Укрепление грунтов вяжущими материалами
Покупка
Новинка
Тематика:
Основания и фундаменты. Механика грунтов
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 28
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-5434-1
Артикул: 829296.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Представлены основные положения по укреплению грунтов вяжущими материалами. Приведены наиболее распространенные виды вяжущих материалов и рассмотрены их особенности. Указаны основные виды лабораторных испытаний, которые следует проводить для определения качества укрепленного грунта, приобретенного с помощью нового материала, предназначенного для применения в лесном дорожном строительстве. Для бакалавров и аспирантов, обучающихся по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» направленности подготовки «Лесоинженерное дело».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
В.А. Борисов, Д.М. Левушкин, В.В. Никитин Укрепление грунтов вяжущими материалами Учебно-методическое пособие Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»
ISBN 978-5-7038-5434-1 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020 © Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020 УДК 625.066 ББК 38.32 Б82 Издание доступно в электронном виде по адресу https://bmstu.press/catalog/item/6789/ Факультет «Лесное хозяйство, лесопромышленные технологии и садово-парковое строительство» Кафедра «Технологи и оборудование лесопромышленного производства» Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия Борисов, В. А. Укрепление грунтов вяжущими материалами : учебно- методическое пособие / В. А. Борисов, Д. М. Левушкин, В. В. Никитин. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. — 24, [4] с. : ил. ISBN 978-5-7038-5434-1 Представлены основные положения по укреплению грунтов вяжу- щими материалами. Приведены наиболее распространенные виды вяжущих материалов и рассмотрены их особенности. Указаны основные виды лабораторных испытаний, которые следует проводить для определения качества укрепленного грунта, приобретенного с помощью нового материала, предназначенного для применения в лесном дорожном строительстве. Для бакалавров и аспирантов, обучающихся по направлению под- готовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» направленности подготовки «Лесоинженерное дело». УДК 625.066 ББК 38.32 Б82 я
Предисловие Учебно-методическое пособие включает в себя разделы курса «Дорожно-строительные материалы и машины», в которых рассмотрены основные положения по укреплению грунтов вяжущими материалами в целях использования их в виде нового дорожно- строительного материала при строительстве лесных автомобильных дорог, и соответствует программе подготовки бакалавров по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» направленности подготовки « Лесоинженерное дело». Цель издания — приобретение студентами компетенций, не- обходимых для самостоятельного решения сложных технических задач по целесообразному применению различных видов вяжущих материалов при укреплении грунта как местного дорожно-строительного материала в условиях лесного дорожно-транспортного строительства. Пособие предназначено также для закрепления полученных студентами на лекциях и при самостоятельной работе с теоретическим и практическим материалом знаний по теме дорожного грунтоведения и способам укрепления грунтов при изучении дисциплины « Дорожно-строительные материалы и машины». Планируемые результаты обучения соответствуют рабочей программе по данному направлению и направленности подготовки и предполагают формирование ряда компетенций. После изучения представленного в издании материала студенты должны: знать грунты и иметь о них полное представление как основном дорожно-строительном материале, используемом в лесном дорожном строительстве, а также современные методы и методики улучшения и укрепления грунтов различными вяжущими материалами; уметь определять влияние различных факторов на свойства грунтов, укрепленных различными вяжущими материалами, и пригодность
вяжущих материалов для использования в конструкции слоев дорожных одежд лесных дорог; владеть методиками самостоятельного анализа данных, полученных в результате исследования влияния различных факторов на приобретаемые грунтом качества в процессе его укрепления различными вяжущими материалами, в целях обоснования целесообразности применения используемых вяжущих материалов в различных природно-климатических условиях для получения качественного местного дорожно-строительного материала для лесного дорожного строительства с обеспечением требуемых транспортно- эксплуатационных характеристик. Критериями достижения указанных целей являются усвоение обучающимися определяемых в данном курсе базовых понятий и сведений из механики грунтов и дорожно-строительных материалов, а также основных характеристик, физико-химических свойств отдельных видов грунтов, их строительных качеств при осуществлении лесного дорожного строительства с рассмотрением основных применяемых при этом вяжущих материалов и методик их улучшения. Структурно учебно-методическое пособие представлено двумя разделами. В первом — рассмотрены виды грунтов и целесообразность их укрепления вяжущими материалами, а также приведены различные способы введения вяжущих материалов в грунт, варианты использования улучшенного грунта и предъявляемые при этом требования. Во втором разделе представлены виды вяжущих материалов и проанализированы особенности их применения, а также изложена методика лабораторных исследований качественно- эксплуатационных характеристик улучшенного грунта, которой необходимо воспользоваться студентам при выполнении ими учебно-исследовательской работы, посвященной обоснованию искомой дозировки вяжущего материала для конкретных производственных условий при осуществлении лесного дорожного строительства. В конце разделов приводятся вопросы и задания для само- стоятельного выполнения.
Введение Укрепление грунтов сопровождают происходящие в них раз- личные процессы, в частности химические, физико-химические и физические. Преобладание того или иного их вида отражается на конечном результате всех воздействий на грунт. В связи с этим разработаны гидрофильные (простейшие) методы улучшения грунтов — без использования вяжущих материалов — и гидрофобные ( сложные) — преимущественно с применением вяжущих материалов. При применении гидрофильных методов улучшения грунт остается в естественном состоянии. Такое улучшение осуществ- ляется путем изменения гранулометрического состава грунта вследствие введения одного типа грунта в другой с последующим максимальным уплотнением при оптимальной влажности, а также с помощью введения инертных материалов, которые не взаимодействуют с грунтом, без проявления адгезионных и когезионных свойств. Адгезионные свойства материала обусловливают его способность к взаимодействию с поверхностью частиц твердой компоненты грунта, когезионные — проявляют способность к взаимодействию компонент вяжущего материала между собой. К инертным материалам относятся, например, такие, как битый и отсортированный кирпич, отходы керамического и фарфорового производства, измельченные и отсортированные отходы несортного щебня, шлака и т. д. При введении инертных материалов грунт упрочняется, в нем образуется искусственно созданный инертный костяк, обеспечивающий большую несущую способность и погодоустойчивость. При использовании гидрофобных методов происходит коренное изменение грунта, он превращается в новый, искусственно созданный материал с заданными свойствами. В дорожном строительстве используется большое количество дорожно-строительных материалов. Стоимость строительства дорожной одежды составляет примерно 30…50 % общей стоимости дороги, при этом стоимость материала для дорожной одежды, в свою очередь, составляет 60…70 % ее стоимости. Поэтому для
устройства дорожной одежды стремятся привлекать местные материалы, отходы местной промышленности, создавая из них высокопрочную и долговечную инженерную конструкцию. Для дорожной одежды чаще всего используют привозной ще- бень, асфальтобетон и другие, иногда местные, но инертные материалы. Традиционные дорожно-строительные материалы — щебень, гравий, шлаковые щебни и другие им подобные, возможно, нецелесообразно использовать вследствие дальности доставки к месту назначения, поскольку это существенно увеличивает общую стоимость строительства дороги и, кроме того, такие материалы требуются в большом количестве. Использование местных грунтов в качестве основного матери- ала для лесного дорожно-транспортного строительства позволяет существенно сократить количество дорогостоящего привозного материала и тем самым значительно уменьшить конечную стоимость проводимых работ. Укрепление грунтов вяжущими материалами осуществлялось издавна, практически с древности, причем без каких-либо теоретических обоснований. Теория укрепления грунтов вяжущими материалами стала развиваться уже на новейшем этапе промышленного развития, примерно в 1920-е годы. Особенно интенсивное ее развитие приурочено к послевоенному периоду, когда остро встал вопрос быстрейшего восстановления и дальнейшего развития сети автомобильных дорог при наименьших затратах. Большой вклад в теорию укрепления грунтов внесли совет- ские ученые: М.М. Филатов, П.А. Земятченский, В.М. Безрук, М.Т. Кострико и др. В основу теоретических разработок ими был положен принцип максимального использования естественных ресурсов тонкодис- персной части грунта. Активной тонкодисперсной частью обладают глинистые грунты — грунты супесей, суглинков и глин, поскольку развивающиеся в них явления сорбции, коагуляции, электрофореза способствуют образованию новой структуры грунта с заданными свойствами, соответствующими современным требованиям, предъявляемым к лесному дорожному строительству. Исследования В.М. Безрука показали, что в грунте одновре- менно может сформироваться несколько видов новых структурных связей. Для их образования необходимо создание определенных условий: соответствующего режима влажности и температуры, последовательности смешения компонентов образующейся смеси, а иногда это может произойти только после преобразования
в новый дорожно-строительный материал с осуществлением некоторых довольно сложных процессов. Такое преобразование осуществляется несколькими способами: с помощью электрического тока, путем своеобразного обжига или введением в грунт вяжущих материалов. Введение в местный грунт нового вяжущего материала (88,0…98,0 %) значительно сокращает транспортные расходы. Привозные материалы составляют примерно 2,0…12,0 %. В частности, для условного 1 м3 местного грунта, масса которого составляет приблизительно 1800 кг, потребуется 170…200 кг цемента и извести (т. е. привозного материала), битума — ~85 кг, фурфурола и анилина — ~ 17 кг. Столько вяжущего материала потребуется на всю массу грунта (для примера взятого в виде 1 м3). В зависимости от цели использования укрепляемого грунта применяют разные способы введения вяжущих материалов.
1. Дорожно-строительный материал из грунта, укрепленного вяжущим материалом 1.1. Укрепление грунтов местными вяжущими материалами и способы их введения в грунт Грунт как местный дорожно-строительный материал, точнее, некоторые его виды, можно использовать в естественном состоянии. К таким грунтам относятся прежде всего скелетные (несвязные) грунты. Иные виды грунтов в этих целях не применяют, в частности глинистые грунты. Кроме того, для дорожной одежды используют привозной щебень, асфальтобетон и местные инертные материалы. Применение местных глинистых, а иногда и песчаных грунтов может снизить количество привозных, дорогостоящих, материалов, но после их преобразования в новый дорожно- строительный материал. Выделяют следующие основные способы введения в грунт вяжущих материалов: смешение на месте (на дороге); смешение в установке; пропитка (поверхностная обработка); инъекция. Каждый способ имеет свои особенности, а также положитель- ные и отрицательные стороны. Смешение на месте (на дороге) осуществляется разрыхлением и измельчением грунта на дороге на расчетную глубину в следующей последовательности: • увлажнение грунта (если предусмотрено использование не- порошкообразных вяжущих) до оптимальной влажности; • распределение этого вяжущего материала по поверхности грунта, если предполагается использование порошкообразных вяжущих, например, цемента; • перемешивание с распределенной водой и распределенного вяжущего с грунтом; • профилирование поверхности укрепленного грунта с по- следующим уплотнением.
Способ смешения на месте характеризуется как положитель- ными, так и отрицательными сторонами: положительные стороны: – возможность использования любого вида вяжущего материала; – невозможность перемещения грунта куда-либо; – возможность укрепления грунта разной толщины; отрицательные стороны: – невозможность равномерного по всей длине участка дороги обеспечения одинаковой толщины разрыхляемого и измельчаемого грунта; – трудность достижения равномерного и одинакового распре- деления воды (для Wопт) и вяжущего материала; – возможность изменения вида укрепляемого грунта на про- тяжении всего участка дороги, что при распределении воды и вяжущего материала не учитывается. Смешение в установке осуществляется в смесительной установ- ке вблизи строительства дороги в такой последовательности: • перенесение в установку разрыхленного и измельченного (в соответствии с нормой измельчения частиц крупнее 10 мм не должно быть более 10 %, по массе грунта, а частиц меньше 2 мм — не менее 50 %) грунта с определенного участка (в соответствии с объемом установки); • внесение воды и вяжущего материала в установку с грунтом в соответствии с установленной дозировкой; • перемешивание всех компонентов смеси в установке и пере- несение готовой смеси на участок; • профилирование и уплотнение смеси. Способ смешения в установке также имеет положительные и отрицательные стороны: положительные стороны: – возможность точной дозировки компонентов; – возможность корректировки дозировок компонентов при изменении вида укрепляемого грунта; отрицательные стороны: – невозможность использования любых вяжущих материалов, особенно химически активных; – необходимость заделки швов между образовавшимися после переноса смеси «участками». Пропитка (поверхностная обработка) осуществляется без раз- рыхления и измельчения грунта и его последующего уплотнения в такой последовательности:
•• профилирование•поверхности•грунта,•в•некоторых•случаях• полив•водой•по•выровненной•поверхности;• •• распределение•жидкого•(или•условно•жидкого)•вяжущего• материала. Целесообразно•использовать•химически•активные•вяжущие• материалы,•поскольку•они•произвольно•проникают•в•грунт,•вступая• с•ним•во•взаимодействие.•Вследствие•этого•грунт•укрепляется• внесенным•вяжущим•материалом.•Глубина•проникновения•небольшая•—•~ 20•мм,•поэтому•с•помощью•данного•способа•создается• защитный•для•нижележащего•грунта•слой. Инъекция используется•в•случае•необходимости•укрепления• грунтовой•толщи•(под•имеющимся•инженерным•сооружением•или• под•будущим•его•возведением)•с•помощью•инъекторов•—•трубок• с•заостренным•концом,•имеющих•отверстия,•в•такой•последовательности: •• подача•в•инъектор•под•давлением•только•жидких•и•химиче- ски•активных•вяжущих•материалов; •• формирование•столба•укрепленного•грунта•с•проникнове- нием•вяжущего•материала•через•отверстия•в•глубь•грунта. 1.2. Использование в дорожном строительстве укрепленных грунтов, соответствующих предъявляемым требованиям Укрепленные•вяжущими•материалами•грунты•в•дорожном• строительстве•используются•в•следующих•случаях. 1.•Для•устройства•однослойной•дорожной•одежды,•состоящей• полностью•из•укрепленного•грунта,•в•соответствии•с•расчетной• толщиной.•Одежда•«ложится»•непосредственно•на•грунт•земляного• полотна•—•основу•для•нового•дорожно-строительного•материала.• Можно•использовать•оба•способа•смешения. 2.•Для•создания•слоя•(или•слоев)•в•многослойной•дорожной• одежде•(в•целях•сокращения•количества•привозных•материалов).• Использовать•можно•оба•метода•смешения. 3.•Для•закрепления•обочин•дороги,•имеющей•корытный•про- филь•дорожной•одежды.•Цель•закрепления•—•препятствовать•проникновению• атмосферных•осадков•в•земляное•полотно•и•придать• связность•грунту•обочин.•Использовать•можно•способ•пропитки. 4.•Для•закрепления•грунта•земляного•полотна•под•материалом• дорожной•одежды•в•целях•предохранения•материала•дорожной•
Доступ онлайн
В корзину