Обустройство подъездной дороги к участку: «дедовский» метод
Промышленная технология стабилизации грунта в «народном» исполнении от участников портала.
Необустроенные подъездные пути к участку — традиционная проблема любого человека, задумавшего строительство дома. Весной или осенью, стоит растаять снегу или пройти дождю, как грунтовые дороги превращаются в полосу препятствий, по которой можно проехать только на полноприводном внедорожнике или тракторе. Кроме этого, разбитые пути часто непреодолимы для тяжелой строительной техники. В грязи вязнут миксеры с бетоном, манипуляторы, грузовики со стеновыми блоками и плитами перекрытий. В результате срываются сроки строительства, застройщик тратит нервы и деньги, и ищет способ сделать качественную и сравнительно недорогую подъездную дорогу.
В этой статье мы расскажем о малораспространённой в частном строительстве технологии стабилизации грунта при помощи извести, жидкого стекла и цемента.
Промышленная технология стабилизации грунта
Некачественные общественные дороги и плохие подъездные пути к частным участкам — традиционная российская проблема. Обычная картинка: после окончания зимы с дорог вместе со снегом уходит асфальт, а грунтовые пути в деревнях и загородных поселениях напоминают кашу из грязи.
Чаще всего дорожники жалуются на наши суровые климатические условия, которые просто не выдерживает дорожное полотно. В сельской местности жители сетуют, что сколько не вываливай на дорогу бетонного или кирпичного боя или щебня, он всё равно весной уйдёт под землю. Каждый год ситуация повторяется снова и снова. Есть ли выход из этого положения?
За границей, в частности, в Германии и США, уже десятилетиями применяется технология стабилизации грунтов. Метод позволяет в кратчайшие сроки и при сравнительно небольших затратах, строить километры надёжных и долговечных дорог.
Такая дорога полностью готова для укладки асфальтобетона (строительство шоссе) или может эксплуатироваться, как обычная грунтовка или подъездной путь (без асфальтового покрытия), по которому могут ездить легковушки и грузовики.
Прежде, чем мы расскажем об этой методике, немного теории. Даже самый качественный асфальт, если его положить на нестабильное — просадочное основание, вскоре деформируется. В трещины попадёт вода, а песчаную «подушку» поднимет силами морозного пучения. В дальнейшем циклы заморозки и оттаивания приведут к увеличениям трещин, колейности, а также ускоренному износу (под нагрузкой от транспорта) дорожного покрытия.
Вывод: качественная дорога нуждается в надёжном основании. Это также важно и для обычной подъездной дороги в сельской местности. Поэтому хорошо подготовленное грунтовое основание (так же, как и для фундамента дома) — база всей дороги.
Стандартная технология подготовки дорожного основания заключается в создании «подушки» из песка и щебня. Для этого снимается верхний растительный слой почвы и производится выравнивание поверхности. Затем укладывается слой песка, который утрамбовывается. На него укладывают щебень, после чего «расстилают» асфальтобетон.
Недостатки этого способа:
Последний пункт особенно важен. С большими расходами ещё можно смириться, если гарантирован качественный результат, но зачастую вскоре «подушка» переувлажняется, покрытие приходит в негодность, и приходится снова заниматься точечным ремонтом дороги.
Технология стабилизации грунта позволяет избавиться от стандартной песчано-щебеночной «подушки», сократить количество строительной техники, провести все этапы подготовки основания фактически за один приём и при этом получить износоустойчивое, твёрдое и водонепроницаемое покрытие.
Суть технологии заключается в следующем: по дороге, подлежащей ремонту, или по новообустраиваемому пути движется специальный комбайн — машина ресайклер.
Ресайклер оснащен фрезами из твердосплавного материала, которые вращаются в барабане. Комбайн, двигаясь, измельчает старое дорожное покрытие. Главный нюанс: в барабан с фрезами подаётся специальный химический раствор — добавка, растворённая в воде — гидрофобизатор, и вяжущий компонент — цемент.
Пропорции водно-цементной смеси и её дозировка подбираются на основании состава перемалываемого грунта.
На выходе получается водонепроницаемое модифицированное прочное основание, которое после прохода грейдеров и виброкатков уплотняется. После окончательного набора прочности грунтоцемента по нему спокойно может ездить тяжелогруженый транспорт.
Экономическая целесообразность метода заключается в высокой скорости строительства. Нет необходимости завозить десятки и сотни тонн песка и щебня. Т.к. ресайклер использует «родной» грунт (после снятия плодородного слоя), который уже находится на дороге, включая суглинок, песок, щебень, остатки изношенного асфальта и т.д.
Соответственно: уменьшается цена за 1 кв. м такого покрытия, которое служит многие годы и не нуждается в ремонте или регулярном обновлении.
Укрепление подъездной грунтовой дороги своими руками
Рассмотрев хорошо себя зарекомендовавший промышленный метод, переходим к варианту его применения для «частников». Стандартная технология, по которой действуют обычные застройщики, когда хотят обустроить подъездные пути — заказ грузовиков со строительным мусором. Это могут быть отходы от сносимой многоэтажки, кирпичный или бетонный бой.
Вся эта масса сгружается кучами на «поплывшую» по весне подъездную дорогу, бой выравнивается бульдозером и утрамбовывается трактором. Затем на это основание (при наличии средств) дополнительно высыпается асфальтовая крошка или известняковый (более дешевый, чем гранитный) щебень. Результат такой деятельности — подъездной путь «работает» только один-два строительных сезона. После чего вся эта масса неравномерно «уходит» в грунт.
Грузовики за лето набивают в грунтовке глубокие колеи, которые весной снова заполняются водой, и ремонт дороги приходится повторять заново. А это — новые расходы и фактически впустую зарытые в землю деньги.
Borodak Пользователь FORUMHOUSE
У меня есть участок, и я начал строиться. Грунт на участке – глина. Как только она намокает, то становится, как пластилин. Трактор зарывается по самое брюхо. Подъездная дорога тоже проблемная. Дренажных канав по бокам нет. Грузовик с песком на грунтовке буксует и роет глубокие колеи. Пришлось его вытаскивать. По рассказам соседей, дорогу «правили» путём многократного подсыпания асфальтовой крошки, но толку от этого чуть. Хочу сделать въезд на участок, но так, чтобы не разориться на этом. Слышал про метод известкования грунта, задумался – работает ли он?
На фото ниже участок и подъездная дорога Borodak.
Ситуация, знакомая многим.
imorsh Пользователь FORUMHOUSE
Не советую в зимние месяцы заниматься обустройством дорог. У нас в ноябре несколько лет назад люди не стали ждать морозов, загнали на бездорожье трактор, который утонул в грязи. Пришлось его потом выкапывать. Лучше подождать, когда всё подсохнет, сделать водоотвод, а потом приступить к строительству грунтовки. Про использование извести для укрепления дороги слышал, но сам не делал.
Один из факторов, усложняющих строительство долговечной грунтовой дороги в посёлке — отсутствие водоотвода от полотна. В результате грунт переувлажняется, со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями. Поэтому, в первую очередь, требуется обустроить дренажные канавы.
Так вода будет быстрее уходить, а дорога подсыхать.
Т.к. Borodak ждать не мог, у него возникла следующая идея:
DENdi Пользователь FORUMHOUSE
Я пробовал зимой налить на землю гашеной извести — свежегашеное молочко (известь, растворённая в воде). Грунт стал заметно твёрже, но тяжелый грузовик, наверное, не проедет, думаю повторить процедуру.
Булатов Пользователь FORUMHOUSE
Я долго мучился с грунтом на участке — торф с глиной, в результате весной машины проваливались. Решил применить известкование. Развёл известь в воде в пропорции 3 кг на 10 литров. Пролил гашеной известью грунт. Подождал месяц. Результат: грунт стал крепче, и машина не провалилась.
Метод укрепления грунта известью основан на способности гидроксида кальция абсорбировать влагу.
Метод известкования грунта в нашей стране применялся ещё в 1926-30-х годах. Он показал хорошие результаты в дорожном строительстве при обустройстве дорог на влагонасыщенном грунте.
Недостаток способа – низкая морозоустойчивость грунта, обработанного известью.
Ещё один похожий метод – силикатирование грунта, т.е. обработка грунта жидким стеклом. Метод также был успешно опробован на опытных участках дорог в 20-х годах прошлого века в СССР. Кроме этого, во время Великой Отечественной войны бойцы наступающей Красной армии использовали методику силикатирования «разбитых» грунтовых дорог для их укрепления, чтобы по ним могла проехать военная техника.
При взаимодействии жидкого стекла с грунтом образуется постепенно твердеющий гель, который связывает частицы почвы друг с другом.
Способ также не получил широкого распространения из-за низкой морозостойкости. Переходим к рассмотрению третьего способа — цементации грунта, который в целом повторяет промышленный способ, описанный выше.
Denengine Пользователь FORUMHOUSE
Я взял за основу методику стабилизации и укрепления грунта цементом, вычитав о ней в книге, выпущенной в СССР ещё в 1941 году! Купил следующее оборудование:
Denengine действовал так: брал цемент, из расчёта 5-7% от объёма перемешиваемого грунта, и равномерно рассыпал его на дороге. Затем несколько раз перепахал грунт мотоблоком для равномерного перемешивания грунтоцемента. Добавил порошковое мыло, увлажнил дорогу. Ещё 3 раза все перепахал, а затем прошелся по дороге виброплитой два раза.
В результате получилось водоустойчивое и прочное покрытие.
Даже после сильных дождей после проезда джипа на дороге не остаётся следов от шин.
Затраты на обустройство грунтовки составили 23 тыс. руб (сейчас выйдет дороже).
По словам пользователя, после начала строительства по этой дороге прошли: экскаватор, 16 грузовиков, манипулятор, под завязку нагруженный блоками ФБС и дорожными плитами. Весь транспорт спокойно проехал по дороге, не застрял и не «убил» грунтовку.
Сезон показал, что в сухом состоянии дорога напоминает укатанный асфальт. Я укрепил полотно всего на глубину около 15 см. После проезда грузовиков дорогу немного подразбило, но не критично. Летом ещё раз повторю укрепление грунта.
Подведение итогов: строительная практика показывает, что зачастую не нужно искать какие-то чудо-методы обустройства подъездных дорог. Всё уже давно придумано и является «хорошо забытым старым». Надо только следовать проверенным решениям.
А те пользователи портала, которые хотели бы узнать о «стандартных» методиках строительства грунтовок и «пирожках» дорожных покрытий на основе геотекстиля, щебня и песка, могут прочитать об этом во второй части статьи.
Применение цементов, извести и других вяжущих в дорожном строительстве
Рассматриваются методыукрепления грунтов для дорожного строительства.
Дороги в России всегда имелибольшое значение. К сожалению, никогда не было последовательной, долгосрочной,целенаправленной программы их строительства. В послании президента Федеральномусобранию, а также в принимаемом 3-летнем бюджете РФ, дорожному строительствууделяется значительное внимание. На наш взгляд, заслуживает рассмотрения вопросстроительства недорогих грунтовых дорог укреплённых цементом, известью идругими вяжущими, так называемые дороги «экономкласса».
Грунты широко используются вкачестве местных строительных материалов при сооружении дорог, аэродромов,плотин, оснований под фундаменты и т. д. Известно, что основная частьповерхности представлена дисперсными, в большинстве своём глинистыми грунтами.Дисперсные грунты отличаются большой изменчивостью свойств в зависимости отвоздействия внешней среды: влаги, температуры, нагрузок и т. д. Проблемаукрепления дисперсных грунтов, превращения их в полноценный строительныйматериал имеет большое теоретическое значение.
Разработано много методовукрепления грунтов для дорожного и аэродромного строительства. В табл. 1 (по В. М. Безрукову) приведенаих классификация. Каждый из методов, указанных в таблице, имеет своиспецифические особенности, как по эффективности воздействия на грунт, так и поусловиям технологии работ.
Применяемые материалы и способы воздействия
Укрепление гранулометрическими добавками
Щебень, гравий, песок, шлаки, глины, суглинки
Укрепление органическими вяжущими
Битумы твёрдые и жидкие, дёгти, битумные и дегтевые эмульсии и пасты, синтетические смолы, древесные пески и др.
Укрепление минеральными вяжущими материалами
Цемент, известь, силикат натрия (жидкое стекло)
Местное топливо (дрова, уголь, электрический ток, газ)
Укрепление солевыми растворами
Хлористый кальций, хлористый натрий и др.
Электрический постоянный ток (с применением электролитов)
Органические и минеральные вяжущие с гранулометрическими добавками, органические вяжущие с активными добавками и т. д.
Таблица 1. Классификация методов укрепления грунтов
В рамках данной статьи, мыуделим основное внимание методу укрепления минеральными вяжущими материалами.
Мысль об улучшении свойствгрунтов для строительных и дорожных целей давно занимала умыинженерно-технических работников. Ещё в 60-е годы XIX века русские инженеры-дорожникипришли к выводу о необходимости искусственного улучшения грунтов для устройствапроезжей части грунтовых дорог. Так, в работах Е. Головачёва излагались методыулучшения грунтов путём уплотнения, а также смешения песка и гравия с глинистымгрунтом. Методы укрепления грунтов гранулометрическими добавками получилидальнейшее развитие в работе профессора Г. Д. Дубелира. В 1923 году приЛенинградском областном управлении было создано дорожноенаучно-исследовательское бюро, которое в 1925 году было реорганизовано висследовательское бюро ЦУМТа. К 1928 году на основе достижений науки о грунтах,благодаря работам профессоров Н. Н. Иванова, В. В. Охотина, П. А. Замятченскогои других, была разработана теория оптимальных смесей и способов производстваработ при производстве грунтовых работ с гранулометрическими добавками [6]. Наосновании своих исследований профессор М. М. Филатов предложил ввестипоправочный коэффициент, учитывающий повышенную вяжущую способность коллоидныхчастиц.
Однако в работах всехученых-дорожников отмечалось, что даже хорошо подобранные грунтовые смеси легкодеформируются вследствие нарушения сцепления между гранулометрическимиэлементами при проезде автотранспорта, вымывания тонких фракций водой и др. Привысыхании такие покрытия сильно пылят и тоже разрушаются. Всё это заставилопродолжить поиски надёжных методов укрепления грунтов. Для этих целей решенобыло использовать различные вяжущие материалы, в том числе и минеральные.
В 1926 году в Ленинградскомдорожно-исследовательском бюро были проведены опыты по известкованию грунтов. Входе опытов было установлено, что добавки гашёной извести в количестве 5 % отмассы грунта уменьшает липкость и пластичность глинистых грунтов и увеличиваетсопротивление размоканию. С 1927 по 1931 год под Москвой были проведены опытныеработы по укреплению известью глинистых и чернозёмных грунтов [6]. Впослевоенный период известкование грунтов получило дальнейшее развитие вработах ДорНИИ, Саратовского автодорожного института и других НИИ. Былиразработаны практические рекомендации по внедрению метода известкования грунтовв дорожном строительстве. С 1950 по 1955 год был построен ряд опытных участковдорог, где в качестве оснований, а также покрытий, использовался местный грунт,укреплённый известью. По данным С. А. Морозова [6], известкованиедерновоподзолистых грунтов обеспечило во всех опытных участках более высокиепоказатели прочности образцов на сжатие в водонасыщенном состоянии, чем приукреплении цементом.
Однако известкованные грунтыимеют низкую морозоустойчивость, поэтому их надо применять главным образом воснованиях дорожных одежд.
известкованныегрунты имеют низкую морозоустойчивость, поэтому их надо применять главнымобразом в основаниях дорожных одежд
При взаимодействии жидкогостекла с грунтом образуется гель кремнекислоты, который со временем твердеет(особенно в присутствии катализатора, например, хлористого кальция) и такимобразом связывает частицы грунта между собой. Первые производственные опыты поприменению жидкого стекла в дорожном строительстве были проведены в 1928 году вЛенинградской области, Белоруссии, Украине и в других регионах [6]. Большойвклад в развитие методов силикатирования грунтов внесли учёные Б. А. Ржаницын иВ. В. Аскалонов, которые разработали и теоретически обосновали 2-растворныйспособ силикатизации песчаных и гравелистых грунтов и 1-растворный способ поукреплению лёссовых грунтов. Оба эти метода нашли широкое применение в метро- итоннелестроении, а также при укреплении фундаментов и оснований промышленныхсооружений. В дорожном строительстве жидкое стекло не получило широкогораспространения, за исключением постройки опытных участков, а такжесиликатирования щебёночных шоссе по методу пропитки и поверхностной обработки.Причина — низкая морозостойкость силикатированных грунтов, а также неудобство вработе в связи с быстрым схватыванием и твердением смеси грунта с силикатом.
Цементно-грунтовая технологияоснована на смешивании до однородного состояния цемента и естественного грунтапри установленном содержании воды и уплотнении с целью придания укреплённомугрунту определённых свойств: прочности, устойчивости, морозостойкости и т. д.[4].
Впервые в России цемент дляукрепления грунтов был применён для устройства садовых дорожек [1]. Послереволюции первые опыты по укреплению грунтов портландцементом были проведены в1927 году на опытных дорожках Ленинградского дорожно-исследовательского бюро.
Лабораторные исследования поукреплению грунтов цементом проводились также ЦИАТ и ДорНИИ. Положительныерезультаты исследований позволили выполнить укрепление грунта цементом подасфальтобетонные покрытия на подъездных путях к территории Всесоюзнойсельскохозяйственной выставки. В послевоенный период начинается широкоевнедрение цементогрунтов в дорожном и аэродромном строительстве [3].Цементно-грунтовые основания были применены взамен щебёночных и песчаных слоёвна автомагистралях Москва — Харьков (1946–1949), Москва — Ленинград (1949),Москва — Рязань (1950) и др. Решающее значение для развития метода укреплениягрунтов цементами имели работы В. М. Безрука, который в результате многолетнихисследований разработал теоретические и практические рекомендации укреплениягрунтов цементами [1–3, 6]. Как отмечает Безрук, на эффективность укреплениягрунтов цементом оказывает исключительно важное влияние химико-минералогическийсостав цементов, генезис, состав и свойства грунтов, в частности ихзаселённость и состав обменных катионов. Введение в цементно-грунтовые смесинекоторых веществ (например, мылонафта, саапстока и др.), образующих спродуктами гидролиза цемента гидрофобные и другие вещества, заполняющие поры,может в ряде случае придавать им повышенную водопроницаемость. С 80-х годовпрошлого века успешно велись работы по укреплению грунтов цементами комплекснымметодом, предусматривающим направленное влияние на процессы цементации грунтов.Но об этом ниже.
За границей, цементно-грунтовыетехнологии начали развиваться также в первой половине XX века. В 20-х годах в США изцементогрунтов делали покрытия просёлочных дорог [4]. После II мировой войны этот метод получилраспространение в Англии, Бельгии, Голландии и других европейских странах. Так,в Голландии, начиная с 1956 года, было укреплены десятки миллионов квадратныхметров почвы. Почти всюду она была песчаной и поэтому данная технологияполучила название пескоцементной. В 80-х годах прошлого века в ФРГ ежегоднооколо 1 млн. т цемента расходовалось на стабилизацию песков на севере страны(портовые сооружения Гамбурга, складские площадки), при строительствепросёлочных дорог. Во Франции эту технологию начали применять с 1972 годаблагодаря активности цементных компаний [4].
Во большинстве зарубежныхпубликациях отмечается, что укрепление грунтов с помощью цемента или смесицемента с известью для покрытий просёлочных дорог, вместо каменной наброскиуплотняемой механическим путём, представляется весьма экономичным решением [4].Из цементогрунтов, помимо просёлочных дорог, можно сооружать покрытия складскихплощадок, стоянок автомашин, постели оснований железных дорог, каналов,оснований отдельных типов зданий, а также грунтов, предназначенных длявозведения больших земляных плотин. Видимо, большой интерес длястроительно-дорожных фирм и читателей журнала представляет цементно-грунтоваятехнология производства работ.
Попытаемся вкратце осветить этотвопрос.
До начала работ по укреплениюгрунта необходимо провести в лаборатории его предварительный анализ, а затем,во время работ, осуществлять постоянный контроль. Грунты различаются в основномпо их природе, гранулометрии и содержанию воды.
Грунт может быть более или менеесвязным, содержать в разной пропорции суглинки и глину.
При высоком содержании глиныприменяют так называемое смешанное укрепление, при котором в грунтпредварительно добавляют известь (2–5 %) для улучшения хлопьеобразования и, вконечном итоге, рассыпания грунта при проходе машин. Грунты, содержащиесульфаты (более 1%), могут быть опасны, поскольку сульфат вступает в реакцию сцементом. В этом случае необходимо применять либо цемент с низким содержаниемтрёхкальциевого алюмината (цемент, предназначенный для морских работ), либоцемент с высоким содержанием минеральных добавок (золы-уноса, доменного шлака,пуццоланов). Особенно нужно быть осторожным, когда дело касается частичногоосушения влажного или насыщенного водой грунта после дождей. Это делается спомощью негашёной извести или путём аэрирования грунта «рыхлителем».
грунты,содержащие сульфаты (более 1%), могут быть опасны, поскольку сульфат вступает вреакцию с цементом
Обычно испытания грунта проводятс целью определения основных характеристик грунта: предел текучести, пределпластичности, гранулометрическая кривая и др.; устанавливают оптимальный расходводы и цемента. Расход цемента может меняться в пределах 4–12 % в зависимостиот грунта. Чаще всего он составляет 6–20 %. Для примера в табл. 2 приводятся данные, взятые изнормативных документов Германии.
ВСН 164-69 Технические указания по устройству дорожных оснований из обломочных материалов, укрепленных цементом
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ПО УСТРОЙСТВУ ДОРОЖНЫХ ОСНОВАНИЙ
ИЗ ОБЛОМОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ,
Утверждены Техническим управлением Министерства
транспортного строительства 31 декабря 1969 г.
СОДЕРЖАНИЕ
2. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ И МАТЕРИАЛАМ
3. ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕМЕНТОГРУНТУ
4. ПОДБОР СОСТАВА СМЕСЕЙ
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
6. ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
Приложение 1 МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
1. Пример расчета и выбора состава цементногрунтовой смеси
2. Пример расчета материалов, необходимых для устройства основания или покрытия
Приложение 3 Примерная технологическая схема № 1
Приложение 4 ФОРМЫ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Технические указания по устройству дорожных оснований из обломочных материалов, укрепленных цементом» разработаны Ленинградским филиалом Союздорнии на основе результатов исследований и опытных работ Союздорнии, Белдорнии, Госавтодорнии, СибАДИ и др., а также обобщения производственного опыта строительства дорожных оснований и покрытий из обломочных материалов, укрепленных цементом. В части использования обломочных материалов, укрепленных цементом, настоящие «Технические указания» дополняют «Указания по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами» ( СН 25-64).
В «Технических указаниях» даны также рекомендации по укреплению песчаных материалов цементом в условиях пониженных положительных и отрицательных температур воздуха.
«Технические указания» составил инж. А. П. Кузнецов под общим руководством докт. техн. наук проф. А. В. Саталкина.
Замечания и предложения по настоящим «Техническим указаниям» просьба направлять по адресу: Московская область, Балашиха-6, Союздорнии или Ленинград, Д-65, ул. Герцена, 19, Ленинградский филиал Союздорнии.
Министерство транспортного строительства
Ведомственные строительные нормы
Технические указания по устройству дорожных оснований из обломочных материалов, укрепленных цементом
Министерство транспортного строительства
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие «Технические указания» дополняют и развивают отдельные положения СНиП II-Д.5-62 и «Указаний по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами» СН 25-64.
1.2. Под обломочными материалами следует понимать крупнообломочные и песчаные грунты, классифицируемые в табл. 13 СНиП II-Д.5-62 или табл. 3 «Инструкции по сооружению земляного полотна автомобильных дорог» ВСН 97-63.
1.3. В «Технических указаниях» даны рекомендации по устройству дорожных оснований и облегченных покрытий (со слоем износа) из крупнообломочных материалов, укрепленных цементом, при положительных и отрицательных температурах воздуха.
Кроме того, в «Технических указаниях» даны рекомендации по применению песчаных материалов для устройства дорожных оснований при пониженных положительных и отрицательных температурах воздуха (от +5 до –10°С).
Устройство оснований (покрытий) из обломочных материалов, укрепленных цементом, при пониженных положительных и отрицательных температурах воздуха на земляном полотне, возведенном в зимних условиях, не разрешается.
При устройстве дорожных оснований и облегченных покрытий из песков различной крупности, укрепленных цементом, в летних условиях следует руководствоваться «Указаниями» СН 25-64.
Внесены Государственным всесоюзным дорожным научно-исследовательским институтом (Союздорнии)
Утверждены Техническим управлением Министерства транспортного строительства приказом № 60 от 31 декабря 1969 г.
1.4. Слой износа на дорожных основаниях и покрытиях из обломочных материалов, укрепленных цементом, устраивают из горячих теплых и холодных асфальтобетонных и щебеночных (гравийных) смесей среднезернистого и мелкозернистого составов, обработанных органическими вяжущими, а также в виде двойной или тройной поверхностной обработки в соответствии с «Инструкциями» ВСН 93-63 и ВСН 123-65.
1.5. Основания из обломочных материалов, укрепленных цементом, рекомендуется устраивать под капитальные (цементобетонные, асфальтобетонные), облегченные покрытия на автомобильных дорогах, аэродромах, городских улицах и площадях, а также на внутризаводских и лесовозных дорогах.
1.7. При строительстве дорожных оснований (покрытий) в IV- V дорожно-климатических зонах в жаркую и ветреную погоду при относительной влажности воздуха менее 40% для создания нормальных условий протекания процессов гидратации цемента оптимальную влажность цементногрунтовой смеси следует увеличивать на 2- 3%. Поверхность готового укрепленного цементом основания (покрытия) сразу же закрывают пленкообразующим материалом, а после формирования засыпают песком слоем 5 см.
Эмульсию добавляют с помощью автогудронатора в период окончательного увлажнения и перемешивания смеси.
Применение добавки эмульсии должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.
1.9. Для получения цементогрунта из крупнообломочных и песчаных материалов, обладающих требуемыми прочностными показателями, необходимо на стройках создавать специализированные отряды грунтосмесительных машин (Д-530, Д-391).
1.10. При больших объемах работ по устройству оснований (покрытий) из обломочных материалов, укрепленных цементом, и дальности возки цемента более 30 км необходимо создавать полустационарные автоматизированные цементные склады (типа С-753, С-894).
1.11. Целесообразность устройства оснований (покрытий) из обломочных материалов, укрепленных цементом, определяют на основании технико-экономических расчетов различных сопоставимых по прочности вариантов дорожных одежд.
2. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ И МАТЕРИАЛАМ
1. Конструкций
2.1. Основания из крупнообломочных и песчаных материалов, укрепленных цементом, устраивают однослойными и двухслойными в зависимости от требований к их прочности.
На покрытиях облегченного типа из этих материалов следует устраивать защитный слой износа ( п. 1.4).
2.2. Толщину цементногрунтового основания рассчитывают в соответствии с «Инструкцией по назначению конструкций дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-60 и модулем деформаций ( табл. 1).
За расчетные принимают нагрузки, нормированные ГОСТ 9314- 59.
В конструктивных слоях дорожной одежды и подстилающем слое следует проверять растягивающие напряжения и напряжения сдвигу в соответствии с «Методическими указаниями по проектированию и расчету дорожных одежд нежесткого типа с усовершенствованными покрытиями» (М., Оргтрансстрой, 1965).
Таблица 1
Физико-механические свойства цементогрунта
Влажность смеси при окончательном перемешивании и уплотнении
Не должна превышать оптимальную более чем на 2 %
Примечания. 1. Контрольное определение модуля деформации цементогрунта производят по методике, изложенной в приложении 1, п. 5.
При устройстве дренирующего слоя толщину его рассчитывают по «Методическим указаниям по проектированию морозозащитных и дренирующих слоев в основании проезжей части автомобильных дорог» (М., Оргтрансстрой, 1965).
Расчетное значение сопротивления растяжению при изгибе R и.р для крупнообломочных и песчаных материалов, укрепленных цементом, определяют по формуле
сопротивление растяжению при изгибе ( табл. 2), полученное испытанием балочек или вычисленное по формулам ( 2) и ( 3);
коэффициент запаса прочности на повторность нагрузки, равный в среднем 0,4;
Расчетные значения величин модулей упругости при назначении конструкций дорожных одежд в зависимости от расхода цемента и вида материала принимают по табл. 2.
Таблица 2
Расчетные значения модулей упругости обломочных материалов, укрепленных портландцементом
Расход цемента, % по весу смеси
Крупнообломочные (щебенистые и дресвяные) оптимального зернового состава с коэффициентом сбега 0,7
Крупнообломочные с содержанием пылевато-глинистых фракций от 10 до 20%
Песок гравелистый крупный и средней крупности оптимального зернового состава
Песок мелкий пылеватый оптимального зернового состава
Песок одномерной различной крупности
3. При перемешивании крупнообломочных материалов с цементом на дороге значения модулей упругости понижают на 30%.
4. Модули упругости и деформации для обломочных материалов, укрепленных цементом, следует определять в условиях свободного бокового расширения. При этом их величина, получаемая на лабораторных образцах, должна быть в 1,5 раза выше расчетной, принятой по табл. 1 и 2. Образцы следует испытывать по методу, изложенному в приложении 1, п. 5.
2. Материалы
Крупнообломочные
Кривые зерновых составов крупнообломочных смесей:
2.4. Известняки с мергелистостью до 30% можно использовать, если составленные из них смеси по прочности и морозостойкости удовлетворяют требованиям табл. 1 и п. 3.3 настоящих «Технических указаний».
Допускается укреплять цементом крупнообломочные материалы прерывистого зернового состава, не выходящие за пределы стандартных кривых, указанных на рисунке.
2.6. В крупнообломочных материалах, укладываемых в основание или покрытие, должно быть не более 10% фракций размером 50- 70 мм и не менее 15% фракций мельче 5 мм.
Содержащиеся в крупнообломочных материалах фракции размером более 70 мм удаляют предварительной отгрохоткой.
Содержание фракций размером от 2,5 до 25 мм в смесях оптимального зернового состава с максимальным размером частиц до 25 мм допускается в количестве не более 80% по весу.
2.8. Крупнообломочные материалы, имеющие показатели по износу и дробимости выше указанных в табл. 3 на 20 %, могут быть использованы при строительстве дорожных оснований, если составленные из них смеси по прочности и морозостойкости удовлетворяют требованиям табл. 1 и п. 3.3 настоящих «Технических указаний». Число пластичности для частиц менее 0,63 мм не должно быть более 12.
Таблица 3
Требования к каменным материалам крупнообломочных смесей
Щебень из горных пород
осадочных (доломиты, известняки и песчаники)
Износ в полочном барабане, % от веса, не более
Дробимость, %, не более (сухое состояние)
Песчаные
2.10. Для устройства дорожных оснований и облегченных покрытий (со слоем износа) при температуре от +5 до –10°С пригодны пески, укрепленные цементом, в виде естественных смесей различной крупности (табл. 13 СНиП II-Д.5-62): гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые, а также искусственные пески, полученные от дробления горных пород. Можно применять чистые одномерные пески различной крупности, если составленные из них цементнопесчаные смеси удовлетворяют требованиям табл. 1 и 2 настоящих «Технических указаний».
2.11. Для снижения расхода портландцемента и получения более качественного цементогрунта необходимо, чтобы песчаные материалы по зерновому составу были близки к оптимальным смесям ( табл.4 и см. рисунок).
Таблица 4
Рекомендуемые составы песчаных материалов для устройства оснований (покрытий), укрепленных цементом
Количество частиц, %, проходящих сквозь сито с отверстиями, мм
Если пески не удовлетворяют этому требованию, рекомендуется перед смешением с цементом вносить в них гранулометрические добавки. В качестве добавок могут быть использованы: супесчаные, пылеватые и суглинистые грунты, отходы камнедробления, золы уноса, гранулированные или самораспадающиеся шлаки.
Общее содержание пылеватых частиц в песчаных материалах не должно превышать 20% от веса смеси, в том числе комьев глины размером более 5 мм должно быть не более 5%.
2.12. Пески из кислых горных пород рекомендуется укреплять отходами дробления карбонатных пород. При этом расход цемента следует снизить против норм на 20- 30% ( пп. 2.22 и 4.1).
2.13. Из песков, загрязненных органическими примесями (колориметрическая проба темнее эталона по ГОСТ 8735-65), устраивать дорожные основания (покрытия) в условиях пониженных положительных и отрицательных температур воздуха запрещается.
2.14. Пески, укрепляемые цементом при пониженных положительных и отрицательных температурах воздуха, не должны содержать мерзлых комьев снега и льда.
Цемент
Для строительства при пониженных положительных и отрицательных температурах воздуха не допускается применять цемент с содержанием трехкальциевого алюмината более 10%.
2.16. При укреплении обломочных материалов цементом и для ухода за готовым основанием (покрытием) применяют воду, пригодную для питья.
Не допускается применять промышленные, сточные и болотные воды.
Воду, загрязненную органическими примесями, можно использовать после обработки ее негашеной известью. Количество извести назначают в зависимости от величины водородного показателя. Пригодна вода, имеющая рН не менее 4.
Хлористые соли и известь
2.17. Хлористые соли NaCl, СаС l2 применяют при укреплении обломочных песчаных, материалов цементом в условиях пониженных положительных и отрицательных температур (от +5 до 0°С и от 0 до –10°С) в качестве добавки для снижения температуры замерзания воды и создания необходимых условий нормального твердения цемента. При этом хлористые соли должны удовлетворять следующим ГОСТам:
кальций хлористый технический (безводный)- ТУ 1129-44;
кальций хлористый технический (плавленый)- ГОСТ 450-58;
кальций хлористый (жидкий)- ГОСТ 10932-64;
натрий хлористый технический (поваренная соль)- ТУ 1320-46;
натрий хлористый- ГОСТ 153-57, соль поваренная СТУ 43-717-65.
2.18. Известь СаО должна удовлетворять требованиям ГОСТ 9179-59. Известь негашеную применяют в качестве добавки, повышающей рН воды, загрязненной органическими примесями.
2.19. Хлористые соли и известь необходимо хранить в закрытых помещениях или под навесом.
2.20. Растворы хлористых солей приготовляют с учетом температуры их замерзания ( табл. 5). Следует выбирать такие концентрации водных растворов хлористых солей, которые не замерзали бы при максимальной отрицательной температуре воздуха во время устройства основания или покрытия.
Таблица 5
Температура замерзания солевых растворов в зависимости от удельного веса
Удельный вес растворов при +15°С
Температура замерзания раствора, град
Содержание безводных солей, кГ
Примечание. Допускается применять в качестве добавок отходы солей калийного и содоцементного производства, если в их составе не содержится агрессивных по отношению к цементу соединений.
2.21. Хлористые соли добавляют в обломочные материалы в следующих случаях:
а) при устройстве из них оснований, укрепляемых цементом, в условиях пониженных положительных и отрицательных температур. Расход хлористых солей назначают в зависимости от температуры воздуха по табл. 6;
2.22. Ориентировочный расход цемента и количество хлористых солей NaCl, СаС l2, добавляемых в обломочные материалы, укрепляемые цементом, при температуре от +5 до –10° определяются по табл. 6.
Таблица 6
Содержание хлористых солей и ориентировочный расход цемента при устройстве оснований в условиях пониженных положительных и отрицательных температур воздуха
Максимальная (по прогнозу) отрицательная температура воздуха в течение 15 суток после устройства основания, °С
Содержание солей в оптимальном количестве воды затворения, % по весу
Ориентировочный расход цемента, % по весу смеси
Примечания. 1. При укреплении мелких, пылеватых и одномерных песков различной крупности, расход цемента повышается на 1- 2% против норм таблицы.
2. Избыток хлористых солей выше нормы, указанной в таблице; не допускается, так как при этом резко понижается морозостойкость цементогрунтов.
3. ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕМЕНТОГРУНТУ
3.1. Цементогрунты из обломочных материалов, применяемые для устройства основания или покрытия, должны удовлетворять требованиям табл. 1 и 2.
3.2. Прочность при сжатии, сопротивление растяжению при изгибе и модуль деформации, а также другие показатели физико-механических свойств подобранных по составу смесей устанавливают по результатам испытания образцов-цилиндров или балочек в возрасте 28 суток (приложение 1, пп. 4 и 6). Размер образцов принимают по приложению 1, табл. 3.
В тех случаях, когда испытать балочки на изгиб не представляется возможным, сопротивление растяжению при изгибе может быть приближенно определено по результатам испытания образцов-цилиндров на сжатие и растяжение при расколе ( приложение 1, п. 7) на основании экспериментальных зависимостей (2) и (3):
прочность при сжатии в возрасте 28 суток;
прочность при растяжении, определяемая испытанием на раскол, в возрасте 28 суток.
Если разница величин R и по формулам (2) и (3) превышает 20%, то необходимо проводить контрольное испытание балочек на изгиб ( приложение 1, п. 6).
При ускоренных испытаниях прочность при сжатии в возрасте 28 суток R 28 ориентировочно определяют по результатам испытаний образцов в возрасте 7 суток R7 по формуле (4)
3.3. Цементогрунты в зависимости от категории дороги, климатических условий и назначения конструктивного слоя: должны удовлетворять требованиям по морозостойкости, указанным в табл. 7. Морозостойкость образцов определяют по методу, изложенному в приложении 1, п. 4.
3.4. Цементогрунты применяют:
Таблица 7
Требования по морозостойкости к цементогрунтам
Категория дороги по СНиП II -Д.5-62
Количество циклов замораживания–оттаивания (числитель); потеря, % по весу (знаменатель)
Облегченное покрытие со слоем износа
Однослойное или верхний слой двухслойного основания
Нижний слой основания.
2. Снижение прочности при сжатии образцов после испытания на морозостойкость допустимо, не более 30% по сравнению с прочностями, приведенными в табл. 1 (образцы, не подвергавшиеся испытанию на морозостойкость).
3.5. При твердении цементогрунта из обломочных материалов в условиях пониженных положительных и отрицательных температур величину относительной прочности ориентировочно принимают по табл. 8.
Таблица 8
Относительная прочность цементогрунтов в зависимости от температуры твердения
Температура твердения, °С
Крупнообломочные и песчаные
4. ПОДБОР СОСТАВА СМЕСЕЙ
4.1. Состав крупнообломочных и песчаных смесей, укрепленных цементом, необходимо подбирать в лаборатории ( приложение 2, пп. 1 и 2).
Таблица 9
Ориентировочные расходы портландцемента для крупнообломочных смесей, обрабатываемых в летних условиях, в зависимости от количества пылевато-глинистых частиц и назначения слоя
Количество пылевато-глинистых фракций менее 0,071 мм, % по весу смеси
Ориентировочный расход цемента, % по весу смеси, для
облегченных покрытий, однослойного и верхнего слоя двухслойного основания
нижнего слоя основания
Крупнообломочные (щебенистые, дресвяные и др.), близкие к оптимальному составу
2. Ориентировочные расходы цемента (табл. 6 и 9) должны быть повышены, если прочность образцов цементогрунтов будет ниже требуемой по табл. 1.
4.2. Зерновой состав смеси подбирают в пределах, ограниченных стандартными кривыми (см. рис. и табл. 4). При этом необходимо стремиться к получению смеси оптимального состава с коэффициентом сбега 0,7, при котором расход цемента минимальный.
4.4. При подборе состава смеси увеличение ее влажности допускается только до 2% сверх оптимальной. При этом не следует увеличивать дозировку цемента для получения более прочного материала основания (покрытия), так как такой материал будет способствовать образованию большого количества трещин.
4.5. При подборе состава крупнообломочных и песчаных смесей, укрепляемых цементом, необходимо определять:
марку цемента ( ГОСТ 10178-62);
зерновой состав грунта ( ГОСТ 8269-64, 8735-65);
объемный вес ( приложение 1, п. 1);
водоудерживающую способность ( приложение 1, п. 2);
оптимальную влажность цементногрунтовой смеси ( приложение 1, п. 3);
предел прочности при сжатии образцов из цементогрунтов ( приложение 1, п. 4);
модули деформации и упругости ( приложение 1, п. 5);
сопротивление растяжению при изгибе ( приложение 1. п. 6);
сопротивление растяжению при расколе ( приложение 1, п. 7);
мергелистость известняка ( приложение 1, п. 8).
4.6. Образцы для определения физико-химических свойств цементногрунтовых смесей приготовляют в формах, размер которых зависит от крупности скелетной части смеси (максимальный размер частиц должен быть в 3- 4 раза меньше диаметра формы) ( табл. 3, п. 2, приложение 1). Потребное количество смеси для образцов определяют по формуле (5)
Замес для каждого образца из крупнообломочных смесей должен быть отдельным, чтобы обеспечить строгое распределение в каждом образце крупных и мелких фракций, взятых в определенном количестве.
Для приготовления одной серии образцов из песчаных смесей следует делать один замес.
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
Подготовительные работы
5.1. Для устройства основания и покрытия из крупнообломочных и песчаных материалов, укрепленных цементом, должны быть выполнены следующие работы:
а) земляное полотно спрофилировано и уплотнено в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5-62 и «Инструкции» ВСН 97-63 при обеспеченном водоотводе;
Производство работ способом смешения в установке
5.2. Смеси из крупнообломочных и песчаных материалов, укрепленных цементом, готовят в стационарных или полустационарных смесительных машинах Д-370, С-543, Д-709.
5.3. При устройстве дорожных оснований ( приложение 3, схема № 1.) из указанных материалов выполняют следующие операции:
а) загружают материал и цемент в дозировочное устройство;
б) дозируют составляющие по весу или объему;
в) перемешивают материал с цементом в мешалке, добавляют воду до оптимальной влажности, а в условиях отрицательных температур вводят добавки солей в виде раствора. При влажности материала более 2% оптимальной величины следует вводить сухую соль;
г) выгружают готовую смесь в автомобили-самосвалы;
д) доставляют смеси к месту работ и укладывают по ширине основания в количестве, обеспечивающем проектную толщину слоя;
е) профилируют и уплотняют;
ж) осуществляют уход за готовым основанием.
5.4. Количество воды, обеспечивающее максимальную плотность, прочность и морозостойкость обломочных материалов, укрепленных цементом, определяют по формуле (6)
необходимое количество воды, которую нужно добавить в смеси, т;
вес материала, подлежащего увлажнению, т;
естественная влажность смеси, % от веса (определяемая одним из методов, приведенных в приложении 1, п. 3.);
оптимальная влажность смеси, % от веса.
5.5. Готовую смесь рекомендуется укладывать распределителем щебня или бетоноукладочными машинами Д-345, Д-375.
5.7. В период уплотнения и последующего твердения влажность смеси должна быть оптимальной.
Плотность смеси для покрытия однослойного или двухслойного основания, а также нижнего слоя основания после уплотнения должна быть соответственно не менее 0,98 и 0,95 от максимальной, установленной в лаборатории методом стандартного уплотнения или на прессе ( приложении 1, п. 3).
Пробы для определения плотности отбирают через каждые 100 м, по три пробы на каждом поперечнике.
5.10. Длину участка устраиваемого основания (захватку) назначают в соответствии с реальными производственными возможностями и с учетом прогноза погоды.
5.13. Солевой раствор приготовляют в специальных емкостях и тщательно перемешивают до полного растворения соли. Вода, содержащаяся в растворе, служит одновременно и для увлажнения материала до оптимальной влажности ( приложение 2, п. 2).
Для сохранения оптимальной влажности в смеси готовое основание закрывают слоем песка толщиной не менее 5 см, который после набора проектной прочности (с наступлением устойчивых теплых дней) убирают автогрейдером и механической щеткой на обочины.
5.15. Смеси, приготовленные в стационарных установках, наиболее целесообразно применять при устройстве облегченных покрытий и верхних слоев оснований, а также при ведении работ в населенных пунктах, в городских условиях и при уширении дороги.
Производство работ способом смешения на дороге
5.16. При устройстве оснований из крупнообломочных материалов, укрепляемых цементом, способом смешения на дороге ( п. 1.9) выполняют следующие технологические операции ( приложение 3, схема № 2):
а) вывозят обломочный материал на земляное полотно и распределяют его на ⅔ ширины проезжей части;
б) распределяют цемент и перемешивают его с материалом. При этом смесь увлажняют до оптимальной влажности. Воду вводят через распределительное устройство грунтосмесительных машин Д-530, Д-391;
5.17. До распределения цемента определяют влажность материала полевыми методами ( приложение 1, п. 2) и рассчитывают необходимое количество воды ( п. 4.6).
В зависимости от фактической влажности материала (при необходимости) его увлажняют или просушивают перемешиванием грунта фрезой или автогрейдером.
5.18. Цемент вводят в обрабатываемый материал распределителем цемента Д-343Б.
5.19. Готовую цементногрунтовую смесь разравнивают автогрейдером, контролируя при этом поперечный уклон шаблоном и ровность трехметровой рейкой. Затем выполняют операции, указанные в пп. 5.7 и 5.8. Следует учитывать, что при перемешивании слабого известнякового щебня с цементом необходимо вслед за смесительной машиной пускать легкий каток для того, чтобы образование известняковой мелочи происходило в процессе смешения, а не в период окончательного уплотнения смеси.
При работе с однопроходной машиной цемент в аэрированном состоянии подают по шлангу в дозировочное устройство смесителя непрерывно на ходу из автоцементовоза (С-571, С-652, С-853), толкаемого грунтосмесительной машиной. Цементногрунтовую смесь увлажняют до оптимальной влажности через распределительное устройство грунтосмесительной машины; воду подвозят поливомоечными машинами. Готовую смесь профилируют, уплотняют и осуществляют уход в соответствии с пп. 5.7 и 5.8.
При устройстве двухслойного основания материал для верхнего слоя, приготовленный в установке, разрешается вывозить и разгружать на готовый нижний слой сразу или через 7 дней после его устройства.
6. ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
6.1. При устройстве оснований и покрытий из обломочных материалов, укрепляемых портландцементом, должна быть организована полевая лаборатория (СНиП III-Д.5-62), которая контролирует:
а) плотность и влажность земляного полотна;
б) дозировку вяжущих и химических добавок;
в) влажность смеси перед перемешиванием с цементом: и после перемешивания и перед уплотнением;
г) плотность готового основания или покрытия;
д) ровность готового основания или покрытия;
е) прочность контрольных образцов из обломочных материалов, укрепленных цементом.
Полевая лаборатория фиксирует время и место взятия проб, расход цемента и других материалов.
6.2. Технологическую последовательность рабочих процессов по устройству оснований или покрытий, а также расход материалов и учет работы механизмов фиксируют в журнале за каждую смену ( приложение 4, форма 1).
6.3. Ровность основания или покрытия в продольном и поперечном направлениях к оси дороги проверяют нивелиром пли трехметровой рейкой. Наибольший зазор под рейкой не должен быть более 10 мм.
6.4. При перевозке готовой смеси из обломочных материалов, укрепленных цементом, в жаркую ветреную погоду кузов автомобиля-самосвала необходимо закрывать брезентом или тентом.
6.5. Производительность смесителя и качество перемешивания смеси устанавливают отбором проб в конце установленного периода времени перемешивания.
Из отобранных проб изготовляют образцы. Распределение цемента и перемешивание с грунтом оценивают по прочности образцов при сжатии и расколе.
6.6. Качество готового основания (покрытия) из цементогрунта оценивают сопоставлением объемного веса и прочностных свойств образцов, приготовленных из смесей, укладываемых в основании ( приложение 1, п.п 4- 7), и опытных образцов, изготовленных в лаборатории в соответствии с требованиями, приведенными в табл. 1, 2 и 8.
В условиях отрицательных температур эти пробы отбирают через 28 суток после наступления устойчивых положительных температур воздуха.
Пробы отбирают на расстоянии 1 м от края основания или покрытия.
6.8. При строительстве оснований в условиях пониженных положительных и отрицательных температур воздуха необходимо соблюдать действующие «Правила техники безопасности при работе на дорожных машинах» ВП 110-58 (М., Автотрансиздат, 1958), «Правила техники безопасности для предприятий автомобильного транспорта» М., Автотрансиздат, 1961).
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
1. Определение объемного веса обломочных материалов
Объемный вес обломочного материала, уплотненного ударником Дорнии, стандартным прибором Союздорнии или на прессе, рассчитывают по формуле (1)
вес формы с обломочным материалом, г ;
внутренняя высота формы, см ;
расстояние от поверхности грунта до верхнего края формы, см ;
Материал тщательно выбирают из лунок и помещают в резиновые мешки, плотно завязывают, чтобы сохранить влажность материала. Для определения объема лунок над каждой из них устанавливают кольцо и воронку ( рис. 1).
Через воронку постепенно лунки заполняют до краев кольца одномерным сухим песком средней крупности. Для определения объема лунки и кольца песок засыпают мерными сосудами емкостью 2; 1; 0,5; 0,25 л (с делениями). Влажность пробы определяют в лаборатории. Объемный вес обломочных материалов, обработанных цементом (уплотненных) в дорожных основаниях и покрытиях, вычисляют по формуле
объемный вес слоя уплотненной дорожной одежды, г/см 3 ;
вес пробы материала, взятой из лунки, в высушенном состоянии, г ;
объем сухого тела, необходимого для заполнения лунки и кольца, см 3 ;
Рис. 1. Определение плотности объемного веса основания или покрытия из обломочных материалов, укрепленных цементом, методом засыпки лунки песком:
1- лунка; 2— кольцо; 3— воронка
2. Определение влажности полевыми методами
Влажность фракции крупнее 10 мм в зависимости от содержания ее в смеси и происхождения каменного материала принимают по табл. 1.
Таблица 1
Ориентировочное значение влажности фракций размером более 10 мм, содержащихся в крупнообломочном материале
Ориентировочное значение влажности, % по весу, при содержании фракций крупнее 10 мм, доли единицы
Влажность обломочных и песчаных смесей до и после укрепления их цементом определяют также с помощью карбида кальция в приборе ВП-2 (Госавтодорнии).
Для этого навеску материала крупностью до 10 мм в количестве 70 г или навеску песка 30 г помещают внутрь прибора. После этого в прибор высыпают молотый карбид кальция. Плотно завернув крышку прибора, энергично встряхивают его, чтобы реагент просыпался на материал. Влажный материал или смесь перемешивают с карбидом кальция путем встряхивания прибора в течение трех минут, после чего берут отсчет по манометру.
Примечание. При определении влажности материала этим методом необходимо проверить герметичность прибора (горящую спичку подносят ко всем соединениям и следят, чтобы при этом не было вспышек).
Влажность крупнообломочного материала определяют по формуле
влажность, % фракции мельче 10 мм, определенная по одному из способов (п. 2 приложения 1);
содержание крупных включений размером более 10 мм, доли единиц;
ориентировочная влажность, % по весу, частиц крупнее 10 мм в зависимости от содержания их в крупнообломочном материале, определяется по табл. 1 приложения 1.
3. Определение оптимальной влажности и максимальной плотности обломочных материалов
Оптимальную влажность и максимальную плотность песков, укрепленных цементом, определяют в малом или большом (емкости соответственно 0,1 и 1 л) приборе Союздорнии для стандартного уплотнения (приложение II «Указаний» СН 25-64 и «Инструкция по определению плотности и контролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог» ВСН 55-69).
Оптимальную влажность обломочных материалов, укрепленных цементом, содержащих 20% и более фракций от 10 до 50 мм, определяют в специальных цилиндрических формах емкостью 3 л, руководствуясь «Указаниями» СН 25-64 и «Инструкцией» ВСН 97-63.
Оптимальную влажность обломочных материалов, укрепленных цементом, можно также вычислить по эмпирической формуле
оптимальная влажность смеси, % по весу;
эмпирические коэффициенты, характеризующие материалы по зерновому и петрографическому составам, первый- для крупнообломочных смесей и гравелистых песков из изверженных и метаморфических пород, второй- для песка средних, мелких и пылеватых, а также крупнообломочных смесей из осадочных пород;
водоудерживающая способность материала, %;
нормальная густота цементного теста, %, которая для портландцемента составляет от 25 до 30%.
Если оптимальная влажность смеси, найденная по указанной формуле, окажется недостаточной (смесь не комкуется в руке) или, наоборот, излишней (смесь комкуется в руке, пачкая ее), то следует проводить контрольное определение ее по стандартной методике, указанной в «Инструкции» ВСН 97-63.
Для определения водоудерживающей способности материала W y навеску (около 1,6 кг для песка и около 12 кг для обломочного материала) высушивают до постоянного веса, заполняют цилиндрическую стальную разборную форму (размеры приведены в табл. 12) с насадкой (надставкой), затем материал взвешивают в форме и помещают в сосуд, который заливают водой до высоты образца.
Номер таблицы 12 дан в соответствии с первоисточником.
водоудерживающая способность, % веса;
вес образца, насыщенного водой, с формой;
вес образца в сухом состоянии с формой;
навеска материала в сухом состоянии.
Под водоудерживающей способностью обломочного материала следует понимать способность его удерживать воду после уплотнения насыщенного водой образца стандартной нагрузкой.
Ориентировочные значения оптимальной влажности обломочных материалов без цемента могут быть приняты по табл. 2 приложения 1.
Таблица 2
Ориентировочные значения оптимальной влажности обломочных материалов
Содержание фракций менее 0,071 мм, % по весу смеси
Ориентировочная оптимальная влажность, % по весу
мелкие и пылеватые, мелкие одномерные
4. Определение прочности при сжатии образцов
Прочность при сжатии и другие характеристики обломочных материалов, укрепленных цементом, определяют уплотнением образцов на малом или большом приборе Союздорнии для стандартного уплотнения (в зависимости от содержания частиц размером более 5 мм. в смеси) при оптимальной влажности и максимальной плотности. Образцы для указанных испытаний могут быть также приготовлены в металлических формах ( табл. 3 приложения 1) при уплотнении на прессе. Статическое давление, соответствующее максимальной плотности образца, определенное методом стандартного уплотнения, принимают для обломочных материалов равным 150 кГ/см 2 . Оптимально увлажненный образец выдерживают под нагрузкой 3 мин. Для цикла стандартных испытаний изготовляют шесть образцов.
Таблица 3
Размеры пресс-форм, необходимых при определении физико-механических свойств образцов
Определение оптимальной влажности, объемного веса, предела прочности при сжатии
Определение модуля деформации, модуля упругости и сопротивления растяжению при расколе
Определение сопротивления растяжению при изгибе (на балочках)
*Формы диаметром 200 мм применяют для изготовления образцов с наибольшей крупностью зерен 70 мм.
Примечания. 1. Формы диаметром 150 и 200 мм имеют съемные кольца-насадки высотой соответственно 50 и 100 мм и плунжер.
2. Из обломочных материалов, укрепленных цементом, изготовляют образцы высотой, равной диаметру.
3. Максимальная крупность частиц при изготовлении образцов-балочек из обломочных материалов должна быть не более 25 мм.
Для обломочных материалов, укрепленных цементом, нормативная прочность при сжатии, с учетом коэффициента приведения составляет:
Размер образца цилиндра, мм
Потребное количество портландцемента для укрепления обломочных материалов при строительстве дорожных оснований (покрытий) в условиях положительных и отрицательных температур воздуха ориентировочно принимают по табл. 1 и 9 настоящих «Технических указаний».
При использовании портландцемента других марок его расход составляет:
Относительный расход цемента
Изготовленные образцы хранят в среде с относительной влажностью воздуха не менее 95% (вплоть до испытаний) при комнатной температуре 18-20°С. Возраст к началу испытаний должен составлять 28 суток (или 7 суток при ускоренных испытаниях).
Образцы диаметром 20 см хранят в обоймах при этих же условиях. По истечении этого срока три параллельных образца испытывают на прочность при сжатии R после 3 суток насыщения водой, другие три образца подвергают замораживанию- оттаиванию, количество циклов назначают по табл. 7. настоящих «Технических указаний». Образцы насыщают следующим образом: в первые сутки образец помещают в ванну и заливают водой на ⅓ высоты, а затем на всю высоту и выдерживают 48 ч.
Общее количество поглощенной воды вычисляют по формуле
водопоглощение, % по весу;
вес образца (с обоймой) после насыщения водой, г ;
первоначальный вес изготовленного образца (с обоймой), г;
первоначальная навеска сухих материалов (минерального материала и цемента) и воды, взятой для изготовления образца, или первоначальный вес образца без обоймы, г.
При ускоренном испытании предусматривается хранение образцов в течение 7 суток. Тогда прочность образцов в 28-суточном возрасте ориентировочно определяют по следующей эмпирической формуле:
Таблица 4
Продолжительность цикла замораживания и оттаивания в зависимости от вида материалов и размера образцов
Время замораживания (числитель) время оттаивания (знаменатель), ч, не менее для образцов размером, см
изверженные и метаморфические
осадочные (известняки и доломиты)
Если после испытания на морозостойкость поверхность образца, прилегающая к плите пресса, разрушается более чем на 15% первоначальной площади, то подливают цементное тесто. Контрольные образцы испытывают в водонасыщенном состоянии перед началом замораживания.
Все образцы испытывают в водонасыщенном состоянии.
Рациональный расход цемента определяют по результатам испытаний образцов с различными добавками цемента. Выбирают смесь с прочностью на сжатие и изгиб, отвечающую требованиям табл. 1 и 2 настоящих «Технических указаний».
Результаты испытаний и состав рекомендуемой к строительству смеси записывают в ведомость ( форма 2, приложение 4).
Из девяти образцов три хранят в условиях твердения основания в течение шести месяцев. Остальные шесть хранят в лабораторных условиях в воздушно-влажной среде. Три из них испытывают на сжатие через 28 суток, а остальные- через шесть месяцев, которые сравнивают с образцами, хранящимися в условиях твердения основания.
При отборе контрольных проб с готового основания (покрытия) в виде кернов испытание прочности их производят на растяжение при расколе (см. п. 7, приложение 1). По полученной прочности определяют сопротивление растяжению при изгибе по формуле ( 3), которое сравнивают с требуемым в табл. 1 настоящих «Технических указаний».
5. Определение модуля упругости и модуля деформации цементогрунтов
Возраст образцов при испытании составляет 28 суток. За сутки до испытаний образец подвергают насыщению водой при нормальных условиях.
Образец диаметрам и высотой 10 см помещают в форму, диаметр которой несколько больше диаметра образца. Сверху образца устанавливают штамп диаметром, равным образцу. В держатели, жестко скрепленные со штампом, устанавливают индикаторы с точностью измерения 0,01 мм.
Модули деформации и упругости вычисляют по формуле
