способ возведения основания дорожной одежды

Формула изобретения

Способ возведения основания дорожной одежды, содержащий размельчение грунта, приготовление смеси из грунта, цемента и добавки с увлажнением ее до оптимальной влажности, разравнивание смеси и ее уплотнение, отличающийся тем, что в качестве добавки вводят предварительно пропущенный через фильтры раствор волокнообразующего полимера в количестве 0,75 - 1,25% от массы грунта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при устройстве оснований дорожных одежд автомобильных дорог.

Известен способ возведения оснований дорожной одежды, включающий размельчение грунта, введение в грунт цемента, перемешивание грунта с цементом с последующим увлажнением смеси до оптимальной влажности и ее уплотнением [1].

Недостатком этого способа возведения оснований дорожной одежды является то, что основание дороги не получается равнопрочным, так как нельзя равномерно распределить по грунту неорганическое вяжущее, которое относится к фондируемому материалу. Основание обладает малой трещиностойкостью, которая обуславливается усадочностью укрепленного грунта при твердении.

Известен способ возведения основания дорожной одежды, включающий приготовление смеси из грунта, цемента и органического вяжущего с увлажнением ее до оптимальной влажности, транспортировку и укладку готовой смеси в основание с ее уплотнением [2].

При этом способе смесь приготавливают в два этапа, причем вначале грунт перемешивают с цементом, увлажняют и формируют гранулы, после чего гранулы покрывают органическим вяжущим, а укладку гранулированной смеси в основание и ее уплотнение производят до начала схватывания цемента.

Недостатками данного способа является большая трудоемкость работ, обусловленная необходимостью получения гранул и покрытия их органическим вяжущим. Прочность основания уменьшается, если смесь не будет уложена и уплотнена до начала схватывания цемента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ возведения основания дорожной одежды, содержащей размельчение грунта, приготовление смеси из грунта, цемента и добавки с увлажнением ее до оптимальной влажности, разравнивание смеси и ее уплотнение [3].

При этом способе приготовление смеси осуществляют дорожной фрезой в два этапа: сначала в грунт вводят добавку, например золу-уноса и перемешивают ее с грунтом, затем вводят цемент и снова перемешивают.

При реализации данного способа для придания цементогрунту повышенной прочности обеспечивают более плотную структуру путем введения добавки в виде золы-уноса, выполняющей роль заполнителя межзерновых пустот грунта. В сочетании золы-уноса и цемента она играет роль активной гидравлической добавки.

Недостатками способа-прототипа является большая трудоемкость работ, связанная с выполнением работ по приготовлению смеси с помощью дорожной фрезы способом смешения на дороге. Золы-уноса характеризуются повышенной пористостью вследствие образования внутренней поверхности пор в процессе сжигания твердого топлива. В результате попадания в поры воды понижается морозостойкость основания.

Другим существенным недостатком является то, что цементно-зольное вяжущее обладает медленным процессом структурообразования. Наиболее интенсивное нарастание прочности у грунта, обработанного цементом с добавкой золы-уноса происходит в интервале 90 - 120 сут.

Задача - снижение трудоемкости работ при реализации способа с улучшением прочностных характеристик основания, способствующих повышению трещиностойкости и сдвигоустойчивости основания дорожной одежды.

Задача решается тем, что в известном способе возведения основания дорожной одежды, содержащем размельчение грунта, приготовление смеси из грунта, цемента и добавки с увлажнением ее до оптимальной влажности, разравнивание смеси и ее уплотнение, в качестве добавки вводят предварительно пропущенный через фильеры раствор волокнообразующего полимера в количестве 0,75 - 1,25% от массы грунта.

Предлагаемый способ позволяет повысить прочность, сдвигоустойчивость и трещиностойкость основания вследствие введения раствора волокнообразующего полимера в материал основания в виде непрерывных элементарных струек. Образующиеся из них химические волокна имеют значительную длину, при этом химические волокна имеют возможность объединяться между собой в местах контакта и распределяться в материале основания, образовывая прочностные пространственные структуры, каждая из которых связана с другой такой же структурой. В результате этого в материале основания образуется единая пространственная прочностная структура (решетка), связывающая в единице структуры большой объем минеральных материалов. Вследствие образования объединенной пространственной прочностной решетки происходит лучшее распределение нагрузки и передача ее на большой объем основания. Оптимальное количество вводимого раствора волокнообразующего полимера составляет 0,75 - 1,25% от массы грунта. Введение раствора полимера меньше 0,75% от массы грунта недостаточно для образования пространственной решетки из волокон. Введение раствора больше 1,25% от массы грунта приводит к образованию пространственной решетки, которая имеет размер меньше размера зерна, а прочностные свойства при этом остаются на прежнем уровне. Поэтому использование раствора полимера больше 1,25% от массы грунта является экономически нецелесообразным и не повышает прочность основания.

На чертеже изображена схема установки для возведения основания дорожной одежды на базе грунтосмесительной машины Д-391Б [4].

Установка содержит рыхлитель 1, блок подачи цемента и воды, блок подачи раствора волокнообразующего полимера, смесительный узел, блок разравнивания и уплотнения смеси.

Рыхлитель 1 представляет собой рыхлительный ротор, который вращается по ходу машины. Направление движения машины обозначено стрелкой 14. В блок подачи цемента и воды входит дозатор порошкообразных вяжущих 2 для дозирования и подачи цемента в грунт 3, расходная емкость для воды 4 и распределительная труба 5 для подачи воды в грунт. Блок подачи раствора волокнообразующего полимера содержит расходную емкость для раствора волокнообразующего полимера 6, дозировочный насос 7 для дозирования раствора, фильеры 8, которые служат для разделения общего точно дозированного потока раствора полимера на отдельные элементарные струйки. Смесительный узел содержит фрезерный ротор 9, который вращается против хода машины в направлении, противоположном направлению вращения рыхлителя 1. Фрезерный ротор перебрасывает измельченный грунт на смесительные роторы 10 и 11. Смесительные роторы 10 и 11 представляют собой двухвальную мешалку, где ротор 10 - передний вал мешалки, вращающийся по ходу машины, и ротор 11 - задний вал мешалки, вращающийся против хода машины. Блок разравнивания и уплотнения смеси содержит закрытый общий кожух 12, внутри которого расположены рабочие органы для измельчения грунта (рыхлитель 1) и его перемешивания с вяжущим (фрезерный ротор 9, смесительные роторы 10 и 11). Задняя стенка кожуха 12 распределяет и регулирует по высоте выходящую смесь. Уплотнение смеси производится задними управляемыми колесами 13, служащими одновременно пневматическими катками.

Процесс возведения основания дорожной одежды осуществляется следующим образом.

Грунт вывозится на готовое земляное полотно, профилируется автогрейдером и уплотняется до 0,85 - 0,9 от максимальной плотности для облегчения работы по размельчению грунта. В дозатор порошкообразных вяжущих 2 по шлангу из автоцементовоза подается цемент. В расходную емкость 6 подается предварительно отфильтрованный раствор волокнообразующего полимера, а в емкость 4 вода. При поступательном движении машины рыхлитель 1 размельчает грунт 3. Раствор полимера из емкости 6, дозируемый дозировочным насосом 7 и пропускаемый через фильеры 8 вводится с одновременным непрерывным введением цемента из дозатора порошкообразных вяжущих 2 перед ротором 1, а введение воды осуществляют через распределительную трубу 5 перед ротором 10. Смесь перемешивается роторами 9, 10 и 11. Задней стенкой кожуха 12 смесь распределяется с заданной высотой и уплотняется задними колесами 13.

В процессе перемешивания компонентов роторами 9, 10, 11 образуется цементогрунтовая смесь, армированная струйками полимера, из которых формируются волокна. Химические волокна связывают минеральные частицы не только с окружающими ее частицами (связь ближнего порядка), но и с частицами, отдаленными от данной частицы несколькими рядами других частиц (связь дальнего порядка). Волокна образуют в материале пространственную решетку, которой оказываются охвачены все минеральные частицы, входящие в состав смеси, что существенно повышает прочностные характеристики смеси. Все операции по возведению основания дорожной одежды выполняются за один проход грунтосмесительной машины, что позволяет понизить трудоемкость по выполнению работ.

Источники информации

1. Инструкция по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов, CH 25-74, М., 1975, с. 51-56.

2. Авторское свидетельство N 1310467, кл. E 01 C 3/04. Способ возведения основания дорожной одежды, приор. 21.10.83.

3. Инструкция по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорого и аэродромов. СН 25-74. - М., 1975, с. 51 - 56.

4. Машины и оборудование для строительства дорожных одежд. Горовой Г.М., Либерман М.А. - М., Транспорт, 1975, с. 44 - 64.