Впровадження технології влаштування крупнозернистих щебенево-піщаних сумішей укріплених цементом армованих поліпропіленовими фіброволокнами

Опубліковано:
Номер: Випуск 32(2025)
Розділ: Будівництво та цивільна інженерія
Cторінковий інтервал статті: 124-131
Ключові слова: автомобільна дорога, дорожній одяг, шари основи, цемент, щебенево-піщана суміш, міцність, фіброволокна, тріщиноутворення.
Як цитувати статтю: Арінушкіна О. О., Костін Д. Ю. Впровадження технології влаштування крупнозернистих щебенево-піщаних сумішей укріплених цементом армованих поліпропіленовими фіброволокнами. Дороги і мости. Київ, 2025. Вип. 32. С. 124–131.
Як цитувати статтю (references): Olena Arinushkina, Dmytro Kostin. Implementation of the technology of coarse-graded crushed stone and sand mixtures reinforced with cement and polypropylene fibers application. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2025. Issue 32. P. 124–131 [in Ukrainian].

Автори

Харківській національний автомобільно-дорожній університет (ХНАДУ), м. Харків, Україна
https://orcid.org/0009-0007-6870-3764
Харківській національний автомобільно-дорожній університет (ХНАДУ), м. Харків, Україна
https://orcid.org/0000-0002-4278-2990

Анотація

Вступ. Останнім часом широкої популярності під час проведення ремонтно-будівельних робіт на дорожній мережі України набувають укріплені мінеральними в’яжучими крупнозернисті щебенево-піщані суміші, переважно низьких марок за міцністю. В якості в’яжучого в цих сумішах застосовуються мінеральні в’яжучі в чистому вигляді, в більшості випадків це цементи або шлакопортландцементи,  у кількості від 2 % до 4 % від маси суміші. Цього дозування, як правило, достатньо для забезпечення нормативних значень показників міцності та морозостійкості, що вимагаються чинними стандартами.

Проблематика. Однак крім вищезазначених переваг, ці матеріали мають і певні недоліки такі як, низька морозостійкість яка властива саме для низьких марок за міцністю. Найпростішим шляхом підвищення морозостійкості є підвищення вмісту мінерального в’яжучого у складі суміші та підвищення марки за міцністтю, але це в подальшому негативно відображається на тріщіностійкості шару основи дорожнього одягу та появі відображених температурних тріщин на шарі дорожнього покриву. Раніше виконаними дослідженнями встановлено, що одним із варіантів підвищення міцностних показників та морозостійкості є введення до складу укріплених щебенево-піщаних сумішей фіброволокон.

Мета роботи. Виробнича перевірка отриманих попередньо результатів дослідження впливу мікроармування поліпропіленовими фіброволокнами крупнозернистої щебенево-піщаної суміші укріпленої цементом на змішувачі примусової дії, подальше укладання та ущільнення отриманого матеріалу в шарі основи дорожнього одягу.

Матеріали і методи. Для виробництва армованої щебенево-піщаної суміші укріпленої цементом було використано щебенево-піщану суміш С7 виробництва ТОВ «Кривбас-щебінь» з гранітної сировини. У якості в’яжучого було використано шлакопортландцемент ПЦ ІІ/Б-Ш 400 виробництва ТОВ «Мінеральні порошки та суміші» у кількості 3,5 % від маси мінеральної частини. Для забезпечення якісного ущільнення, забезпечувалась оптимальна вологість суміші з зальним вмістом води 8,0 % від маси кам’яного матеріалу. Для мікроармування суміші використовувалось волокно армуюче поліпропіленове довжиною 18 мм.

Результати. Після набуття зразками віку у 28 діб, було проведено випробування зразків результати показали, що введення поліпропіленових фіброволокон до складу крупнозернистої щебенево-піщаної суміші укріпленої цементом марки М20 в виробничих умовах, дозволило підвищити міцність матеріалу на стиск на 19 % та міцність на непрямий розтяг на 90 %  від значень показників для суміші без поліпропіленових фіброволокон. Також після 10 циклів заморожування-відтавання суміш з вмістом поліпропіленових фіброволокон суттєво збільшилась морозостійкість. У дослідженому випадку, коефіцієнт морозостійкості за міцності на стиск підвищився на 24 %, а за непрямого розтягу на 34 %.

Висновки. Впровадження технології фіброармування крупнозернистих щебенево-піщаних сумішей укріплених цементом  марки за міцністю М20, підвищує всі фізико-механічні показники. Міцність на стиск отримала приріст на 19 %, а міцність на непрямий розтяг зросла на 90 %. Також це дозволило підвищити морозостійкість щебенево-піщаної суміші укріпленої цементом за умови випробування зразків на стиск на 24 %, а за непрямого розтягу на 34 %. При спостереженні за процесом укладання армованих фіброволокнами щебенево-піщаних сумішей укріплених цементом за допомогою асфальтоукладача та їх ущільнення додаткових складнощів або труднощів виявлено не було. Однак для більш широкого промислового застосування даної технології, є необхідність розробки додаткової систему дозування фіброволокон, її синхронізації з бортовим обладнанням установки та її подальше включення в загальний цикл роботи.

Посилання

  1. ДСТУ 9177-3:2022 Матеріали щебеневі та гравійні для дорожнього будівництва. Технічні умови. Частина 3. Матеріали, укріплені мінеральними в’яжучими. ДП «УкрНДНЦ». 2023, 20 с. (Інформація та документація).
  2. Арінушкіна О. О., Костін Д. Ю. Дослідження оптимальної концентрації поліпропіленових фіброволокон у крупнозернистих щебенево-піщаних сумішах, укріплених цементом. Сучасні технології та методи розрахунків у будівництві. Луцьк, ЛНТУ. 2025. Випуск 23. С. 19–30. DOI: https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-13(23)-02.
  3. ДСТУ 9177-2:2022 Матеріали щебеневі та гравійні для дорожнього будівництва. Технічні умови. Частина 2. Матеріали неукріплені. ДП «УкрНДНЦ». 2023, 17 с. (Інформація та документація).
  4. ДСТУ 9179:2022 Щебінь та гравій зі щільних гірських порід і металургійних шлаків для дорожнього будівництва. Методи фізико-механічних випробувань. ДП «УкрНДНЦ». 2023, 65 с. (Інформація та документація).
  5. ТУ У 24.7-32781078-001:2006. Волокно армуюче поліпропіленове (ВАП). URL: http://plastificator.com.ua/cert/Fibers.pdf. (дата звернення: 28.04.2017).
  6. ДСТУ 9178:2022 Настанова з улаштування шарів дорожнього одягу з щебеневих, гравійних та укріплених матеріалів. ДП «УкрНДНЦ». 2022, 28 с. (Інформація та документація).