УЛУЧШЕНИЕ ГРУНТОВ (soil improvement) – повышение физико-

механических свойств грунтов путем улучшения их гранулометрического состава (создание оптимальных грунтовых смесей, обладающих наименьшей пористостью и наибольшей прочностью), а также введением скелетных добавок (щебня малопрочных горных пород, шлаков, гравия и др.).

Рис. Улучшение грунтов

УНИФИКАЦИЯ (unification) – использование однотипных или одинаковых деталей, изделий и узлов, устраняющих многообразие в конструкторских разработках и изготовлении машин, сооружений (деталей мостов, труб, плит) и т. п.

УПЛОТНЕНИЕ (compaction) – механический способ уменьшения пустот в грунтах, каменных материалах и их смесях с вяжущими материалами, уложенными в конструктивные слои дорожной одежды. Достигается укаткой, трамбованием, вибрированием и др. Дополнительное уплотнение верхних слоев дорожной одежды происходит под воздействием транспортных средств, при необходимости – тяжелыми катками.

Уплотнение происходит вследствие сближения частиц и агрегатов и выжимания воздуха. При этом изменяются свойства материала – уменьшается пористость, возрастает насыщенность связями единицы объема материала, увеличивается прочность и вязкость материала, уменьшается паро- и водопроницаемость, изменяются температурные характеристики. В результате уплотнения из рыхлой смеси формируется новый материал, свойства которого существенно отличаются от исходного. Одним из основных параметров процесса уплотнения, определяющим его эффективность, является плотность материала. Эффективность уплотнения зависит от величины уплотняющих нагрузок и времени их воздействия. Задача теории уплотнения – установление связи между плотностью материала, с одной стороны, и величиной уплотняющих нагрузок и времени их воздействия – с другой.

Процесс уплотнения заключается в необратимом сжатии материала под воздействием главных нормальных напряжений, которые прямо пропорциональны уплотняющей нагрузке, приложенной к материалу. Сближение частиц происходит в большинстве случаев в результате приложения к поверхности материала циклической нагрузки, которая характерна непрерывно следующими процессами нагрузки и разгрузки. В

312

процессе нагрузки напряженное состояние материала повышается до наибольшего значения, определяемого массой уплотняющей машины; при разгрузке напряженное состояние материала понижается, а затем через некоторый промежуток времени цикл повторяется.

Эффективность уплотнения материалов покрытия определяют размером деформации уплотняемого объема материала. Поскольку дорожностроительные материалы являются неоднородными, пластические сдвиги при нагрузке вначале локализируются в отдельных местах уплотняемого материала и лишь с течением времени распространяются на больший его объем. Значительная часть упругой деформации также протекает во времени. Такие материалы, как асфальто- и цементобетонные смеси, относят у упруговязкопластичным материалам, где фактор времени, а следовательно, и скорость изменения напряженного состояния имеют весьма существенное значение.

При уплотнении гравийных и щебеночных материалов под воздействием силы трения, возникающей между весьма неоднородными по объему и форме зернами (частицами), происходит их заклинивание. Процесс протекает также во времени, и следовательно, фактор времени здесь имеет такое же значение, как и при деформации упругопластических материалов. Под скоростью изменения напряженного состояния при циклической нагрузке понимается скорость изменения напряжения по времени dσ/dtн., которая приближенно может быть выражена dσ/dtn ≈ 2·σмах/tн.

При приложении быстродействующей и часто повторяющейся нагрузки (например, при вибрации) к таким материалам, как бетонная смесь, наблюдают явление тиксотропии, которое заключается в разжижении бетонной смеси при встряхивании. Бетонные смеси содержат большое количество коллоидных частиц, которые в присутствии жидкой фазы (воды) образуют студни (гели) или золи. В гелях частицы связаны между собой и с водой и более устойчивы, чем золи, которые обладают меньшей вязкостью и характерны малой устойчивостью и легкой изменяемостью во времени. Процесс тиксотропии обратим, т. е. с течением времени золи переходят в более устойчивое образование – гели. Тиксотропное разжижение повышает эффективность уплотнения цементобетонных смесей, при котором период «отдыха» материалов между отдельными циклами нагрузок меньше времени, необходимого для обратного превращения золя в гель.

Рис. Уплотнение грунта виброкатком

313