Влияние содержания щебня на модуль деформации грунтощебеночного слоя

Введение. Целью статьи является исследование зависимости модуля деформации грунтощебеночного слоя дорожной одежды от содержания щебня в грунтово-щебеночной смеси и влажности грунта в ней. Поставленная цель достигнута выполнением штамповых испытаний моделей дорожных одежд и земляного полотна.
Материалы и методы. Исследования проведены выполнением штамповых испытаний моделей земляного полотна и однослойных дорожных одежд с грунтощебеночным покрытием. Перед штамповыми испытаниями проведены лабораторные работы по определению параметров, подлежащих входному контролю для щебня и грунта. Из щебеночных материалов и грунта в лотке построены модели дорожных одежд. Испытания земляного полотна и дорожных одежд выполнены при помощи жесткого круглого штампа, входящего в комплект стандартной установки.
Результаты. Модули деформации грунта земляного полотна и дорожных одежд с грунтощебеночным слоем вычислены из полиномиальной зависимости осадки от давления, регламентированной ПНСТ 311– 2018. По результатам испытаний определен модуль деформации грунта земляного полотна и общий модуль деформации на поверхности грунтощебеночного слоя, при различном содержании щебня по объему смеси. Наименьшее значение модуля деформации соответствует минимальному содержанию щебня в смеси, которое составляет 40% по объему смеси. Наибольшее значение модуля деформации получено при максимальном содержании щебня в смеси, которое составляет 60% по объему смеси. Используя общие модули деформации разных дорожных одежд и модули деформации грунта земляного полотна, выполнен расчет модуля деформации грунтощебеночного слоя при разном содержании в нем щебня. Для учета влияния влажности связного грунта, используемого в смеси, приведены поправочные коэффициенты, значения которых установлены лабораторными испытаниями. Эти коэффициенты позволяют рассчитывать модуль деформации грунтощебеночного слоя в зависимости от содержания щебня и влажности грунта, применяемого в нем.
Обсуждение и заключение. В результате экспериментальных работ определены модули деформации грунтощебня разных составов, при помощи которых произведено проектирование дорожных одежд с последующим строительством опытных участков в каждой из трех ДКЗ Омской области.

1. Брехман А.И., Ильина О.Н., Трифонов А.А. Органоминеральные смеси на основе нефтяных шламов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 1(13). С. 264–267.

2. Ilina, O.N., Ilin, I.B.: Road organo-mineral mixtures based on oil sludge. Magazine of Civil Engineering 92(8), 115–126 (2019).

3. Лыткин А.А., Старков Г.Б., Вагнер Е.Я. Исследование эффективности использования белитового шлама для устройства монолитных слоев дорожных одежд методом холодного ресайклинга // Вестник СибАДИ. 2020. № 6, Т.17. С. 764–776.

4. Лыткин А.А. Влияние повторного уплотнения и транспортных нагрузок на характер твердения белитового шлама в слоях дорожных одежд // Вестник СибАДИ. 2017. № 3(55). С. 125–132.

5. Lytkin, A.A.: Study of the Transport Loads Influence on the Nature of Belite Sludge Hardening in Pavement. Materials Science Forum 992, 79–85 (2020).

6. Gyulzadyan, H., Voskanyan, G., TerSimonyan, V.: Exploration Results of Applying Limestone Powder in Crushed-Stone-Sand Mixtures for Road Pavement Layers. Advanced Materials Research 1020, 31–36 (2014).

7. Satyanarayana Reddy C.N.V., Prasad, A.C.S.V.: Performance Studies on Cement Stabilized Gravelly Soil Exposed to Sulfate Environment. Indian Geotechnical Journal 45(2), 217–224 (2014).

8. Rudgalskiy, D., Chusov, V., Aleksandrov, A.: Strength indices of sand reinforced by foamed bitumen. In: International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2019, Journal of Physics: Conference Series, vol. 1614, pp. 1-9. IOP Publishing Ltd (2020).

9. Naeini, S.A, Naderinia, B., Izadi, E.: Unconfined compressive strength of clayey soils stabilized with waterborne polymer KSCE Journal of Civil Engineering 16(6), 943–949 (2012).

10. Ismaiel, H.A.H.: Cement Kiln Dust Chemical Stabilization of Expansive Soil Exposed at El-Kawther Quarter, Sohag Region, Egypt. International Journal of Geosciences 4, 1416-1424 (2013).

11. Cui, S.L., et al: Mechanical behavior and micro-structure of cement kiln dust-stabilized expensive soil. Arabian Journal of Geosciences 11, 521 (2018).

12. Thomas, A., Tripathi, R.K., Yadu, L.K.: A Laboratory Investigation of Soil Stabilization Using Enzyme and Alkali-Activated Ground Granulated BlastFurnace Slag. Arabian Journal of Geosciences 43, 5193–5202 (2018).

13. FOP Oriola, Moses, G., Sani, J.E.: Stabilization of lateritic soil with cement kiln dust for road pavement material based on defined curing temperature conditions. Indian Journal of Engineering 14(37), 215-226 (2017).

14. Vdovin, E.A., Stroganov, V.F.: Properties of cement-bound mixes depending on technological factors. Magazine of Civil Engineering 93(1), Pp. 147– 155 (2020).

15. Вдовин Е.А., Мавлиев Л.Ф., Строганов В.Ф. Пути повышение эффективности укрепления грунтов для строительства дорожных одежд // Вестник СибАДИ. 2013.№ 1 (29). С. 52–58.

16. Буланов П.Е., Мавлиев Л.Ф., Вдовин Е.А. Оптимизация состава щебеночно-песчаной смеси обработанной портландцементом в комплексе с пластифицирующей и гидрофобизирующей добавкой // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 2 (32). С. 300–305.

17. Adeyanju, E.A., Okeke, C.A.: Clay soil stabilization using cement kiln dust. In: 1st International Conference on Sustainable Infrastructural Development, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 640, pp. 1-10. IOP Publishing Ltd (2019).

18. Dolinsky, Y.A.,, Starkov, G.B.,, Matveev, S.A. Experience in Repairing Highways Using Cold Regeneration Technology in the Altai Republic. In: International science and technology conference FarEastCon-2019, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 753, pp. 1-5. IOP Publishing Ltd (2020).

19. Chen, X., Chen, L., Zhang, J.: Permanent Deformation Behavior of Coarse-Grained Residual Subsoil Under Large Amplitude Loading Cycles. In: Tutumluer E., Chen X., Xiao Y. (eds) Advances in Environmental Vibration and Transportation Geodynamics. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 66. Springer, Singapore (2020).

20. Александров А.С., Семенова Т.В., Александрова Н.П. Метод расчета остаточных деформаций, применяемых в основаниях дорожных одежд // Вестник СибАДИ. 2019. № 4(16). С. 456–471.

21. Rahman, M.S., Erlingsson, S.: Predicting permanent deformation behaviour of unbound granular materials. International Journal of Pavement Engineering 16(7), 587–601 (2015).

22. Salour, F., Erlingsson, S.: Permanent deformation characteristics of silty sand subgrades from multistage RLT tests. International Journal of Pavement Engineering 18(3), 236-246 (2017).

23. Salour, F., Erlingsson, S. Characterisation of Permanent Deformation of Silty Sand Subgrades from Multistage RLT Tests. In: 3rd International Conference on Transportation Geotechnics (ICTG 2016), Procedia Engineering vol. 143, pp. 300–307 (2016).

24. Niemunis A., Wichtmann T. Separation of time scale in the HCA model for sand. Acta Geophysica 62(5), 1127-1145 (2014).

25. Александров А.С., Семенова Т.В., Калинин А.Л. Анализ причин колееобразования на покрытиях нежестких дорожных одежд и рекомендации по уменьшению этого явления // Вестник СибАДИ. 2019. № 6(70). С. 718–745.

26. Матвеев С.А., Немировский Ю.В. Свойства упругого слоя основания, армированного объёмной георешеткой // Наука и техника в дорожной отрасли. 2005. № 2(33). С. 24–28.

27. Матвеев С.А., Литвинов Н.Н. Определение деформационных характеристик щебеночно-песчаного основания, армированного стальной геосеткой // Вестник СибАДИ. 2013. № 4(32). С. 57–61.

28. Матвеев С.А., Мартынов Е.А., Литвинов Н.Н. Экспериментально-теоретические исследования армированного основания дорожной одежды // Вестник СибАДИ. 2015. 44(4). С. 80–86.

29. Matveev, S.A., et al: The geogrid-reinforced gravel base pavement model. Magazine of Civil Engineering 94(2), 21–30 (2020).

30. Matveev, S.A., Martynov, E.A., Litvinov, N.N.: Determine the reinforcement effect of gravel layer on a sandy foundation. Applied Mechanics and Materials 662,164-167 (2014).

31. Matveev, S.A., Martynov, E.A., Litvinov, N.N.: Effect of Reinforcing the Base of Pavement with Steel Geogrid Applied Mechanics and Materials 587-589, 1137-1140 (2014).

32. Андреева Е.В. Исследование модулей деформации мерзлого, талого и оттаивающего золошлакового материала для целей рекультивации на примере воркутинской ТЭЦ-2 // Инженерные изыскания. № 13(4). С. 8–15.

33. Лунёв А.А., Сиротюк В.В. Применение золошлаковых смесей для вертикальных планировок и строительства городских дорог // Техника и технологии строительства. 2015. 1(1). С. 24–31.

34. Лунёв А.А., Сиротюк В.В., Барац Н.И. Экспериментальные исследования прочностных характеристик золошлаковой смеси // Вестник СибАДИ. 2016.№ 6 (52). С. 72–79.

35. Лунёв А.А., Сиротюк В.В., Иванов Е.В. Результаты исследований деформационных характеристик золошлаковых смесей // Вестник СибАДИ. 2017.№ 1 (53). С. 103–110.

36. Лунёв А.А., Сиротюк В.В. Сопоставление деформационных параметров золошлаковой смеси, полученных в лабораторных и натурных условиях // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. № 2(21). С. 215–227.

37. Попкова А.В., Попкова А.В. Обоснование модуля упругости земляного полотна из золошлаковой смеси для расчёта дорожных одежд // Техника и технологии строительства. 2017. № 1(9). С. 128–133.

38. Разуваев Д.А., Чахлов М.Г. Результаты исследования золошлаков новосибирской ТЭЦ-3 на предмет применения в качестве материала в дорожном строительстве // Фундаментальные и прикладные вопросы транспорта. 2020. 1(1). С. 62–68.

39. Сиротюк В.В., Иванов Е.В. Исследование свойств золошлаковых отходов омских ТЭЦ для применения в дорожном строительстве // Вестник МАНЭБ. 2011.№ 2(17). 66 с.

40. Сиротюк В.В., Троян Т.П. Влияние углистых остатков на качество золошлаков, применяемых для строительных технологий // Вестник СибАДИ. 2017. № 6(58). С. 119–125.

41. Lunev, A.A., Sirotyuk, V.V.: Plate load test of base taken from coal ash and slag mixture in experimental tray and on experimental section of embankment. In: International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety (ICCATS 2018), IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 451, pp. 1-6. IOP Publishing Ltd (2018).

42. Sirotyuk, V.V., Lunev, A.A.: Strength and deformation characteristics of ash and slag mixture. Magazine of Civil Engineering 74(6), 3–16 (2017).

43. Lunev, A.A., Sirotyuk, V.V.: Stress distribution in ash and slag mixtures. Magazine of Civil Engineering 86(2), 72–82 (2019). (in Russian)