Способ устройства основания дорожной одежды

 

Использование: строительство оснований и других конструкционных слоев дорожных одежд. Сущность изобретения: 50 70% фосфодигидрата сульфата кальция и 30 50% фосфополугидрата сульфата кальция смешивают, увлажняют, укладывают и уплотняют циклическим воздействием числом 6 12 раз вибросиловой нагрузки величиной 1,0 10,0 МПа с продолжительностью воздействия 0,2 2,0 с. Коэффициент морозостройкости после 25-ти циклов замораживания оттаивания 0,77 0,89. 2 табл.

Изобретение относится к строительству оснований автомобильных дорог и аэродромов, и также других конструктивных слоев дорожной одежды.

Известен способ устройства основания дорожной одежды путем увлажнения фосфополугидрата кальция, укладки его на песчаный грунт и уплотнение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ устройства основания дорожной одежды, включающий увлажнение 20-60 мас. фосфогипса дигидрата сульфата кальция с 40-80 мас. фторангидрата, перемешивание, укладку, выдерживание смеси в течение 8-32 ч и уплотнение. Недостатком указанных способов является недостаточный коэффициент морозостойкости получаемых оснований.

Цель изобретения повышение морозостойкости основания.

Достигается это тем, что в способе устройства основания дорожной одежды, включающем увлажнение фосфодигидрата сульфата кальция, перемешивание, укладку и последующее уплотнение, перед уплотнением фосфогидрат сульфата кальция перемешивают с фосфополугидратом сульфата кальция, а уплотнение осуществляют циклическим воздействием с числом 6-12 раз вибросиловой нагрузки величиной 1,0-10,0 МПа с продолжительностью воздействия 0,2-2,0 с, при этом компоненты берут в соотношении, мас.

Фосфодигидрат сульфата кальция 50-70 Фосфополугидрат сульфата кальция 30-50 Фосфополугидрат и дигидрат сульфата кальция получаются при производстве фосфорной кислоты и минеральных удобрений при переработке апатитов и фосфоритов. При производстве минеральных удобрений на 1 т экстракционной фосфорной кислоты (в пересчете на Р₂О₅) приходится по 5 т отходов, содержащих 90-95% СаSO₄.

Химический состав их показан в табл.1.

В качестве грунтов используют естественные или искусственные материалы в соответствии с ГОМТ 25100-82 "Грунты. Классификация".

Достижение положительного эффекта, а именно повышение прочности и морозостойкости становится возможным, поскольку в смеси фосфополугидрата с фосфодигидратом сульфата кальция происходят процессы перекристаллизации: фосфополугидрат из-за неустойчивости структуры присоединяет воду, часть которой берут и у фосфодигидрата, и последний в свою очередь частично переходит в фосфополугидрат.

Но эт и процессы происходят направленно и интенсифицируются только при указанном соотношении модификаций фосфогипса и в результате осуществляемого уплотнения периодическими воздействиями вибросиловой нагрузкой с величиной 1-10 МПа продолжительностью воздействия 0,2-2 с уплотнение способствует быстрому структурообразованию материала, а также перераспределению воды в соединениях, за счет изменения энергетического состояния кристаллической решетки и разрушения оболочек из малорастворимых в воде фосфатов.

Повышение плотности материала, а также происходящие химические реакции, в результате которых вода из свободного состояния переходит в кристаллизационную и химически связывается, способствует снижению водопоглощения смеси, повышению ее водостойкости и как результат повышению морозостойкости.

При этом совокупность всех указанных факторов: определенный режим уплотнения и указанные соотношения компонентов в смеси позволяют создать материал, обладающий высокими показателями прочности и морозостойкости, который можно применять в дорожной одежде как самостоятельный, самотвердеющий конструктивный материал.

Для изучения свойств полученного предложенным способом материала основания были приготовлены составы по прототипу и предлагаемому техническому решению. Были использованы следующие материалы.

Фосфогипс дигидрат Воскресенского НПО "Минудобрения" имеет следующий химической состав, мас.

P₂O₅ 0,60; Al₂O₃ 0,67; F 0,3; P₂O₃ 1,31; SiO₂ 0,81; SO₃ 45,65; CaO 32,6; Fe₂O₃ 0,20; ППП 17,86. Водородный показатель рН 2.

Фосфогипс полугидрат Воскресенского НПО "Минудобрения" следующего химического состава, мас. SiO₂ 1,2; P₂O₅ 1,49; Al₂O₃ 0,66; F 0,3; CaO 36,10; R₂O₃ 2,58; SO₃ 50,81; Fe₂O₃ 0,21; ППП 6,65. Водородный показатель рН 3,5.

Приготовление смесей и укладку основания осуществляют следующим образом.

В лабораторном лопастном смесителе готовили смесь, состоящую из фосфополугидрата с фосфодигидратом, в течение 3 мин, затем увлажняли и повторно перемешивали.

Из полученной смеси изготавливали образцы диаметром и высотой 5 см. Уплотнение образцов производили на стендовой установке, воспроизводящей воздействие периодических вибросиловых нагрузок величиной 0,5-10,5 МПа с продолжительностью каждого воздействия 0,15-2,05 с. Число приложений нагрузки варьировалось в пределах 4-14. Образцы испытывались в водонасыщенном состоянии на прочность и морозостойкость в соответствии с "Пособием по строительству покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, к СНиП 3.06.03-85 и СНиП 3.06.06-88".

Примеры выполнения способа и свойства получаемого материала приведены в табл.2.

Как видно из данных табл.2, материал, полученный по предлагаемому способу, обладает высокой прочностью и морозостойкостью во всех указанных пределах изменения параметров.

Проблема утилизации фосфогипса позволяет на только экономить природные каменные материалы, но имеет экологическое и экономическое значение.

Формула изобретения

СПОСОБ УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ, включающий увлажнение фосфодигидрата сульфата кальция, перемешивание, укладку и последующее уплотнение, отличающийся тем, что, с целью повышения морозостойкости основания, перед увлажнением фосфогидрат сульфата кальция перемешивают с фосфополугидратом сульфата кальция, а уплотнение осуществляют циклическим воздействием числом 6 12 раз вибросиловой нагрузкой величиной 1 10 МПа с продолжительностью каждого воздействия 0,2 2,0 с, при этом компоненты берут в соотношении мас.

Фосфодигидрат сульфата кальция 50 70 Фосфополугидрат сульфата кальция 30 50

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2