Файл: Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 105

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

практических целей обычно достаточна прочность укрепленного грунта в водонасыіщенном состоянии в пределах 25—50 кГ/см2. Следовательно, суммарный расход реагентов для укрепления пес­ чаных грунтов может составлять 3—5% от веса грунта (без уче­ та веса воды, содержащейся в формалине).

Описанный способ пригоден для укрепления не только песча­ ных грунтов. Из рис. 35 видно, что мочевиной и формалином в присутствии сернокислого окисного железа и тиомочевины можно эффективно укреплять супеси и суглинки. Для достижения проч­ ности, равной 25—З'О кГ/см2, расход реагентов соответственно со­ ставляет 5—7 и 8—,10%. іКоличество сульфата окиси железа должно назначаться в пределах 0,75—1,'25% от веса обрабатывае­ мого .материала.

Разработанный способ был проверен летом 1969 г. в Ленин­ градской обл. Местный песчаный, грунт обрабатывали мочевиной и формалином по предлагаемому способу и обычным методом с использованием карбамидной смолы М-19-62 промышленного про­ изводства и щавелевой кислоты в качестве отвердителя.

Испытания на прочность укрепленных грунтов проводились путем определения числа ударов ударником Дор.нии. Данные о расходе и составе укрепляющих добавок приведены в табл. 27, а данные о прочностных показателях — в табл. 28.

На основании выполненных работ можно сделать следующий вывод: укрепление грунтов мочевиной и формалином в присутст­ вии сульфата окиси железа и тиомочевины обеспечивает высокую прочность и водоустойчивость укрепленного материала, отлича-

Рис. 35. Прочность грунтов различ­ ного состава, укрепленных мочевиной и формалином. Общее количество со­ ставляющих—9% от веса грунта (без учета воды в форйллине). Количест­ во добавок (процент от веса смолы): мочевины и тиомочевины—5,13; моче­ вины—2,31; формалина—3,87; суль­

фата окиси железа— 1 %:

J образцы выдерживались в воздушновлажной среде; 2 — то же, в воздушносу­ хой среде;

-------- — прочность образцов при 6 - суточном хранении и суточном водонасыщении; -------- — прочность образцов при 2 -суточном хранении и суточном водонасыщеи'іш

L09


Т а б л и ц а

2 7

RS

Вводимые в грунт добавки

§

 

О

 

Смола М 19-62,

Feu(SO,)3, % от

Мочевина, %

Тиомочевниа,

ч

*

С

% от веса

% от веса

 

 

веса смолы

от веса грунта

 

 

грунта

 

 

грунта

Суммарное ко­ Формалин, % личество доба­ от веса грунта вок, % от веса

грунта

1

 

8 , 0

 

 

0,78

 

_

 

_

 

8,78

2

 

 

й

 

1 , 0

 

2,83

2,31

 

3,55

 

9,68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

Вес воды, содержащейся в формалине, не учтен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 28

Щ

 

 

 

 

 

Срок проведения испытания,

сутки

 

 

 

э

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

О

1

2

 

 

6

 

8

 

10 1 u

 

Ч

3

 

4

5

7

9

30

 

 

 

 

 

 

Количество ударов ударником

Дорнии

 

 

1

55

103

 

 

139

129

 

137

149

192

112

156

250

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

58

177

250

 

250

250

250

250

250

250

250

250

250

72

 

91

71

61

52

61

6 8

61

62

61

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

В показателях количества

ударов,

выраженных

дробью,

в числителе — количество

ударов

ударника, в знаменателе — глубина его погру­

жения (в мм). В

остальных случаях указано количество ударов, при которых

наконечник погружается на 100 мм.

 

 

 

 

 

 

ется простотой технологии работ и может полностью осущест­ вляться на основе имеющихся средств механизации.

Исследование способов повышения эффективности укрепления грунтов фурфурол-анилиновой смолой методом смешения *. В на­ стоящее время укрепление грунтов ФАС рекомендуется произво­ дить путем последовательного внесения в грунт анилина и фур­ фурола при использовании в качестве отвердителя соляной кис­ лоты и ее солей.

Ори выполнении опытных работ были поставлены задачи: още-

гнить эффективность технологии, при которой первым в грунт вно­ сится фурфурол (сравнительно малотоксичный реагент), а затем анилин; изыскать новые эффективные отвердители и установить особенности смолообразования при видоизмененной технологии работ.

Для лаібораторных исследований применялись грунты, прин­ ципиально отличные по своему зерновому и минералогическому составу: тонкодисперсные полиминеральные суглинки, мономине­ ральный глуховецкий каолин, песок ледникового происхождения и чистый кварцевый песок.

іПолиминеральные грунты естественного состава использова­ лись для определения физико-механических свойств укрепленных

1 В исследованиях принимали участие А. И. Клименко и А. А. Колобов.

ПО


Рнс. 36. Зависимость

прочности

труп-

<3

SB

^

 

тов, обработанных

ФАС

от

вида

а

40

грунта и порядка внесения реагеи-

 

 

 

 

тов:

 

при ук-

§ 5

30

--------— прочность

грунтов

 

 

реплении

их в

последовательности

 

 

фурфурол—анилин;------------- то же, ;>§

 

в последовательности

анилин—фур-

^

 

 

 

фурол;

 

 

 

1 — легкие

суглинки;

2 — тяжелые

суглнн- 'fe

 

 

ки;

3 — песок

 

 

^

 

Возраст образцов, сутки

грунтов. Мономинеральные грунты применялись при исследовании) процессов смолообразования ИК-спектроскопией.

При определении прочностных показателей укрепленных грун­ тов образцы изготовляли стандартным методом и испытывалипри воздушновлажном и воздушносухом хранении в течение 1, 3 и 7' суток. Часть образцов после воздушновлажного и воздушносухого хранения подвергали водонасыщению. Количество ФАС было при­ нято равным 1 % от веса грунта. Соотношение Ф : А составляла

1 : 2.

.Опыты показали, что при внесении в г.ру.нт фурфурола первым у легких .связных грунтов в ряде случаев может наблюдаться уве­ личение прочности до 30—35%. При укреплении песчаных и су­ глинистых грунтов увеличение прочности практически не наблю­ дается. Однако с течением времени иногда наблюдается .некоторое снижение прочности укрепленных грунтов. Предполагая, что та­ кое снижение может происходить из-за применения малоэффек­ тивного отвердителя —соляной кислоты, в дальнейшем в качестве отвердителя использовался сульфат окиси железа.

Сульфат окиси железа является более эффективным отверди­ телей, чем соляная кислота (рис. 36). По сравнению с соляной кислотой он обеспечивает более высокие и стабильные показатели прочности укрепленных грунтов.

Из таібл. 29 видно, что даже в наиболее неблагоприятном слу­ чае, когда жидкая часть фурфурола до внесения анилина в жар­ кую погоду может испариться, внесение фурфурола в грунт пер­ вым является более рациональным и обеспечивает повышенную прочность грунта.

Для выяснения особенностей смолообразования при разном порядке внесения в грунт исходных реагентов были проведены, спектроскопические исследования (рис. 37). В спектре каолина, обработанного фурфуролом и анилином, интенсивность всех трех полос (в области гидроксильных групп) по сравнению с чистым каолином резко уменьшается со смещением на М см~1 в низко­ частотную область. Это можно объяснить тем, что, помимо меж­ молекулярных, возникают внутримолекулярные водородные связи.

В спектре каолина, обработанного вначале анилином, а затем

фурфуролом, интенсивность всех трех полос поглощения

по срав-

!

іп;


 

 

 

 

Т а б л и ц а

2 9

 

 

Прочность

грунта, кГ/см*

 

 

Порядок внесения

Воздушносухое хранение, сутки

Воздушновлажное

 

 

 

реагентов

 

 

 

хранение

 

 

3

7

б суток,

 

 

1

водопасыщение—

 

 

 

 

1 сутки

 

Б ез высушивания

грунта после, ві есенмя реагеитоі

 

А + Ф + О

1 0 — 12

17-19

23-25

10-13

 

Ф + А + О

13—15

22—24

28-30

21-30

 

При высушивании грунта после внесения первого реагента

 

А + Ф + О

6—7

13-14

22—23

 

 

Ф + А + О

8 - 9

18—20

27-2S

 

 

П р и м е ч а II и е.

Принятые

обозначения: А аналин,

Ф — фурфурол,

О —

отвердитель (соляная

кислота).

 

 

 

 

Рис. 37. ИК-спектры грунтов и реагентов:

/ — каолин; 2 — каолнн + аннлнн; 3 — каолин+ +фурфурол+анилнн; 4 — каолин + анилин+фурфурол

нению с чистым каолином так­ же несколько уменьшается, но •не настолько резко, как в об­ разцах каолина, обработанно­ го фурфуролом, а затем ани­ лином. Следовательно, повы­ шение прочности грунтов, ук­ репленных ФАС при внесении первым фурфурола, можно объяснить увеличением в этом случае интенсивности водород­ ных связей. Однако это спра­ ведливо лишь для грунтов с глинистыми частицами каоли­

нового типа. При

укреплении

грунтов

с повышенным содер­

жанием

монтмориллонитовых

и гидрослюдистых

минералов

порядок

внесения

реагентов

практически не оказывает вли­ яния. Повышение эффективно­ сти укрепления грунтов ФАС при введении первым в грунт фурфурола может происходить не только за счет увеличения интенсивности водородных свя­ зей, но и из-за увеличения интенсивности ван-дер-ваальсо-

ВЫ'Х сил.

Чем больше дипольный мо­ мент молекулы, тем большей активностью она обладает при взаимодействии с поверхно-

112


стыо минералов. Как известно, молекулы фурфурола обладают большими дипольными моментами (3,6-10~18 эл/ст. ед) по сравне­ нию с молекулами анилина (1,55-ІО-18 эл/ст. ед), поэтому они могут и более прочно связываться с поверхностью грунтовых частиц.

Проведенные исследования нельзя считать законченными, по­ скольку повышение прочности укрепленных грунтов ФАС при вне­ сении фурфурола первым наблюдается лишь у определенной груп­ пы грунтов. В ряде случаев порядок внесения реагентов не ока­ зывает влияния на эффект укрепления. При контрольных испыта­ ниях на целом ряде грунтов более высокий эффект был получен при внесении первым в грунт анилина. Поэтому при производстве строительных работ непосредственной обработке грунтов ФАС должны предшествовать предварительные испытания грунтов с целью определения наилучшего порядка внесения реагентов.

Исследование способов укрепления и обеспыливания грунтов фурфурол-анилиновой смолой методом пропитки. При производ­ стве лабораторных работ определялись сравнительные показатели прочности грунтов, укрепленных ФАС, на истирание. Для сравне­ ния одновременно оценивалась износоустойчивость образцов из грунтов, укрепленных цементом, хлористым кальцием и обеспы­ ливающей эмульсией.

При лабораторных работах образцы изготовляли методом сме­ шения, поскольку ставилась задача оценить качества укреплен­ ных грунтов в верхнем слое покрытия.

Испытанию подвергали образцы d=h 5 см из пылеватого тя­ желого суглинка, обработанного цементом в количестве 12% от веса грунта, ФАС, CaCU, обеспыливающей эмульсией при их ко­ личестве 3%. За меру истираемости (%) принималось отношение потери в весе образцов в воздушносухом состоянии после 720 обо­ ротов круга Боме к их первоначальному весу.

Чз данных табл. 30 видно, что сопротивление -истиранию грун­ тов, обработанных ФАС, примерно одинаково с прочностью грун- то-цемента и в 3 раза больше прочности грунтов, обработанных гигроскопическими солями.

 

 

 

Т а б л и ц а

30

Материалы

Влажность грунта

Расход материала,

Относительная

при испытании,

% от веса грунта

истираемость,

%

Портландцемент

1,4

12

1,0

 

ФАС

1,2

3

1,2

 

СаСІ2

3,8

3

3,9

 

Обеспыливающая эмульсия

4,0

3

3,8

 

Без добавок

1,2

 

6,9

 

Обеспыливающая способность ФАС в реальных условиях оце­ нивалась на опытной грунтовой дороге, на которой было устрое­ но пять опытных участков длиной по 40 м. Поверхность грунта обрабатывали методом последовательной пропитки фурфуролом

8—409

113