Срез образца грунта, укреплённого пенополиуретановым герметиком
Развитие дорожной инфраструктуры требует расширения ассортимента строительных материалов. Дело в том, что материалы, которые сегодня используются при строительстве земляного полотна и дорожной одежды (покрытия), стоят дорого и есть далеко не в каждом регионе. Чтобы сократить расходы на их закупку и доставку, необходимо шире применять местные грунты. Однако зачастую физико-механические свойства этих грунтов не удовлетворяют нормативным требованиям. Поэтому для доведения физико-механических свойств до требуемых местные грунты следует укреплять.
Евгений Полынцев Аспирант кафедры автомобильных дорог, мостов и тоннелей СПбГАСУ Евгений Полынцев уже четыре года занимается вопросами укрепления грунтовых массивов дорожных оснований пенополиуретановыми герметиками. В соавторстве с к. т. н., доцентом кафедры Александром Квитко написан целый ряд статей для отечественных и зарубежных изданий, подана патентная заявка. Мы попросили Евгения рассказать об изобретении и о том, где оно может применяться.
– Изобретение относится к строительству дорог, в частности, к области укрепления грунтового массива земляного полотна и может быть использовано при новом строительстве, капитальном ремонте и/или реконструкции автомобильных дорог, железных дорог, улиц и проездов. Пенополиуретановые герметики обладают уникальными свойствами. Они отличаются хорошей адгезией, значительным увеличением объёма в промежутке от впрыскивания до полного завершения процесса полимеризации (в 20–70 раз), могут применяться при низких температурах, доступны и просты в применении. Для них также характерны достаточно быстрое застывание – в течение 4–8 часов, водо- и паронепроницаемость, твердение материала за счёт поглощения воды из грунта и низкий коэффициент теплопроводности. Благодаря всему этому изобретение может быть востребовано и в других строительных направлениях.
В мировой практике накоплен значительный опыт укрепления грунтовых оснований и конструктивных слоёв автомобильных дорог. Методы укрепления грунтов разнообразны. Наиболее распространёнными и доступными из них служат методы укрепления грунта с применением неорганических (цемент, известь) и органических (битум, эмульсия) вяжущих. Однако у этих методов есть довольно обширный ряд ограничений по использованию. Альтернативным способом укрепления грунтов может служить способ укрепления пенополиуретановыми герметиками.
– Евгений, расскажите, пожалуйста, как проходили ваши исследования.
Трактор, оборудованный рамой с шипами для ввода герметика 1) ёмкость для хранения и транспортировки герметика; 2) рама с шипами; 3) шип – В первую очередь мы собрали и проанализировали информацию об укреплении грунтов и о пенополиуретановых герметиках. Практические исследования проводились в лаборатории кафедры автомобильных дорог, мостов и тоннелей. В ходе экспериментальной части был подготовлен и проведён эксперимент по укреплению связного грунта герметиком. В качестве вяжущего была выбрана однокомпонентная, всесезонная полиуретановая пена.
Эксперимент показал, что при вводе вяжущего в грунт на глубину 10–15 сантиметров происходит активное взаимодействие (слипание) грунта и герметика. В процессе первичного и вторичного расширений вяжущего наблюдается вклинивание пены в грунт. Грунт «поглощается», формируя единую систему «грунт – вяжущее». Расширение герметика проходило равномерно во все стороны и составило около 10 сантиметров от прокола. При этом сформировался цилиндрообразный пласт укреплённого грунта с краями неправильной формы, диаметром около 20 сантиметров, представляющий собой монолит из застывшей пены с вкраплениями грунта. Кроме того, прослеживался частичный выпор пены на поверхность с формированием «шапки» из застывшей пены.
– К каким выводам вы пришли?
– По результатам проведённой работы можно сделать вывод, что способ укрепления грунта пенополиуретановым герметиком более эффективен по сравнению с теми, которые применяются сейчас. Благодаря простоте, обширной сфере применения, быстрому и качественному конечному результату метод будет востребован в сфере дорожного и гражданского строительства. Получаемый строительный материал характеризуется низким коэффициентом теплопроводности и позволяет значительно уменьшить толщину дополнительного слоя дорожных одежд, обеспечить стабильный водно-тепловой режим земляного полотна, сохранить высокие прочностные характеристики земляного полотна на уровне прочности слагаемых грунтов при оптимальной влажности, предотвратить морозное пучение земляного полотна. Благодаря проведённым исследованиям разработаны конструктивные схемы с описанием возможных вариантов применения рассматриваемого способа.
– Поделитесь, пожалуйста, своими дальнейшими планами.
– Исследования, которые мы проводим, выходят за рамки дорожного строительства. Поэтому мы только в начале своего пути.
Узнайте больше о кафедре автомобильных дорог, мостов и тоннелей
