RU2768348C1 - Способ укрепления грунта - Google Patents
Способ укрепления грунта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768348C1 RU2768348C1 RU2021119946A RU2021119946A RU2768348C1 RU 2768348 C1 RU2768348 C1 RU 2768348C1 RU 2021119946 A RU2021119946 A RU 2021119946A RU 2021119946 A RU2021119946 A RU 2021119946A RU 2768348 C1 RU2768348 C1 RU 2768348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- acrylic
- lignin
- styrene
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C21/00—Apparatus or processes for surface soil stabilisation for road building or like purposes, e.g. mixing local aggregate with binder
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C3/00—Foundations for pavings
- E01C3/04—Foundations produced by soil stabilisation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для укрепления песчаных, супесчаных и глинистых грунтов естественного происхождения при создании оснований автомобильных и железных дорог, при устройстве инженерных сооружений, площадок различного назначения, дорожек в садах и парках. Способ укрепления грунта включает смешивание грунта с гидролизным лигнином, с последующим введением акрилового или стирол-акрилового латексного полимера, предварительно смешанного с водой, при следующем содержании компонентов, мас.%: грунт 70, гидролизный лигнин 8–12, акриловый или стирол-акриловый латексный полимер 7–9, вода 11 или 13. Технический результат – получение укрепленного грунта с улучшенными прочностными характеристиками, влагостойкостью и морозостойкостью при одновременном решении экологической проблемы утилизации лигнина. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для укрепления песчаных, супесчаных и глинистых грунтов естественного происхождения при создании оснований автомобильных и железных дорог, при устройстве инженерных сооружений, площадок различного назначения, дорожек в садах и парках и т.п.
В настоящее время в дорожном строительстве широкое распространение получили комплексные методы укрепления грунтов с использованием различных неорганических или органических вяжущих материалов и стабилизирующих добавок с заданными свойствами. Укрепленные грунты широко используются в качестве местных, доступных для применения и дешевых строительных материалов. При этом в укрепляющие составы в качестве наполнителей также могут вводиться отходы производств, что позволяет одновременно с их утилизацией снижать затраты на строительные работы. В частности, в состав дорожно-строительных композиций, на основе грунта, включается лигнин, являющийся отходом гидролизного производства.
Известна полимербетонная смесь, содержащая карбамидную смолу, фосфогипс, андезит молотый, щебень гранитный, песок кварцевый и добавку лигнина в качестве отвердителя (авторское свидетельство СССР №551298, опубл. 25.03.1977 г., Бюл. №11). Данная полимербетонная смесь характеризуется сравнительно высокими значениями прочности, однако фосфогипс является токсичным веществом, что ограничивает применение смеси в дорожном строительстве.
Известен способ укрепления грунта, который предложено использовать при устройстве облегченных дорожных и мостовых покрытий (авторское свидетельство СССР №876600, опубл. 30.10.1981 г., Бюл. №40). Способ основан на применении в качестве укрепляющей смеси водного раствора мочевино-формальдегидной смолы, гидролизного лигнина, сульфитно-спиртовой барды и солянокислого анилина. Недостатком указанной композиции является наличие в составе токсичного солянокислого анилина, что также ограничивает области применения данной композиции, являющейся экологически небезопасной.
Описан способ укрепления откосов и оснований автомобильных дорог с использованием смеси, содержащей цемент, асфальт, гидролизный лигнин (авторское свидетельство СССР №1609839, опубл. 30.11.1990 г., Бюл. №44). Недостатком данной смеси является невысокие прочностные характеристики получаемой дорожно-строительной грунтовой композиции.
Одним из современных способов стабилизации грунта является пропитка эмульсиями из органических латексных полимеров - акриловых, стирол-акриловых и т.п., оказывающими гидрофобизирующее действие на грунт. Это имеет значение при создании автомобильных дорог в отдаленных районах на переувлажненных глинистых грунтах и суглинках.
Предложен способ закрепления грунта путем его обработки композицией, содержащей латексный полимер, применяемой в смеси с водой (патент РФ №2503768, опубл. 10.01.2014). При этом в качестве латексного полимера используют латексы из группы, включающей стирол-бутадиеновый латекс, (мет)акрилатный латекс, этилен-винилацетатный латекс, этилен/пропиленовый латекс, этилен/пропилендимерный латекс, бутадиен-акрилонитриловый латекс, силиконовый латекс, полибутадиеновый латекс, латекс из натурального каучука или же смесь двух или нескольких из указанных латексов. Композиция дополнительно содержит загуститель на основе целлюлозы, пеногаситель, выбранный из группы, включающей силиконы, гликолевые эфиры, натуральные жиры или масла и жирные спирты, а также, по меньшей мере, один хлорид или, по меньшей мере, один гидроксид щелочного или щелочноземельного металла. Предложенный закрепитель имеет состав, мас.%: 0,1-50 латексного полимера, 0,05-5 загустителя, до 5 пеногасителя, 0,01-10 хлорида или гидроксида щелочного или щелочноземельного металла, остаток до 100 - вода.
Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков является способ укрепления грунта для устройства оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений с помощью композиции, содержащей, мас.%: песок из отсевов дробления по ГОСТ 31424-2010 фракции 0-5 мм 82-85; минеральное вяжущее портландцемент с минеральными добавками по ГОСТ 31108-2016 6-8; гидролизный лигнин 2-5; полимерный композит в виде коллоидного раствора высокомолекулярных поверхностно-активных веществ: поли(2-пропенамида) и продуктов гидролиза поливинилацетата 0,4-0,8,остаток до 100 - вода (патент РФ 2726094, опубл. 09.07.2020, Бюл. №19). Недостатками данного способа являются сравнительно невысокая прочность, водостойкость и морозостойкость укрепленного грунта.
Задачей предлагаемого способа является получение укрепленного грунта с улучшенными прочностными характеристиками, повышенной влагостойкостью и морозостойкостью путем совместного использования в укрепляющей композиции акриловых или стирол-акриловых латексных полимеров и отходов гидролизного производства (лигнина).
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе укрепления грунта, включающем смешивание грунта с гидролизным лигнином, с последующим введением вяжущего материала, предварительно смешанного с водой, в качестве вяжущего материала используют акриловый или стирол-акриловый латексный полимер, при следующем содержании компонентов, мас.%: грунт 70, гидролизный лигнин 8 – 12, акриловый или стирол-акриловый латексный полимер 7 – 9, вода 11 или 13.
Технический результат настоящего изобретения заключается в получении укрепленного грунта с улучшенными прочностными характеристиками, влагостойкостью и морозостойкостью при одновременном решении экологической проблемы утилизации лигнина как крупнотоннажного отхода гидролизного производства.
Достижение указанного технического результата обусловлено применением для укрепления грунта гидрофибизирущих вяжущих на основе акриловых или стирол-акриловых латексных полимеров в комбинации с лигнином. В результате взаимодействия карбоксильных групп латексов с гидроксильными группами лигнина образуются сшитые полимерные структуры, способствующие повышению прочности и морозостойкости укрепленной грунтовой смеси.
Разработка состава для укрепления грунта проводилась путем подбора оптимального количества гидролизного лигнина и латексного полимера в процентах от массы грунта с учетом его влажности. После многочисленных экспериментов по определению оптимальности составов с различными качественными характеристиками, были выбраны пределы варьирования каждого компонента, обеспечивающие лучшие физико-механические показатели для различных грунтов.
Изобретение поясняется следующим примером. Воздушно-сухой суглинистый грунт (70 мас.%) смешивали с гидролизным лигнином (8-12 мас.%). Смесь перемешивали вручную и вводили акриловый или стирол-акриловый латексный полимер (7-9 мас.%), предварительно смешав его с равным объемом воды. После чего образовавшийся состав снова перемешивали. Из полученной смеси каждого вида изготавливали образцы и определяли их прочностные характеристики в соответствии с ГОСТ 23558-94.
При перемешивании смеси грунта и лигнина с водно-полимерной дисперсией латексного полимера протекает ряд последовательных физико-химических процессов, связанных с потерей дисперсией агрегативной устойчивости в результате десорбции поверхностно-активных веществ с поверхности полимерных частиц, адсорбции их на поверхности минеральных частиц и удаления воды. После коагуляции диспергированных частиц и адсорбции полимера на поверхности частиц грунта и лигнина происходит формирование полимерной пленки, а после высыхания укрепленного грунта завершается физическая адсорбция полимера и возможная хемосорбция макромолекул полимера на поверхности частиц грунта и лигнина. За счет образования сшивающих межмолекулярных связей образуется трехмерная сетка структурированной полимерной матрицы. Формирование химически сшитой структуры органических и минеральных частиц способствует получению укрепленного грунта.
Известно, что увеличение длины цепи радикала в полиакрилатах способствует повышению морозостойкости полимеров. Поэтому можно предположить, что в результате взаимодействия карбоксильных групп акриловых латексов с гидроксильными группами лигнина, образуются сложноэфирные связи, через которые присоединяются макромолекулы лигнина, способствующие повышению морозостойкости формирующихся структур полиакрилатов. Этими же химическими взаимодействиями с образованием сложных сшитых полимерных структур можно объяснить и более высокую прочность грунтов, укрепленных акриловыми полимерными латексами по сравнению со стирол-акриловыми, содержащими меньшее число карбоксильных групп.
Заявляемый способ укрепления грунтов позволяет получать укрепленный грунт с прочностью при сжатии 5,9 МПа при содержании стирол-акрилового латекса 7 мас.% и гидролизного лигнина 12 мас.% (пример 1) и 6,8 МПа при содержании акрилового латекса 9 мас.% и гидролизного лигнина 8 мас.% (пример 2). Тогда как по прототипу материал обладает прочностью при сжатии 2,8-3,2 при содержании гидролизного лигнина 5% и вяжущего 6-8% и 3,40-4,00 МПа при содержании гидролизного лигнина 2 мас.% и вяжущего 6-8 мас.%, соответственно.
Таким образом, совместное использование в составе грунта с целью его укрепления латексных вяжущих и лигнина обеспечивает синергетический эффект от физико-химического взаимодействия компонентов смеси, что приводит к существенному увеличению прочности, влагостойкости и морозостойкости укрепленного грунта.
Изобретение позволяет получать укрепленные грунты, которые могут быть с успехом использованы в конструкциях дорожных одежд для устройства слоев оснований и повышения прочности верхней части земляного полотна на дорогах с интенсивным движением; для устройства устойчивых покрытий облегченного типа для местных дорог на переувлажненных грунтах; для строительства покрытий и оснований промышленных и лесовозных дорог, площадей, стоянок автотранспорта.
Claims (2)
- Способ укрепления грунта, включающий смешивание грунта с гидролизным лигнином, с последующим введением вяжущего материала, предварительно смешанного с водой, отличающийся тем, что в качестве вяжущего материала используют акриловый или стирол-акриловый латексный полимер, при следующем содержании компонентов, мас.%:
-
грунт 70 гидролизный лигнин 8–12 акриловый или стирол-акриловый латексный полимер 7–9 вода 11 или 13
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021119946A RU2768348C1 (ru) | 2021-07-07 | 2021-07-07 | Способ укрепления грунта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021119946A RU2768348C1 (ru) | 2021-07-07 | 2021-07-07 | Способ укрепления грунта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2768348C1 true RU2768348C1 (ru) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021119946A RU2768348C1 (ru) | 2021-07-07 | 2021-07-07 | Способ укрепления грунта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2768348C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU197447A1 (ru) * | Центральный научно исследовательский , проектно конструкторский институт механизации , энергетики лесной промышленности | Способ закрепления грунтов | ||
SU481661A1 (ru) * | 1973-05-14 | 1975-08-25 | Ленинградский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института | Дорожна смесь |
SU1609839A1 (ru) * | 1988-07-18 | 1990-11-30 | Свердловский филиал Государственного дорожного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института | Смесь дл укреплени откосов и устройства оснований автомобильных дорог |
EP0807151B1 (en) * | 1995-02-01 | 2000-08-16 | Kb Technologies Ltd. | Polymeric earth support fluid compositions and method for their use |
RU2373254C2 (ru) * | 2008-03-24 | 2009-11-20 | Виталий Евгеньевич Пилкин | Композиционный состав для укрепления грунта |
RU2503768C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2014-01-10 | Полигейт Лимитед | Способ закрепления грунта или фундамента |
RU2509188C1 (ru) * | 2012-10-31 | 2014-03-10 | Павел Тимофеевич Полуэктов | Способ укрепления естественных грунтов и минеральных материалов для строительства дорог |
RU2726094C1 (ru) * | 2019-06-04 | 2020-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений |
-
2021
- 2021-07-07 RU RU2021119946A patent/RU2768348C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU197447A1 (ru) * | Центральный научно исследовательский , проектно конструкторский институт механизации , энергетики лесной промышленности | Способ закрепления грунтов | ||
SU481661A1 (ru) * | 1973-05-14 | 1975-08-25 | Ленинградский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института | Дорожна смесь |
SU1609839A1 (ru) * | 1988-07-18 | 1990-11-30 | Свердловский филиал Государственного дорожного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института | Смесь дл укреплени откосов и устройства оснований автомобильных дорог |
EP0807151B1 (en) * | 1995-02-01 | 2000-08-16 | Kb Technologies Ltd. | Polymeric earth support fluid compositions and method for their use |
RU2373254C2 (ru) * | 2008-03-24 | 2009-11-20 | Виталий Евгеньевич Пилкин | Композиционный состав для укрепления грунта |
RU2503768C2 (ru) * | 2008-03-28 | 2014-01-10 | Полигейт Лимитед | Способ закрепления грунта или фундамента |
RU2509188C1 (ru) * | 2012-10-31 | 2014-03-10 | Павел Тимофеевич Полуэктов | Способ укрепления естественных грунтов и минеральных материалов для строительства дорог |
RU2726094C1 (ru) * | 2019-06-04 | 2020-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4225359A (en) | Acidic earthen cemented compositions for building materials and process | |
US8764339B2 (en) | Method and composition for road construction and surfacing | |
RU2503768C2 (ru) | Способ закрепления грунта или фундамента | |
CN103951323A (zh) | 一种路用增强型乳化沥青混凝土及其制备方法 | |
WO2014138268A1 (en) | Method and composition for road construction and surfacing | |
RU2471737C1 (ru) | Композиционный строительный материал | |
RU2660969C1 (ru) | Состав для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог | |
RU2726094C1 (ru) | Композиция для устройства оснований дорожных одежд и других инженерных сооружений | |
Deb et al. | Mix design, durability and strength enhancement of cold mix asphalt: a state-of-the-art review | |
KR101432249B1 (ko) | 흙 포장용 조성물 및 이를 이용한 흙 포장도로의 시공방법 | |
RU2768348C1 (ru) | Способ укрепления грунта | |
RU2433096C2 (ru) | Смесь веществ, применимая, в частности, в качестве добавки для бетонной смеси | |
AU2009350901A1 (en) | Flexible paving structure for streets and roads, comprised of a stabilized inferior base and an upper laying pavement of reduced thickness | |
RU2503635C1 (ru) | Композиционный строительный материал | |
US20220048817A1 (en) | Low buoyancy cellular concrete | |
US20120267565A1 (en) | Road and soil treatment applications | |
CN114635325A (zh) | 一种利用土壤固化剂进行路基加固的方法 | |
KR100632356B1 (ko) | 토사 및 폐콘크리트의 안정강화제 조성물 | |
RU2685585C1 (ru) | Смесь для устройства слоев дорожных одежд для транспортной инфраструктуры | |
RU2661831C1 (ru) | Способ утилизации бурового шлама с получением экологически чистого грунта | |
CN102365346B (zh) | 土壤处理和尘土控制的方法与合成 | |
RU2726095C1 (ru) | Состав для устройства слоев оснований дорожной одежды | |
RU2793766C1 (ru) | Грунтобетон и его применение | |
RU2754841C9 (ru) | Грунтовая смесь для дорожного строительства | |
RU2716406C1 (ru) | Дорожно-строительный материал - техногенный укреплённый грунт «БРИТ» и способы строительства конструктивных слоёв дорожной одеждыс его использованием |