Estabilização de solos de fundações rodoviárias. Calagem, silicização e outros métodos de estabilização do solo

Esta tecnologia foi inventada pela ANT-Engineering LLC em 2006. Até o momento, mais de 150 km de estradas de diversas categorias foram construídas na Rússia e no exterior. As rodovias construídas com tecnologia ANT são utilizadas em todas as zonas climáticas: do deserto ao Círculo Polar Ártico.

O principal elemento da tecnologia é o medicamento “Estabilizador de solos e misturas organominerais “ANT” (inglês - “ant”). É usado independentemente para estabilização do solo e em conjunto com ligantes inorgânicos ou orgânicos para fortalecimento.

Princípio de funcionamento do estabilizador de solo "ANT"

O estabilizador de solo “ANT” é um produto russo e é produzido na cidade de Volzhsky, região de Volgogrado. É uma preparação orgânica complexa. Sua ação visa realizar reações redox no solo. Produz uma reação de oxidação direcionada expondo a superfície de uma partícula do solo ao oxigênio molecular, bem como no cimento (se usado). Como resultado, novos óxidos são formados elementos químicos contida no solo. Então, o oxigênio previamente ligado é separado e ocorre o inverso. reação de redução, o que leva à formação de novos compostos cristalinos no solo entre suas partículas.

Esta reação repete completamente os processos de formação de rochas sedimentares em crosta terrestre. Se tivéssemos a oportunidade de aumentar a carga durante a compactação do solo tratado em mais de 5 vezes, poderíamos obter solos reforçados com grau de resistência superior a M200. Mas infelizmente tecnologia moderna e a metodologia de execução das obras rodoviárias não nos permite alcançar estes resultados.

Além disso, o estabilizador contém surfactantes, o que permite atingir o máximo coeficiente de compactação do solo e, consequentemente, obter um material com menos capilares. Isso permite reduzir significativamente a absorção de água de solos estabilizados e fortalecidos.

5 vantagens principais

1. Altas propriedades físicas e mecânicas.

Solos fortalecidos com Estabilizador "ANT", possuem altas propriedades físicas e mecânicas e atendem integralmente aos requisitos de GOST 23558-94 "Misturas de brita-cascalho-areia e solos tratados com inorgânicos fichários, para construção de estradas e aeródromos."

Por exemplo, na construção de rodovias da categoria técnica V do tipo transicional, basta instalar uma camada de solo reforçado com espessura de h = 15 cm. Esta camada estrutural foi projetada para tráfego com carga por eixo de até 8t. Módulo geral a elasticidade na superfície desta camada será superior a 150 MPa.

2. Baixo consumo e também seu baixo custo estimado.

O consumo é de 0,007% da massa do solo. Na execução de obras de construção de estradas, é necessário 1 litro por 7,5 m 3 da futura camada. Para a construção de 1 km de rodovia categoria IV–V, ou seja. instalação de 6.000 m 2 camadas de solo reforçado, 15 cm de espessura, o consumo do estabilizador será de 120 litros, o custo estimado, respectivamente, é de 312.000 rublos ou 52 rublos / m 2.

3. Simplificação dos processos de estabilização e fortalecimento dos solos.

Nomeadamente:

• falta de manutenção de solos endurecidos;
• a possibilidade de retomada do tráfego de veículos imediatamente após a compactação da camada;
• não há necessidade de juntas de dilatação.

4. Possibilidade de usoEstabilizador de solo "ANT"tanto independentemente quanto em conjunto com ligantes inorgânicos e orgânicos.

Ao usar o Estabilizador junto com o cimento, as propriedades de resistência dos solos reforçados aumentam em mais de 30% em relação às amostras de controle sem ele.

Quando utilizado em conjunto com emulsões betuminosas ou espuma de betume, ocorre melhor distribuição do ligante por todo o volume do solo, aumento da adesão das partículas do ligante ao solo e consequente aumento das propriedades físicas e mecânicas do solos fortalecidos.

5. Segurança ambiental completa.

Estabilizador "ANT" não tem nenhum impacto negativo no meio ambiente e é 100% ecologicamente correto. Na execução de obras de construção de estradas, não é necessário pessoal técnico fundos adicionais proteção Também não tem impacto negativo nos componentes e mecanismos da máquina.

Escopo de aplicação do estabilizador de solo "ANT"

construção de fundações para rodovias das categorias I a V, tipos não rígidos e rígidos;

superfícies rodoviárias das categorias IV – V do tipo transitório;

estabilização da base e camada de trabalho do subleito;

como aditivo no fortalecimento de solos com ligantes orgânicos ou complexos.

De forma independente, o estabilizador “ANT” pode ser utilizado para estabilizar solos argilosos com índice de plasticidade de 1 a 17 (arenoso, franco, argiloso). Solos estabilizados podem ser utilizados para estabilizar a base ou camada de trabalho do subleito, bem como para a construção de camadas inferiores de fundações.

Para obter solos fortalecidos, é necessário adicionar cimento na quantidade de 2% a 5% do peso do solo. A taxa de consumo de cimento depende do tipo de solo, zona climática e as propriedades de resistência exigidas do solo reforçado. Para a execução da obra é possível utilizar misturas de argila arenosa, argila, areia e brita, materiais pétreos de baixa resistência, resíduos de britagem de materiais pétreos e concreto.

Uso Estabilizador de solo "ANT", juntamente com ligantes orgânicos ou complexos, permite reduzir o consumo de ligantes e aumentar as características de resistência dos solos reforçados. Além da reação redox que ocorre no solo, o Estabilizador “ANT” aumentará a adesão do ligante betuminoso ao solo, além de distribuí-lo uniformemente por todo o volume do solo.

Taxa de consumo

A quantidade necessária de Estabilizador é de 0,007% em peso do solo. Na realização de obras rodoviárias, a norma para o seu consumo é de 1 litro de estabilizador por 7,5 m 3 da futura camada estrutural.

Taxa de consumo estabilizador de solo "ANT" para cada 1000m 2 camadas estruturais, dependendo da espessura da camada

O estabilizador de solo "ANT" é utilizado na forma de solução aquosa. A quantidade necessária de água é calculada com base em umidade natural solo e compactação ideal. Também prevêem um ajuste da quantidade de água às condições climáticas, tipo de solo, quantidade de cimento utilizado, etc. Na prática, o coeficiente de dissolução do estabilizador com água varia de 1:250 a 1:1000.

Opções para obras de construção de estradas

A realização de obras rodoviárias é possível usando várias opções equipamento de equipamentos.

Recicladores autopropelidos. Com a ajuda deles, durante um turno de trabalho, constroem uma camada estrutural de solos reforçados com área superior a 5.000 m 2. A mistura de solo tratada é preparada diretamente na estrada, em uma única passagem. A solução aquosa é dosada no rotor e seu fluxo é controlado pelo computador de bordo da máquina. O cimento é distribuído antes da passagem da recicladora.

Ao utilizar solos tecnogênicos, é possível preparar a mistura em usinas especializadas de mistura de solo ou concreto. O solo tratado é aplicado com pavimentadora de asfalto (melhores resultados em termos de geometria) ou motoniveladora. A velocidade de trabalho depende diretamente da produtividade das plantas misturadoras.

O preparo do solo tratado também é feito com cortadores e grades agrícolas. A penetração no solo deve ser 30% superior à espessura calculada da camada estrutural. Melhores resultados são obtidos usando fresas montadas na horizontal acionadas pelo eixo de saída de força do trator. Na prática, a velocidade de trabalho por turno é de 1.000 m 2 ou mais.

Ao desenvolver a Classificação Rodoviária de Estabilizadores, o acumulado interno e experiência estrangeira a utilização de aditivos químicos (estabilizadores) e ligantes para melhorar as propriedades dos solos na construção de estradas. No entanto, em relação à prática doméstica construção de estradas, é necessário distinguir claramente entre duas tecnologias paralelas existentes, mas fundamentalmente diferentes: tecnologia de estabilização do solo e tecnologia de fortalecimento do solo.

Tecnologia de estabilização difere porque os solos argilosos são tratados apenas com os tipos de estabilizadores que não contêm ligantes como elementos formadores de estrutura, ou seja, de acordo com Classificação geral(ver figura) estes devem incluir estabilizadores catiônicos (catiônicos), aniônicos (aniônicos), universais e nanoestruturados.

Com a ajuda da tecnologia de estabilização, ele muda em lado positivo quase todo o complexo de propriedades físicas da água do solo argiloso. Ao mesmo tempo, a sua hidrofobicidade aumenta. Ao reduzir o coeficiente de filtração, a sua permeabilidade à água diminui. O levantamento e o inchaço dos solos também são reduzidos, até a eliminação completa. A altura da ascensão capilar e sua umidade ideal diminuem com um aumento simultâneo na densidade máxima com compactação padrão (GOST 22733-2002).

Tecnologia de estabilização deve ser recomendado para uso em solos assentados na camada de trabalho do subleito, uma vez que os processos mais intensivos de regime térmico-água (WTR) e transferência de umidade afetam principalmente parte superior estrutura rodoviária densa de terra. Ao mesmo tempo, a estabilização dos solos da camada de trabalho não só terá um efeito benéfico no transporte aquaviário, mas também permitirá a colocação de solos lamacentos locais, antes impróprios para utilização neste elemento da estrutura rodoviária, devido a um aumento em suas características físicas da água em termos de permeabilidade à água (GOST 25584-90), levantamento (GOST 28622-90), inchaço (GOST 24143-80) e imersão (GOST 5180-84) para os valores exigidos.

Tecnologia de estabilização complexa difere porque os solos argilosos são tratados com estabilizadores estruturados (ver Figura 1), ou seja, aqueles que contêm um ligante, ou quaisquer outros estabilizadores em quantidade não superior a 2% em peso do solo, ou são utilizados todos os outros tipos de estabilizadores, de acordo à sua classificação geral (ver Figura 1, Figura 2), mas com adição adicional de ligante ao solo nas mesmas quantidades.

Tecnologias para estabilização complexa de solos argilosos, além de melhorar suas propriedades físico-hídricas, promovem a formação de ligações rígidas de cristalização, o que tem efeito positivo no aumento das características físicas e mecânicas dos solos, principalmente como resistência ao cisalhamento e módulo de deformação.

O aumento das características de resistência e deformação dos solos argilosos complexamente estabilizados torna possível utilizá-los para a construção não só de uma camada de trabalho, mas também de bermas de estradas, bem como de bases de solo para pavimentos rodoviários e revestimentos de estradas locais (rurais). Aumentar a quantidade de ligante utilizado no tratamento do solo para além de 2% em peso, mantendo a quantidade de aditivos estabilizadores introduzidos no solo (até 0,1% em peso), transforma a tecnologia de estabilização do solo numa tecnologia de fortalecimento do solo, que, tendo em conta conta a presença de aditivos, deve ser caracterizada como uma tecnologia de fortalecimento complexo de solos.

A presença de aditivos estabilizantes em solos argilosos reforçados, em primeiro lugar, leva a uma diminuição do consumo necessário de ligante e, em segundo lugar, permite aumentar a resistência ao gelo e à fissuração dos solos reforçados.

Solos complexamente reforçados, bem como solos reforçados, devem ser usados ​​como bases em estruturas de pavimentos rodoviários de acordo com GOST 23558-94.

Tendo em conta o acima exposto, a Classificação Rodoviária dos Estabilizadores (ver Figura 2) é compilada de acordo com as funções alvo do tratamento do solo com aditivos. Isto significa que, dependendo da função final do solo tratado com estabilizadores, é selecionado um determinado tipo de tratamento do solo, tendo em conta as propriedades do solo em termos de pH e o tipo de estabilizador compatível com este solo.

Além disso, a função das propriedades do solo determina a finalidade do material resultante na elemento estrutural pavimento e leito da estrada. Portanto, o caráter aplicado da Classificação Rodoviária de Estabilizadores se expressa em seu foco funcional, ou seja, reflete claramente a finalidade e o âmbito de utilização do estabilizador na construção de estradas. Portanto, distinguem-se as seguintes funções objetivo principais:

Primeira função- hidrofobização do solo na camada de trabalho.

Segunda função- estruturação (juntamente com hidrofobização) de solos em bases rodoviárias.

Terceira função- aumentar a resistência ao gelo e à fissuração dos solos reforçados nas camadas estruturais dos pavimentos rodoviários.

Todas as funções alvo identificadas do processo de influência do solo com aditivos estabilizadores são implementadas usando uma tecnologia semelhante, a cortina baseia-se na combinação do solo com aditivos e na sua compactação com umidade ideal;

Diferença nas propriedades físicas e mecânicas mistura de solo depende do tipo e da proporção quantitativa do estabilizador e do ligante no solo e do tipo deste último. Portanto, as seguintes características principais foram escolhidas como base para dividir o conceito mais geral e amplo de “Tratamento de solos com aditivos”.

Aula: Determinado pela profundidade do impacto e pelo grau de alteração nas características estruturais e físico-mecânicas da libra.

Visualizar:É determinado pelo tipo de aditivos e sua proporção quantitativa, com a ajuda da qual se realiza o nível necessário de alteração nas características físicas e mecânicas da libra.

Subespécie:É determinado pelas condições de compatibilidade na mistura da libra, pelo sinal da carga dos íons estabilizadores e pelo tipo de pH da libra (ácido, alcalino, neutro).

A Classificação Rodoviária de Estabilizadores desenvolvida considera apenas os materiais e aditivos, bem como os tipos e variedades de solos mais utilizados e com experiência prática positiva. O produto de partida na Classificação Rodoviária são os estabilizadores, cujos tipos correspondem à sua Classificação Geral (ver figura).

Para o tratamento com estabilizadores, devem ser utilizados com umidade ideal: solos com índice de plasticidade de 1 a 22, com teor de partículas de areia de pelo menos 40% em peso e limite de escoamento WL não superior a 50%, conforme bem como todos os tipos de clástico grosso e solos arenosos contendo partículas de poeira e argila em quantidade de pelo menos 15% em peso, com teor de sais facilmente solúveis - sulfatos - não mais que 2% em peso, cloretos - não mais que 4% em peso, húmus - não mais que 2 % em peso e impurezas de gesso - não mais que 10%.

Referências normativas:

• GOST 29213-91 (ISO 896-77) Surfactantes. Termos e definições
• GOST 25584-90 Solos. Métodos para determinação laboratorial do coeficiente de filtração
• GOST 24143-80 Solos. Métodos para determinação laboratorial das características de dilatação e contração
• GOST 23161-78 Solos. Método para determinação laboratorial das características de subsidência.
• GOST 25100-95 Solos. Classificação
• GOST 5180-84 Solos. Métodos para determinação laboratorial de características físicas
• GOST 22733-2002 Solos. Método laboratorial para determinação da densidade máxima

A tecnologia de reforço/estabilização de solos com recurso a ligantes inorgânicos é utilizada na construção há mais de 60 anos, tanto no nosso país como em muitos países estrangeiros.

Ao utilizar esta tecnologia, dependendo do resultado final, a estabilização e o fortalecimento do solo são divididos.

Ao estabilizar solos, é possível melhorar as condições de compactação dos solos locais, inclusive os encharcados e agitados. Este método permite instalar camadas de proteção contra congelamento, bem como aumentar capacidade de carga solos de fundação.

Quando os solos são reforçados, há um aumento significativo nas características físicas e mecânicas dos solos locais. O método é usado para construir camadas de proteção contra congelamento e camadas de base de suporte.

Documentos regulamentares: GOST 30491-97. “Misturas organominerais e solos reforçados com ligantes orgânicos para construção de estradas e aeródromos. Condições técnicas". GOST 23558-94. “Misturas de brita, cascalho e areia e solos tratados com ligantes inorgânicos para construção de estradas e aeródromos. Condições técnicas".

Escopo de aplicação

Na ausência de depósitos de materiais pétreos duráveis ​​​​na área de construção, bem como de solos arenosos adequados para a construção de fundações, como mostra a experiência nacional, os solos locais existentes, melhorados ou reforçados com diversos materiais ligantes, podem ser efetivamente aproveitados.

A tecnologia de estabilização/fortalecimento do solo utilizando o método de mistura in-situ pode ser utilizada na construção de camadas de base estruturais: camadas superiores e inferiores.

Descrição

A utilização de materiais ligantes na estabilização/fortalecimento dos solos locais permite aumentar a densidade, aumentar a resistência à água e ao gelo.

Equipamentos modernos permitem melhorar/fortalecer eficazmente os solos locais diretamente no local até uma grande profundidade (até 40 cm) em uma única passagem de trabalho com grande precisão na dosagem de materiais ligantes.

Os equipamentos de mistura monopass existentes permitem obter uma mistura homogênea mesmo quando se trabalha com solos de alta umidade.

Materiais de ligação e aditivos

Os principais ligantes minerais disponíveis são o cimento e a cal. Normalmente, a dosagem varia de 3 a 10% (? 6%) da massa do solo a ser reforçado.

Ao utilizar cal ou cimento para estabilizar ou fortalecer solos, é quase sempre possível garantir o coeficiente de compactação do solo necessário com base na seleção laboratorial da dosagem de materiais ligantes.

Solos franco-arenosos siltosos e solos arenosos-argilosos de composição ideal são mais adequados para reforço com cimento.

Tecnologia de produção de trabalho

Na execução dos trabalhos, são realizadas as seguintes operações tecnológicas:

• Layout da superfície de base
• Dosagem de ligantes orgânicos e distribuição
• Misturar com fresadora até determinada profundidade, se necessário dosar ligantes orgânicos (emulsão betuminosa) e aditivos químicos diretamente no misturador.
• Layout e compactação da base para valores especificados.

Um conjunto especial de mecanismos pode ter capacidade de 5.000 a 15.000 m3 por turno, dependendo da profundidade do reforço e da capacidade de entregar a quantidade necessária de materiais de ligação ao local.

Peculiaridades disposição vertical locais que usam tecnologia de estabilização/fortalecimento do solo

Ao projetar um layout vertical de territórios, geralmente é usado princípio geral planejamento de terraplenagem levando em consideração o chamado “ saldo zero massas terrestres." Este princípio permite reduzir os custos associados à movimentação de massas de terra no território, e também elimina o transporte de materiais em falta e em excesso e a remoção de solo.

Método tradicional terraplenagem existem as seguintes desvantagens:

• É necessário remover solos inadequados (encharcados, agitados)
• Ao construir áreas abertas (estradas internas, estacionamentos), existe o problema de projetar estruturas de pavimento rodoviário para atender aos requisitos de resistência ao gelo na região Central da Federação Russa, a fim de atender a este requisito, a espessura total das estruturas; requer a construção de estruturas com espessura total de cerca de 1,0 m. O nível final de planeamento vertical das fundações não coincide com o nível de “saldo zero de terraplenagem”, isto significa que a construção de fundações requer a entrega de um valor significativo. volume de materiais importados (areia, brita, etc.). Assim, custos adicionais.
• Construção de estradas. O tratamento de solos destinados à construção de estradas com cal viva permite obter uma base sólida com boas características de resistência. A cal modifica solos argilosos de granulação fina e úmidos e também estabiliza solos reativos por meio de reações pozolânicas.

Ao utilizar a tecnologia de estabilização/fortalecimento do solo, é possível utilizar mais solução ideal durante a construção de objetos para diversos fins.

O uso da tecnologia de estabilização/fortalecimento do solo permite uma economia de até 20% em comparação ao método tradicional.

Na instalação de pisos industriais de concreto, recomenda-se estabilizar a base por dois motivos.

Em primeiro lugar, uma base sólida de alta qualidade.

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LLC "GRINCOM"como empreiteiro junto com parceirosrealiza trabalhos de estabilização do solodurante a construção de estradas, durante a construção de locais logísticos e de armazenamento, bem como no equipamento de fundações para estruturas pré-fabricadas pré-fabricadas (quadro).Temos capacidade para realizar trabalhos em qualquer lugar da Federação Russa. Preços para trabalho"democrático", porque o trabalho é realizado com materiais de ligação produzidos nas empresas dos nossos parceiros.

Para fazer um pedido e pré-calcular o custo da obra, é necessário indicar região de trabalho proposta, condições de trabalho (condições ou características do terreno superfície da estrada- durante a execução planeada de obras de reparação de estradas antigas; a área de estabilização prevista, bem como os principais requisitos do projeto, nomeadamente: profundidade (espessura) da camada de solo estabilizado (compactado); propriedades físicas e mecânicas necessárias da camada de seção após a estabilização.

O que é estabilização?

O processo de melhoria das propriedades de engenharia dos solos naturais (como capacidade de suporte, resistência à compressão uniaxial, propriedades de filtração, etc.) adicionando pequenas quantidades de ingredientes

Como conseguir a estabilização?

• Geralmente realizado diretamente no local
• Às vezes, em um centro de estabilização.

Vantagens do método

• Uso mínimo de aditivos químicos
• Construção eficiente e rápida de subleitos e estradas
• Reduzindo custos de energia
• Salvando ambiente
• Possibilidade de utilização local materiais naturais e materiais recicláveis
• Sensibilidade reduzida a mudanças na umidade (potencial de inchaço, resistência à erosão, etc.)
• Alto nível de conhecimento processo tecnológico

POLÍMERO

O que é uma emulsão polimérica?

• Líquido espesso branco leitoso solúvel em água, não tóxico e ambientalmente neutro
• X A emulsão quimicamente polimérica é feita com base em polímeros e copolímeros de várias composições

Uso de polímero

• A mistura de polímeros é usada como estabilizador de solo
• A estabilização do solo é alcançada alterando suas propriedades naturais
• Permite projetar módulos de elasticidade e plasticidade, características de força
• A experiência e os novos desenvolvimentos confirmam as vantagens de um modificador de estabilização do solo sobre o uso de solos artificiais

Como o Polymer estabiliza os solos?

• O módulo de elasticidade aumenta devido à ligação de partículas de solo revestidas de cimento com numerosas cadeias poliméricas
• Durante o processo, é utilizada a propriedade de reter umidade
• Protege o esqueleto do solo de influência prejudicial componentes químicos do solo, como sulfatos
• Impede a filtração e o movimento da água capilar
• Reduz o efeito da migração da água - uma das principais causas do desgaste das superfícies das estradas.

Estabilização da camada superior do subleito, estabilização da base do solo

A estabilização do solo é a introdução de aditivos no solo para melhorar as propriedades mecânicas do solo. Dependendo do tipo de solo, cal, cimento, ligantes betuminosos e produtos químicos podem ser usados ​​como aditivos. fichários ou falta de componentes do solo.

A estabilização do solo pode ser necessária para a construção de estradas, comunicações, complexos de armazéns industriais, terminais alfandegários e pavimentação de outras superfícies de transporte. O solo utilizado noutros projectos de construção também necessita frequentemente de ser melhorado.

A estabilização do solo, dependendo do resultado final, é dividida em melhoria e fortalecimento do solo. Ao melhorar os solos, é possível melhorar as condições de compactação dos solos locais, inclusive os encharcados e agitados. A estabilização da base permite fornecer uma camada protetora confiável contra congelamento e aumentar sua capacidade de carga.

Quando os solos são reforçados, há um aumento significativo nas características físicas e mecânicas dos solos locais. O método é usado para construir camadas de proteção contra congelamento e camadas de base de suporte.

Atualmente, os requisitos para materiais reforçados são regulamentados pelo GOST 30491-97. "Misturas organominerais e solos reforçados com ligantes orgânicos para construção de estradas e aeródromos. Especificações técnicas." GOST 23558-94. "Misturas de brita, cascalho e areia e solos tratados com ligantes inorgânicos para construção de estradas e aeródromos. Condições técnicas."

Escopo de aplicação

Na ausência de depósitos de materiais pétreos duráveis ​​​​na área de construção, bem como de solos arenosos adequados para a construção de fundações, como mostra a experiência nacional, os solos locais existentes, melhorados ou reforçados com diversos materiais ligantes, podem ser efetivamente aproveitados. A tecnologia de melhoria/fortalecimento de solos pelo método de mistura in-situ pode ser utilizada na construção de camadas de base estruturais: camadas superiores e inferiores.

A estabilização do solo é usada nas seguintes áreas:

1. Fortalecimento das superfícies de transporte

• • autobahns, estradas
  • estradas rurais e industriais
  • estacionamentos, armazéns, áreas de produção

2. Rotas de transporte nos canteiros de obras

3. Estruturas hidráulicas

• • barragens
  • canais

4. Construção de aterros sanitários

• • selos minerais

5. Construção de fundações

• • fundações para construção

DESCRIÇÃO

A utilização de materiais ligantes na melhoria/fortalecimento dos solos locais permite aumentar a densidade, aumentar a resistência à água e ao gelo. A estabilização da fundação desempenha um papel importante na construção de objetos em solos naturais instáveis.

Equipamentos modernos permitem melhorar/fortalecer eficazmente os solos locais diretamente no local até uma grande profundidade (até 40 cm) em uma única passagem de trabalho com grande precisão na dosagem de materiais ligantes. Os equipamentos de mistura monopass existentes permitem obter uma mistura homogênea mesmo quando se trabalha com solos de alta umidade.

Materiais de ligação e aditivos

Os principais ligantes minerais disponíveis são o cimento e a cal. Normalmente, a dosagem varia de 3 a 10% da massa do solo a ser fortalecido.

Ao utilizar cal ou cimento para melhorar ou fortalecer os solos, é quase sempre possível garantir o coeficiente de compactação do solo necessário com base na seleção laboratorial da dosagem dos materiais ligantes.

Para o reforço com cimento, os solos franco-arenosos siltosos e argilosos-arenosos com composição ideal são os mais adequados.

Equipamento de estabilização do solo

Durante a construção e grande reforma estradas, aeródromos, estacionamentos, fundações, etc. usando tecnologia de estabilização de solo são usados vários tipos equipamentos de estabilização, tanto complexos autopropelidos especializados quanto dispositivos rebocados ou montados.

Em qualquer caso, o complexo de equipamentos para estabilização de solos garante a execução das principais operações do processo tecnológico de estabilização de solos - fresagem (afrouxamento) do solo em diversas profundidades (de acordo com documentação do projeto), adicionando ligantes e misturando ligantes com solo.

Para compactar a mistura de solo, são utilizados rolos de solo tradicionais ou placas compactadoras (em ultimamente placas compactadoras montadas em carregadores frontais são cada vez mais utilizadas como o equipamento mais eficiente e econômico).

Complexos especializados autopropelidos para trabalhos de estabilização têm alto desempenho. Mas em últimos anos Tais complexos estão gradativamente começando a ser substituídos por unidades montadas (rebocadas), que apresentam quase a mesma produtividade na execução de trabalhos de estabilização do solo, mas são mais baratas, mais convenientes de operar e não exigem uma grande quantidade de medidas no preparo e entrega de equipamentos no local de trabalho.

Resultados do uso da tecnologia na Rússia:

1. Reduzir o custo de construção de estradas de diversas categorias em 15-25%.

2. Aceleração do tempo de construção.

3. Prolongar a vida útil das estradas sem grandes reparos.

4. Resolver a questão da utilização de solos locais em vez de materiais importados caros e escassos (areia, cascalho e brita).

5. Utilizar uma combinação de aditivos de dois componentes para atingir o grau desejado de estabilização do solo, definindo os parâmetros necessários na fase de processamento de amostras de solo em condições de laboratório.

6. Possibilidade de utilização de solos empoeirados para camadas estáveis.

7. Possibilidade de misturar com aditivos e preparar solo em condições de internação seguido de transporte até o canteiro de obras.

8. O efeito irreversível do aumento da densidade do solo tratado leva a um aumento constante da densidade e a uma diminuição do inchaço e da elevação.

9. A redução da saturação hídrica do solo tratado até que esteja completamente impermeabilizado leva a um aumento nas cargas admissíveis na estrada.

10. Devido à saturação de água praticamente constante do solo estabilizado, a resistência admissível das camadas estruturais pode ser mantida durante os períodos húmidos do ano.

11. Devido ao fato do solo estabilizado se tornar uma “ponte” da estrada, a camada de desgaste pode ser reduzida para 5 a 6 cm de concreto asfáltico.

12. Aproveitamento da estrada em construção para tráfego de veículos imediatamente após a compactação do solo exigida pela tecnologia com rolo vibratório pesado.

Nos últimos anos, a indústria rodoviária da Federação Russa enfrentou sérios desafios destinados a desenvolvimento adicional redes de estradas federais, regionais e agrícolas, o que deverá levar ao crescimento acelerado da economia do país, à melhoria da qualidade de vida da população, ao aumento da sua mobilidade e à redução dos custos de transporte. É necessário implementar mais ativamente as melhores soluções mundiais e nacionais soluções inovadoras. Ao mesmo tempo, é especialmente importante utilizar tecnologias que permitam resolver os problemas de redução de custos e redução do tempo de construção de estradas, ao mesmo tempo que aumentam a sua fiabilidade e garantem o funcionamento em todas as estações.

Uma dessas áreas, que nos permite resolver com sucesso os problemas de infra-estruturas que o país enfrenta, é a tecnologia de estabilização e fortalecimento de solos, cada vez mais difundida no mundo. Para esses fins, um grupo bastante grande de surfactantes é usado - estabilizadores de solo orgânicos, alcalinos e à base de ácido, resinas e estabilizadores de solo poliméricos.

Região de Kaluga, 2011: a) estado inicial do objeto; b) após dois anos de operação rodoviária

Funcionários do Departamento de Tecnologias e Materiais Inovadores conduziram pesquisas abrangentes composição química estabilizadores produzidos pela Enviroseal Corporation (EUA) e fez uma seleção de componentes de matérias-primas nacionais para criar novos materiais de construção de estradas para posterior produção industrial na Rússia.

O resultado do trabalho de pesquisa em conjunto com especialistas do JSC SoyuzdorNII e do Central Scientific Research Institute No. 26 do Ministério da Defesa da Federação Russa é a criação de uma linha de estabilizadores de solo domésticos sob o nome de trabalho “Paragon”, que são totalmente adaptados e utilizados com sucesso na Rússia, o que se reflete nos certificados, especificações técnicas e padrões organizacionais relevantes para seu uso. Esses materiais são baseados em componentes químicos absolutamente seguros para a saúde humana e o meio ambiente. Testes de laboratório e de campo desses materiais mostraram que eles não são inferiores em suas propriedades aos melhores análogos estrangeiros e possibilitam a obtenção de materiais de alta qualidade em solos locais. materiais de construção para resolver eficazmente os problemas enfrentados pela indústria rodoviária nacional. Uma grande quantidade de trabalho e testes extensivos foram feitos com vários tipos solos para estudo de suas propriedades físicas e mecânicas, tratados com esses estabilizadores, tanto separadamente quanto em conjunto com outros aditivos (cimento, cal, cinzas volantes). Esses estudos nos permitiram desenvolver especificações técnicas(STO) da utilização destes materiais em relação à tecnologia de estabilização e fortalecimento de solos, de acordo com os requisitos dos regulamentos regulamentares e técnicos em vigor no nosso país.

Reparação de estradas usando tecnologia de reciclagem a frio

Como estudos demonstraram, os estabilizadores de solo da linha Paragon têm todas as vantagens dos estabilizadores originais, mas, ao contrário dos seus homólogos americanos, , eles estão totalmente adaptados às condições climáticas extremas locais.

Os estabilizadores de solo Paragon são produtos de nova geração e são produzidos na Rússia. Comparam-se favoravelmente com os estabilizadores de solo competitivos acima mencionados, não só em termos de relação preço e qualidade, mas também na sua capacidade de fabrico, segurança para o ambiente e para as pessoas, e a capacidade de aplicação eficaz com todos os tipos de solo. A utilização de tecnologias de construção de estradas Paragon na estabilização e fortalecimento de solos durante a construção e reparação de estradas e outras infra-estruturas de transporte permite-nos eliminar com sucesso a principal causa da destruição da superfície da estrada - solos fracos nas camadas estruturais da estrada pavimento.

A linha de estabilizadores de solo Paragon inclui dois produtos básicos – o estabilizador polimérico para solos argilosos “Paragon LBS” e o estabilizador polimérico “Paragon M10+50”.

1. O estabilizador polimérico para solos argilosos “Paragon LBS” é um material ecologicamente correto para o meio ambiente e para a saúde humana. Solos tratados com uma solução aquosa do estabilizador Paragon LS são recomendados para uso na construção de uma camada de trabalho do subleito, camadas de base inferiores e adicionais, bem como revestimentos (em estradas de categorias inferiores) nas zonas climáticas de 2ª a 5ª estradas. “Paragon LВS” é usado para estabilizar e hidrofobizar solos argilosos e permite aumentar o módulo de elasticidade (até 180 MPa), capacidade de suporte e resistência à água da camada tratada, aumentar a estabilidade ao cisalhamento (até 50%), garantir geada padrão resistência e reduzir o tempo necessário para trabalhos de construção de estradas. Excelentes resultados são obtidos ao usar Paragon LS juntamente com ligantes inorgânicos (cimento, cal, cinza volante) - GOST 23558-94. “Misturas de brita, cascalho e areia e solos tratados com ligantes inorgânicos para construção de estradas e aeródromos. Condições técnicas".
2. "Paragon M10+50" é um aglutinante de polímero brancoà base de copolímero acrílico. Material ecológico. Solos reforçados com o estabilizador de solo polimérico "Paragon M10+50" tanto monocomponente quanto em conjunto com ligantes inorgânicos (cimento, cal, cinza volante) são recomendados para uso em construção e reparação para a instalação de uma camada de revestimento (com a instalação de uma camada de desgaste), camadas de suporte de carga e adicionais de bases de pavimento rodoviário nas 2ª a 5ª zonas climáticas rodoviárias na construção de estradas e aeródromos, bem como durante a construção de instalações industriais, estacionamentos, caminhos esportivos e florestais. O estabilizador Paragon M10+50 é usado para fortalecer areias siltosas, misturas de areia e cascalho e solos com um número de plasticidade não superior a 12. Funciona bem em conjunto com o estabilizador de solo argiloso Paragon LVS, o que permite reduzir a plasticidade número de solos locais para 12 e expandir significativamente o escopo de aplicação do estabilizador Paragon M10+50 de acordo com o tipo e número de plasticidade dos solos.

Os resultados de um estudo do estabilizador de solo polimérico “Paragon M10+50” mostraram que o fortalecimento do solo franco-arenoso com uma composição à base deste estabilizador e cimento (de 6 a 10%) permite alcançar um aumento na resistência à tração na flexão em 36,3– 40,8%, reduzindo o coeficiente de rigidez em 27,5–36,5%, reduzindo o consumo de cimento por unidade de resistência à tração alcançada na flexão em 26,7–33,6%, e também proporciona um aumento na resistência ao gelo em comparação com o franco-arenoso reforçado apenas com cimento (Fig. 1).

Ao mesmo tempo, a resistência ao cisalhamento do solo reforçado aumenta várias vezes, tornando-o ideal para a construção de pistas e rodovias temporárias, tanto como fundação quanto como superfície. Assim, podemos concluir que o estabilizador de solo polimérico “Paragon M10+50” funciona muito bem monocomponente e juntamente com ligantes minerais (cimento, cal, cinza volante), possibilitando a obtenção de composições com propriedades físicas e mecânicas melhoradas em decorrência do tratamento do solo. Esta combinação de aditivos adicionados à mistura de solo tratada permite obter composições com maior resistência e deflexão elástica.

Isto é mais relevante ao realizar trabalhos de reparação de estradas utilizando a tecnologia de “reciclagem a frio” ao instalar a camada superior da base do pavimento rodoviário ou a camada inferior do revestimento. Os resultados desse fortalecimento do solo são significativamente superiores aos das emulsões betuminosas ou cimentos normalmente utilizados para esta tecnologia.

Alguns dos estabilizadores de solo competitivos existentes são inferiores ao estabilizador de solo de polímero “Paragon M10+50” em termos de preço e qualidade, enquanto outros são inferiores em resistência ao gelo. Muito ponto importanteé que, ao contrário da maioria dos materiais competitivos, o “Paragon M10+50” num futuro muito próximo será um produto produzido na Rússia a partir de componentes químicos nacionais, o que afetará significativamente o seu custo e tempo de entrega aos consumidores.

Deve-se notar que hoje na Rússia existe uma base regulatória e técnica atual suficiente, mas que precisa ser melhorada, que permite o uso de tecnologia complexa de estabilização e tecnologia complexa de fortalecimento do solo para resolver uma ampla gama de problemas de engenharia e o uso de fortalecimento dos solos locais no desenvolvimento de estruturas de pavimentos rodoviários de diversas categorias técnicas. Em primeiro lugar estamos falando sobre sobre documentos como:

• Padrão organizacional (TU) para cada estabilizador específico;
• SP 34.13330. (2012SNiP 2.05.02-85*) “Rodovias”;
• SP 78.13330. (2012SNiP 3.06.03-85*) “Rodovias”;
• GOST 30491-97 “Misturas organominerais e solos reforçados com ligantes orgânicos para construção de estradas e aeródromos”;
• GOST 23558-94 “Misturas de brita, cascalho e areia e solos tratados com ligantes inorgânicos para construção de estradas e aeródromos”;
• ODN 218.046-01 “Projeto de pavimentos rodoviários flexíveis”;
• ODM 218.2.017-2011 “Projeto, construção e operação de estradas de baixa intensidade”.

O dimensionamento do pavimento rodoviário e o tipo de revestimento são tomados em função das características de transporte e operacionais e da categoria da estrada a ser projetada, tendo em conta a intensidade e composição do tráfego, as condições climáticas, as recomendações sanitárias e higiénicas, bem como a disponibilidade de materiais de construção locais na área de construção de estradas

No caso de utilização de solos reforçados nas camadas estruturais de pavimentos rodoviários com aditivos que melhorem a mistura de solo em proporções ótimas, é necessário levar em consideração que:

• — a camada de revestimento deve proporcionar a capacidade de carga necessária e as qualidades de transporte e operacionais da estrada;
• — a camada superior da base – a capacidade de carga necessária do pavimento rodoviário, protegendo as camadas subjacentes da humidade e do gelo;
• - camada inferior da base - redistribuição de cargas na camada de trabalho do subleito e sua proteção contra umidade e levantamento.

Ao mesmo tempo, dependendo da localização da camada de solo reforçada na estrutura do pavimento, é determinado o valor de indicadores físicos e mecânicos da mistura de solo como resistência à compressão e tração, módulo de elasticidade, resistência ao gelo e resistência à água. O consumo de aditivos na mistura de solo para cada camada estrutural é selecionado de forma que os indicadores resultantes de solos complexamente reforçados atendam aos requisitos dos regulamentos regulamentares e técnicos vigentes. Foi estabelecido e confirmado por muitos anos de pesquisa em laboratório e condições de produção que quando os solos são reforçados com dois materiais ligantes caracterizados por propriedades muito diferentes, mas não antagônicas, e estruturas diferentes (por exemplo, cristalização, característica dos cimentos, e coagulação, característico de composições betuminosas e poliméricas), adquirem maior resistência ao cisalhamento, resistência ao gelo e à temperatura e, se necessário, podem ser materiais menos rígidos e deformáveis. Os métodos que combinam a adição de dois ligantes ou um ligante e um surfactante do tipo hidrofóbico (surfactante-estabilizador de solo) no fortalecimento de solos são chamados de métodos complexos (tecnologia para fortalecimento complexo de solos). No processo de explorar os benefícios inerentes métodos integrados fortalecimento do solo, descobriu-se que se formam tipos até então desconhecidos de estruturas espaciais complexas de tipo combinado. Característica dessas estruturas é que com o processo tecnológico correto, dois tipos de estruturas binárias espaciais são formadas em microvolumes de solo reforçado, caracterizadas por propriedades diferentes, complementando-se e compensando as deficiências do solo reforçado de cada uma das monoestruturas. Essas estruturas binárias (combinadas) são interpenetrantes.

O uso de composições poliméricas estabilizadoras de solo especialmente desenvolvidas para tais casos em misturas cimento-solo como aditivos químicos cria recursos adicionais para a construção de pavimentos rodoviários com monolíticos resistentes ao gelo bases impermeáveis. Quando estabilizadores de solo poliméricos, que reagem quimicamente com o cimento, são adicionados às misturas de solo, os solos reforçados adquirem propriedades melhoradas (resistência, elasticidade, resistência à água, resistência ao gelo, capacidade de fabricação) e eliminam as principais desvantagens dos solos de cimento, como a formação de temperatura e fissuras de contração com transmissão (reflexão) em camadas de revestimento. Pesquisa de longo prazo em vários países o mundo mostra que os indicadores de resistência das misturas de solo tratadas com estabilizadores de solo poliméricos são significativamente melhorados com a adição de ligantes inorgânicos (cimento), e a adição de um estabilizador polimérico à mistura de solo leva a uma melhoria nas características de deformação de solos reforçados (solos de cimento). Além disso, as propriedades dos solos reforçados melhoradas com aditivos poliméricos permitem aplicar os princípios de unificação de estruturas, o que garante um mínimo de camadas estruturais, operações tecnológicas, tempo e equipamentos para sua construção. Os princípios de unificação de estruturas utilizando solos complexamente reforçados permitem prever toda a variedade de influências dos fatores naturais e climáticos, eliminar algumas dessas influências e reduzir a lista de tarefas a serem resolvidas durante a construção a duas principais:

• garantir a capacidade de carga e resistência das roupas devido à base;
• manter a estabilidade da estrutura da estrada, evitando a umidade na camada de trabalho do subleito e nas camadas de base.

Esta abordagem de projeto, em muitos casos, reduz a necessidade de usar estruturas multicamadas complexas, bem como camadas especiais estritamente funcionais (drenagem, camadas de interrupção, proteção contra congelamento, isolamento térmico, etc.). O número, a espessura das camadas e sua combinação dependem do problema de engenharia a ser resolvido e são determinados por cálculos e estudos de viabilidade da estrutura rodoviária.

Para a construção de estradas utilizando a tecnologia de fortalecimento complexo de solos por meio da mistura de solos locais e aditivos no canteiro de obras, é utilizada uma equipe especial de equipamentos de construção de estradas. Via de regra, inclui uma motoniveladora, um caminhão-tanque (aspersor) para entrega de água, um rolo de 15 toneladas, um distribuidor de ligante, uma carregadeira, além de equipamentos de mistura de solo para construção de estradas que garantem a precisão necessária na dosagem dos componentes adicionado ao solo e a uniformidade da mistura do solo sendo reforçada. Esses equipamentos de mistura de solo incluem cortadores de solo, recicladores e plantas móveis de mistura de solo. Esta tecnologia moderna e altamente eficiente pode melhorar significativamente a qualidade dos trabalhos de reforço (fortalecimento complexo) de solos, bem como reduzir o tempo necessário para a conclusão dos trabalhos. Atualmente, esses equipamentos especiais para construção de estradas são produzidos por vários fabricantes estrangeiros líderes, como: Caterpillar (EUA), Terex EUA), Roadtec (EUA), Sakai, Niigata e Komatsu (Japão), Bomag e Wirtgen (Alemanha), Bitelli e FAE (Itália), XCMG XLZ250K e WR2300E (China). As máquinas Caterpillar, Bomag e Bitelli são construídas de acordo com o mesmo projeto.

Ao utilizar equipamentos de alto desempenho na construção ou reparo de estradas, como recicladoras autopropelidas (Catarpiller, Bomag, Wirtgen, etc.) ou moinhos de solo montados, como Stehr ou FAE, 2.000 a 4.000 m² de material estrutural podem ser instalados durante um turno de trabalho. O principal corpo de trabalho das recicladoras, onde a mistura de solo é misturada com aditivos, é uma fresa com fresas cilíndricas (Fig. 2). A quantidade de solução estabilizadora de solo e outros ligantes líquidos introduzidos no solo tratado é dosada com precisão por uma bomba, que é controlada por um sistema microprocessador, que garante os parâmetros físicos e mecânicos exigidos do solo fortalecido resultante. Quando aditivos ligantes em pó, como cimento ou cal, são usados ​​junto com um estabilizador de solo, eles são distribuídos uniformemente sobre a superfície antes da moagem com distribuidores especiais e depois completamente misturados com o solo e outros aditivos usando um reciclador.

A empresa Wirtgen produziu recicladores modelos 1000 CR, 2100 DCR, CR 4500, WR 2500, além da unidade WM 400 (atualmente está sendo produzido o modelo WM 1000) para preparar uma suspensão cimento-água e trabalhar em conjunto com o WR 2500 O modelo WR 2500 da empresa está entre os recicladores mais avançados, permitindo o uso. tecnologias mais recentes V ampla gama obras - desde o fortalecimento de solos fracos até a restauração pavimentos de concreto asfáltico(reciclagem a frio).

Deve-se notar que atualmente na Rússia não há produção de equipamentos de mistura de solo para construção de estradas deste nível. Devido à urgência da introdução de tecnologias de fortalecimento do solo na indústria rodoviária, os fabricantes de equipamentos de construção rodoviária precisam voltar sua atenção para a produção de equipamentos nacionais de mistura de solo de alta qualidade o mais rápido possível.

A contratação de um destacamento de equipamentos de construção rodoviária (Fig. 3) para trabalhos de reforço de solos justifica-se em projetos de execução de obra (WPP) e projetos de organização de construção (COP) de acordo com SNiP 12-01-2004.

As obras de reforço dos solos devem ser precedidas de medidas de instalação de sistema de drenagem (valas, valas, tubos de drenagem).

O cálculo dos parâmetros do processo tecnológico é realizado no canteiro de obras, o que inclui a determinação do comprimento da aderência (trecho de estrada em construção com repetidas processos de produção, a composição e o âmbito de trabalho onde se situam as principais instalações de produção, realizando uma ou mais operações de trabalho de fluxo especializado combinadas no tempo).

É seguro dizer que t tecnologia para estabilizar e fortalecer solos é solução ideal criar uma infra-estrutura de transportes moderna no nosso país, permitindo não só garantir a necessária capacidade de carga das bases dos pavimentos rodoviários, mas também, na maioria dos casos, minimizar custos, tempo de conclusão das obras e necessidade de materiais inertes.