Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве БЕШЕНОВ МАКСИМ ЕВГЕНЬЕВИЧ

Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве
<
Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

БЕШЕНОВ МАКСИМ ЕВГЕНЬЕВИЧ. Органоминеральная композиция с использованием продукта утилизации нефтешлама для предотвращения морозного пучения в дорожном строительстве: диссертация ... кандидата технических наук: 05.23.05 / БЕШЕНОВ МАКСИМ ЕВГЕНЬЕВИЧ;[Место защиты: Казанский государственный архитектурно-строительный университет].- Казань, 2015.- 177 с.

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса. цель и задачи исследований 14

1.1 Современные представления о природе морозного пучения грунтов в дорожном строительстве

1.2 Анализ факторов, влияющих на процесс пучения грунтов

1.3 Перспективы применения нефтешламов в дорожном строительстве

2. Объекты, методы и методики исследований

2.1 Характеристики исходных материалов

2.2 Физико-химические методы исследований свойств и структуры

2.3 Изучение физико-технических, реологических, теплофизических и криогенных свойств материалов

2.4 Математическое планирование эксперимента

3. Физико-химические исследования влияния нефтяного шлама на органоминеральную композицию и процесс стабилизации пучинистого грунта 59

3.1 Исследования физико-химических свойств продукта утилизации нефтешлама и его компонентов 59

3.2 Изучение процессов взаимодействия минеральных поверхностей с активными компонентами органоминеральной композиции 64

Выводы по главе

4. Исследования влияния комплексного вяжущего с использованием продукта утилизации нефтешлама на свойства органоминеральной композиции

4.1 Влияние количественного состава продукта утилизации нефтяного шлама на свойства грунта 75

4.2 Оценка влияния продукта утилизации нефтешлама и минерального вяжущего на физико-технические, реологические и криогенные свойства органоминеральной композиции рационального состава

4.3 Анализ теплофизических свойств стабилизированных грунтов в конструкциях дорожных одежд и земляного полотна 101

Выводы по главе 4

108

5. Разработка технологии строительства дорожных по одежд с использованием органоминеральной композиции

5.1 Влияние технологических факторов на свойства разработанных материалов

5.2 Технология строительства конструктивных слоев дорожных одежд и земляного полотна из стабилизированных пучинистых грунтов 115

5.3 Опытно-производственное строительство 117

5.4 Санитарно-гигиеническая оценка материалов, полученных с применением органоминеральной композиции на основе нефтяного шлама 125

5.5 Технико-экономическое обоснование применения органоминеральной композиции в конструкции дорожной одежды 129

Выводы по главе 5 135

Заключение 137

Литература

Перспективы применения нефтешламов в дорожном строительстве

В земляном полотне автомобильных дорог протекают сложные водно-тепловые процессы. В результате в различных точках грунтового массива меняется количество влаги, состояние воды, а вместе с этим - прочность и несущая способность дорожных сооружений. Одним из наиболее ощутимых проявлений водно-тепловых процессов являются пучины. Пучины – следствие промерзания грунта и миграции влаги из нижних слоев в зону активного охлаждения. На интенсивность пучинообразования влияют скорость промерзания грунта активного слоя и интенсивность поступления влаги.

В конце 30-х годов XX в. ДОРНИИ был выполнен большой объем работ по изучению процессов пучинообразования и методов борьбы с ними. Выполненная работа позволила выявить и изучить основные закономерности пучинообразования, а также выдвинуть гипотезу увлажнения земляного полотна (прогнозирование связей между пучинообразованием и погодными условиями) [11].

Пучины проявляют себя в виде поднятия (взбугривания) поверхности покрытия. По результатам исследований Киселева М.Ф. поднятие поверхности достигало 43,4 см, а в отдельных случаях даже 54 см. Обычно на дорогах морозное пучение ниже, чем в фундаментостроении, но тем не менее оно может быть весьма значительным [39]. Из исследований С.В. Бельковского видно, что поднятия поверхности асфальтобетонного покрытия в Ленинградской области достигает от 0,3 до 21,7 см. Вследствие значительных разрушений дорожных покрытий явление морозного пучения служит предметом широких исследований. Вопросам исследования морозного пучения и обеспечения устойчивости земляного полотна автомобильных дорог в различных условиях. Его эксплуатации посвящены исследования многих ученых, таких как профессора Н.Н. Иванов [36], Н.А. Пузаков [61, 62, 63, 86], А.Я. Тулаев [ 84, 85, 86], В.М. Сиденко [70, 71, 72], В.М. Соколов [74, 75], И.А. Золоторь [22, 34, 47], И.А. Тютюнов, З.А. Нерсесова [87], Н.В. Орнатский [58], А.И. Ярмолинский [102] и многие другие ученые. Из далеко неполного перечня работ можно сделать вывод, что изучение процесса пучения грунтов начато еще в прошлом веке.

В работах [101,108] явление вертикальных колебаний вследствие морозного воздействия (морозное пучение) описывается как процесс замораживания насыщенного водой грунта, который является причиной его деформации, а так же направленной деструктуризации первичного состояния поверхности грунта.

Работы Alan W. Rempel, J.S.Wettlaufer и O Neill K., Miller R.D. основаны на теоретическом обосновании возникновения морозного пучения в грунтах, подверженных излишнему насыщению водой. Авторы описывают фазовые превращения в процессе перехода из жидкого в полутвердое и твердое состояние в структуре грунта, которые ответственны за образование деформаций морозного пучения. Проведенные исследования показывают, что вода, расположенная в порах грунта, при температурах ниже 0С частично подвержена замораживанию на границах перехода фаз и предварительного таяния, вызванного межмолекулярными силами взаимодействия (Ван-дер-ваальсовы силы). Предложена модель, описывающая формирование и развитие ледяных линз, которые управляют вертикальными колебаниями на основе интегрального баланса сил [103,110]. В настоящее время известно несколько гипотез пучинообразования и сформулированных на их основе теорий. Имеются в достаточном количестве данные, которые можно использовать при разработке теоретических основ процессов пучинообразования. Наиболее вероятной является гипотеза, разработанная в институте мерзлотоведения АН СССР Н. А. Цытовичем [93, 94], З.А. Нерсесовой, А.П. Боженовой [3, 4] и др. Согласно этой гипотезе, главную роль в процессе миграции влаги играет пленочный и пленочно кристаллизационный механизм ее передвижения. С учетом существующих теорий и гипотез пучинообразования при проектировании и строительстве необходимо определять величину пучения.

Зная абсолютную величину пучения, можно запроектировать инженерные мероприятия, которые снизят или устранят пучение и тем самым предохранят дорожное покрытие от разрушения. Мы предлагаем давать прогноз пучинообразования, цель которого состоит в том, чтобы проектировщик или строитель знал, когда и какой величины может появиться пучина в конкретном месте строительства в зависимости от климатических, грунтовых и гидрологических условий. Для прогнозирования пучинообразования использована теория проф. Н.А. Пузакова, который в зависимости от мощности и характера источника увлажнения выделяет три схемы [62]. Первая схема соответствует сухой местности с обеспеченным стоком поверхностных вод. Вторая схема предназначена для районов с достаточным количеством осадков, где затруднен сток поверхностных вод. Третья расчетная схема охватывает места, где имеется постоянный источник увлажнения – уровень грунтовых вод близок от поверхности, длительное стояние воды в канавах или резервах и др.

Действующая нормативная база регламентирует при проектировании применение трех типов местности по характеру и степени увлажнению, а также пять признаков в зависимости от дорожно-климатических зон [76].

Из работы Н.А. Пузакова видно, что основную роль в образовании пучин играют участки дорог, отнесенные к третьей схеме по типу увлажнения. Эти участки и положены в основу прогноза пучинообразования на дорогах. Кроме того величина пучения зависит главным образом от уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта. Уровень грунтовых вод для данных условий местности считать постоянной. Глубина же промерзания колеблется в значительных пределах. Для ее определения необходимо использовать статистический метод.

Внешнее проявление пучин заключается в постепенном поднятии конструкций дорожной одежды по мере нарастания суммы отрицательных градусо-дней. Поднятие дорожной одежды может достигать значительных размеров. Максимальная величина его наблюдается к концу холодного периода. На взбугривании, особенно на асфальтобетонных покрытиях, четко видны трещины ромбического очертания (зимний период пучинообразования). Весной, при прогревании дорожной одежды, грунт земляного полотна оттаивает и под действием нагрузки, предаваемой от автотранспортных средств, происходит вскрытие пучин. Весь грунт, насыщенный водой, теряет несущую способность, и дорожные одежды (покрытие), при воздействии внешней нагрузки, разрушаются.

Для образования пучин на дороге выделяют три характерных условия: 1) земляное полотно возведено из пучинистых (пылеватых) грунтов; 2) земляное полотно (грунт) переувлажнено; 3) медленное и глубокое промерзает земляное полотно.

Поэтому при проектировании и строительстве дорог необходимо учитывать возможность появления пучин в процессе их эксплуатации и принимать инженерные решения, исключающие процессы пучинообразования, что позволит предохранить дорожную одежду от разрушения.

Различают две основные фазы пучинообразования: зимнее взбугривание, или морозное пучение грунтов, и весеннее оттаивание (оседание) грунтов. На первой прочность грунта увеличивается, а на второй - уменьшается.

При промерзании однородных влажных грунтов иногда наблюдается равномерное поднятие поверхности дороги на большом протяжении. Неравномерное же поднятие поверхности влечет за собой деформацию покрытия.

Поэтому в настоящее время для районов сезонного промерзания грунтов земляного полотна помимо расчета дорожной конструкции на прочность, производится ее расчет и на морозоустойчивость [47]. В основу расчета положено условие, что величина ожидаемого морозного пучения должна быть не более допускаемой величины.

Изучение физико-технических, реологических, теплофизических и криогенных свойств материалов

Определение содержания асфальтенов. Навеску экстракта разбавляли 20-кратным по объему количеством петролейного эфира 40-70 и тщательно перемешивали. Для полного осаждения асфальтенов раствор отстаивали в темном месте в течение 24 часов. Осадок асфальтенов отфильтровывали, переносили его в патрон из фильтровальной бумаги и помещали в аппарат Сокслета для отмывки асфальтенов от соэкстрагированных масел и смол. Промывку асфальтенов проводили петролейным эфиром до полного обесцвечивания вытекающего растворителя. Асфальтены, отмытые от окклюдированных компонентов, вымывали из патрона бензолом, растворитель отгоняли и доводили асфальтены до постоянной массы в вакуум-сушильном шкафу при температуре 80С.

Содержание асфальтенов (Ха) в мас.% определено по формуле: Х (3) где: m1 - масса асфальтенов, г; m2 - навеска образца, г. Определение содержания смол и углеводородов (масел). В адсорбционную колонку помещали силикагель. Силикагель уплотняли постукиванием по колонке деревянной палочкой, а затем пропитывали его гексаном, взятым в количестве 200-250 мл для снятия теплоты смачивания адсорбента. После того как растворитель полностью впитается в силикагель, в колонку заливают исследуемый образец деасфальтированного экстракта. Скорость ввода продукта в сорбент не должна превышать 100-120 мл/ч. Это достигается регулированием (с помощью крана) скорости отбора растворителя, которым пропитан силикагель.

К десорбции приступают через 16 ч, после того как исходный продукт полностью впитается в силикагель. Для десорбции углеводородов (УВ) в колонку через делительную воронку заливают гексан в количестве 750 мл и одновременно снизу колонки начинают отбор элюента со скоростью 175-200 мл/ч. Смолы элюируются спиртобензольной смесью (1:1) в количестве 200-250 мл. Соответственно получают силикагелевые смолы.

Растворители отгоняют от фракций на водяной бане, в токе азота. Для окончательного высушивания смол их переводят в тарированные стаканчики и сушат до постоянной массы в вакуум-сушильном шкафу при 70С. Содержание смол (Хс) в мас.% определено по формуле:

Предварительно грунт высушивался до воздушно-сухого состояния. После чего предварительно размельчался и просеивался через сито с отверстиями 5 мм. Влажность грунта определялась путем высушивания навесок грунта в термостате до постоянной массы при температуре 105С.

При приготовлении смеси грунта с цементом в воздушно-сухой грунт вносили добавки цемента (шлаковой муки) и «ПУН», смесь перемешивалась и доувлажнялась (с учетом содержащейся в грунте влаги) до оптимальной влажности Wопт = 16%. Смесь тщательно перемешивалась в чаше в течение 4 - 6 мин., после чего выдерживалась в герметически закрытом сосуде в течение 4 - 5 ч. После указанного срока выдерживания приступали к изготовлению образцов.

Образцы-цилиндры изготавливались в полых цилиндрических формах с двумя вкладышами. Размеры форм и образцов подбирались в зависимости от гранулометрического состава грунтов. В связи с тем, что испытуемый грунт не имеет зерен и глинисто-пылеватых комков крупнее 5 мм размеры формы следующие: диаметр – 50,1 мм, высота – 130 мм, а размеры образца: диаметр 50 мм и высота – 50 мм. Внутреннюю поверхность формы и вкладыши перед укладыванием смеси смазывалась машинным маслом. В форму вставлялся нижний вкладыш так, чтобы он из формы выступал на 1,5-2 см для обеспечения двухстороннего уплотнения смеси.

Смесь через металлическую воронку насыпалась в форму. Для равномерного распределения смеси ее штыковали ножом, затем вставляли в форму верхний вкладыш. Изготовление образцов осуществлялось на гидравлическом прессе марки П-50. Форму со смесью ставили на нижнюю плиту пресса, подводили верхнюю плиту до соприкосновения с верхним вкладышем и включали электромотор масляного насоса пресса. Нагрузка при уплотнении составляла 15 МПа. Время выдерживания формы со смесью под нагрузкой составляло 3 мин. Затем нагрузка снималась и образец выдавливался из формы под прессом. Образцы, изготовленные из смеси, хранились во влажных условиях в эксикаторе над водой. Образцы, предназначенные для определения предела прочности при сжатии, растяжении при изгибе, раскалывании, хранили 3, 7, 14, 28 суток. Для необходимости получения ориентировочных значений показателя прочности при сжатии в более ранние сроки твердения образцы хранились 7 и 14 сут. Предел прочности при сжатии, а также предел прочности на растяжение при раскалывании определялся на образцах, подвергнутых полному водонасыщению.

Полное водонасыщение образцов, производилось в спокойной воде в течение 2 сут, в первые сутки образцы погружались в воду на высоту 1/3 образца, а в последующие - полностью заливались водой. После чего проводили испытания по определению, предела прочности при сжатии и изгибе, водонасыщения, плотности и морозостойкости.

Изучение процессов взаимодействия минеральных поверхностей с активными компонентами органоминеральной композиции

Морозостойкости образцов определялась по ГОСТ 30491 на водонасыщенных образцах, помещенных в морозильную камеру на 4 часа при температуре минус 20 С. Оттаивание образцов производилось в ванне с водой при температуре 20 С в течение 4 ч после их выгрузки из морозильной камеры. После проведения установленного числа циклов замораживания - оттаивания (5, 10, 15, 20), образцы в течении 2 часов выдерживались в воде при температуре 20 С, затем определялся предел прочности на сжатие в водонасыщенном состоянии. Морозостойкость определяют по потери прочности на сжатие по формуле: AR = М РЗз-100%; (14) где: R - предел прочности на сжатие при температуре 20 С в водонасыщенном состоянии, МПа; RМРЗ - предел прочности на сжатие при температуре 20 С образцов после установленного числа циклов замораживания - оттаивания, МПа. Теплопроводность определена в соответствии с методикой исследования на приборе ИТП-МГ4 «100» (рис. 4), были сформованы образцы 10х10х2.5см под нагрузкой 15МПа с различным содержанием ПУН и цемента. Перед проведением измерений теплопроводности, все образцы были подвергнуты полному водонасыщению. Коэффициент теплопроводности при этом определялся в соответствии с требованиями действующих норм.

Принцип работы измерителя теплопроводности ИТП-МГ4 «250» заключается в создании стационарного теплового потока, проходящего через плоский образец определенной толщины, и направленного перпендикулярно к лицевым граням образца, измерении толщины образца, плотности теплового потока и температуры противоположных лицевых граней.

Нагревательная установка прибора включает блок управления нагревателем и холодильником, а также источник питания.

В верхней части установки размещен прижимной винт (1), снабженный отсчтным устройством (2) для измерения толщины образца и динамометрическим устройством с трещоткой для создания постоянного усилия прижатия испытываемого образца. Электронный блок (6) включает схемы измерения, контроля и регулирования.

Общий вид измерителя теплопроводности ИТП-МГ4 «100»: 1 – прижимной винт; 2 – отсчетное устройство; 3 – теплоизоляция; 4 – поводок; 5 – эксцентриковый замок; 6 – электронный блок; 7 – Г-образная стенка; 8 – коромысло. Вычисление коэффициента теплопроводности производится по формуле: где: H - толщина исследуемого образца, м; g - плотность стационарного теплового потока, проходящего через испытываемый образец, Вт/м2; tн - температура горячей лицевой грани исследуемого образца, C; tх - температура холодной лицевой грани исследуемого образца, C. Коэффициент пучения грунта Кпуч установлен в соответствии с требованиями ГОСТ 28622, обойма для исследуемых образцов грунта выполнена из материала с низкой теплопроводностью. В качестве материала обоймы использовался экструдированный пенополистирол толщиной стенки 80 мм и теплопроводностью 0,15 Вт/(мК) [31,96]. Обойма представляет собой отдельные колеца с внутренним диаметром 100 мм, высотой 20 мм, соединяющихся между собой. Обойма устанавливается на металлический поддон соединеный термоизолированным шлангом с сосудом с водой, находящимся за пределами морозильной камеры. Уровни воды в резервуаре и поддоне устанавливались равными. Образцы (h = 150 мм, d = 100 мм) формовались в кольцах методом стандартного уплотнения. Для исключения смерзания и снижения сил трения грунта со стенками обоймы использовали полиэтиленовую пленку.

Деформации морозного пучения фиксировались индикаторами часового типа ИЧ-10 с точностью 0,01 мм. Температуру образцов измеряли термометром на верхней и нижней частях прибора (Рис. 16).

Перед промораживанием образцы выдерживали в камере в течение суток при температуре +1 С. Затем температура воздуха в камере поддерживалась минус 18 С, до момента пока на верхнем торце образца температура не станет минус 4С. По окончанию испытания извлеченный образец грунта из обоймы, разрезают вдоль вертикальной оси и замеряют фактическую толщину промерзшего слоя.

Относительную деформацию морозного пучения образцов грунта определяли с точностью 0,01 по формуле. Sfh= — , (16) где: hf - вертикальная деформация образца грунта в конце испытания, мм; dj - фактическая толщина промерзшего слоя образца грунта, мм. 2.4. Математическое планирование эксперимента

Основной задачей планирования эксперимента является математическое описание рассматриваемых объектов исследования с целью получения математической модели, информирующей об объекте эксперимента. Для описания математической модели были применены, контурно-графический анализ по схеме В. Клеймана (двух факторный эксперимент) и полный факторный эксперимент.

Математическая модель позволяет управлять объектом исследований, то есть находить оптимальные решения. Выявление оптимальной дозировки вяжущих и влияния технологических параметров выполнялось в следующих граничных условиях, представленных в таблицах 17, 21, 33.

Определение параметров оптимизации производился для нахождения экстремума физико-механических показателей и технологических показателей комплексного вяжущего, а также грунтовой композиции.

В результате реализации данного эксперимента и обработки полученных данных разрабатывается математическая модель в виде полинома второй степени: У=В0+В1Х1+В2Х2+В3Х3+В12Х1Х2+В13Х1Х3+В23Х2Х3 (13) где: У – функция отклика; Х1,Х2,Х3 – варьируемые факторы; В0– среднее значение функции; В1, В2, В3 – коэффициенты регрессии, учитывающие влияние каждого из факторов в отдельности; В12, В13, В23 – коэффициенты регрессии, учитывающие парное влияние факторов.

Адекватность экспериментальных результатов оценивалась их статистической обработкой в программных комплексах «Microsoft Excel» и «Mathcad». Фактические данные физико-механических испытаний подвергались статистической обработке с вычислением среднеарифметических значений результатов испытаний (М), среднеквадратичного отклонения (G), коэффициента вариации (V) и определением количества образцов (n), необходимых для получения результатов с заданной степенью точности (Р). Для обеспечения достоверности результатов эксперимента минимальное количество образцов в каждой серии испытаний принято не менее трех при изучении свойств грунтовой композиции, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 10180 и ГОСТ 310.1.

Оценка влияния продукта утилизации нефтешлама и минерального вяжущего на физико-технические, реологические и криогенные свойства органоминеральной композиции рационального состава

При повторном использовании грунтов, укрепленных комплексным вяжущим, свойства материала ухудшаются. Однако введение небольших добавок вяжущего в грунтовую смесь способствует восстановлению, а в ряде случаев и улучшению свойств укрепленных грунтов.

Кроме прочностных показателей дорожно-строительных материалов, немаловажными являются реологические свойства. К сожалению, в действующих нормах требования к реологическим свойствам практически отсутствуют, что не позволяет дать адекватную оценку свойств материала, часто материал, обладающий высокой прочностью, имеет повышенную деформативность.

Деформации органоминеральных смесей включают четыре составляющих: 1) мгновенную обратимую деформацию; 2) мгновенную остаточную деформацию; 3) длительную обратимую деформацию; 4) длительную остаточную деформацию.

Мгновенные деформации протекают со скоростью, равной скорости распространения упругих колебаний в данном материале.

Остаточная деформация велика при условии большой нагрузки. Данная деформация развивается одновременно с обратимой, а ее величину можно вычислить из разности между полной и обратимой деформациями. Скорость прямой и обратной упругих деформаций подчиняется закону вязкости. Такие деформации называются упруго-вязкими.

Длительными остаточными деформациями называются деформации, протекающие со скоростью, возрастающей с увеличением разности между напряжением и пределом текучести, их называют вязко-пластичными. Примером могут служить глинистые грунты, чем выше влажность, тем меньше разность, и велика вероятность необратимых деформаций [81].

Деформации грунтов, укрепленных композиционным вяжущим, характеризуют поведение конструктивных слоев дорожных одежд в период эксплуатации. Метод определения упруго-пластичных свойств материала основан на кинетике развития деформаций ползучести под нагрузкой и после разгрузки. Применение данного метода позволило определить модули упругости Еупр и эластичности Еэл грунта, обработанного различными дозировками ПУН и цемента в зависимости от прилагаемых нагрузок. Следует отметить, что в дорожной практике модуль упругости необходим для расчета дорожной одежды на упругий прогиб.

Величины всех смесей определены усреднено по результатам графического построения. Основная цель исследования заключается в оценке адекватности полученных результатов и аналогичных материалов. Основными критериями оценки деформационных свойств являлись обратимые и необратимые деформации, модули упругости и эластичности. Модуль упругости испытуемых составов зависит от содержания цемента в смеси, при его изменении от 0% до 10% значение модуля увеличивается 1.2-3.0 раза. При избыточном количестве воды деформационные свойства ухудшаются, а именно увеличение вносимой жидкости на 2% выше оптимальной, снижает модуль упругости на 5-12%. Как видно из таблицы 12 деформационные свойства взаимосвязаны с прочностными показателями смесей.

В работе были проведены исследования влияния содержания добавок ПУН и цемента на коэффициент теплопроводности () укрепленного грунта.

Теплопроводность материалов определяется путем распространения тепловой энергии при непосредственном Кулоновском (электромагнитном) взаимодействии отдельных частиц тела, имеющих различные температуры (кинетические энергии). Теплопроводность обусловлена обменом энергией между микрочастицами вещества. В диэлектриках тепловая энергия (энергия колебаний атомов) переносится при распространении упругих волн.

Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества. В общем случае коэффициент теплопроводности зависит от температуры, давления и состояния вещества. В большинстве случаев коэффициент теплопроводности для различных материалов определяется опытным путем. Анализ влияния компонентного состава грунтовых смесей на теплопроводность позволил определить зону оптимального содержания добавок (ПЦ = 5% и ПУН 20%), при которых величина теплопроводности составляет =0.45 Вт/(мК), а плотность 1.83 г/м3 (Рис.40). Полученные теплофизические данные органоминеральной смеси по своему значению теплопроводности приближенны к битумоцементогрунтам с перлитом и цементогрунтам с аглопоритом, приведенным в СП 34.13330.2012 (Табл. 27). Рис.39. Кинетика деформирования органоминеральной смеси: I,II,III,IV,V,VI,VII,VIII – номера составов смесей.

Одновременно с определением степени пучинистости был выполнен анализ гранулометрического состава пылевато-глинистой фракции естественных и укрепленных грунтов (Рис.41).

График изменения гранулометрического состава свидетельствует об укрупнении частиц пылевато-глинистых фракций и дальнейшем «опесчанивании» обработанных грунтов. При сравнении результатов анализа гранулометрического состава исходного грунта установлено: в регенерированном грунте процессы агрегации пылевато-глинистых частиц проходят более интенсивно.