Необходимость применения модификатора «ДорЦем ДС-1» в технологии укрепления грунтов и технологии холодной регенерации дорожных одежд цементным вяжущим.
Различные технологии укрепления грунтов и холодной регенерации, как альтернативы традиционному дорожному строительству и ремонту, используются много лет.
Наиболее распространённые сейчас в России технологии укрепления грунтов и холодной регенерации – укрепление и регенерация цементом в чистом виде. Данные технологии имеют ряд преимуществ, но только в сравнении с традиционными технологиями дорожного строительства и ремонта. А именно – это удешевление себестоимости дорожного основания (за счёт отказа в использовании привозных материалов, таких как песок и щебень) и уменьшение общих сроков строительства. Однако наряду с этим, описываемые технологии с применением только цемента имеют ряд неоспоримых недостатков.
Как показала практика, обеспечить надлежащие физико-механические показатели отдельных типов грунтов, укрепленных только цементом, не удается. Особенно показатели морозо - и трещиностойкости. Кроме того, применение при укреплении грунтов и холодной регенерации д.о. только цемента не обеспечивает требуемые эксплуатационные характеристики конструктивных слоев дорожных одежд.
Основные недостатки применения цемента в чистом виде:
1. Основание из укрепленного только цементом грунта при правильно сделанном подборе может быть прочным на сжатие, но не будет обладать достаточной эластичностью, гибкостью (слабая прочность на изгиб) по причине хрупкой структуры обычной кристаллической решётки цементного камня. Это приводит к трещинообразованию. То есть, по-сути, получается «глыба» не способная противостоять серьёзным динамическим нагрузкам и давлению от нижних слоев земляного полотна при наличии пучинистых грунтов (повсеместное явление).
2. В глинистых грунтах всегда присутствуют частицы и грунтовые агрегаты, на поверхности которых имеются не скомпенсированные ионы (активные центры), притягивающие лишнюю воду. Наличие данной излишней воды влечет за собой низкую водо- и морозостойкость укрепленного материала.
Цемент в чистом виде при укреплении грунта не обеспечивает полную компенсацию данных активных центров на сколах и базальных поверхностях частиц и агрегатов грунта. Причиной этого является тот факт, что значительная часть разрушения грунтовых агрегатов происходит на стадии уплотнения, когда подвижность цементного теста невысока (происходит формирование кристаллизационной структуры). Имеет место образование неоднородной структуры укрепленного грунта, цементный камень в которой занимает незначительную часть, не связывая основную массу грунта (рис. 1).
Рис.1. Электронномикроскопический снимок среза суглинка, укрепленного 6% цемента (Ув.10): а-цементный камень (серый цвет), б-грунтовые агрегаты (коричневый цвет).
3. Грунты, укрепленные только цементом в чистом виде, могут утратить прочность в результате процесса карбонизации. Особенно такой эффект выражен в укреплении мелкодисперсных и относительно слабых грунтов. Из-за карбонизации происходит последующее крошение, а также слабое связывание покрытия и основания. Всё это приводит к разрушению дорожной одежды.
4. Укрепление цементом в чистом виде применимо лишь к ограниченному количеству типов грунтов, а также очень сильно зависит от показателя кислотности грунта (рН). Это особенно важно, когда речь идёт о масштабных проектах и на протяжении всего участка строительства встречаются различные типы грунтов.
Если не учитывать эти основные недостатки применения только цемента в чистом виде для укрепления грунтов и холодной регенерации, то можно получить непрочную и недолговечную конструкцию дорожной одежды.
Применение совместно с цементом модификатора «ДорЦем ДС-1» устраняет вышеперечисленные недостатки, а именно:
1. При добавлении модификатора «ДорЦем ДС-1» происходит расширение состава химических реакций, позволяя полностью реализовать частицам цемента свойства гидравлического вяжущего (за счет завершения процессов гидролиза и гидратации). При этом расход воды (в том числе для достижения оптимальной влажности укрепляемого грунта) значительно снижен, что обеспечивает более высокую трещиностойкость конструктивного слоя из укрепленного с добавлением модификатора грунта, чем только с цементом в чистом виде.
При взаимодействии «ДорЦемь ДС-1» с цементом и водой происходит рост кристаллических длинно-игольчатых связей и принципиально изменяется процесс кристаллизации. По сути, мы получаем микроармированную эластичную, износостойкую плиту, выдерживающую значительные нагрузки и на сжатие и на изгиб.
2. Сохраняя более длительное время коагуляционную структуру, модификатор «ДорЦем ДС-1» и цементное тесто в большей степени компенсируют активные центры частиц и агрегатов грунта, в том числе и разрушенных при уплотнении. Следовательно, не образуются излишки воды вокруг активных центров частиц, снижается пористость и значительно увеличивается водо- и морозостойкость грунтобетона.
3. С применением модификатора не происходит эффекта карбонизации, так как модификатор исключает процесс окисления.
4. Модификатор позволяет укреплять практически все типы грунтов. Есть опыт укрепления сильно переувлажнённых грунтов, грунтов с повышенным содержанием гумусовых примесей, тяжёлых глин, барханного песка. Кроме того, модификатор частично нормализует кислотно-щелочной баланс укрепляемого грунта, тем самым, обеспечивая стабильность процессов гидролиза и гидратации