Проблема укрепления дисперсных грунтов, превращения их в полноценный строительный материал имеет большое теоретическое значение.

Разработано много методов укрепления грунтов для дорожного и аэродромного строительства. В табл. 1 (по В. М. Безрукову) приведена их классификация. Каждый из методов, указанных в таблице, имеет свои специфические особенности, как по эффективности воздействия на грунт, так и по условиям технологии работ.

Таблица 1. Классификация методов укрепления грунтов

В рамках данной статьи, мы уделим основное внимание методу укрепления минеральными вяжущими материалами.

Мысль об улучшении свойств грунтов для строительных и дорожных целей давно занимала умы инженерно-технических работников. Ещё в 60-е годы XIX века русские инженеры-дорожники пришли к выводу о необходимости искусственного улучшения грунтов для устройства проезжей части грунтовых дорог. Так, в работах Е. Головачёва излагались методы улучшения грунтов путём уплотнения, а также смешения песка и гравия с глинистым грунтом. Методы укрепления грунтов гранулометрическими добавками получили дальнейшее развитие в работе профессора Г. Д. Дубелира. В 1923 году при Ленинградском областном управлении было создано дорожное научно-исследовательское бюро, которое в 1925 году было реорганизовано в исследовательское бюро ЦУМТа. К 1928 году на основе достижений науки о грунтах, благодаря работам профессоров Н. Н. Иванова, В. В. Охотина, П. А. Замятченского и других, была разработана теория оптимальных смесей и способов производства работ при производстве грунтовых работ с гранулометрическими добавками [6]. На основании своих исследований профессор М. М. Филатов предложил ввести поправочный коэффициент, учитывающий повышенную вяжущую способность коллоидных частиц.

Однако в работах всех ученых-дорожников отмечалось, что даже хорошо подобранные грунтовые смеси легко деформируются вследствие нарушения сцепления между гранулометрическими элементами при проезде автотранспорта, вымывания тонких фракций водой и др. При высыхании такие покрытия сильно пылят и тоже разрушаются. Всё это заставило продолжить поиски надёжных методов укрепления грунтов. Для этих целей решено было использовать различные вяжущие материалы, в том числе и минеральные.

Известкование грунтов

В 1926 году в Ленинградском дорожно-исследовательском бюро были проведены опыты по известкованию грунтов. В ходе опытов было установлено, что добавки гашёной извести в количестве 5 % от массы грунта уменьшает липкость и пластичность глинистых грунтов и увеличивает сопротивление размоканию. С 1927 по 1931 год под Москвой были проведены опытные работы по укреплению известью глинистых и чернозёмных грунтов [6]. В послевоенный период известкование грунтов получило дальнейшее развитие в работах ДорНИИ, Саратовского автодорожного института и других НИИ. Были разработаны практические рекомендации по внедрению метода известкования грунтов в дорожном строительстве. С 1950 по 1955 год был построен ряд опытных участков дорог, где в качестве оснований, а также покрытий, использовался местный грунт, укреплённый известью. По данным С. А. Морозова [6], известкование дерновоподзолистых грунтов обеспечило во всех опытных участках более высокие показатели прочности образцов на сжатие в водонасыщенном состоянии, чем при укреплении цементом.

Однако известкованные грунты имеют низкую морозоустойчивость, поэтому их надо применять главным образом в основаниях дорожных одежд.

известкованные грунты имеют низкую морозоустойчивость, поэтому их надо применять главным образом в основаниях дорожных одежд

Силикатирование

При взаимодействии жидкого стекла с грунтом образуется гель кремнекислоты, который со временем твердеет (особенно в присутствии катализатора, например, хлористого кальция) и таким образом связывает частицы грунта между собой. Первые производственные опыты по применению жидкого стекла в дорожном строительстве были проведены в 1928 году в Ленинградской области, Белоруссии, Украине и в других регионах [6]. Большой вклад в развитие методов силикатирования грунтов внесли учёные Б. А. Ржаницын и В. В. Аскалонов, которые разработали и теоретически обосновали 2-растворный способ силикатизации песчаных и гравелистых грунтов и 1-растворный способ по укреплению лёссовых грунтов. Оба эти метода нашли широкое применение в метро- и тоннелестроении, а также при укреплении фундаментов и оснований промышленных сооружений. В дорожном строительстве жидкое стекло не получило широкого распространения, за исключением постройки опытных участков, а также силикатирования щебёночных шоссе по методу пропитки и поверхностной обработки. Причина — низкая морозостойкость силикатированных грунтов, а также неудобство в работе в связи с быстрым схватыванием и твердением смеси грунта с силикатом.