Не каждому человеку, мечтающему о постройке собственного дома, удается получить под застройку хороший участок. Чаще приходится строить там, где «отведут». При этом геологические свойства грунтов обычно неизвестны.

Газ с температурой 600 – 800 градусов подается в стальную трубу, погруженную в грунт. Прогрев происходит за счет циркуляции нагретого газа, подаваемого в трубу под давлением.

Электрический и электрохимический способы очень похожи и основаны на использовании электросмоса. В первом случае осушение происходит вследствие движения воды от одного полюса к другому.

Во втором дополнительно используют , делающие движение более быстрым и точным. Этот вариант более энергоемкий и затратный применяется для осушения пылеватых, водонасыщенных и илистых грунтов.

Механический способ имеет несколько разновидностей:

• вытрамбовывание котлованов;
• устройство грунтовых свай или подушек.

Вытрамбовывание котлована производят при помощи крана, на стреле которого подвешена тяжелая трамбовка. Этот способ несложен и не требует замены грунта основания.

Грунтовая подушка. Если слабый грунт имеет незначительную мощность, то его вынимают и заменяют более плотным, который лучше распределяет давление от фундамента. Этот замененный грунт носит название «подушка».

Грунтовые сваи . Сначала в почву забивают сваю-лидер. Затем ее вынимают и заполняют скважину грунтом, который послойно уплотняется.

При подготовке участка для индивидуального строительства чаще всего используют механические способы укрепления грунта, а также цементацию, силикатизацию и битумизацию в зависимости от результата проведенных геологических изысканий.

Для качественного проведения работ лучше использовать услуги специалистов, оснащенных необходимым оборудованием и материалами. Самостоятельное проведение таких работ не позволяет укрепить грунт на необходимую глубину.

Данная технология изобретена ООО "АНТ-Инжиниринг" в 2006 году. На сегодняшний день на территории России и за ее пределами построено более 150 км автодорог различных категорий. Автомобильные дороги, построенные с применением технологии «ANT», эксплуатируются во всех климатических зонах: от пустыни до полярного круга.

Основным элементом технологии является препарат «Стабилизатор грунтов и органоминеральных смесей «ANT» (англ. - «муравей»). Применяется как самостоятельно при стабилизации грунта, так и совместно с неорганическими или органическими вяжущими при укреплении.

Принцип действия стабилизатора грунта «ANT»

Стабилизатор грунта «ANT» является российским продуктом и производится в г. Волжском, Волгоградской области. Является комплексным органическим препаратом. Его действие направлено на проведение в грунте окислительно-восстановительных реакций. Производит направленную окислительную реакцию путем воздействия молекулярным кислородом на поверхность частицы грунта, а также в цементе (в случае использования). Вследствие этого происходит образование новых окислов химических элементов, содержащихся в грунте. Затем, присоединенный ранее кислород отделяется, и происходит обратная восстановительная реакция, что приводит к образованию новых кристаллических соединений в грунте между его частицами.

Эта реакция полностью повторяет процессы образования осадочных пород в земной коре. Если бы мы имели возможность увеличить нагрузку при уплотнении обработанного грунта более чем в 5 раз, то мы бы смогли получить укрепленные грунты с маркой по прочности свыше М200. Но, к сожалению, современная техника и методика проведения дорожных работ не позволяет нам достичь данных результатов.

Кроме того, стабилизатор содержит в своем составе поверхностно-активные вещества, что позволяет достичь максимального коэффициента уплотнения грунта, а, следовательно, получение материала с меньшим наличием капилляров. Это позволяет значительно понизить водопоглощение стабилизированных и укрепленных грунтов.

5 основных преимуществ

1. Высокие физико-механические показатели.

Грунты, укреплённые с применением Стабилизатора "ANT", обладают высокими физико-механическими показателями и полностью соответствуют требованиям ГОСТ 23558-94 "Смеси щебёночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства".

К примеру, при строительстве автомобильных дорог V технической категории переходного типа достаточно устройство одного слоя из укреплённого грунта толщиной h= 15см. Данный конструктивный слой рассчитан на движение транспорта с нагрузкой на ось до 8ТС. Общий модуль упругости на поверхности данного слоя составит более 150МПа.

2. Малый расход, а также его низкая сметная стоимость.

Расход составляет 0,007% от массы грунта. При проведении дорожно-строительных работ требуется 1л на 7,5 м 3 будущего слоя. Для строительства 1 км автодороги IV– Vкатегории, т.е. устройства 6000м 2 слоя укрепленного грунта, толщиной 15см, расход стабилизатора составит 120 литров, сметная стоимость соответственно 312 000 рублей или 52 руб./м 2 .

3. Упрощение процессов стабилизации и укрепления грунтов.

А именно:

• отсутствие ухода за укрепленными грунтами;
• возможность возобновления движения автотранспорта сразу после уплотнения слоя;
• отсутствие необходимости устройства деформационных швов.

4. Возможность использования Стабилизатора грунта «ANT» как самостоятельно, так и совместно с неорганическими и органическими вяжущими.

При использовании Стабилизатора совместно с цементом, прочностные свойства укрепленных грунтов повышаются более чем на 30% относительно контрольных образцов без него.

При применении совместно с битумными эмульсиями или вспененным битумом, происходит лучшее распределение вяжущего по всему объему грунта, повышение адгезии частиц вяжущего с грунтом и последующее повышение показателей физико-механических свойств укрепленных грунтов.

5. Полная экологическая безопасность.

Стабилизатор "ANT" не оказывает какого-либо отрицательного воздействия на окружающую среду и является 100% экологически безопасным. При проведении дорожно-строительных работ не требуется обеспечение технического персонала дополнительными средствами защиты.Также он не оказывает отрицательного воздействия на узлы машин и механизмов.

Область применения стабилизатора грунта «ANT»

устройство оснований автомобильных дорог I– V категории, нежесткого и жесткого типов;

покрытия дорог IV – V категории переходного типа;

стабилизация подошвы и рабочего слоя земляного полотна;

в качестве добавки при укреплении грунтов органическими или комплексными вяжущими.

Самостоятельно Стабилизатор «ANT» может применяться при стабилизации глинистых грунтов с числом пластичности от 1 до 17 (супеси, суглинки, глины). Стабилизированные грунты могут применяться для стабилизации подошвы или рабочего слоя земляного полотна, а также устройства нижних слоев оснований.

Для получения укрепленных грунтов необходимо добавление цемента в количестве 2%-5% от массы грунта. Норма расхода цемента зависит от типа грунта, климатической зоны и требуемых прочностных свойств укрепленного грунта. Для проведения работ возможно использование супесей, суглинков, песчано-гравийных смесей, слабопрочных каменных материалов, отходов дробления каменных материалов и бетона.

Использование Стабилизатора грунта «ANT», совместно с органическими или комплексными вяжущими, позволяет снизить расход вяжущих и увеличить прочностные характеристики укрепленных грунтов. Помимо происходящей окислительно-восстановительной реакции в грунте, Стабилизатор «ANT» позволит повысить адгезию битумного вяжущего с грунтом, а также равномерно распределить его по всему объему грунта.

Норма расхода

Требуемое количество Стабилизатора составляет 0,007% от массы грунта. При проведении дорожных работ за норму его расхода принимают 1л стабилизатора на 7,5 м 3 будущего конструктивного слоя.

Норма расхода стабилизатора грунта«ANT» на каждые 1000м 2 конструктивного слоя, в зависимости от толщины слоя

Стабилизатор грунта «ANT» используют в виде водного раствора. Требуемое количество воды рассчитывают, исходя из естественной влажности грунта и оптимальной при уплотнении. Также предусматривают поправку по количеству воды на климатические условия, тип грунта, количество используемого цемента и др. На практике, коэффициент растворения стабилизатора с водой колеблется от 1:250 до 1:1000.

Варианты проведения дорожно-строительных работ

Проведение дорожных работ возможно с использованием различных вариантов комплектации техники.

Самоходные ресайклеры. С их помощью в течении рабочей смены производят устройство конструктивного слоя из укрепленных грунтов, площадью свыше 5000 м 2 . Обработанную грунтосмесь приготавливают непосредственно на дороге, за один проход. Водный раствор дозируют в ротор, и его расход контролирует бортовой компьютер машины. Распределение цемента производят до прохода ресайклера.

При использовании техногенных грунтов возможно приготовление смеси на специализированных грунтосмесительных или бетоносмесительных установках. Укладку обработанного грунта производят с использованием асфальтоукладчика (наилучшие результаты в плане геометрии) или автогрейдера. Скорость производства работ зависит напрямую от производительности смесительных установок.

Приготовление обработанного грунта также производят с помощью сельскохозяйственных фрез и борон. Заглубление в грунт должно быть выше на 30%, чем расчетная толщина конструктивного слоя. Наилучшие результаты достигаются при использовании горизонтальных навесных фрез с приводом от вала отбора прочности трактора. На практике, скорость производства работ в смену составляет 1000м 2 и более.

Перед возведением дома на своем участке обязательно нужно выполнить анализ грунта и выявить его характеристики, а главное, несущую способность и прочность. Важно заранее выяснить, выдержит ли земля нагрузки в виде дома и прилежащих построек.

Не всегда результаты анализа утешительны, тогда приходится менять планировку дома, отказываться от мансарды или второго этажа в угоду сухому расчету.

Однако не обязательно отказываться от своих планов, ведь можно выполнить укрепление грунтов, фактически изменив их состав, повысив прочность до нужной отметки.

Не всегда прочность и свойства грунтов соответствуют требованиям для осуществления задуманного строительства или переделки участка. Усиление грунтов часто единственный вариант для:

• постройки дома;
• восстановления несущей способности грунтов под эксплуатируемыми зданиями;
• ландшафтного дизайна;
• подготовки площадки под парковки, дороги и т.д.

Способ усиления подбирается индивидуально, исходя из анализов почвы, требуемой нагрузочной способности грунтов и даже доступности материалов и экономической целесообразности.

Постоянно появляются новые технологические подходы и приемы, с помощью которых рыхлые, пучинистые или заводненные почвы можно превратить в монолитную основу.

Цель любого усиления грунта заключается в повышении плотности почвы, снижении водопоглащения, придании почве морозостойких свойств и устойчивости к эрозии.

Под фундаментом

Схема укрепления под фундаментом

В лучшем случае усиление грунтов под фундамент выполняется еще на стадии разработки площадки . Есть возможность полноценно исследовать качество грунта, подготовить котлован и по всей площади выполнить усиление с применением простых подходов, таких как цементирование грунта или заливки специальных укрепляющих составов.

Сложнее выполнить усиление грунта под уже эксплуатируемым зданием. Часто возникают проблемы, когда под домом прочность грунтов снижается, притом неравномерно, что грозит усадкой и деформацией несущих конструкций.

Причиной могут быть:

• чрезмерное заводнение почвы и вымывание, например из-за вышедшей из строя дренажной системы или прорыва водопровода;
• последствие холодного пучения;
• эрозия почвы;
• некачественная утрамбовка и подготовка основания еще на стадии строительства, из-за чего часть площадки под фундаментом оседает быстрее и тянет за собой все строение.

Традиционным способом усиления фундамента долгое время были только сваи. Их приходилось заводить под фундамент и углублять, скрепляя после с основанием дома.

Однако эти работы можно выполнить либо частично разобрав дом, либо в ходе выполнения обширных земляных работ, в течении которых пользоваться домом невозможно и даже опасно.

Сейчас достаточно правильно подобрать один из многих вариантов усиления грунта, которые можно выполнить, даже не выселяя жильцов.

Ландшафтный дизайн

При обустройстве придомовой территории уже часто применяется ландшафтный дизайн с формированием холмов, искусственных водоемов, посадкой декоративных растений и т.д.

Выполнить переформатирование почвенного слоя достаточно легко, однако необходимо их закрепить так, чтобы со временем холмы не сровнялись, а насаждения оставались на месте.

Еще серьезнее ситуация обстоит с участками, которые по определению расположены на склонах гор и холмов. Почвы под собственным весом и при содействии обильного количества атмосферной влаги постепенно сходят вниз, что особенно касается верхнего плодородного слоя.

Закрепить форму ландшафта на участке, обеспечить прочность и стабилизировать почву помогают:

• многослойное усиление почвы геотекстилем;
• сети;

Фактически необходимо выполнить армирование почвы так, чтобы она удерживалась на одном месте. Основные требования к материалам армирования: стойкость к биологическому воздействию, коррозии и воздействию влаги, а также прочность и долговечность. Именно поэтому идеально подходят полимерные материалы.

Ячеистая структура или нетканое полотно из полимерных волокон эффективно армируют почву и при этом не мешают расти зеленым насаждениям, не создают преграду грунтовым водам.

Площадки

Участки под парковку, подъезды к дому, автодороги, игровые и развлекательные площадки следует готовить с особой тщательностью. Чтобы со временем основа под площадкой не деформировалась и не пучилась, важно выполнить усиление и стабилизацию грунта.

Чтобы не зависеть от свойств грунта, часто выполняют полное монолитное бетонирование или закладку другого типа фундамента, однако подобные работы сопряжены с большими затратами.

Усиление грунта под площадками можно выполнить с помощью цементирования или силикатизации. При этом фактически формируется бетонное основание, в котором наполнителем вместо гравия или щебня выступает имеющийся грунт в сочетании с классическими вариантами вяжущего вещества.

Методы и технологии

Выбор метода и средств по усилению грунта можно сделать только на основании подробного анализа грунтов и опираясь на проектные целевые значения нагрузочной способности.

Под определенные типы грунта допускается применение силикатных, полимерных или цементных составов, притом так, чтобы результат полностью соответствовал ожиданиям.

Для уже эксплуатируемых зданий, у которых возникли проблемы с прочностью грунта под фундаментом, специально разрабатываются инъекционные методы, способы, основанные на гидроразрыве пластов и т.п.

Притом лишь некоторые проверенные методики позволяют усилить грунт, уплотнить его, не прибегая к обширным земельным работам или без привлечения тяжелой техники.

Силикатизация грунтов

Действующее вещество – силикат натрия/калия (жидкое стекло), алюминат натрия.

Особенность процесса – силикаты через инъекционную трубу распределяются в объеме грунта.

Использование силикатов в качестве вяжущего вещества оправдывает себя для суглинистых, пылеватых песчаных почв и плывунов, там, где есть риск большого водонасыщения и смещения крупных пластов почвы, постепенного размывания.

Вяжущее вещество вносится в грунт инъекционным методом или путем прямого внесения и перемешивания. Эффективно сцепляет мелкозернистые компоненты почвы и образует прочный, монолитный столб сложной формы.

После усиления почвы получается основа с минимальным водопоглащением, прочная и долговечная, однако не выдерживающая сильных динамических нагрузок.

Цементом

Действующее вещество – Портленд цемент М400 в соотношении 5-10% от сухого объема почвенной массы.

Особенность процесса – цемент с порцией воды перемешивается с грунтом, после трамбуется и уплотняется.

Цемент способен связывать не только гравий или щебенку. Наполнителем может выступать и сам грунт под зданием или площадкой.

Есть три варианта усиления грунта с помощью цементного раствора:

• Перемешивание с почвенным слоем толщиной до 15-20 см по всей поверхности площадки под застройку с последующей утрамбовкой.
• Заполнение грунта инъекционным методом под существующим фундаментом или по площади для подготовки основы под фундамент.
• Формирование опорных колонн путем размывания грунта цементным раствором в ходе бурения.

Цементизация грунта

Какой вариант выбрать, определяется в индивидуальном порядке, опираясь на состав грунта, необходимую степень и качество усиления, формат строительства.

Вяжущим материалом

Наряду с силикатами и цементом применяются специально разработанные составы на основе полимеров для уплотнения и усиления грунтов. Отличным примером является разработка компании ANT для усиления грунта под автодорогами, строительными площадками, парковками и т.п.

Состав вяжущего вещества пропитывает грунт и укрепляет его в ходе уплотнения механизированным способом. Часто для достижения требуемой прочности покрытия площадки применяется совместно с портленд цементом М400.

Геополимерные колонны

Инновационный подход к проблеме усиления почвенной массы под уже функционирующими зданиями и фундаментами. В процессе работ бурится ряд отверстий по площади фундамента, и закладываются специальные капсулы и трубы с полимерным наполнителем и пластиковыми заглушками для труб https://www.metall-xl.ru/metalloprokat/plastikovye .

В ходе активной реакции наполнитель расширяется и тем самым уплотняет слабые грунты, повышая их нагрузочную способность.

Отличительной чертой метода является простой способ бурения и закладки оборудования. Нет необходимости разбирать здание или применять тяжелую технику.

Достаточно пробурить через черновой пол и основание фундамента отверстия малого диаметра до 10 см. Выхода действующего вещества не наблюдается, как в случае с закачкой цементного раствора, потому весь процесс особенно чист, что немаловажно для жилых домов.

Полимерные материалы не подвержены гниению или быстрому старению, нейтральны к любому биологическому или химическому воздействию.

Инъекционным методом

Основное преимущество инъекционного метода в возможности усиления грунта под уже функционирующими зданиями в ходе восстановительных и реставрационных работ. Раствор вяжущего вещества под большим давлением закачивается через инъекционные трубы с перфорацией в грунт на значительную глубину.

Состав растворов может существенно разниться от случая к случаю. Все зависит от состава грунта, его свойств и необходимой степени усиления.

Также отличаются и фактический набор технических средств, условий по закачке связующего средства. Для цементного раствора требуется давление порядка 200-600 атмосфер, для инициации гидроразрыва пластов.

В случае с силикатными наполнителями требуется давление всего 3-6 атм. с тем, чтобы заполнить специфические легкие типы грунтов и обеспечить хорошую проникающую способность.

Сетка для укрепления на склоне и наклонном участке

Для укрепления склонов холмов, участков с уклоном в горных районах, а также элементов ландшафтного дизайна применяется целый ряд полимерных материалов в виде сетей, ячеистых матов или нетканых полотен из полимерного волокна.

В зависимости от расчетного напряжения, угла наклона поверхности участка и ряда других факторов подбирается один из множества вариантов полимерных или стальных сетей для усиления грунта.

Основная идея использования сетей для укрепления грунта на склонах в том, чтобы не мешать росту и укоренению зеленых насаждений и не мешать нормальному движению воды, атмосферных осадков и грунтовых вод.

В качестве стандартного решения по склону снимается слой почвы толщиной до 50 см. После укладываются геоматы или сетка. Притом некоторые из сетей предназначены для дополнительного наполнения крупным гравием для дренажа почвы.

При необходимости сеть по верхнему краю и в середине дополнительно укрепляется штырями и столбами с большим заглублением. После этого армирующий слой покрывается почвенным слоем. В зависимости от нагрузок подбирается количество слоев сетки и варианты ее укладки.

В районах дорожного строительства, где нет каменных мате­риалов, возникает необходимость в перевозках их за сотни кило­метров, что увеличивает первоначальную стоимость этих материалов примерно в 4-6 раз и является причиной удорожания строи­тельства. Поэтому весьма актуальна разработка методов укрепления грунтов вяжущими веществами.

Укрепление грунтов - это совокупность строительных операций по внесению вяжущих и других веществ, обеспечивающих су­щественное изменение свойств грунтов с приданием им требуемой прочности, деформативности, водо- и морозостойкости.

Основным исходным материалом, подвергаемым укреплению при строительстве автомобильных дорог путем смешения с различ­ными вяжущими, являются грунты без жестких связей между части­цами: крупнообломочные (содержащие частицы размером крупнее 2 мм более 60% по массе); песчаные, сыпучие в сухом состоянии (содержащие частицы крупнее 2 мм менее 50% по массе); глинистые, характеризующиеся связностью в сухом и пластичностью во влажном состоянии и числом пластичности более 1.

Крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и средние пески используют не только для укрепления, но и в качестве скелетных гранулометрических добавок в глинистых грунтах. Максимальный размер частиц крупнообломочных грунтов должен быть не более 25 мм.

Укрепление грунтов добав­ками вяжущих материалов и других веществ дает положительный результат лишь при выполнении следующих требований: размель­чение (в случае обработки супесей, суглинков или глин); равно­мерное распределение вяжущего материала в грунте с точным соблю­дением установленной добавки цемента, битума, синтетических смол и других веществ; равномерное увлажнение грунта до необходимой (оптимальной) влажности и уплотнение обработанного грунта до наибольшей плотности.

В результате названных взаимодействий укрепленный грунт дол­жен приобретать требуемые прочность, монолитность и морозостой­кость и сохранять их длительное время.

Наибольшее распространение в практике дорожного строительства получили методы укрепления грунтов неорганическими и органическими вяжущими.

Кроме обычных способов укрепления грунтов неорганическими и органическими вяжущими, применяют комплексные методы, когда на грунт воздействуют добавками двух вяжущих материалов с раз­личными свойствами и оптимальным их сочетанием или добавками одного вяжущего и поверхностно-активных веществ.

Главной особенностью комплексных методов является то, что они при правильном выборе материалов и оптимальном сочетании их дозировок позволяют изменять в положительную сторону физико-химическую и химическую активность грунта, увеличивать адгезию вяжущих материалов, ускорять формирование более прочной и моно­литной структуры укрепленного грунта.

20.Укрепление грунтов неорганическими, органическими вяжущими материалами. Комплексное укрепление грунтов

Для укрепления грунтов используют неорганические вяжущие вещества: цементы, известь, активные тонкодисперсные золы уноса, молотые гранулированные шлаки. Применяют также органические вяжжущие вещества: битумные эмульсии, жидкие медленно-или среднегустеющие битумы, жидкие каменноугольные дегти.

Особенно большой эффект дает укрепление грунтов портланд­цементом.

Грунт, укрепленный цементом, принято называть цементогрунт, а битумами – битумогрунтом..

Цементогрунты обладают высокой прочностью после водонасыщения или многократ­ного замораживания-оттаивания

Показатели свойств, при укреплении грунтов портландцементом или шлакопортландцементом определяются для образцов, твердевших 28 сут., тогда как, укрепленных золой уноса, золой уноса с добавками цемента или извести, из-вестково-зольным или известково-шлаковым цементом или известью - твердевших 90 сут.

Грунты, укрепленные жидкими медленногустеющими битумами, характеризуются длительным формированием структуры и относи­тельно низкими показателями прочности, водо- и морозостойкости, а также сдвиго- и теплостойкости, большой зависимостью свойств от погодных условий и влажности грунтов. Более высокими показателями свойств обладают грунты, укреплённые вязкими эмульгированными битумами (эмульсиями). В этом случае становится возможным применение влажных грунтов без подогрева при температуре воздуха до 5 °С, создавать прочные водо- и теплостойкие даже дорожные покрытия.

Под комплексным укреплением грунтов подразумевают совмест­ную их обработку органическими и неорганическими вяжущими, вяжущими и поверхностно-активными веществами, что позволяет придать получаемому материалу более высокие показатели прочности, морозостойкости, тепло- и водостойкости, расширить номенклатуру укрепляемых грунтов и область их применения в дорожном строительстве, чем без добавок.

При предварительной обработ­ке грунта известью или цементом и соответствующей добавке воды активно протекают физико-химические реакции, в результате этого образуются прочные и стойкие микроагрегаты грунта. При этом создается щелочная среда (рН = 10-12), обуславливающая создание благо­приятных условий для взаимодействия на границе раздела микроагрегат - битум. Поэтому силы ад­гезии в зоне контакта битумной пленки с частицами или микро­агрегатами грунта в указанных условиях проявляются в макси­мальной степени. Установлено, что с увеличением содержания глинистых частиц в грунтах эффективность добавки извести повышается.

Комплексный метод укрепления позволяет получать материал, обладающий высокой деформативностью, прочностью и морозостойкостью.

Цементация грунтов

Цементно-грунтовая технология основана на смешивании до однородного состояния цемента и естественного грунта при установленном содержании воды и уплотнении с целью придания укреплённому грунту определённых свойств: прочности, устойчивости, морозостойкости и т. д. .

Впервые в России цемент для укрепления грунтов был применён для устройства садовых дорожек . После революции первые опыты по укреплению грунтов портландцементом были проведены в 1927 году на опытных дорожках Ленинградского дорожно-исследовательского бюро.

Лабораторные исследования по укреплению грунтов цементом проводились также ЦИАТ и ДорНИИ. Положительные результаты исследований позволили выполнить укрепление грунта цементом под асфальтобетонные покрытия на подъездных путях к территории Всесоюзной сельскохозяйственной выставки. В послевоенный период начинается широкое внедрение цементогрунтов в дорожном и аэродромном строительстве . Цементно-грунтовые основания были применены взамен щебёночных и песчаных слоёв на автомагистралях Москва — Харьков (1946-1949), Москва — Ленинград (1949), Москва — Рязань (1950) и др. Решающее значение для развития метода укрепления грунтов цементами имели работы В. М. Безрука, который в результате многолетних исследований разработал теоретические и практические рекомендации укрепления грунтов цементами . Как отмечает Безрук, на эффективность укрепления грунтов цементом оказывает исключительно важное влияние химико-минералогический состав цементов, генезис, состав и свойства грунтов, в частности их заселённость и состав обменных катионов. Введение в цементно-грунтовые смеси некоторых веществ (например, мылонафта, саапстока и др.), образующих с продуктами гидролиза цемента гидрофобные и другие вещества, заполняющие поры, может в ряде случае придавать им повышенную водопроницаемость. С 80-х годов прошлого века успешно велись работы по укреплению грунтов цементами комплексным методом, предусматривающим направленное влияние на процессы цементации грунтов. Но об этом ниже.

За границей, цементно-грунтовые технологии начали развиваться также в первой половине XX века. В 20-х годах в США из цементогрунтов делали покрытия просёлочных дорог . После II мировой войны этот метод получил распространение в Англии, Бельгии, Голландии и других европейских странах. Так, в Голландии, начиная с 1956 года, было укреплены десятки миллионов квадратных метров почвы. Почти всюду она была песчаной и поэтому данная технология получила название пескоцементной. В 80-х годах прошлого века в ФРГ ежегодно около 1 млн. т цемента расходовалось на стабилизацию песков на севере страны (портовые сооружения Гамбурга, складские площадки), при строительстве просёлочных дорог. Во Франции эту технологию начали применять с 1972 года благодаря активности цементных компаний .

Во большинстве зарубежных публикациях отмечается, что укрепление грунтов с помощью цемента или смеси цемента с известью для покрытий просёлочных дорог, вместо каменной наброски уплотняемой механическим путём, представляется весьма экономичным решением . Из цементогрунтов, помимо просёлочных дорог, можно сооружать покрытия складских площадок, стоянок автомашин, постели оснований железных дорог, каналов, оснований отдельных типов зданий, а также грунтов, предназначенных для возведения больших земляных плотин. Видимо, большой интерес для строительно-дорожных фирм и читателей журнала представляет цементно-грунтовая технология производства работ.

Попытаемся вкратце осветить этот вопрос.

До начала работ по укреплению грунта необходимо провести в лаборатории его предварительный анализ, а затем, во время работ, осуществлять постоянный контроль. Грунты различаются в основном по их природе, гранулометрии и содержанию воды.

Грунт может быть более или менее связным, содержать в разной пропорции суглинки и глину.

При высоком содержании глины применяют так называемое смешанное укрепление, при котором в грунт предварительно добавляют известь (2-5 %) для улучшения хлопьеобразования и, в конечном итоге, рассыпания грунта при проходе машин. Грунты, содержащие сульфаты (более 1%), могут быть опасны, поскольку сульфат вступает в реакцию с цементом. В этом случае необходимо применять либо цемент с низким содержанием трёхкальциевого алюмината (цемент, предназначенный для морских работ), либо цемент с высоким содержанием минеральных добавок (золы-уноса, доменного шлака, пуццоланов). Особенно нужно быть осторожным, когда дело касается частичного осушения влажного или насыщенного водой грунта после дождей. Это делается с помощью негашёной извести или путём аэрирования грунта «рыхлителем».

грунты, содержащие сульфаты (более 1%), могут быть опасны, поскольку сульфат вступает в реакцию с цементом

Обычно испытания грунта проводят с целью определения основных характеристик грунта: предел текучести, предел пластичности, гранулометрическая кривая и др.; устанавливают оптимальный расход воды и цемента. Расход цемента может меняться в пределах 4-12 % в зависимости от грунта. Чаще всего он составляет 6-20 %. Для примера в табл. 2 приводятся данные, взятые из нормативных документов Германии.

Таблица 2. Расход цемента в зависимости от характера грунта

Характер грунта	Расход Цемента
	% сухого грунта	кг/м 3 уплотненного основания
Гравийно-песчаный	4-7	80-120
Суглинистый песок	6-10	120-160
Песок с одним рядом частиц	8-12	150-200
Суглинок	7-12	120-200
Глина	10-16	180-240

При укреплении пластичного суглинка применяют смесь извести (2-3 %) и цемента . Кроме того, для пластичных грунтов проводят испытания на замораживание. При покрытии просёлочных работ цементогрунтом работу производят в несколько этапов.

1 этап. Выравнивание и очистка грунта с целью устранения органических веществ (дёрн, трава, корни и т. п.) и последующая планировка. Если грунт чрезмерно сухой, производят его увлажнение для выравнивания содержания и достижения однородности состава. Распределение цемента и извести по поверхности производят при небольших объёмах ручных работ, или с помощью навесного механизма — «распределитель» вяжущего.

2 этап. Перемешивание. Перемешивание грунта с вяжущим производят в несколько последовательных проходов машины (4-6 раз до получения однородной смеси) (рис. 1). Такая машина снабжена горизонтальными дисками или горизонтальными либо вертикальными лопатками. Обычно толщина цементно-грунтового слоя составляет 15-35 см.

3 этап. Профилирование и уплотнение. Профилирование полотна производят автогрейдерами. После этого грунт уплотняют несколькими проходами пневмо- или виброкатка. Степень уплотнения должна достигнуть не менее 90 % полученного на образце в лаборатории. После уплотнения цементогрунта катком приступают к окончательной планировке дорожного полотна.

4 этап. Завершающим этапом является защита дорожного покрытия пластиковой плёнкой или другим накрывочным материалом с последующим укрытием слоём песка. Подобная защита необходима для того, чтобы избежать испарения воды из обработанной почвы, и, кроме того, для предохранения дорожного полотна от дождя. Примерно такая же технология применяется для укрепления оснований шоссе некоторых типов. Только в этом случае выровненный и спланированный грунт смешивают с песком.