Устройство оснований дорожных одежд с применением минеральных вяжущих

Статья опубликована в журнале "Дорожная держава" № 122/2024

Комплексные минеральные вяжущие (КМВ) — это готовые к применению вяжущие, используемые для устройства слоев дорожных оснований, слоев земляного полотна и покрытий (дороги V категории) при укреплении, стабилизации, осушении и улучшении грунтов, обладающие гидравлической активностью и содержащие минеральные компоненты, придающие вяжущему дополнительные функциональные свойства.

КМВ DOROMIX от компании ЦЕМЕНТУМ, выпускаемые по стандарту организации (СТО), могут использоваться для укрепления и стабилизации грунтов различного генезиса и гранулометрического состава, с природными или техногенными грунтами. В состав КМВ могут входить различные минеральные компоненты (шлаки, золы-уноса, фосфогипсы, известь и пр.). КМВ DOROMIX также могут применяться для холодной регенерации в составе асфальтогранулобетонных или органоминеральных смесей, включающих отфрезерованный слой покрытия (асфальтогранулят из измельченного старого покрытия дороги). ЦЕМЕНТУМ разрабатывает и активно внедряет строительные технологии со сниженной материалоемкостью и углеродным следом, к которым относятся технологии укрепления грунта и холодной регенерации, а также так называемы «зеленые» продукты со сниженным углеродным следом и с содержанием вторичных материалов в составе продукта.

Линейка КМВ DOROMIX разработана специально для плоскостного укрепления различных видов и типов грунтов и холодной регенерации слоев дорожной одежды и делится на 4 типа: Base, Standard, Extra и Special.

Марка и дозировка конкретного КМВ подбираются в зависимости от результатов лабораторных испытаний, в ходе которых оцениваются эффективность физико-химического взаимодействия КМВ с различными типами грунтов и требования конкретного проекта.

КМВ DOROMIX производятся из портландцементного клинкера и минеральных компонентов на всех цементных заводах компании: в Вольске (Саратовская область), Ферзиково (Калужская область) и Коломне (Московская область). На предприятиях компании применяется альтернативное топливо: при сжигании в печах твердые коммунальные отходы выделяют тепловую энергию, что позволяет частично заменить ими природный газ, сократив его потребление в среднем на 17 % в год. Технология полностью безопасна для окружающей среды.

КМВ DOROMIX эффективны на всех типах грунтов, включая сложные (переувлажненные грунты, кислые грунты pH<7, грунты с числом пластичности > 12, на грунтах c содержанием органики >2.5%). За счет применения DOROMIX обеспечивается достижение технических требований проекта. КМВ позволяют успешно улучшить, стабилизировать и укрепить глинистые грунты, в том числе засоленные, переувлажненные, имеющие сложный химический состав и содержащие органику. При помощи DOROMIX эффективно решаются типовые проблемы на объектах, где требуется укрепление грунтов.

Технология плоскостного укрепления грунтов

Технология плоскостного укрепления грунта представляет собой процесс тщательного измельчения и перемешивания грунта с минеральными вяжущими материалами (цементом, КМВ), добавленными в количестве 3–10% от массы грунта, с последующим уплотнением смеси грунта с вяжущим катками. Дозировка вяжущего подбирается индивидуально и зависит от физико-механических характеристик исходного грунта и требований проекта. После уплотнения катками и набора прочности укрепленный грунт становится более плотным и прочным, обеспечивая высокую несущую способность основания автомобильной дороги.

Преимущества технологии

Технология укрепления грунта с применением КМВ DOROMIX при строительстве автомобильных дорог позволяет снизить стоимость конструкции более чем на 15%, а стоимость слоев основания — более чем на 25 %, существенно сократить сроки строительства, снизить число прибывающих на объект грузовиков в 6–8 раз, и объем вывоза грунта с объекта до 100% в сравнении с классической технологией устройства слоев основания дорожных одежд из щебня и песка.

Приведем пример. На 4-м и 6-м этапах строительства автомобильной дороги М-12 «Восток» был успешно проведен комплекс работ по осушению, стабилизации и укреплению слоя основания рабочего слоя земляного полотна автомобильной дороги с применением более 13 тыс. т КМВ DOROMIX Special III CL-Q 60, в состав которого входят, в частности, цемент и известь.

Согласно требованиям рабочей документации, показатель Ev2 (на 3-и сутки) и отношение Ev2/Ev1 должны были составлять: Ev2 ≥ 96 МПа, Ev2/Ev1 ≤ 2,5 *. Применение DOROMIX Special III CL-Q 60 при работе со сложными грунтами (переувлажненными суглинками) позволило успешно выполнить требования проекта.

Традиционная технология работ предусматривает, что при укреплении и стабилизации переувлажненных глинистых грунтов подрядчики должны отдельно применять известь для их осушения. Это дополнительная технологическая операция, требующая затрат времени и средств, поскольку необходимы отдельный завоз на объект извести, работа дорожной техники и персонала. После осушения глинистых грунтов известью для их укрепления применяется цемент.

Применение DOROMIX Special III CL-Q 60 в рамках обсуждаемого проекта позволило повысить темпы работ по укреплению основания рабочего слоя земляного полотна автомобильной дороги почти в 2 раза за счет исключения необходимости использовать для стабилизации переувлажненных глинистых грунтов цемент и известь по отдельности.

Технология холодной регенерации

Холодная регенерация (ресайклинг) — это технология восстановления (ремонта) дорожных одежд с повторным использованием старого асфальтобетонного покрытия без необходимости его вывоза. При холодной регенерации все технологические операции производятся преимущественно на дороге с помощью ресайклера путем измельчения старого покрытия с добавлением при необходимости некоторого количества минерального заполнителя и вяжущего с последующим уплотнением смеси катками.

Существует несколько разновидностей технологии холодной регенерации:

1. регенерация на полную глубину — это метод восстановления асфальтобетонной дорожной конструкции за счет создания нового слоя основания путем фрезерования существующего слоя асфальтобетона на полную толщину с захватом слоев основания;
2. регенерация слоя асфальтобетонного покрытия — это метод создания нового слоя основания или покрытия путем фрезерования части асфальтобетонного покрытия без захвата низлежащих слоев основания

Важно отметить, что в обоих случаях возможно применение комплексных минеральных вяжущих на основе цемента и специально подобранных минеральных компонентов в составе органоминеральной или асфальтогранулобетонной смеси.

Регенерация старого асфальтобетонного материала может осуществляться двумя основными способами:

• на заводе, когда переработка (обогащение) предварительно снятого старого асфальтобетонного материала осуществляется в стационарных или передвижных смесительных установках;
• на месте проведения работ, когда регенерация старого асфальтобетонного материала осуществляется непосредственно на объекте производства работ с помощью специальной дорожно-строительной техники.

Преимущества холодной регенерации

Основными преимуществами технологии холодной регенерации являются уменьшение сроков строительства, экономичность, высокое качество, снижение нагрузки и защита окружающей среды и безопасность производства работ.

Сопровождение проектов и сервисная поддержка

При использовании КМВ DOROMIХ дорожные инженеры ЦЕМЕНТУМ оказывают техническую поддержку на всех производственных этапах, в том числе в ходе пуско-наладки, позволяющую обеспечить высокое качество и технологичность работ по стабилизации и укреплению грунтов, а также по устройству слоев дорожных одежд из холодных органоминеральных и асфальтогранулобетонных смесей с использованием вторичного асфальтобетона.

Широкий набор сервисов, предоставляемых компанией ЦЕМЕНТУМ ее заказчикам в рамках реализации технологий укрепления грунта и холодной регенерации, включает в себя следующее:

• техническую поддержку при пуско-наладочных работах,
• штамповые испытания,
• разработку индивидуальной рецептуры укрепленного грунта (смеси грунта с вяжущим) для каждого участка работ,
• тестирование грунтов до укрепления,
• тестирование укрепленных грунтов,
• определение коэффициента уплотнения укрепленного грунта,
• операционный контроль однородности уплотнения укрепленного слоя динамическим штампом,
• отбор и испытание кернов из укрепленных грунтов,
• подбор состава асфальтогранулобетонных и органоминеральных смесей,
• отбор и испытания кернов из асфальтобетона,
• разработку технико-экономического обоснования.

Сервисы ЦЕМЕНТУМ способствуют достижению проектных требований к устраиваемым с применением DOROMIХ конструктивам дорожных одежд в промежуточном и проектном возрастах, сокращению проектной стоимости работ и своевременной сдаче объекта.

Одним из видов контроля качества и состояния дорожного полотна является проведение постмониторинга объекта ремонта автомобильной дороги. Для этого технический эксперт ЦЕМЕНТУМ выезжает для визуального осмотра верхнего слоя покрытия на наличие трещин и дефектов, связанных с разрушением верхнего слоя основания.

Заключение

Технологии укрепления грунтов и холодной регенерации пользуются все большей популярностью в дорожном строительстве. Если работы предстоит вести в сложных условиях, сроки поджимают, грунт на площадке переувлажнен, а организовать подвоз нового грунта на замену дорого, то технология укрепления грунта особенно актуальна, а КМВ становится незаменимым инструментом. Использование КМВ позволяет укрепить существующий грунт, не нагружать дорожную сеть, завозя новый, завершить строительство в сжатые сроки и при этом сэкономить до 15–30% сметы на строительство или реконструкцию объекта.

Технология холодной регенерации позволяет оптимизировать сроки реализации и стоимость проекта за счет сокращения затрат на демонтаж и утилизацию существующего покрытия, закупку щебня и песка для дорожных одежд. Эта технология успешно показала себя при ремонте целого ряда дорог в рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги».

Кроме того, спрос на обе технологии растет благодаря поддержке Правительством РФ инфраструктурных проектов, в том числе дорожных: в 2023–2027 годах на строительство, ремонт и реконструкцию дорог по всей России будет выделено более 13 трлн руб. Планируется ввести в эксплуатацию более 4000 км новых магистралей и отремонтировать свыше 110 000 км автодорог.