Известкование, силикатизация и другие методы стабилизации грунта. Укрепление и стабилизация грунтов Метод стабилизации грунтов цементом

Стабилизация и укрепление грунтов

Компания «СТРОЙTRUST»предлагает своим клиентам эффективную технологию - строительство дорог методом стабилизации грунта. Такая методика стала использоваться в начале 80-х годов в Америке, а затем и в странах Европы. Стабилизация грунта представляет собой процесс улучшения прочностных характеристик грунта путем введения в него определенного количества связующих агентов. Необходима стабилизация грунтов в дорожном строительстве, возведении сооружений и зданий промышленного и жилого назначения, а также при проведении различных работ на участках с вязким грунтом и другими сложными геолого-геодезическими параметрами.

Основная область применения такого метода, как стабилизация грунта: строительство дорог, их реконструкция и ремонт. Мы используем данный метод для устройства:

временных, вспомогательных, технологических и грунтовых дорог (стабилизация грунтовых дорог);

• полигонов ТБО и опасных веществ;
• вертолетных площадок и взлётно-посадочных полос;
• портовых контейнерных терминалов;
• основания под железнодорожные пути;
• тротуаров, парковых, велосипедных и пешеходных дорожек;
• парковок, автостоянок, торговых и складских центров и терминалов;
• оснований под стадионы, спортивных и детских площадок;
• оснований под укладку тротуарной плитки, промышленные полы и др.

Технология стабилизации грунта

Выделяют глубинную (массовую) и поверхностную стабилизацию грунта. При глубинной технологии связующее вводят на глубину до 5 метров, а при поверхностной - добавки распределяют по поверхности, а затем смешивают с грунтом посредством фрез.

Технология стабилизации грунта основана на измельчении с последующим перемешиванием непосредственно на месте строительства вяжущего (как правило, цемента) с местным грунтом и одновременным добавлением комплекса определенным образом подобранных веществ. Таким образом, в конструкции основания используется не привозной материал (щебень, песок), а местный укрепленный грунт с определенными характеристиками.

Стабилизация грунта, цена которой определяется различными факторами, имеет множество методологий проведения, различающихся составом вяжущих средств. Такие вещества делятся на группы:

• сухую;
• водно-эмульсионную;
• комбинированную (смешанную).

Наибольшую популярность получила классическая «сухая» технология (стабилизация грунтов известью и стабилизация грунта цементом). В этом случае не требуется предварительное увлажнение: для схватывания цемента достаточно влаги, содержащейся в почве. Если же естественное содержание воды высоко, то увеличивают содержание в смеси извести, способствующей выведению избытка влаги. Для того чтобы точно определить расход материалов, проводят лабораторный анализ грунта.

Мы выполняем работы при помощи специального оборудования, включающего высокопроизводительные современные грунтосмесительные дорожные фрезы - ресайклеры и стабилизаторы грунта. Данный метод требует точного соблюдения технологии, лабораторного контроля всех этапов работ. Наши специалисты, благодаря многолетнему опыту и высокой квалификации, обеспечат подбор оптимального состава компонентов в зависимости от заданных условий и требуемых характеристик.

Стабилизация и укрепление грунтов: преимущества

Стабилизация грунта, осуществляемая профессионалами компании «СТРОЙTRUST», обладает следующими преимуществами.

• Возможность проведения работ во влажных условиях.
• Отсутствие необходимости вывоза неиспользованного грунта.
• Возможность использования в качестве сырья побочных промышленных продуктов.
• Уменьшение количества привозного материала.
• Снижение воздействия на окружающую среду.
• Снижение затрат на закупку и перемещение стройматериалов, содержание построенных объектов.
• Уменьшение общей стоимости строительства дорог (до 20%).
• Снижение масштабов земляных работ и сроков строительства в целом.
• Обеспечение покрытия с долгим сроком эксплуатации, высоким уровнем морозоустойчивости и водостойкости.
• Полученное покрытие улучшает свою несущую способность по мере эксплуатации.

При осуществлении такого метода, как стабилизация грунтов, стоимость определяется видом и характеристиками используемой техники, составом и количеством добавляемого комплекса веществ, объемом работ. Мы предлагаем максимально качественное выполнение работ при минимальной стоимости.

СТАБИЛИЗАТОРЫ

Модификаторы или ионнообменные стабилизаторы делятся на органические, химические и синтетические, но принцип воздействия на грунт у всех одинаков, это моллекулярное воздействие на частицы грунта - основан на замещении ионов в гидратированной оболочке на поверхности глинистых частиц грунта. В обычном состоянии частицы грунта удерживаются силами химического и электростатического взаимодействия, связующей электростатической водой. Силы электростатического взаимодействия на поверхности частиц грунта постоянно образуется слой из отрицательно заряженных ионов, определяющих ее способность к смачиванию. Принцип: замещение анионов OH на поверхности частиц грунта, путем диссоциации молекулами стабилизатора в результате слой стабилизированного грунта приобретает повышенную плотность, дополнительную прочность, что делает возможным улучшение несущей способности всех плотных и полуплотных грунтов.

Методика производства работ, сводится к обработке модификатором или стабилизатором имеющегося (существующего) грунта основания в предпологаемом месте строительства (реконструкции, капитального ремонта) дороги, т.е. без дополнительных издержек и затрат на грунты и материалы основания дороги по классическим технологиям (песок, щебень).

В сравнении с необработанным грунтом, уплотнение грунта стабилизированного в 3-5 раз выше! Появляется возможность получить дорожное основание, желаемой несущей способности при использовании 75-100% имеющегося на месте строительства дороги грунта.

ВНЕСЕНИЕ СТАБИЛИЗАТОРОВ

• Улучшение свойств грунта и его НС остается постоянным продолжительное время и улучшается под воздействием движущегося на поверхности транспорта. Благодаря прочности и повышению стабильности обработанного грунта становится возможной долговечность, что также сокращает дальнейшие расходы по содержанию сооружения.
• Стабилизаторы могут использоваться со всеми типами грунтов. Она активирует связующую силу любого вида грунта и сразу сокращает вредное воздействие воды на длительный период времени.
• Надолго модифицирует грунт и поэтому может использоваться как на строительной площадке (на месте), так и на специально оборудованной для этого площади. Обработанный один раз грунт надолго сохраняет эффект.
• Более высокая НС обработанного грунта достигается за счет улучшенной связующей функции грунта, что также ведет к понижению риска износа поверхностного слоя грунта. При использовании обработки грунта в строительных целях сокращаются и другие расходы, в среднем на 15-20%. И это только экономия непосредственно при строительстве, не говоря об экономии средств благодаря долговечности.
• Использовать очень просто, так как главную роль при этом играет сам грунт. В большинстве случаев используются одинаковые количества добавок, чтобы достичь желаемого результата. Это означает простоту в использовании уже имеющихся технических средств, достижение желаемого результата и безопасность для окружающего мира, а эффективность исследуется при лабораторных тестах.

Система прошла многочисленные тестирования и проверки. В большинстве случаев даже стандартные количества показывают лучшую плотность грунта, слабое проникновение воды и редуцированное разрушение под воздействием воды. Заложенный уровень НС в 3 – 5 раз больше в сравнении с неулучшенным грунтом, с учетом того, что тестируемые блоки были высушены перед контролем.

Обработанный ею грунт имеет следующие преимущества:

• более эластичный в сравнении со смешанным с цементом или известью слоем грунта;
• может использоваться повторно;
• сокращает проникновение воды и сохраняет плотность грунта;
• увеличивает прочность материала;
• сокращает эрозию и проницаемость;
• может легко быть использован при строительстве;
• сможет быть использован на имеющемся материале либо смешиваться заранее на специальном предприятии и храниться до использования.

Глубина улучшаемого слоя

В основном стабилизатор смешивается с грунтом на глубину 20-25 см, и стандартное рекомендуемое количество – 0,2 литра на 1 м. Фактическая глубина, так же, как и горизонт, где начинается улучшение, определяется качествами грунта. Однако следует принимать во внимание, что реальная плотность улучшенного грунта намного выше, чем у неулучшенного, что может значительно отразиться на экономии расходов.

В каком месте нужно начинать уплотнение

Правила, пригодные для обычных земляных работ, используются и здесь, то есть уплотнение должно быть проведено до оптимального уровня содержания влаги либо быть немного выше (или, например, в случае надвигающегося ливня, сразу после конструкции). Если уплотнение по каким-либо причинам не может быть проведено сразу, так что грунт слишком сильно высыхает, недостающая влажность должна быть восполнена с помощью воды из цистерны и затем грунт должен быть уплотнен.

Преимущества системы в сравнении с бетонной стабилизацией

Цемент может использоваться с целью осушения слишком влажного грунта и с целью уплотнения. Также он подходит для стабилизации некоторых видов рыхлого грунта. Однако, имея дело с плотным грунтом, который также может содержать органические загрязнения, возможно возникновение проблем при использовании цемента. С другой стороны, при соединении слишком больших количеств цемента хрупкий слой слабого цемента может вздыбиться, что ведет к разлому на куски, причиной всему этому служат динамические колебания транспорта (вибрация). Это может привести к очень неприятным ситуациям в поверхностном слое грунта, как только трещины проявятся в слое покрытия. Со стабилищаторами эти недостатки могут быть полностью проигнорированы. Добавки надолго изменяют грунт и придают ему такие свойства, которых у него не было и которые он уже не потеряет.

Где еще применяют стабилизаторы

Во всех случаях, где используется грунт в качестве материала, рекомендуется применять стабилизаторы, например:

• производство высококачественных кирпичей из грунта;
• защита склонов от почвенной эрозии;
• защита прудов и озер от просачивания воды и т.п.

Технологии укрепления грунта с использованием связующих ферментов, стабилизаторов, химических добавок

Технология укрепления/стабилизации грунтов с использованием неорганических вяжущих материалов применяется в строительстве более 60 лет, как в нашей стране, так и во многих зарубежных странах.

При использовании данной технологии, в зависимости от конечного результата, разделяют стабилизацию грунтов и укрепление грунтов.

При стабилизации грунтов имеется возможность улучшить условия уплотнения местных грунтов, в том числе переувлажненных и пучинистых. Данный метод позволяет устраивать морозозащитные слои, а так же увеличить несущую способность грунтов оснований.

При укреплении грунтов происходит существенное увеличение физико-механических характеристик местных грунтов. Метод применяется для устройства как морозозащитных слоев, так и несущих слоев оснований.

Нормативные документы: ГОСТ 30491-97. «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия». ГОСТ 23558-94. «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия».

Область применения

При отсутствии в районе строительства месторождений прочных каменных материалов, а так же песчаных грунтов пригодных для строительства оснований, как показывает отечественный опыт, можно эффективно использовать имеющиеся местные грунты, улучшенные или укрепленные различными вяжущими материалами.

Технология стабилизации/укрепления грунтов по методу смешения на месте может быть использована при строительстве конструктивных слоев основания: верхнего и нижнего слоя.

Описание

Использование вяжущих материалов при стабилизации/укреплении местных грунтов позволяет увеличить плотность, повысить водостойкость и морозостойкость.

Современное оборудование позволяет эффективно проводить улучшение/укрепление местных грунтов непосредственно на месте на большую глубину (до 40 см) за один рабочий проход с большой точностью дозировки вяжущих материалов.

Существующее однопроходное смесительное оборудование позволяет получать однородную смесь даже при работе с грунтами повышенной влажности.

Вяжущие материалы и добавки

Основными и доступными минеральными вяжущими материалами являются цемент и известь. Обычно, дозировка составляет от 3 до 10% (?6%) от массы укрепляемого грунта.

При использовании извести или цемента для стабилизации или укрепления грунтов практически всегда удается обеспечить требуемый коэффициент уплотнения грунта на основе лабораторных подборов дозировки вяжущих материалов.

Для укрепления цементом наиболее пригодны пылеватые супеси и песчано-глинистые грунты оптимального состава.

Технология производства работ

При проведении работ выполняются следующие технологические операции:

• Планировка поверхности основания
• Дозировка органических вяжущих материалов и распределение
• Смешивание фрезеровальной машиной на заданную глубину, в случае необходимости дозировка органических вяжущих (битумной эмульсии) и химических добавок непосредственно в смеситель.
• Планировка и уплотнение основания до заданных показателей.

Специальный комплект механизмов может иметь производительность от 5000 до 15000 м3 в смену в зависимости от глубины укрепления и возможности доставки на объект требуемого количества вяжущих материалов.

Особенности вертикальной планировки площадок с применением технологии стабилизации/укрепления грунтов

При проектировании вертикальной планировки территорий обычно используется общий принцип планирования земных работ с учетом, так называемого, «нулевого баланса земляных масс». Данный принцип позволяет снизить затраты, связанные с перемещением земляных масс по территории, а так же позволяет исключить перевозки, как недостающих, так и излишних материалов и вывоз грунта.

Традиционный метод земляных работ имеется следующие недостатки:

• Возникает необходимость вывоза непригодных (переувлажненных, пучинистых) грунтов
• При строительстве открытых площадок (внутренние дороги, стоянки), имеется проблема проектирования конструкций дорожных одежд с обеспечением требований по морозоустойчивости, в Центральном регионе РФ для обеспечения данного требования общая толщина конструкций требуется устройство конструкций общей толщиной около 1,0 м Окончательный уровень вертикальной планировки оснований не совпадает с уровнем «нулевого баланса земляных работ», это означает, что для устройства оснований необходимо доставка значительного объема привозных материалов (песок, щебень и т.д.). Соответственно дополнительные затраты.
• Дорожное строительство . Обработка негашеной известью грунта, предназначенного под строительство дорожного полотна, дает возможность получить твердое основание с хорошими несущими характеристиками. Известь модифицирует мелкозернистые и влажные глинистые грунты, а также стабилизирует химически активный грунт за счет пуццолановой реакции.

При использовании технологии стабилизации/укрепления грунтов имеется возможность применить более оптимальное решение при строительстве объектов различного назначения.

Применение технологии стабилизации/укрепления грунтов позволяет получить до 20% экономии по сравнению с традиционным методом.

Для устройства бетонных промышленных полов рекомендуется выполнять стабилизацию основания по двум причинам.

Во-первых, качественное прочное основание.

Строительство дорог: технология стабилизации грунта при применении современных материалов и методов строительства

Эта технология является заменой традиционным щебеночным и бетонным основаниям стабилизированным грунтом. Данное основание можно эксплуатировать как самостоятельно, без нанесения слоя асфальта, так и вместе с ним. Строительство может вестись как с перемещением, так и без перемещения грунта (инъекции различного давления), используя почву, находящуюся по месту выполнения работ.

В Европе эта технология используется при подземных работах и дорожном строительстве: строительство тоннелей, метро, дорог, стояночных площадок, автомагистралей, аэродромов, каналов и трубопроводных траншей, а также строительстве дамб и искусственных водоемов, портов, водохранилищ (уплотнение и герметизация). Кроме того, технология применима при укрепление и герметизация мусорных свалок, строительстве городских дорог и дорог местного значения, тротуаров, велосипедных дорожек. Она эффективна при формировании складских и производственных площадок, полов в цехах и ангарах, дорожного покрытия на предприятиях, парковок для легкового и грузового транспорта, дорог и промышленных площадок в нефтехранилищах для перерабатывающих предприятий.

Принцип действия технологии стабилизации грунта, заключается в стимулировании ионного обмена частиц почвы и молекул воды. Система состоит из нескольких компенентов: за счет их совместного действия, частицы грунта при механическом уплотнении под давлением сближаются друг с другом, при этом происходит консолидация грунта.

В результате применения данной технологии, увеличиваются физико-механические параметры грунта, его гидроизолирующие свойства и улучшается защита от эрозии.

Грунтобетон с "Geosta K-1" - дорожное покрытие

Наличие техники, на сегодняшний день, позволяет выполнять строительство до одного километра дорожного покрытия в день. При необходимости объем работ можно увеличить до 5-10 км в день с привлечением дополнительных машин. Привлекательность использования технологии заключается не только в сжатых сроках строительства, а также в своей экономичности, практичности и долговечности.

Почему технологии стабилизации грунта популярны в Европе?

Потому что данная технология повышает прочность и водостойкость основания автомобильной дороги, его несущей способности и стойкости к эрозии без замены и перемещения грунта при малых дозировках порошкообразного вяжущего (1,5…2,0%). Сохраняется экосистема!Открывать движение по построенному участку можно сразу по завершению строительства. Сокращается время строительства дорожного полотна, за счет применения простого бесшовного строительного метода (уменьшение потребности большого количества дорожно-строительной техники и уменьшения времени ожидания окончания производства работ).

Стоит акцентировать внимание, что технология позволяет сэкономить не только время процесса строительства, но и денежные средства за счет минимизации транспортных затрат и при длительном сроке эксплуатации (низкие производственные расходы и расходы по содержанию, высокая грузоподъемность и морозоустойчивость).

Нами отмечено, что предлагаемая система позволяет достичь экономии материалов и трудозатрат от 20% до 30% за счет исключения щебня и трудозатрат по его доставке, использования грунтов на месте строительства, что также ведет к сокращению срока ввода объектов в эксплуатацию в 2-3 раза, в сравнении с аналогичными проектами без использования данной технологии.

Препарат GEOSTA ®

«Geosta K-1» (производства Нидерландов) успешно используют на практике почти во всех странах Западной Европы, Африки, Америки и в целом ряде стран других континентов.

Происхождение препарата «Geosta K-1» относят к 70-м годам в Японии. В начале 90-х технология его использования и производства пришла в Западную Европу – Голландию. Химический состав препарата «Geosta K-1» это смесь набора солей, в том числе: хлоридов натрия, магния и калия и добавок согласно документации производителя, защищенных патентом и зарезервированных товарным знаком.

Препарат имеет вид порошка, легко растворимого в воде экологически совместимого и не оказывающего никакого вредного воздействия на окружающую среду (грунты и подземные воды). Препарат «Geosta K-1» позволяет стабилизировать грунты и их различные смеси с цементом, а также скреплять промышленные отходы, содержащие в том числе и тяжелые металлы. В ходе многолетних экспериментов по скреплению различных промышленных отходов с помощью Geosta® в лабораториях Института Исследований Дорог и Мостов (ИИДМ, Варшава, Польша) достигнуты позитивные и многоообещающие результаты, открывающие возможность их утилизации (хозяйственного исполь зования) и полного обезвреживания.