Влияние наноматериалов на свойства укрепленных грунтов

Abstract

Постановка задачи. Одной из проблем дорожного строительства является необходимость использования большого количества дорогостоящих природных каменных материалов для создания слоев дорожной одежды. Чтобы снизить затраты на строительство, данные материалы заменяют укрепленными местными грунтами, однако однокомпонентные вяжущие, используемые для укрепления, имеют ряд недостатков, особенно в условиях эксплуатации при перепаде температур и частом промерзании. Одним из предложенных решений является введение в состав укрепленного грунта наноматериалов. Основной задачей исследования является оценка влияния наноматериалов на физико-механические свойства укрепленных грунтов. Результаты. Проведен анализ влияния ряда наномодификаторов на физико-механические характеристики укрепленных грунтов. Получены результаты лабораторных исследований, отражающие влияние нанофодификатора на прочностные характеристики укрепленного грунта в естественном и водонасыщенном состояниях. Получены результаты исследований микроструктуры укрепленных грунтов. Выводы. Установлено, что применение углеродного наномодификатора при укреплении грунтов приводит к минимальному снижению прочности при водонасыщении (3,2 %), однако экспериментально доказано, что в составе необходимо строго учитывать дозировку наномодификатора и вяжущих. Таким образом, установлено, что наномодификатор улучшает плотность укрепленного грунта, делая его менее пористым при сохранении высокой прочности. Statement of the problem. One of the problems in road construction is the need to use a large amount of expensive natural stone materials to create layers of road pavement. To reduce construction costs, these materials are replaced with reinforced local soils; however, the single‑component binders used for reinforcement have a number of drawbacks, especially under operating conditions involving temperature fluctuations and frequent freezing. One of the proposed solutions is to incorporate nanomaterials into the reinforced soil. The main objective of the study is to assess the effect of nanomaterials on the physical and mechanical properties of reinforced soils. Results. The influence of a number of nanomodifiers on the physical and mechanical characteristics of reinforced soils is analyzed. The results of laboratory studies reflecting the effect of the nanofodifier on the strength characteristics of reinforced soil in natural and water-saturated conditions have been obtained. The results of studies of the microstructure of reinforced soils have been obtained. Conclusions. It has been established that the use of carbon nanomodifier in strengthening soils leads to a minimal decrease in strength during water saturation (3.2 %), however, it has been experimentally proven that the dosage of the nanomodifier and binders must be strictly taken into account in the composition. Thus, it was found that the nanomodifier improves the density of the reinforced soil, making it less porous while maintaining high strength.