Области применения в дорожном строительстве

Современное строительство, в том числе дорожное, характеризуется стремлением к реализации четырех групп задач:
1) достижение установленных нормативных требований по энергосбережению;
2) осуществление конструкций, обладающих либо нормативной, либо максимальной долговечностью;
3) внедрение методов строительства с минимальной нагрузкой на окружающую среду;
4) реализация специальных технологий в условиях нестабильных грунтов и многолетней мерзлоты с учетом существующей опасности ее деградации.

Четверть суши Северного полушария покрыта такой мерзлотой. Большая её часть находится за Полярным кругом. Существуют также локальные участки в Тибетском нагорье и других горных системах.
Считается, что арктическая многолетняя мерзлота содержит около 1,7 трлн т углерода, преимущественно в замороженном органическом веществе. Это вдвое превышает количество вещества, которое в настоящее время находится в атмосфере. Повышение температуры означает, что бóльшая часть этого материала может превратиться в углекислый газ и метан.
По мнению специалистов, повышение устойчивости мерзлых грунтов может быть достигнуто
реализацией следующих мер.
Во-первых, усилением отвода тепла от грунта вблизи сооружений, нуждающихся в защите. Этого можно добиться, добавив в дорожное полотно слои пористого камня, чтобы создать конвекцию, помогающую выходу горячего воздуха. Уменьшение угла наклона насыпи также помогает, увеличивая поток ветра и уменьшая скопление снега, удерживающего тепло.
Во-вторых, это обеспечивается ограничением потребление тепла землей, т. е. изоляцией дорожных насыпей посредством их повышения, а также увеличения отражательной способности поверхностей с твердым покрытием для минимизации количества поглощаемой солнечной радиации.
В-третьих, земля может быть укреплена для создания лучшего опирания.
Один из способов достижения этого – замена слоя многолетней мерзлоты более устойчивыми материалами, другой способ – оттаивать мерзлоту контролируемым способом, а затем строить на этом консолидированном слое.
Как известно, одним мероприятий по снижению глубины промерзания, является создания теплозащитных и морозостойких слоев при устройстве фундаментов, дорожных покрытий и насыпей. Благодаря этим слоям снижается глубина промерзания, что особенно важно при строительстве на обводненных грунтах.

ПРОБЛЕМЫ:
ЦИКЛЫ ЗАМЕРЗАНИЯ И ОТТАИВАНИЯ ВЫЗЫВАЮТ ПОВРЕЖДЕНИЕ ДОРОЖНОЙ СЕТИ НЕСТАБИЛЬНЫЕ И ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫЕ ОСНОВАНИЯ

  

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Срок службы дорожного покрытия определяется совокупностью нескольких факторов. Во-первых, это тип дорожной конструкции, в том числе конструкция основания и тип дорожной одежды (покрытия), и устройство внутренних слоев, воспринимающих нагрузки и передающих эти нагрузки на грунт основания.

Во-вторых, это тип грунта основания, его состояние и устойчивость, в том числе – наличие многолетней мерзлоты, заболоченных участков, верховодки и пр.

В-третьих, это качество дорожных работ, т. е. исполнение всех нормативных требований к этим работам.

В результате опыта эксплуатации дорог установлено, что материалы, используемые в системах дорожной изоляции, должны соответствовать определенным требованиям, таким как низкая теплопроводность и водопоглощение, высокая стойкость к воздействию агрессивных сред и биологической коррозии, высокая морозо стойкость и прочностные показатели.

В наибольшей степени требованиям к изоляции дорожных оснований соответствует фракционированный пеностекольный утеплитель.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА ICMGlass

Дополнительные морозозащитные слои оснований дорожных одежд в условиях сезонного промерзания на пучинистых участках с целью снижения глубины промерзания. 

Теплоизоляционные слои в теле насыпи в условиях распространения ВМГ с целью сохранения грунтов в мерзлом состоянии на весь срок эксплуатации дороги и исключения просадок. 

Облегченные дорожные конструкции при строительстве на слабых просадочных и болотистых грунтах, а также при строительстве транспортных развязок и тоннелей с целью снижения нагрузки на бетонные перекрытия и подпорные стенки. 

Устройство временных  подъездных путей, дорог, развязок. 

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА ICM Glass

Марки ICMGlass используемые в дорожной отрасли

Характеристика/продукт	ICMGlass Сitadel	ICMGlass SolidRock
Фракция, мм	30-60	20-40
Насыпная плотность, кг/м3	140 ± 10	180 ± 10
Степень уплотнения	1,3 – 1,4	1,3 – 1,4
Прочность при 10% сдавливании, кПа	705 - 810	1310 - 1550
Теплопроводность слоя после уплотнения, Вт/(м°К)       в сухом состоянии      при условиях эксплуатации А      при условиях эксплуатации Б	0,076      0,078      0,080	0,080      0,081      0,083

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

Укладка морозозащитного слоя из пеностекольного щебня с целью снижения глубины промерзания и исключения процессов морозного пучения. Транспортная развязка на федеральной автомобильной дороге М 3 «Украина» (Калужская область). Дорога построена в августе 2016 года.

Укладка морозозащитного слоя из пеностекольного щебня на участке с пучинистым грунтом с целью снижения глубины промерзания и исключения процессов морозного пучения (Инновационная автомобильная дорога к Технопарку «МФТИ», г. Долгопрудный). Дорога построена в 2015 году.

ТИПОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ В УСЛОВИЯХ СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ

Типовая дорожная конструкция с дополнительным морозозащитным слоем основания дорожной одежды из пеностекольного щебня в условиях сезонного промерзания на пучинистых участках. 

Примечание:
типовая конструкция поясняет принцип устройства дополнительного морозозащитного слоя основания дорожной одежды в условиях сезонного промерзания на пучинистых участках Данная конструкция может использоваться как при новом строительстве, так и при реконструкции и ремонте, что благоприятно скажется на устранении проблемных пучинистых участков существующей сети автомобильных дорог. 

Укладка морозозащитного слоя из пеностекольного щебня с целью снижения глубины оттаивания и исключения процессов осадок.
Автодорога «Проезд №1» на участке от 1,453 км до 2,097 км в г. Надыме. Дорога в работе с июня 2022 года.

 

ТИПОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ В УСЛОВИЯХ ВМГ

Типовая дорожная конструкция с теплоизоляционным слоем из пеностекольного щебня в условиях распространения ВМГ на подтопляемых участках. 

Примечание:
типовую конструкцию необходимо проектировать на участках, где возможно скапливание кратковременно и длительно стоящих вод вдоль насыпи. Слой из пеностекольного щебня должен проектироваться выше уровня кратковременно и длительно стоящих вод с уклоном в обе стороны от оси дороги к кювету, что не позволяет застаивающейся воде свободно мигрировать в теплоизоляционный слой. 

ОБЛЕГЧЕНИЕ НАГРУЗКИ ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ ДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

Укладка пеностекольного щебня на въезде выезде из винчестерного тоннеля с целью облегчения нагрузки (Северо Западная хорда, г. Москва). Сентябрь 2016 г. май 2017 г.

ТИПОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ ОБЛЕГЧЕНИЕ НАГРУЗКИ НА БЕТОННОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ

Типовая конструкция винчестерного тоннеля

Примечание:
типовая конструкция отображает техническое решение по снижению нагрузки на бетонное перекрытие и опорную стенку винчестерного тоннеля. Пеностекольный щебень использован в качестве обратной засыпки на въезде выезде из тоннеля поверх которой проложено дорожное полотно. 

ТИПОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ НА СЛАБЫХ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

Типовая конструкция №6 облегченная дорожная конструкция на слабых просадочных и болотистых грунтах. 

Примечание:
Типовая конструкция поясняет принцип устройства облегченной дорожной насыпи на слабых просадочных и болотистых грунтах . В качестве облегчающего ядра может быть использован как пеностекольный щебень в чистом виде, так и смесь пеностекольного щебня с грунтом . Формирование ядра осуществляется послойной отсыпкой и уплотнением. 

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА ICM GlASS. Кейс №1

Морозозащитный слой из пеностекла «ICM Glass SolidRock»

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ МЕЖДУ ПЕНОСТЕКЛОМ и ЭППС

	Пеностекло ЩП  "ICM Glass SolidRock"					ЭППС
Слои	Толщина, м	Объем, м3, м2	Стоимость материала	Стоимость работ	Общая стоимость	Толщина, м	Объем	Стоимость материала	Стоимость работ	Общая стоимость
Финишные слои покрытия	0,12	+	+	+	+	0,12	+	+	+	+
Несущие слои	0,3	+	+	+	+	0,3	+	+	+	+
Геотекстиль		1000	60278	7315840	7376118		1000	60278	7315840	7376118
Песчаная подушка						0,1	100	404432	345184	749616
Экструдированный пенополистирол						0,1	100	1527568	303968	1831536
Песчаная подушка						0,15	150	606648	517776	1124424
Пеностекольный щебень ЩП  "SolidRock" с коэф. уплотнения 1,3	0,25	325	2754388	920920	3675308
Геотекстиль		1000	60278	7315840	7376118		1000	60278	7315840	7376118
Разработка грунта	0,5	500		3696560	3696560	0,6	600		4435872	4435872
					22124105					22893685
Экономия	3,48%

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА ICM GlASS. Кейс №2

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ОБЛЕГЧЕННОГО СЛОЯ

	Пеностекло ЩП  "ICM Glass SolidRock"					Выемка слабого грунта
Слои	Толщина, м	Объем, м3, м2	Стоимость материала	Стоимость работ	Общая стоимость	Толщина, м	Объем	Стоимость материала	Стоимость работ	Общая стоимость
Финишные слои покрытия	0,12	120	+	+	+	0,12	120	+	+	+
Несущие слои	0,3	300	+	+	+	0,3	300	+	+	+
Геотекстиль		1000	60278	7315840	7376118		1000	60278	7315840	7376118
Песчаная подушка						3,5	3500	5274360	7573440	12847800
Пеностекольный щебень ЩП "SolidRock" с коэф. уплотнения 1,3	1,5	1950	16526328	5525520	22051848
Геотекстиль		1000	60278	7315840	7376118		1000	60278	7315840	7376118
Разработка грунта	1,2	1200		8098944	8098944	3,2	3200		21597184	21597184
					44903029					49197221
Экономия	9,56%
Нагрузка на основание, т/м2	1318					6440
Снижение нагрузки	388,71%

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ФРАКЦИОНИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА

ПРЕИМУЩЕСТВА ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПЕНОСТЕКЛОМ от ICM Glass

1. Снижение глубины промерзания и исключения морозного пучения в грунтах насыпи и естественного основания
2. Сохранение основания в твердомерзлом состоянии и создание мерзлого ядра в теле насыпи на весь срок эксплуатации
3. Возможность использовать для отсыпки насыпи местные пучинистые или мерзлокомковатые глинистые и пылеватые грунты (глинистые и пылеватые)
4. Снижение высоты насыпи и уменьшение земляных работ
5. Механизация труда и простая технология устройства слоя в сравнении с другими утеплителями
6. Возможность прокладывать трассу по местности с высокой влажностью (высокий уровень грунтовых вод и застаивающихся вод вдоль насыпи)
7. Возможность «оздоровления» проблемных участков с признаками морозного пучения на существующей сети автомобильных дорог
8.Достижение экономического эффекта, не только при производстве работ, но и при эксплуатации (увеличение межремонтного интервала)