Состав для устройства основания автомобильных дорог

 

Изобретение относится к дорожным строительным материалам, а именно к составам для устройства дорожного основания. Задача - получение состава для устройства основания автомобильных дорог с высокими эксплуатационными свойствами, а именно, с повышенной и равномерной устойчивостью дорожного полотна в процессе эксплуатации, в результате решения которой обеспечивается повышение скорости набора прочности состава в течение первого месяца твердения и продолжительный рост прочности состава во времени. В составе для устройства основания автомобильных дорог в качестве заполнителя используют мартеновскую пыль, а в качестве неорганической добавки - хлорид магния, или алюминия, или железа, или калия, или натрия, или кальция, или аммония, или их смесей, включая природные или техногенные, в том числе и промышленные отходы, при следующем соотношении компонентов, мас.%: феррохромовый шлак 5-15, гранулированный доменный шлак 0.5-10, мартеновская пыль 10-20, хлорид 0.5-2, вода 4-5, грунт - остальное. Применение заявляемого состава для устройства основания автомобильных дорог позволит увеличить равномерную устойчивость дорожного полотна, а значит и увеличить срок службы автомобильных дорог. 2 табл.

Изобретение относится к дорожностроительным материалам, а именно, к составам для устройства дорожного основания.

Известен состав для устройства основания автомобильных дорог, включающий феррохромовый шлак, неорганическую добавку, воду и заполнитель, в качестве неорганической добавки содержащий ванадиевый ангидрид, а в качестве заполнителя грунт при следующем отношении компонентов, мас. феррохромовый шлак 15-25; ванадиевый ангидрид 1,0-1,5; вода 6-16; грунт остальное [1] Входящий в состав феррохромовый шлак длительно твердеющий гидравлический материал, проявляет свою активность в более поздние сроки твердения, что обуславливает продолжительный рост прочности во времени. Описываемый состав отвечает требованиям, предъявляемым к укрепленным грунтам 2-3 класса прочности по СН-25-74, и рекомендуется для устройства оснований на дорогах 3-5 технических категорий, а также для повышения прочности и устойчивости верхних слоев земляного полотна на дорогах 1 и 2 категорий.

Недостатком состава является недостаточный рост прочности во времени для дорог 1-2 категорий.

Наиболее близким к изобретению по химическому составу и достигаемому результату является состав для устройства основания автомобильных дорог, содержащий феррохромовый шлак, гранулированный доменный шлак, неорганическую добавку, воду и заполнитель, в качестве неорганической добавки содержащий безводный сульфат кальция, а в качестве заполнителя грунт, при следующем соотношении компонентов, мас. феррохромовый шлак 15-25; гранулированный доменный шлак 10-15; безводный сульфат кальция 1,0-1,5; вода 6-16; грунт остальное [2] Входящий в состав феррохромовый шлак медленно, но длительно твердеющий гидравлический материал, проявляет свою активность в более поздние сроки твердения, что обуславливает продолжительный рост прочности во времени.

Предлагаемый состав для устройства дорожных оснований отвечает требованиям, предъявляемым к укрепленным грунтам 1-2 класса прочности по СН 25-74, и рекомендуется для устройства оснований на дорогах 3-5 технических категорий, а также для повышения прочности и устойчивости верхних слоев земляного полотна на дорогах 1 и 2 категорий.

Недостатком указанного состава для устройства основания автомобильных дорог является недостаточный рост прочности во времени для оснований дорог 1 категории. Максимальная прочность состава за 90 сут 58 кгс/см².

В основу изобретения поставлена задача получения состава для устройства основания автомобильных дорог с высокими эксплуатационными свойствами, а именно с повышенной и равномерной устойчивостью дорожного полотна в процессе эксплуатации, в результате решения которой обеспечивается повышение скорости набора прочности состава в течение первого месяца твердения и продолжительный рост прочности состава во времени.

Поставленная задача решается тем, что состав для устройства основания автомобильных дорог, включающий феррохромовый шлак, гранулированный доменный шлак, неорганическую добавку, воду и грунт, в качестве заполнителя, дополнительно содержит мартеновскую пыль, а в качестве неорганической добавки хлориды магния, или алюминия, или железа, или калия, или натрия, или кальция, или аммония, или их смесей, природных или техногенных, при следующем соотношении, мас. феррохромовый шлак 5-15; гранулированный доменный шлак 0,5-10; мартеновская пыль 10-20; хлорид 0,5-2; вода 4-8, грунт остальное.

Сопоставительный анализ заявляемого состава с прототипом (авт.свид. СССР N 739171) позволяет сделать вывод, что заявляемый состав для устройства основания автомобильных дорог отличается от известного дополнительным содержанием мартеновской пыли и использованием в качестве неорганической добавки хлоридов Mg, или Al, или Fe, или К, или Na, или Са, или NH₄, или их смесей, природных или техногенных, в том числе и промышленных отходов, и новым соотношением компонентов, что является достаточным для достижения повышенной скорости набора прочности в течение первого месяца твердения и обеспечения продолжительности роста прочности состава во времени.

Использование хлоридов К или Na, или Са, или Mg, или Al, или Fe, или аммония, или их смесей, природных или техногенных, в том числе и промышленных отходов, в качестве неорганической добавки обеспечивает продолжительный рост прочности состава во времени. Твердение состава обусловлено наличием в феррохромовом шлаке двухкальциевого силиката, образующего при взаимодействии с водой коллоидные растворы гидросиликатов кальция, коагуляция которых с течением времени приводит к образованию прочного камнеподобного тела.

Введение в состав электролитов способствует ускорению этого процесса, причем чем выше заряд и больше радиус катиона электролита, тем быстрее идет процесс коагуляции. Наличие в составе электролита Cl^-, обладающего способностью к комплексообразованию, приводит при взаимодействии с металлами, входящими в структуру шлаков и мартеновской пыли, к образованию сложных ионов типа MgCl^-₄², или AlCl^-₆³, или FeCl^-₆³, что приводит к ускорению образования гидросиликатов кальция.

Введение в состав мартеновской пыли обеспечивает повышение скорости набора прочности состава в ранние сроки твердения. Это обусловлено тем, что тонкодисперсные частички мартеновской пыли, обладающие повышенной реакционной способностью, содержащие в основном окислы железа, при взаимодействии с водой образуют гидрогели, которые обволакивают частички, обеспечивая их агрегирование в устойчивый конгломерат достаточной прочности. Присутствие в воде соединений хлора, образующих с железом комплексные соединения типа FeCl^-₆³, еще более ускоряют процессы образования прочного агломерата.

Предел прочности составов на сжатие определяли по существующей методике испытаний согласно ГОСТ 10180-90. Для этого из указанных смесей, полученных простым смешением всех компонентов в обычных условиях, прессованием под давлением 200 кгс/см² с выдерживанием в течение 3 мин готовили образцыцилиндры диаметром и высотой 70±1 мм. Заявляемый состав приведен в табл.1.

Испытание образцов проводили через 7, 28 и 90 сут нормального твердения (t 20± 2^oС и относительной влажности воздуха не менее 90%). Перед испытанием на прочность образцы заливали на одну треть высоты, через 8 ч заливали полностью и выдерживали еще 16 ч. Результаты испытаний прочности составов для основания автомобильных дорог приведены в табл.2.

Из табл.2 видно, что образцы заявляемого состава для устройства основания автомобильных дорог обладают достаточно высокой прочностью в ранние сроки твердения и повышенной прочностью через три месяца твердения.

Применение заявляемого состава для устройства основания автомобильных дорог позволит увеличить равномерную устойчивость дорожного полотна, а значит и увеличить срок службы автомобильных дорог.

Формула изобретения

Состав для устройства основания автомобильных дорог, включающий феррохромовый шлак, гранулированный доменный шлак, неорганическую добавку, воду и грунт в качестве заполнителя, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит мартеновскую пыль, а в качестве неорганической добавки хлориды магния, или алюминия, или железа, или калия, или натрия, или кальция, или аммония, или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.

Феррохромовый шлак 5 15 Гранулированный доменный шлак 0,5 10 Мартеновская пыль 10 20 Хлорид 0,5 2 Вода 4 8 Грунт Остальноеж

РИСУНКИ

Рисунок 1