Важнейшей задачей, стоящей перед дорожным хозяйством нашей страны, является эффективное повышение эксплуатационных показателей оснований и/или покрытий транспортных сооружений, одним из которых является прочность конструкций.
Строительство и эксплуатация большой протяженности участков автомобильных дорог производится в зонах опасных природнотехногенных процессов и явлений. Их воздействие может привести к нарушению устойчивости земляного полотна. Для предотвращения чрезвычайных ситуаций производится укрепление откосов засевом травы, с помощью бетонных плит, геоячеек, габионных конструкций, щебня или же комбинацией указанных способов. Каждый из них, однако, помимо достоинств имеет и недостатки, сужающие возможности его применения.
Важнейшей задачей, стоящей перед дорожным хозяйством нашей страны, является эффективное повышение эксплуатационных показателей оснований и/или покрытий транспортных сооружений, одним из которых является прочность конструкций.
Строительство и эксплуатация большой протяженности участков автомобильных дорог производится в зонах опасных природнотехногенных процессов и явлений. Их воздействие может привести к нарушению устойчивости земляного полотна. Для предотвращения чрезвычайных ситуаций производится укрепление откосов засевом травы, с помощью бетонных плит, геоячеек, габионных конструкций, щебня или же комбинацией указанных способов.
Каждый из них, однако, помимо достоинств имеет и недостатки, сужающие возможности его применения:
1. Комбинированный метод (георешетка + щебень + вяжущий материал): укладывается георешетка на
поверхность откоса, поверх нее равномерно распределяется щебень (гравий), а затем поверх него проливается вяжущее, например реакционно-способная смесь на основе полиуретана;
2. Простое сочетание щебня с вяжущим материалом на основе полиуретана: на уже равномерно распределенный по поверхности откоса насыпи щебень (гравий) проливают вяжущий материал.
После розлива на щебень вяжущего материала (на основе полиуретана) и его застывания образуется монолитная конструкция, которая уменьшает попадание влаги в дорожную конструкцию, в результате чего увеличивается устойчивость откосов.
Композиционный материал со сроком службы более 12 лет позволяет предотвратить дефектообразование и повысить однородность вяжущего в местах соединения зерновых элементов. При его проливе под действием собственной силы тяжести в слое щебня образуется каркас в виде оболочек вяжущего на зерновых элементах и вертикальных нитей.
Полученная гибкая пористая структура, не задерживая на поверхности влагу, выполняет функцию дренирующих прослоек и армирования слоя. Ее эластичные свойства в связанном состоянии позволяют улучшить его амортизационные характеристики, повышая стабильность грунтовых объектов дорог.
Это расширяет возможности проектирования и устройства конструкционного слоя сооружения, позволяет обеспечить его однородность по геометрическим параметрам и напряженнодеформированному состоянию.
Усадка полиуретановых стандартных образцов составляет 0,001% и может регулироваться путем изменения состава реакционной смеси.
Полиуретан состоит главным образом из двух типов сырья, изоцианата и полиола, получаемых из сырой нефти. При смешивании двух готовых к переработке жидких компонентов системы, которые содержат различные вспомогательные средства (катализаторы, вспениватель, стабилизаторы и т. д.), образуется реакционноспособная смесь.
В зависимости от рецептуры и соотношения компонентов, при соответствующей технологии можно отрегулировать спектр свойств образующегося полиуретана — получают жесткий, мягкий,интегральный, ячеистый (вспененный) или монолитный материал.
Практическое решение
На сегодняшний день достигнута возможность повышения несущей способности укрепляемых грунтов, а также уменьшения риска недостижения требуемого срока службы возводимых сооружений и устраиваемых конструкций. Технический результат основан на использовании физико-химических и механических свойств полиуретановых композиций.
Технология работ по устройству укрепления с применением полиуретанового вяжущего при ремонте откосов автомобильных дорог и конусов насыпей подходов к мостовым сооружениям и трубам зависит от существующей конструкции и может включать в себя следующие основные операции: демонтаж (или частичный демонтаж) существующего укрепления откосов и конусов насыпей, подготовительные работы, устройство подготовительных слоев конструкции укрепления, устройство конструкций укрепления, омоноличивание конструкции укрепления откосов и конусов.
Вид и последовательность работ по демонтажу зависит от существующей конструкции (укрепление посевом трав, сборными бетонными, железобетонными, гибкими асфальтобетонными покрытиями, объемной георешеткой и т. д.).
Конструкция «щебень — вяжущее» может также применяться совместно с геоячейками при ремонте существующих сооружений или новом строительстве.
К преимуществам такого способа следует отнести низкую трудоемкость, возможность производства работ малыми картами ручным способом и в значительных объемах с применением средств механизации, стойкость к ультрафиолету, перепадам температур и воздействию противогололедных материалов.
Преимуществом применение полиуретановых защитных слоёв является технологичность и ремонтоспособность, возможность использования при новом строительстве и при ремонте существующих сооружений. Укрепление вяжущим материалом на основе полиуретана позволяет уменьшить толщину конструкции «щебень — вяжущее», применяя георешетку высотой не более 7,5 см (перфорированную) или 5 см (неперфорированную).
Тем самым оптимизируется вес конструкции. Глубина нанесения полиуретана определяется согласно требованиям (на весь слой щебня до геосинтетического материала) — например, до 19 см и даже глубже. Максимальная глубина нанесения полиуретанового вяжущего — 12 см. Она зависит от расхода вяжущего и фракции щебня. Требования к транспортированию будут отражать специфику возможного воздействия на окружающую среду взаимодействующих компонентов, хранящихся в отдельной таре.
Разработан способ устройства конструкции оснований и/или покрытий транспортного сооружения, включающий в себя формирование на укрепляемом полотне слоя из зерновых элементов, введение в него вяжущего, и формирование каркасной структуры. Отличия метода: введение вяжущего осуществляют путем проливки его дискретными несвязанными струями под действием силы тяжести последовательно сверху вниз; образование каркасной структуры происходит путем обволакивания оболочками из вяжущего зерновых элементов и формирования вертикальных нитей из вяжущего в случайно распределенных пустотах между контактирующими друг с другом оболочками, последующего отверждения и усадки вяжущего каркасной структуры.
При проливе вяжущего сверху под действием собственной силы тяжести в слое зернового элемента образуется каркас в виде оболочек на зерновых элементах и вертикальных нитей из вяжущего в случайно распределенных пустотах между контактирующими друг с другом оболочками.
Опыт применения технологии показывает ее перспективность для более широкого использования в дорожном хозяйстве. По сравнению с традиционными способами укрепления откосов, наша технология более дешевая, нежели укрепление их бетонными плитами и габионными конструкциями. Кроме того, укрепление откоса ДОРОЛИТом дает существенно больший срок службы по сравнению с георешеткой, заполненной щебнем, или засевом трав и может применяться на подтопляемых откосах, эффективно противодействуя мощным водным потокам.
В статье используются материалы из следующих источников:
https://dorndi.org.ua/files/upload/%D0%94%D0%9E%D0%A0%D0%9E%D0%93%D0%98_2018%20%E2%84%96%2067%20(2)%20%D1%81.%2073-77.pdf
https://polimerteh.com/catalog/dorolit/
http://aocns.com/news/Tehnologii/562/