ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЫНОСЛИВОСТИ, МОРОЗОСТОЙКОСТИ И ВОДОПОГОЩЕНИЯ ЦЕМЕНТОГРУНТА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ГИПЕРПЛАСТИФИКАТОРОМ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

В настоящее время актуальность использования укрепленных грунтов обусловлена увеличивающимися объемами строительства автомобильных дорог, которая предусматривает обеспечение постоянной круглогодичной связи всех сельских населенных пунктов, имеющих перспективы развития, по дорогам с твердым покрытием с сетью автомобильных дорог общего пользования [1, 2].

Большая часть регионов страны лишены запасами прочных каменных материалов, поэтому в этих регионах для строительства автомобильных дорог, целесообразно применять местные материалы, укрепленные различными вяжущими. Одним из наиболее эффективных методов укрепление его цементом.

Как известно, автомобильная дорога испытывает нагружения от действия различных подвижных нагрузок автомобилей и переменные замораживаня-оттаивания, что приводит к разрушению материала применяемого в конструкциях дорожных одежд.

Повышение качества цементогрунта дорожного назначения является актуальной задачей, которая не может быть успешно решена, без применения различных химических добавок, таких как эфиров поликарбоксилатов [2].

Согласно В.А. Веренько, оценку изменения свойств материала и уровень достигнутой повреждаемости ψ можно произвести с помощью формулы:

ψ = R_t / R_o,                                                                 (1)

где R_t – свойства материала в процессе динамического воздействия, МПа, R_o – исходные свойства, МПа.

Аналогичный показатель использован в работе Ю.М. Баженова. В процессе многократного динамического нагружения материал обычно разрушается при более низких напряжениях, чем при стандартных испытаниях. За критерий определяющий поведение цементогрунта в этом случае принят предел его выносливости, т.е. предельные напряжения, которые цементогрунт способен выдержать, не разрушаясь, при большом количестве циклов нагружений.

В данной работе выносливость вычислялась как коэффициент, характеризующий изменение прочности на сжатие после заданного количества циклов нагружения относительно статической прочности, по формуле:

К_в = R_ц / R_сж,                                                              (2)

где R_ц – предел прочности на сжатие после циклических нагружениях, R_пр – предел прочности на сжатие, цементогрунта.

Проведенные ранее исследования [3, 4] показали, что гиперпластификаторы (ГП) по сравнению с другими ПАВ оказывают наибольший эффект в повышении физико-технических свойств цементогрунта, что, очевидно, связано в большей степени с влиянием ГП на портландцемент [5].

В связи с этим, целью данного исследования явилось изучение влияния поликарбоксилатного суперпластификатора на показатели выносливости, морозостойкости и водопоглащения цементогрунта дорожного назначения.

Для исследования применялся грунт – суглинок легкий пылеватый (СГ) с числом пластичности 11,69 и содержанием песчаных частиц 8,11 %. В качестве вяжущего принят портландцемент (ПЦ) ЦЕМ I 42,5Н, гиперпластификатор (ГП).

Исследование выносливости V технической категории. При этом нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля составляла Q_расч = 0,60 МПа. Изменения прочности и образцов определялось после 5000, 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 35000 и 40000 приложений нагрузки.

Морозостойкость изучалась согласно ГОСТ 10060.3-91 на образцах-кубах с ребром 10 см после 28 суток хранения нормального твердения. Время замораживания составляло не менее 2,5 ч при температуре минус , оттаивания 2при температуре

Водопоглощение образцов цементогрунта определялось в соответствии с ГОСТ 12730.4-78. Образцы помещали в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. Затем образцы укладывали на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной температура воды в емкости должна быть (20 ± 2) °С. Образцы взвешивали через каждые 24 ч на гидростатических весах с погрешностью не более 0,1 %.Массу воды, вытекшую из пор образца на чашку весов, следует включать в массу насыщенного образца. Образцы, испытываемые в состоянии естественной влажности, после окончания процесса водонасыщения высушивали до постоянной массы.

На рисунке 1 представлен результат испытания образца суглинка легкого пылеватого укрепленного цементом модифицированного добавкой Pantarhit PC 160 PLV с изменениями по прочности на сжатие.

Рисунок 1. Зависимость изменения прочности на сжатие образца цементогрунта от числа приложений нагрузки

По результатам данных рисунка 1 видно, что коэффициент выносливости сухих образцов контрольного состава после 40000 циклов нагружения, составил 0,93, а состав, модифицированный КД – 0,95. Коэффициент выносливости водонасыщенных образцов контрольного состава составил 0,78, а у состава, модифицированного КД – 0,90.

На рисунке 2 показано влияние добавки Pantarhit на показатели морозостойкости и водопоглащения цементогрунта.

Рисунок 2. Влияние добавки Pantarhit на показатели морозостойкости и водопоглащения цементогрунта

По результатам данных рисунка 2 видно, что в цементогрунте модифицированном добавкой Pantarhit, водопоглащение по массе снизилась на 13,7 %. Коэффициент морозостойкости в цементогрунте, модифицированной добавкой Pantarhit, снизилась на 7,7 %.

Вывод: экспериментально подтверждена возможность модификации цементогрунта, укрепленного цементом для дорожных одежд с добавкой суперпластификатора Pantarhit на основе эфиров поликарбоксиатов. Установлено положительное влияние суперпластификатора Pantarhit на физико- технические свойства цементогрунта.

Список литературы:

1. Безрук В.М. Укрепление грунтов в дорожном и аэродромном строительстве. – М.: Транспорт, 1971. – 247 с.
2. Вдовин Е.А., Мавлиев Л.Ф. Повышение качества укрепленных грунтов введением гидрофобизирующих добавок // Известия КГАСУ, 2012, № 2 (14). – С. 373-377.
3. Буланов П.Е., Вдовин Е.А., Мавлиев Л.Ф. Влияние пластифицирующих добавок на физико-механические свойства цементогрунта дорожного назначения // Известия КГАСУ, 2015, № 1 (31). – С. 160-164.
4. Калашников В.И., Володин В.М., Мороз М.Н., Ерофеева И.В., Петухов А.В. Супер- и гиперпластификаторы. Микрокремнеземы. Бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности // Молодой ученый, 2014, № 19. – С. 207-210.
5. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика, как основа закрепления грунтов в дорожном строительстве и производстве строительных материалов на основе грунтов // Труды совещания по теоретическим основам технической мелиорации грунтов. – М.: МГУ, 1961. – С. 4-12.