и ее вовлечение в процессы гидратации цементного вяжущего. При этом упрощается уход за свежеуложенным слоем, не требуется ежедневный полив и розлив пленкообразующих;

- снижение на 15-45% потребности в дефицитных минеральных материалах ив 1,5-3 раза количество автотранспорта;

- сокращение трудозатрат и удешевление строительства.

В заявленной композиции возможно применение цемента различных марок. Основным вариантом вяжущего является портландцемент, шлакопортландцемент и портландцемент с минеральными добавками по ГОСТ 10178. Допускается применение глиноземистых цементов по ГОСТ 969, а также:

- цементов гипсоглиноземистых расширяющихся по ГОСТ 11052;

- тампонажных цементов по ГОСТ 1581;

- сульфатостойких и пуццолановых цементов по ГОСТ 22266;

- цементов для строительных растворов по ГОСТ 25328.

Основное требование - применять цемент с нормальными (начало схватывания должно происходить не ранее, чем через 2 часа после затворения) сроками схватывания и твердения.

Примеры конкретного применения

Исследованиями кафедры «Автомобильных дорог и аэродромов» ТюмГАСУ установлена возможность применения добавки ШХВО при укреплении грунтов. В частности, введение до 12-30% отходов - шламов химводоочистки ТЭЦ повышают прочность и водостойкость композиции, загрязняющие компоненты отходов при этом связываются в структуре консолидированной массы.

В работе исследовано влияние ШХВО Тюменской ТЭЦ-2 и добавки «Никофлок» на физико-механические показатели строительного композиционного материала на основе намывных песков, вяжущих и отходов.

В опытах применялись мелкие и пылеватые пески (ГОСТ 25100-95) из штабеля гидронамыва карьера «Андреевский» с естественной влажностью 4-6%; портландцемент М-400 Сухоложского завода (ГОСТ 10178-85) и шлам ХВО (интегральная проба) из накопителя Тюменской ТЭЦ-2.

Пример 1. Для экспериментального подтверждения возможности и эффективности применения ШХВО, а также совместно ШХВО и ПМК «Никофлок» испытывались 3 серии композиций:

I - контрольная серия цементогрунта по ГОСТ 23558-94, содержащая 12% цемента от веса песка;

II - композиция, содержащая песок (70%), 20% ШХВО (по сухому остатку) и 10% вяжущего;

III - композиция, содержащая песок (59%), 30% ШХВО (по сухому остатку) 10% вяжущего, а также добавку «Никофлок» в количестве 1%.

Из приготовленных при оптимальной влажности смесей I-III формовались образцы-цилиндры 5×5 см с использованием малого прибора СоюздорНИИ и гидравлического пресса. Затем часть свежеприготовленных образцов отправлялась на эколого-токсикологические исследования, основное количество (не менее 24 штук) помещалось в эксикатор для набора прочности в воздушно-влажных условиях.

Испытания образцов производились через 14 и 28 суток выдержки и водонасыщения в течение 48 часов (первые 6 часов - погружения на 1/3, затем полностью) по ГОСТ 23558-94 и ГОСТ 10180-90.

Взвешенные до и после водонасыщения образцы испытывались на прочность при сжатии на гидравлическом прессе.

Основные результаты эксперимента приведены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты испытаний композиций цементогрунта
№ серииКол-во образцов 14 суток 28 суток
В, % RСЖ, МПаДов. интерв. В, %RСЖ, МПа Дов. интерв.
I контроль ГОСТ 23558 9+99,5 1,92+/-0,197.4 3,21+/-0,27
II композиция с ШХВО 9+94,52,45 +/-0,243,3 4,03+/-0,34
III композиция с «Никофлоком» 9+94,02,98 +/-0,212,9 4,82+/-0,20
Примечание: В - водопоглощение по массе; Ксж - прочность при сжатии.

Таким образом, при одинаковом количестве вяжущего прочность композиции (14 суток) с ШХВО достоверно увеличивается на 28%. Водопоглощение снижается более чем в 2 раза, для III композиции при совместном применении ШХВО и «Никофлока» прочность увеличивается на 38%, водопоглощение снижается в 2,6 раза.

Данные результаты подтверждают эффективность применения добавки (утилизации) ШХВО и ПМК «Никофлок» при приготовлении укрепленных композиций для строительства сооружений.

Эти данные свидетельствуют о повышении технико-экономических показателей применения укрепленных грунтов в конструкциях одежд дорог и производственных площадок.

Испытания стандартных 28 суточных образцов позволили определить марку предлагаемых композиций с применением ШХВО и «Никофлока» соответственно требованиям к материалам по ГОСТ 23558-94: I серия - М 20 (3,21 МПа); II и III серии - М 40 (4,03 и 4,82 МПа соответственно).

Пример 2. Для дальнейшего экспериментального определения рациональных дозировок ШХВО, песка, цемента и ПМК «Никофлок» испытывались 5 серий композиций:

I - композиция, содержащая песок (76%), 12% ШХВО (по сухому остатку) и 12% портландцемента;

II - композиция, содержащая песок (75,7%), 12% ШХВО (по сухому остатку), 12% портландцемента и 0,3% ПМК «Никофлок»;

III - композиция, содержащая песок (75,4%), 12% ШХВО (по сухому остатку), 12% портландцемента и 0,6% ПМК «Никофлок»;

IV - композиция, содержащая песок (75%), 12% ШХВО (по сухому остатку), 12% портландцемента и 1% ПМК «Никофлок»;

V - композиция, содержащая песок (74,7%), 12% ШХВО (по сухому остатку), 12% портландцемента и 1,3% ПМК «Никофлок».

Основные результаты эксперимента приведены в таблице 3.

Таблица 3
Результаты испытаний композиций цементогрунта (пример 2)
№ серииКол-во образцов 14 суток 28 суток
В, % RСЖ, МПаДов. интерв. В, %RСЖ, МПа Дов. интерв.
I 9+94,32,14 +/-0,184,1 3,90+/-0,19
II9+94,2 2,39+/-0,22 3,64,12+/-0,25
III9+9 3,92,74 +/-0,212,94,28 +/-0,26
IV 9+93,2 3,06+/-0,282,4 5,06+/-0,17
V9+9 3,23,87+/-0,24 2,35,14 +/-0,29

Испытания стандартных 28 суточных образцов позволили определить марку предлагаемых композиций с применением ШХВО и «Никофлока» соответственно требованиям к материалам по ГОСТ 23558-94: I серия - М 20 (3,90 МПа); II, III, IV, V серии - М 40 (4,12, 4,28, 5,06 и 5,14 МПа соответственно). Установлена рациональная дозировка ПМК - 0,6-1%, при меньшей нет эффекта, а большая нецелесообразна по технико-экономическим соображениям, т.к. рост прочности замедляется, а стоимость возрастает.

Пример 3. Далее исследовались следующие 2 серии композиций:

I - композиция, содержащая песок (58%), 30% ШХВО (по сухому остатку) и 12% портландцемента;

II - композиция, содержащая песок (57%), 30% ШХВО (по сухому остатку), 12% портландцемента и 1% ПМК «Никофлок».

Основные результаты эксперимента приведены в таблице 4.

Таблица 4
Результаты испытаний композиций цементогрунта (пример 3)
Кол-во образцов 14 суток28 суток
композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 композиция для устройства оснований дорожных одежд и других сооружений, патент № 2520118 B, %R СЖ, МПаДОВ. интерв. В, %RСЖ, МПа ДОВ. интерв.
I 9+93,92,73 +/-0,193,7 4,64+/-0,26
II9+93,7 3,39+/-0,29 3,26,47+/-0,22

Испытания стандартных 28 суточных образцов позволили определить марку предлагаемых композиций с применением ШХВО и «Никофлока» соответственно требованиям к материалам по ГОСТ 23558-94: I серия - М 40 (4,64 МПа); II серия - М 60 (6,47 МПа).

Пример 4. Далее исследовались следующие 2 серии композиций:

I - композиция, содержащая песок (82%), 12% ШХВО (по сухому остатку) и 6% портландцемента;

II - композиция, содержащая песок (81%), 12% ШХВО (по сухому остатку), 6% портландцемента и 1% ПМК «Никофлок».

Основные результаты эксперимента приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Результаты испытаний композиций цементогрунта (пример 4)

№ серииКол-во образцов 14 суток 28 суток
В, % RСЖ, МПаДов. интерв. В,%RСЖ, МПа Дов. интерв.
I 9+93,83,41 +/-0,183,4 3,70+/-0,21
II9+93,5 3,66+/-0,30 2,64,93+/-0,18

Испытания стандартных 28 суточных образцов позволили определить марку предлагаемых композиций с применением ШХВО и «Никофлока» соответственно требованиям к материалам по ГОСТ 23558-94: I серия - М 20 (3,70МПа); II серия - М 40 (4,93 МПа).

Количество добавляемой воды для достижения оптимальной влажности смеси, обеспечивающей максимальную плотность, зависит от типа и влажности грунта и от содержания и влажности ШХВО и варьируется в пределах 0-19% от массы сухих компонентов. Значение оптимальной влажности для конкретных составов композиций определяется в соответствии с ГОСТ 22733-2002. При суммарном влагосодержании ниже, чем оптимальная влажность, в смесь вводится недостающее количество воды.

В ходе проведения эксперимента были установлены оптимальные пределы дозировок ШХВО в составе композиции, а именно 12-30% (на сухое). При дозировке шлама в количестве менее 12% не наблюдается существенной эффективности утилизации отхода промышленности, а его добавка свыше 30% практически не влечет за собой прироста прочности композиционного материала.

Приготовление композиции в производственных условиях предусматривает традиционные способы приготовления грунтовых смесей, обработанных минеральными вяжущими (согласно нормативным документам по технологии устройства дорожных одежд и укреплению грунтов). Основным способом является приготовление смеси в установке с последующей укладкой «в дело», уплотнением и уходом за слоем основания.

При реализации данных составов получаем материалы с прочностью на сжатие 3-6 МПа, пригодные для строительства несущих оснований дорожных одежд и других сооружений. Реализация композиции возможна и без использования ПМК «Никофлок», при этом обеспечивается утилизация ШХВО и требуемая прочность композиции.

Дополнительное введение добавки ПМК «Никофлок» (0,6-1%) обеспечивает повышение физико-механических показателей и снижение потребности в основном вяжущем - цементе.

Заявленные интервалы дозировок компонентов в композиции позволяют, утилизируя многотоннажные отходы теплоэнергетики - ШХВО ТЭЦ, получить монолитный плотный, однородный и прочный композиционный материал, соответствующий строительным нормам и техническим требованиям. Качество композиции повышается при совместном с ШХВО введении активной добавки - ПМК «Никофлок». В данной композиции требуемая прочность обеспечивается при уменьшенном по сравнению с аналогом перечне добавок, отходов и реагентов, что снижает экологические риски.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2520118

patent-2520118.pdf

Класс E01C3/04 подготовка оснований путем укрепления грунта 

конструкция дорожной одежды -  патент 2528073 (10.09.2014)
способ осушения торфяных болот при строительстве взлетно-посадочных полос аэродромов -  патент 2527033 (27.08.2014)
дорожная конструкция -  патент 2516603 (20.05.2014)
дорожная конструкция -  патент 2516408 (20.05.2014)
композиция для устройства дорожной одежды автодорог -  патент 2505638 (27.01.2014)
гибкая укрепляющая лента, используемая для армирования грунтовых сооружений -  патент 2503778 (10.01.2014)
способ закрепления грунта или фундамента -  патент 2503768 (10.01.2014)
способ возведения дорожной одежды -  патент 2495181 (10.10.2013)
способ строительства и укрепления автомобильных дорог -  патент 2493315 (20.09.2013)
способ строительства автомобильных дорог и конструкция автомобильной дороги -  патент 2492290 (10.09.2013)

Класс E02D3/12 упрочнение грунта путем введения в грунт затвердевающих или порозаполняющих веществ

устройство для смешивания почвенных материалов -  патент 2521211 (27.06.2014)
способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции -  патент 2513567 (20.04.2014)
способ укрепления естественных грунтов и минеральных материалов для строительства дорог -  патент 2509188 (10.03.2014)
способ интенсивного укрепления грунта под действующим строением -  патент 2507342 (20.02.2014)
способ закрепления грунта или фундамента -  патент 2503768 (10.01.2014)
способ строительства зданий, сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах -  патент 2494194 (27.09.2013)
грунтовая смесь -  патент 2493325 (20.09.2013)
способ укрепления оснований фундаментов в сейсмически опасных зонах -  патент 2487976 (20.07.2013)
оборудование для струйной цементации -  патент 2485249 (20.06.2013)
способ строительства и анализа напряженно-деформированного состояния зданий, сооружений и других протяженных по вертикали объектов на неравномерно сжимаемых грунтах -  патент 2476642 (27.02.2013)

Класс C09K17/10 цементы, например портландцемент

Наверх