Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 11
1.1. Общие сведения о получении и применении дорожно-строительных материалов на основе грунта и портландцемента 11
1.2. Теоретические основы, отечественный и зарубежный опыт модификации цементогрунтов 17
1.3. Применение кремнийорганических соединений для модификации цементосодержащих строительных материалов 29
2. Характеристики объектов и методов исследований 41
2.1. Характеристика исходных материалов 41
2.1.1. Вяжущие материалы 41
2.1.2. Грунт 42
2.1.3. Модифицирующие добавки 44
2.2. Методы экспериментальных исследований 45
2.2.1. Изучение свойств цементогрунта 45
2.2.2. Комплексный термический анализ 47
2.2.3. Рентгенофазовый анализ 47
2.2.4. Электронно-микроскопические исследования 48
2.2.5. Статистическая обработка экспериментальных данных 48
3. Оптимизация состава цементогрунта с комплексной добавкой 51
3.1. Влияние кремнийорганических соединений на показатели стандартного уплотнения и физико-механические свойства цементогрунта 51
3.2. Влияние электролитов на показатели стандартного уплотнения и физико-механические свойства цементогрунта 63
3.3. Оптимизация состава цементогрунта, модифицированного комплексной добавкой, с учетом области применения в конструкциях дорожных одежд
Выводы по главе 3 з
4. Исследование влияния комплексной добавки на структуру и долговечность цементогрунта 82
4.1. Структура цементогрунта, модифицированного комплексной добавкой 82
4.2. Атмосферостойкость цементогрунта с комплексной добавкой 89
4.3. Выносливость цементогрунта, модифицированного комплексной добавкой 92
4.4. Взаимодействие основных компонентов грунта с цементом и комплексной добавкой 95 Выводы по главе 4 100
5. Исследование влияния технологических факторов на физико-механические свойства цементогрунта с комплексной добавкой 103
5.1. Технологические показатели приготовления цементогрунтовой смеси с комплексной добавкой 103
5.2. Технологические показатели устройства слоев дорожных одежд из цементогрунта с комплексной добавкой 108 Выводы по главе 5 116
6. Производственная проверка и технико-экономическая эффективность применения цементогрунта с комплексной добавкой 117
Выводы по главе 6 124
Заключение 125
Список литературы .
- Теоретические основы, отечественный и зарубежный опыт модификации цементогрунтов
- Методы экспериментальных исследований
- Влияние электролитов на показатели стандартного уплотнения и физико-механические свойства цементогрунта
- Выносливость цементогрунта, модифицированного комплексной добавкой
Теоретические основы, отечественный и зарубежный опыт модификации цементогрунтов
Условия твердения цемента в смеси с грунтом резко отличаются от условий твердения в бетоне с чистыми минеральными заполнителями. Следует иметь ввиду, что грунт поглощает ионы кальция, выделяющиеся при гидратации цемента [1, 2]. Основные минералы грунта проявляют максимальную адсорбционную способность в первые 4-8 суток. Глинистые минералы и пылеватые частицы из основных минеральных образований (полевые шпаты, кварц, кальцит) активно адсорбируют гидроксид кальция в первые 5 суток твердения, после чего процесс плавно затухает [24].
Также на качество цементогрунта значительное влияние оказывают технологические факторы [1-4, 25-47]. В.М. Безрук, В.М. Могилевич, E.J. Felt, M.S. Abrams в качестве основных выделили следующие факторы: физический и химический состав грунта, расход цемента, количество воды, продолжительность технологического процесса, плотность и возраст материала. Вопросами физического и химического состава грунтов занимались В.В. Охотин, В.М. Безрук, M.S. Abrams, M.D. Catton, E.J. Felt, H.F. Winterkorn, H.J. Gibbs, R.E. Fohrman, W.S. Housel, L.D. Hicks, определившие важность классификации грунтов по составу для обеспечения требуемых характеристик. В.М. Безрук, M.D. Catton, E.J. Felt, M.S. Abrams, показали зависимость между количеством цемента и прочностью на сжатие. M.D. Catton, E.J. Felt, D.T. Davidson, G.R. Lightsey определили достаточность оптимальной влажности цементогрунта для гидратации цемента. В работах данных авторов существует противоречивая информация: ряд авторов утверждает, что увеличение количества воды улучшает прочность, ряд – наоборот, советует количество воды уменьшить. Очевидно, это связано с различными видами грунтов, принимаемых для испытаний. В.П. Никитин, В.Б. Пермяков, В.Н. Шестаков, Е.И. Путилин рассмотрели особенности процесса измельчения грунтов и влияние грунтовых агрегатов на прочность и морозостойкость цементогрунта. В.П. Никитин, В.Б. Пермяков, В.М. Могилевич, Р.П. Щербакова, О.В. Тюменцева, E.J. Felt, C.W. Lovell, A.M. Osborne, доказали, что увеличение прочности возможно при повышении плотности. В.Б. Пермяков, О.В. Тюменцева, E.J. Felt, A. Arman, F. Saifan изучали влияние времени выдерживания смеси до уплотнения после смешения компонентов (продолжительность технологического процесса) и определили, что длительный период до уплотнения отрицательно влияет на качество цементогрунта.
Под действием подвижной нагрузки в цементогрунтовом слое возникают напряжения сжатия и растяжения при изгибе. По величине эти напряжения обычно не превышают 4-6 кгс/см. Они меньше соответствующих пределов сопротивления цементогрунта и, следовательно, не могут быть основной причиной его разрушения [3]. На цементогрунт в дорожной одежде, кроме подвижной нагрузки, воздействуют также климатические факторы. Введение менее 10% портландцемента в состав грунта не обеспечивает материалу требуемую длительную стойкость от воздействия природно-климатических факторов [48]. Применение дозировок цемента менее 10% возможно при обеспечении дополнительной защиты от действия воды.
Наибольшее влияние оказывают периодические изменения температуры и вызываемое ими изменение фазового состояния воды. Климатические факторы постепенно ослабляют структуру цементогрунта и при длительном воздействии могут полностью разрушить его. Свободная вода, расположенная в относительно крупных порах и пустотах цементогрунта, замерзает при 0С, увеличиваясь при этом в объеме на 9,2%. Пленочная вода, расположенная в наиболее тонких порах и удерживаемая на поверхности твердых частиц молекулярными силами сцепления, замерзает при температуре ниже 0С. Пленочной воды больше в тонкодисперсных глинистых грунтах. Гелевая вода замерзает при температуре ниже -30С с увеличением в объеме примерно на 40% [1, 2, 3, 49].
Если вода заполняет поры материала только частично, то по мере ее замерзания происходит отжатие сохранившейся в жидком состоянии воды в свободную часть пор. Положение существенно меняется при наличии в структуре цементогрунта защемленной воды, т.е. воды, находящейся в замкнутых порах, не имеющих сообщения с соседними. Защемление воды может произойти и при образовании пробок льда в узкой части поры, которая промерзает быстрее. Замерзание воды, заполняющей менее 90% объема пор, не вызывает опасных напряжений. При заполнении пор водой на 92% и замерзании 80% воды давление льда на стенки пор равно 6,8 кгс/см2, а при замерзании всей воды давление на стенки пор возрастает уже до 84,0 кгс/см2. Полное замерзание воды, заполняющей поры на 95% и более, вызывает напряжения в несколько сотен кгс/см2. В этом случае напряжения растяжения, возникающие в скелете цементогрунта под действием льда, значительно превышают его сопротивление растяжению и приводит к образованию трещин в стенках пор [50].
Многократные переменные замораживания и оттаивания цементогрунта в водонасыщенном состоянии увеличивают число внутренних трещин, углубляют и расширяют их. Происходит накопление остаточных деформаций (увеличение объема), постепенно разуплотняется монолитная структура цементогрунта и его прочностные свойства резко снижаются. В конечном итоге, после определенного для каждого конкретного случая количества циклов замораживания-оттаивания цементогрунт превращается в рыхлый слой слабосвязанных между собой агрегатов различной крупности. При сезонных и суточных изменениях температуры с переходом через 0С цементогрунт подвергается суммарному воздействию напряжений, возникающих в результате несоответствия термических характеристик его компонентов, давления льда, размещенного в порах материала и давления воды, отжимаемой льдом в процессе его образования. Может иметь место также осмотическое давление. Однако наиболее разрушающее действие обычно оказывает замерзающая вода [3].
Следовательно, морозостойкость является одним из показателей, влияющих на качество и долговечность цементогрунта. Однако, как показали исследования, грунт даже при обработке его портландцементом, значительно теряет свою прочность уже на первых циклах замораживания-оттаивания. Поэтому многими учеными были предприняты попытки модифицировать цементогрунт введением различных добавок для повышения его морозостойкости и прочностных свойств.
Грунты состоят из слипшихся частиц глинистых минералов, пыли и песка, которые называются грунтовыми агрегатами. Согласно существующим взглядам механизм образования агрегатов можно представить следующим образом. В результате наличия свободной поверхностной энергии происходит слипание коллоидных частиц и образование первичных агрегатов, которые могут сохранять остаточный заряд и в случае разноименной зарядки образовывать новые агрегаты. Кроме того, в массу слипшихся частиц могут механически захватываться частицы пыли. На второй стадии формирования агрегатов происходит их упрочнение путем склеивания частиц клеящими веществами: гидратами полуторных окислов, силикагелем, иногда солями, а также органическими и органоминеральными соединениями. Все эти вещества заполняют поры между частицами или сорбируются на поверхности смежных частиц. Такого рода пленки-гели существенно влияют на свойства грунта, снижая влияние его минерального состава [3].
Большую роль в образовании структуры грунта играют электролиты, вызывающие коагуляцию и осаждение коллоидной фазы грунта. Ввиду того, что грунт представляет собой механическую смесь частиц разной величины, свртывающийся коллоидный материал включает в свои «хлопья» и более крупную предколлоидную фракцию (рис. 1.2) [51].
В естественном виде у грунтов промежутки между частицами обычно в большей или меньшей степени заполнены водой. Поэтому грунты представляют собой дисперсную систему, в которой вода является дисперсной средой, а минеральные зерна дисперсной фазой. Наличие в грунтах тонкодисперсных и коллоидных частиц ведет к значительному увеличению суммарной поверхности раздела между твердой фазой и жидкой средой и, следовательно, к увеличению свободной поверхностной энергии. При этом повышается физическая и химическая активность частиц и возрастает адсорбционная способность их поверхности [3].
Методы экспериментальных исследований
Мономерные КОС легче проникают вглубь бетона, и процессы полимеризации могут протекать в глубине бетонной массы, гидрофобизируя и кольматируя гидрофобными гелями поры и трещины. Кроме того, одновременно происходит химическая фиксация образовавшихся продуктов на зернах цемента. Исследования показали, что угол смачивания, т.е. гидрофобность возрастает с увеличением размера радикала, а также при замене алкильных групп на алкоксигруппы, что вероятно связано с частичной полимеризацией таких соединений, протекающей на поверхности цементного камня [156].
Кремнийорганическая добавка Силор, представляющая собой деструктурированный вулканизат резиновых смесей, обладает высокой гидрофобизирующей способностью, что вероятно обусловлено потерей капиллярного подсоса воды за счет блокирования капилляров наполнителями, имеющимися в резиновых смесях. Продукт деструкции представляет собой разветвленный полиорганосилоксановый олигомер с алкоксильными и силанолятными группами, а также твердые продукты-наполнители с модифицированными поверхностными свойствами. В отличие от серийных кремнийорганических гидрофобизаторов (ГКЖ-10, ГКЖ-11) они имеют разветвленную структуру и содержат наряду с силанолятными, реакционноспособные алкоксигруппы. Последние взаимодействуют с активными группами обрабатываемых материалов с образованием на их поверхности сшитой силоксановой пленки с гидрофобными свойствами. Высокий гидрофобизирующий эффект также обусловлен наличием в Силор активных алкоксисилоксановых групп, которые в водно-спиртовой среде гидролизуются с образованием полисилоксанов сетчатой структуры. Кроме того, как алкоксисилоксаны, так и гидросилоксаны могут взаимодействовать с гидроксидом кальция, входящим в состав бетона. Таким образом, на поверхности бетона образуется химически связанная с ней сшитая полимерная сетка, которая препятствует проникновению влаги в поры и капилляры бетона [157].
Состав цементо-глиняной композиции модифицировали добавкой ГКЖ-11, что привело к снижению водопоглощения и увеличению коэффициента размягчения до показателей сравнимых с водостойкостью силикатного кирпича [158]. Известна комплексная добавка на основе этил- и метилсиликонатов натрия или калия, позволяющая добиться значительной прочности и однородности цементогрунта в струйной технологии, а также снизить В/Ц и диспергировать агрегаты грунта [159].
Существуют обширные исследования и в области геологоразведочных работ. Для гидрофобизации породы нефтеносного коллектора рекомендуется применение кремнийорганических жидкостей. Отмечено, что гидрофобизация породы нефтеносного коллектора сопряжена с прорывом пленки рыхлосвязанной воды полярными молекулами ПАВ и занятием активных центров ее поверхности [160].
Высокие результаты по повышению прочности и морозостойкости получены при модификации цементогрунта кубовыми остатками производства кремнийорганических соединений совместно с хлористым кальцием. Совместное воздействие хлористого кальция и кубовых остатков кремнийорганического производства активизирует процесс гидратационного твердения цемента и повышает прочность и морозостойкость композиции. В результате химической адсорбции поверхностью минеральных частиц и их микроагрегатов, содержащихся в составе кубовых остатков эфиров ортокремневой кислоты, полисилоксанов, продуктов смолистых веществ, и образования на них моно- и полимолекулярных водоотталкивающих слоев происходит гидрофобизация и пластифицирование материала композиции, повышение ее деформативной способности [161].
Влияние таких КОС как этилсиликонат натрия (ГКЖ-10Н), метилсиликонат натрия (ГКЖ-11Н) и полиэтилгидросилоксан (ГКЖ-94) на цементогрунты исследованы Ю.В. Карасем [162]. С помощью введения КОС удалось достичь повышения морозостойкости цементогрунта в 6-10 раз.
Для гидрофобизации грунта использованы метилтрихлорсилан и метилдихлорсилан [15]. Также Д.В. Волоцким проведены опыты по гидрофобизации грунтов некоторыми КОС. Гидрофобизация сокращает количество воды содержащейся в грунте. Уравновешивая энергетически активные центры минералов грунта, уменьшается электрокинетический потенциал частиц грунта, а значит и скорость перемещения пленочной воды, что приводит к уменьшению гидратации грунтовых частиц [163].
По данным Ю.В. Карася введение КОС приводит к улучшению структуры цементогрунта путем уплотнения зон контакта цементного камня с заполнителем (грунтовыми минералами) за счет адсорбции КОС с последующим образованием гидрофобных уплотняющих пленок. Отмечено, что цементогрунт относиться к материалам крупнопористой структуры, чем объясняется его относительно большое водонасыщение. Преобладание количества проницаемых для воды пор является основной структурной особенностью цементогрунта. По мнению автора добавки кремнийорганических гидрофобизаторов не устраняют этой особенности, лишь только несколько сдвигают расположение максимумов переходных пор в сторону микропористости. Основную роль в улучшении физико-механических характеристик цементогрунта играет гидрофобизация поверхностей пор и капилляров за счет создания водоотталкивающих пленок, химически связанных с поверхностью минералов грунта [162].
Анализ зарубежного опыта возведения конструкций из цементогрунта показал, что в качестве гидрофобных веществ рекомендовано применять силаны, силоксаны, силиконаты, которые вступают в химическую реакцию с минеральными веществами цементогрунта, повышая атмосферостойкость [83].
Проведенный обзор отечественной и зарубежной литературы показал, что введение оптимальных дозировок КОС в состав цементосодержащих строительных материалов неизбежно приводит к увеличению морозостойкости, а, следовательно, и долговечности материала и конструкции из него. Наибольший интерес вызывают кремнийорганические соединения Силор, ФЭС-50 и ОТЭС, проявившие максимальную гидрофобизирующую способность в цементосодержащих материалах.
Применение кремнийорганических соединений в комплексе с электролитами позволит добиться гидрофобизации пылевато-глинистых частиц силоксановыми молекулярными слоями, увеличить доступность поверхности грунта к вносимому вяжущему, интенсифицировать процессы твердения, а также будет способствовать образованию более плотной и однородной структуры цементогрунта, что приведет к повышению физико-механических свойств и долговечности материала.
Влияние электролитов на показатели стандартного уплотнения и физико-механические свойства цементогрунта
Исследование влияния добавок кремнийорганических соединений (КОС) и электролитов (Э), показало, что все они, в той или иной мере, обладают модифицирующим действием, позволяющим повысить прочность и морозостойкость цементогрунта. При этом добавка кремнийорганического соединения ОТЭС максимально повысила морозостойкость, а электролита ГН прочность цементогрунта. На основе анализа проведенных исследований принято решение разработать модифицирующую комплексную добавку на основе ОТЭС и ГН.
Для выявления особенностей влияния комплексной добавки на физико-механические свойства и долговечность материала, произведена оптимизация состава модифицированного цементогрунта с учетом области применения в конструкциях дорожных одежд [173].
Согласно проведенной в КазГАСУ научно-технической работе [174], для устройства цементогрунтового слоя наиболее распространенным и эффективным современным механизмом является регенератор-смеситель (ресайклер, стабилизатор), технологический коэффициент прочности при использовании которого для укрепления легких суглинков принимается равным 0,85. Применяя данный коэффициент, минимальный предел прочности на сжатие составил 4,71 МПа, предел прочности на растяжение при изгибе – 0,94 МПа, что соответствует требованиям ГОСТ 23558-94 для устройства слоя покрытия переходного типа дорожных одежд или основания облегченного типа.
Учитывая, что, как правило, зависимость свойств строительных материалов от состава описываются уравнениями не выше второго порядка, то для проведения экспериментальных исследований был выбран план Бокса-Уилсона (B3) [175], представленный в таблице 3.13. Данный метод имеет хорошие характеристики, такие как ортогональность и композиционность. В основе этого плана лежит полнофакторный эксперимент. В случае экспериментов с тремя факторами мы получаем план с 17 опытами: 8 опытов в вершинах куба, 6 опытов в центрах граней куба, 3 опыта в центре куба.
В качестве исходных независимых переменных определены следующие факторы: содержание портландцемента ПЦ (8-12), кремнийорганического соединения ОТЭС (0,01-0,05), электролита ГН (0,05-0,25), в % от массы грунта. Таблица 3.13 – План экспериментов В3 и значения физико-механических свойств модифицированного цементогрунта Х1 Х1` Х2 Х2` Х3 Х3` Яизг Ясж Kмор Яизг Ясж Kмор
Обработка результатов экспериментов, проведенных по плану В3 позволило построить зависимости (модели) для предела прочности на растяжение при изгибе (Rизг), предела прочности на сжатие (Rсж), коэффициента морозостойкости (Кмор). Эти модели в кодированных переменных имеют следующий вид:
Для получения достаточно надежных выводов об их качестве все построенные модели (З.І)-(З.3) были проверены на адекватность по критерию Фишера и критерию «средней относительной погрешности». Так, для модели (3.1) расчетное значение критерия Фишера Fрас = 0,125, в то время как критическое значение Fкр = F (; fi; і?) = F (0,05; 5; 2) = 19,30. Здесь - уровень значимости, fb f2 - числа степеней свободы, определяемые по формулам:
Поскольку для данной модели Fрас Fкр, то она является адекватной по критерию Фишера. Средняя относительная погрешность между экспериментальными и расчетными значениями полученными для модели (3.1) Аср = 0,7 %, что меньше критического значения составляющего Акр = 8 %, то есть по данному критерию модель (3.1) также является адекватной. Остальные результаты проверки моделей на адекватность представлены в таблице 3.14.
Как следует из уравнений регрессии, с увеличением расхода электролита наблюдается рост прочности. Увеличение расхода КОС приводит к повышению прочности и морозостойкости, а затем к их снижению. Понижение показателей прочности и морозостойкости при повышении дозировок, по-видимому, объясняется блокирующим действием кремнийорганического соединения на частицы цемента.
С новой комплексной добавкой получен цементогрунт с максимальной маркой по прочности М40 и морозостойкости F15. Согласно ГОСТ 23558-94, областью применения такого цементогрунта является покрытие переходного и основание облегченного типа дорожных одежд для районов со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца до 15 С. На состав смеси с применением ОТЭС и ГН получен патент на изобретение (Приложение 1).
Марка по прочности М40 с учетом технологического коэффициента прочности и максимальный коэффициент морозостойкости после 15 циклов замораживания-оттаивания достигнуты при оптимальном расходе цемента 10%, дозировке ОТЭС – 0,03%, ГН – 0,1%. При этом значение предела прочности на сжатие достигает 4,75 МПа, предела прочности на растяжение при изгибе – 0,96 МПа, коэффициента морозостойкости после 15 циклов замораживания-оттаивания – 0,86. Проведенные исследования показали, что комплексная добавка на основе кремнийорганического соединения ОТЭС и электролита ГН обладает полифункциональным действием. Так, введение оптимального количества комплексной добавки в состав цементогрунта привело к повышению прочности на сжатие на 31,6 %, прочности на растяжении при изгибе на 35,2 %, морозостойкости на 62,3 %.
Данный состав принят для исследования влияния комплексной добавки на структуру и долговечность, а также физико-механические свойства цементогрунта при изменении технологических факторов.
По результатам оптимизации состава разработаны технические условия на комплексную добавку на основе октилтриэтоксисилана и гидроксида натрия для модификации цементогрунта дорожного назначения (Приложение 2).
Выносливость цементогрунта, модифицированного комплексной добавкой
Разнообразие применяющихся способов приготовления смесей и технологического оборудования для размельчения грунта, дозирования вяжущих и перемешивания смесей оказывает влияние на физико-механические свойства цементогрунта при одних и тех же исходных материалах и составах смесей.
Основными факторами, влияющими на однородность смесей при укреплении грунтов минеральными вяжущими, являются влажность и степень размельчения грунтов.
В технологии приготовления смеси из грунтов с минеральными вяжущими необходимой операцией является увлажнение смеси до оптимальной влажности. Существует 3 основных способа увлажнения: 1 и 2 способы увлажнения показали наибольшую эффективность, т.к. при этом полученные результаты по прочности и морозостойкости позволяют использовать модифицированный материал в качестве слоя дорожной одежды, что отражено на рисунке 5.1. Применение водоцементной суспензии не обеспечило заданных лабораторных характеристик. Марка по прочности и морозостойкости контрольных образцов при всех способах увлажнения не достигла требуемой.
Получение долговечной структуры цементогрунта в слое дорожной одежды зависит от равномерного распределения вяжущих и добавок.
Качество смеси, приготовленной на дороге, зависит от типа применяемой грунтосмесительной машины. О степени однородности смесей в зависимости от указанных факторов свидетельствуют данные по изменению прочности образцов, приготовленных из производственных смесей, сравнительно с их прочностью, определяемой при лабораторном подборе смеси [192].
Наиболее труднообрабатываемой разновидностью грунта считается глинистый грунт. При смешении глинистого грунта со всеми видами вяжущих однородность смесей значительно меньше, чем при обработке несвязных материалов. Это объясняется различием доступности поверхности минералов грунта к вносимому вяжущему и, следовательно, различием полноты их взаимодействия и степени насыщения грунтовой массы, упрочняющимися во времени структурными связями [193].
Зерна и частицы несвязных материалов независимо от влажности находятся в раздельном виде, поверхность их свободна для контакта с порошкообразными вяжущими. В глинистых же грунтах, вследствие большого количества свободной поверхностной энергии, частицы их связаны между собой силами молекулярного притяжения в агрегаты разных размеров. Величина и прочность формирующихся в грунте агрегатов зависят от многих факторов: гранулометрического состава, содержания глинистых и коллоидных частиц, химико-минералогического состава и влажности. В зависимости от этих факторов величина грунтовых агрегатов может изменяться от 20 мм в диаметре до 0,25 мм (микроагрегаты). В агрегатах малых размеров частицы грунта соединены между собой в основном относительно прочными связями. Крупные агрегаты образуются путем объединения малых агрегатов, связанных между собой слабыми коагуляционными связями. Прочность агрегатов и их относительная водоустойчивость зависят главным образом от размера и влажности [193, 194].
Анализ рисунка 5.2 показал, что прочность на сжатие цементогрунта с комплексной добавкой, размеры грунтовых агрегатов которого составляли 0,00-1,25 мм выше в 1,15 раза прочности цементогрунта с размерами агрегатов 1,25-5,00 мм и в 2,05 раза цементогрунта с агрегатами 5,00-10,00 мм. Аналогичные зависимости обнаружены для цементогрунтов контрольного состава: прочность цементогрунта с агрегатами 0,00-1,25 мм выше прочности цементогрунта с агрегатами 1,25-5,00 мм и 5,00-10,00 мм соответственно в 1,24 и 3,45 раза.
Прочность на растяжение при изгибе с ростом грунтовых агрегатов также уменьшается: для образцов с размерами агрегатов 1,25-5,00 и 5,00-10,00 мм соответственно падение прочности цементогрунта с комплексной добавкой в 1,1 и 1,47 раза, контрольного состава – в 1,24 и 1,79 раза.
Также значительным является падение морозостойкости: увеличение размера агрегатов до 1,25-5,00 мм для цементогрунта с комплексной добавкой приводит снижению морозостойкости в 1,12 раза, для цементогрунта контрольного состава в 1,26 раза. Образцы с размерами грунтовых агрегатов 5,00-10,00 не выдержали 15 циклов замораживания-оттаивания.
Очевидно, меньшее падение прочности образцов цементогрунта с комплексной добавкой связано с диспергирующим действием ГН на частицы грунта, что приводит к большей доступности поверхности грунтовых частиц к вносимому вяжущему и, следовательно, к более полному взаимодействию грунта с портландцементом.
Содержание в грунте крупных непрочных агрегатов является очагом разрушения укрепленного материала, так как структурные связи этих агрегатов в естественном виде слабы и разрушаются под действием воды и мороза, а укрепление их вяжущими происходит только в поверхностных слоях, поскольку внутренняя часть их недоступна для взаимодействия с вяжущим [1, 2]. Поэтому при содержании в грунте непрочных агрегатов резко ухудшаются прочность и морозостойкость укрепленного грунта.
Влияние содержания грунтовых агрегатов крупнее 5 мм на прочности и морозостойкости цементогрунта представлено на рисунке 5.3.
Увеличение количества агрегатов размером 5,00 мм до 50 % привело к более значительному снижению физико-механических свойств: прочность на сжатие цементогрунта с комплексной добавкой снизилась в 1,39 раза, цементогрунта контрольного состава в 1,54 раза, прочность на растяжение при изгибе в 1,32 и 1,65 раза, морозостойкость в 1,34 и 1,66 раза соответственно.