Цементогрунт, непосредственно соприкасающийся с цементом и продуктами его гидролиза, вступает с ними в активное взаимодействие. Проникая в грунт, продукты гидролиза цемента упрочняют структуру грунта, делая ее более прочной и водоустойчивой. Одновременно снижаются отрицательные свойства грунта: набухание, размокание и пластичность. Такое улучшение свойств грунта наиболее действенно в поверхностных слоях грунтовых агрегатов.

С увеличением количества мелких агрегатов (т. е. с повышением степени измельчения) увеличивается поверхность взаимодействия между грунтом и продуктами гидролиза цемента и создаются более благоприятные условия для улучшения свойств грунта. Мелкие агрегаты в результате диффузионных процессов будут более равномерно и зачастую на всю толщину пропитаны продуктами гидролиза цемента. В крупных же агрегатах только поверхностные слои эффективно взаимодействуют с продуктами гидролиза цемента. Природные свойства внутренней части крупных агрегатов изменяются незначительно. Следовательно, при недостаточном и неравномерном измельчении в цементогрунте наравне с прочными и водоустойчивыми участками структуры сохраняются менее прочные, состоящие из недостаточно или полностью неукрепленных включений грунта. Такие отдельные слабые места впоследствии становятся очагами разрушения дорожной одежды.

Процесс преобразования природных свойств грунтов в сторону их упрочнения происходит быстрее в цементогрунтах с большей степенью измельчения. По данным, полученным из СибАДИ, прочность укрепленных мелкоизмельченных грунтов на 7-е сутки на 30-40% выше, чем у цемен-тогрунтов с более крупным агрегатным составом. Это обстоятельство, в частности, следует учитывать при определении сроков открытия движения по цементогрунтовым слоям.

Рис. 9.4. Зависимость прочности цементогрунта от количества микроагрегатов в измельченном фунте (при различной степени уплотнения)

Увеличение насыщенности смеси микроагрегатами от 0 до 100% приводит к увеличению прочности цементогрунтовых образцов в 2,5—4 раза. Особенно возрастает положительное влияние микроагрегатов в цементог-рунтах высокой плотности, при коэффициенте уплотнения больше единицы (рис. 9.4).

Степень измельчения укрепляемого грунта существенно влияет также на его устойчивость при изменении температуры и на его морозостойкость. Физические свойства кристаллического каркаса и агрегатов грунта различны, в частности различны их коэффициенты линейного расширения. Коэффициент линейного расширения цементного камня и цементопесчаного раствора занимает промежуточное положение между коэффициентами линейного расширения несвязных и связных грунтов. Он немного больше коэффициента линейного расширения несвязных грунтов, а в ряде случаев близок к нему. В то же время он меньше коэффициента линейного расширения связных грунтов, особенно глин. В результате такого несовпадения термических характеристик при колебаниях температуры цементогрунта в его кристаллическом каркасе возникают местные (микроструктурные) растягивающие напряжения, причем эти местные напряжения больше в цементогрунтах из связных грунтов.

Абсолютные значения микроструктурных напряжений зависят от перепада температур, а также от площади контакта агрегата с цементогрунтовым каркасом, т. е. от величины грунтовых агрегатов.

Рис. 9.5. Зависимость прочности цементогрунта после 20 циклов замораживания-оттаивания от количества микроагрегатов в измельченном грунте

Увеличение количества агрегатов малых размеров способствует повышению морозостойкости цементогрунтов. Образцы, полностью состоящие из микроагрегатов, имеют предел прочности при сжатии примерно в 12 раз больше, чем образцы, не имеющие микроагрегатов в своем составе (рис. 9.5).

Агрегатный состав грунта, получаемый в результате измельчения, непостоянен. Он колеблется в широких пределах в зависимости от вида и состояния измельчаемого грунта, от конструкции используемых для измельчения машин и технологических режимов их работы.

К взаимосвязанным факторам следует отнести: гранулометрический и минеральный состав грунта, его влажность и плотность в момент измельчения. Наблюдается некоторая закономерность между пригодностью грунтов к измельчению и характеризующим их числом пластичности. Чем больше число пластичности, тем труднее готовить требуемый агрегатный состав укрепляемого грунта.

Наиболее успешно можно измельчать супесчаные и легкосуглинистые грунты с числом пластичности менее 12. Удовлетворительно поддаются измельчению суглинистые грунты с числом пластичности 12—17. Серийные измельчающие машины обеспечивают в этих грунтах требуемую степень измельчения с некоторым содержанием непрочных агрегатов размером более 5 мм.

Тяжелосуглинистые грунты плохо поддаются измельчению. Требуемая степень измельчения может быть достигнута только при повышенных затратах энергии. В ряде случаев необходимо улучшать гранулометрический состав тяжелых суглинков путем добавления к ним до 30% привозных песчаных грунтов. Глины в большинстве случаев размельчить до требуемой степени не удается.

Исследовательские работы и производственный опыт свидетельствуют о том, что существующие многопроходные дорожные фрезы (ДФ-30) и однопроходные грунтосмесительные машины (ОГМ) обеспечивают получение оптимального агрегатного состава в супесчаных и легкосуглинистых грунтах. В тяжелых суглинках и глинах получить удовлетворительную степень измельчения этими машинами в ряде случаев не удается.

Увеличение количества проходов машин малоэффективно. Процесс измельчения происходит по затухающей кривой. При использовании многопроходных дорожных фрез каждый последующий проход в значительно меньшей степени, чем предыдущий, повышает коэффициент измельчения. После третьего-четвертого проходов фрез агрегатный состав грунта практически уже не улучшается. Не дают ощутимых положительных результатов вторичные проходы по измельченному грунту однопроходной грунтосмесительной машины.