Закрыть ... [X]

Укрепление грунтов вяжущими материалами


Опубликовано: 22.09.2017, 03:02/ Просмотров: 952

Приобрести
Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера
скачать (11347.5 kb.)
Доступные файлы (1):

1  ...   29   30   31   32   33   34   35   36  ...   59

8.3. Устройство дорожных одежд из укрепленных грунтов и местных малопрочных каменных материалов, обработанных вяжущими


Грунты и малопрочные укрепление грунтов вяжущими материалами каменные материалы, укрепленные вяжущими, применяют для устройства дорожных оснований под усовершенствованные капитальные и облегченные покрытия, а также для устройства покрытий облегченных и переходных типов со слоем износа в виде поверхностной обработки с использованием прочных каменных материалов.

Важнейшие факторы, определяющие возможность укрепления грунтов, выбор вяжущих и оптимальное количество, находятся в прямой зависимости от минералогического и зернового составов коллоидно-химических свойств, содержания и состава солей, содержания и состава гумусовых веществ.

Под искусственным укреплением следует понимать совокупность технологических операций в сочетании с добавками вяжущих или других веществ, обеспечивающих стабильность грунтов. Методы укрепления и характеристика основных свойств укрепленных грунтов приведена в табл. 8.3.1.

Таблица 8.3.1

Методы укрепления грунтов


Методы укрепления
Материалы, применяемые для укрепления
Грунты, рекомендуемые для укрепления
Характеристика основных свойств укрепленных грунтов
Солевые растворы со скелетными добавками и уплотнением
Хлористый кальции СаС12, хлористый магний MgСl2, хлористый натрий NaС1, вода в оптимальном количестве
Гравелистые оптимальною состава, глины, суглинки, супеси и пески, улучшенные добавками до оптимального состава
Уменьшение истираемости и устранение пылимости в засушливых районах. Уменьшение водопроницаемости и стабильное сохранение плотности
Методы укрепления
Материалы, применяемые для укрепления
Грунты, рекомендуемые для укрепления
Характеристика основных свойств укрепленных грунтов связности на дорогах со слабым движением
Минеральные вяжущие материалы
Портландцементы, шлакопортландцементы, и известковошлаковые, гипсошлаковые цементы, известь гашеная и негашеная, силикат натрия
Суглинки, супеси, гравелистые и щебенистые грунты
Высокая механическая прочность и связность, высокая морозо- и водоустойчивость, плохое сопротивление истиранию
Органические вяжущие материалы
Битумы вязкие и жидкие, лепи, битумные и дегтевые эмульсии, пасты, высокосмолистые нефти
Суглинки, супеси, гравелистые и щебенистые грунты
Грунты приобретают необратимую связность, водоустойчивость, водонепроницаемость и способность к повторному уплотнению, хорошо сопротивляются истиранию
Высокомолекулярные соединения и синтетические гидрофобные смолы
Фурфулол-анилиновые и формальдегидные, карборидные и др. смолы
Все разновидности, но преимущественно суглинки и глины
Гидрофобность, капиляронепроницаемость,  необратимая связность и неразмокаемость
Комплексные
Сочетание добавок минеральных и органических вяжущих, а также высокополимерных соединении или синтетических гидрофобных веществ
Те же
Наиболее высокая необратимая связность. Водоустойчивость и прочность достигается при меньших оптимальных дозировках вяжущих веществ
Термическая обработка (прогрев, обжиг, плавление) фунта
Уголь, газ, электрическая энергия
Глины, суглинки
Высокая механическая прочность (происходит коренное изменение

свойств и химико-минералогического состава грунтов)


Электрохимическая обработка
Электрический постоянный ток при длительном воздействии, известь негашеная
Глины, суглинки, супеси
Уменьшение влажности повышение связности и прочности грунта

8.3.1. Требования, предъявляемые к грунтам, подлежащим укреплению вяжущим и укрепленному грунту


Для устройства дорожных оснований и покрытий можно применять все виды и разновидности крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов [23]. При этом крупнообломочные грунты не должны иметь частиц крупнее 40 мм, суммарное количество частиц от 2 до 25 мм не должно быть более 70 % по массе, для частиц мельче 0,5 мм число пластичности Wпл должно быть не более 12.

Жирные глины с числом пластичности более 27 непригодны для укрепления любыми видами вяжущих. Непригодны также грунты с содержанием гумусовых веществ более 2 % для дорожных одежд во II дорожно-климатической зоне и 4 % - в III...V климатических зонах.

При подборе составов смесей крупнообломочных грунтов руководствуются кривыми оптимального зернового состава (рис. 8.3.1). В смесях, близких к оптимальному составу, отклонения содержания отдельных фракций не должны быть более 10 %. Допускается применение крупнообломочных грунтов с прерывистой гранулометрией, если наибольшие и наименьшие размеры не выходят за пределы кривых оптимальных смесей.

Рис. 8.3.1. Кривые оптимального гранулометрического состава крупнообломочных грунтов, укрепляемых вяжущими материалами, при максимальном содержании частиц размером:
1 - 5 мм, 2 - 15 мм; 3 - 25 мм, 4 - 40 мм

Требования к минеральному вяжущему устанавливаются в зависимости от назначения конструктивного слоя в дорожной одежде и дорожно-климатической зоны проложения дороги. Рекомендуется применять портландцементы М-400 для покрытий и М-300 для основания дорог во II и III зонах; портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент М-200 для нижнего слоя основания во II...V зонах, для основания и покрытия в IV-V зонах. Предпочтение следует отдавать портландцементам алитовым (не менее 40 % 3CaOSiО2 трехкальциевого силиката с содержанием не более 10 % трехкальциевого алюмината 3CaOAI2О3) с удельной поверхностью не ниже 4000 см2/г.

Известь можно применять I и II сортов как гашеную так и негашеную. Предпочтение отдают негашеной извести. В гашеной извести чистой окиси кальция должно быть более 70 %. Расход минеральных вяжущих для укрепления грунта приведен в табл. 8.3.2.

Таблица 8.3.2

Расход минеральных вяжущих


Грунты
Расход (ориентировочный), % массы смеси (в числителе), кг на м3  грунта (в знаменателе)
портландцемента, шлакопортландцемента
извести
известково-шлакового цемента
для верхнего слоя основания или покрытия
для нижнего слоя основании
для верхнею слоя основания или покрытия
для нижнего слоя основании
для верхнею слоя основания или покрытия
для нижнего слоя основании
Крупнообломочные, гравийные, дресвяные, щебенистые, грунтогравийные, грунтощебенистые смеси, пески гравелистые, крупные, средние, близкие к оптимальному составу
4...8

80...180


3...6

60...120


3...6

60...120


3...4

60...80


Супеси (близкие к оптимальному составу) легкие крупные, пылеватые; суглинки
8...12

160...240


4...7

80...140


6...8

100...140


4...6

70..100


Пески и супеси с числом пластичности не менее 3 при добавке  золы  уноса или золошлаковой смеси (15...25 % массы смеси)
4...7

80...140


3...4

60...80


2...4

35...80


2...3

35...60


Назначение активных добавок к основному вяжущему приведено в табл. 8.3.3.

Таблица 8.3.3

Активные добавки для улучшения свойств грунтов, укрепляемых минеральными вяжущими


Основное вяжущее для укрепления грунта
Добавки к укрепляемой грунтовой смеси и их назначение
Портландцемент
Известь гашеная и негашеная - для повышения прочности при укреплении кислых глин, тяжелых суглинков, супесей и песков при водородном показателе рН менее 7; засоленных грунтов; грунтов с влажностью на 4...6 % больше оптимальной

Хлористый кальций, хлористый нутрий, углекислый калий - для приготовления и укладки укрепленною грунта при температурах воздуха ниже +5°С и отрицательных; при укреплении тяжелых суглинков; кислых и гумусированных грунтов

Водные растворы жидкого стекла, сернокислого магния, сернокислого и углекислого натрия, каустической соды - для ускорения и увеличения прочности укрепленною грунта

Жидкий битум, сырая высокосмолистая нефть - для повышения морозостойкости крупнообломочных и песчаных грунтов неоптимального зернового состава

Хлорное железо, сернокислое железо - для повышения водо- и морозостойкости при укреплении глин и суглинков


Известь
Жидкое стекло, хлористый кальций, хлорное или сернокислое железо, сернокислый натрий, каустическая сода - для ускорения твердения, повышения прочности и водоустойчивости при укреплении глинистых грунтов
Органические вяжущие материалы применяют с учетом климатических условий района строительства, назначения конструктивного слоя в дорожной одежде, минералогического и зернового состава укрепляемого грунта (табл. 8.3.4).

Таблица 8.3.4

Органические вяжущие материалы, применяемые для укрепления грунтов


Виды вяжущих
Рекомендуемые марки вяжущих
Нефтяные жидкие битумы
Классы СГ, МГ, МГО марок 25/40, 40/70, 70/130
Разжиженные нефтяные битумы
Приготавливаемые из вязких битумов марок БНД 40/60, 60/90, 90/130 с использованием разжижителей: для класса СГ  - масел сланцевого или каменноугольного, керосина, моторного топлива; для класса МГ - дёгтя, дорожного мазута, сырой нефти. Вязкость , не более 100 с
Сланцевые жидкие битумы
Марки С 12/30, С 20/35, С 35/70, С 70/130
Битумные эмульсии
Анионные прямого типа, медленно распадающиеся из вязких битумов марок БНД 200/300, 130/200, 90/130, 60/90, 40/60. Содержание битума в эмульсии 35...55 %
Каменноугольные жидкие дегти
Марки Д-2, Д-3, Д-4, Д-5
Битумные пасты
По свойствам близкие к эмульсиям на твердых эмульгаторах
Высокосмолистые нефти
Содержание фракции, вскипающих при температурах до 360°С в количестве до 35 %. Вязкость , не менее 7 с
Для повышения качества грунтов, укрепленных органическими вяжущими материалами, вводят различные добавки в зависимости от используемого вяжущего и вида грунта (известь, сланцевая зола, зола уноса, амины, синтетические жирные кислоты и др.).

Расход органических вяжущих для укрепления грунтов дан в табл. 8.3.5.

Таблица 8.3.5

Ориентировочный расход органических вяжущих для укрепления грунтов


Укрепляемые грунты
Расход, % от массы грунта (в числителе), кг на 1 м3 грунта (в знаменателе)
жидкого нефтяного битума, сланцевого битума
битумной эмульсии (по содержанию битума)
каменноугольного дегтя
Крупнообломочные, несцементированные, близкие к оптимальному составу, пески гравелистые, супеси, близкие к оптимальному составу
3...5

66...1 10


3...5

66...1 10


3...5

66...110


Крупнообломочные, неоптимального состава, пески гравелистые, супеси пылеватые с числом пластичности менее 3
4...6

88...130


4...6

88..130


4...6

88...130


Супеси легкие пылеватые, тяжелые пылеватые, суглинки легкие и легкие пылеватые
5...8

110...180


6...7

130...160


8...13

180...290


Суглинки тяжелые и суглинки тяжелые пылеватые, глины песчаные и пылеватые с числом пластичности более 22
8...10

180...220


6...7

130...160


8...13

180...290


Свойства грунтов, укрепленных различными вяжущими, приведены в табл. 8.3.6...8.3.8

Таблица 8.3.6

Расчетные значения модуля упругости


Способ укрепления грунта
Модуль упругости, Па по классам прочности
I
II
III
Минеральными вяжущими
5000...8000
2500...5000
800...2500
Битумной эмульсией совместно с цементом или карбомидной смолой
5000...8000
4000...5000
-
Битумной эмульсией
2000...3000
2000...3000
2000...3000
Жидким битумом или дегтем
800...2000
800...2000
800...2000
Таблица 8.3.7

Физико-механические свойства грунтов, укрепленных минеральными вяжущими (в том числе с добавками других веществ)


Физико-механические свойства
Показатели по классам прочности
I
II
III
Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов, Па
60...40
40...20
20...10
Предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов не менее, Па
10
6
2
Допустимые напряжения на растяжение при изгибе, Па
4
2
1
Коэффициент морозостойкости, не менее
0,75
0,70
0,65
Влажность образца после испытания па замораживание-оттаивание, % массы, не более сверх оптимальной для уплотнения
2
4
4
Таблица 8.3.8

Физико-механические свойства грунтов, укрепленных битумными эмульсиями и жидкими битумами совместно с цементом


Физико-механические свойства
Показатели по классам прочности
I
II
Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов при 20°С, Па
40...25
25...15
Предел прочности при сжатии при 50°С, Па
20
12
Предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов при 20°С, Па, не менее
10
6
Коэффициент морозостойкости, не менее
0,85
0,80
Водонасыщение, % объема, не более
3,0
5,0

8.3.2. Укрепление грунтов минеральными вяжущими материалами


К наиболее пригодным для укрепления цементом относят грунты:

- супеси с числом пластичности 3...12;

- песчано-глинистые смеси оптимального состава. Прочность, водоустойчивость, долговечность тем выше,

чем больше добавка цемента и выше его марка, чем ниже поглощаемость грунтом продуктов гидролиза цемента, тем прочнее микроструктура грунта, а также зависит от качества производства работ.

Независимо от применяемых машин, последовательность работ при укреплении грунта цементом на дороге будет следующей:

1. Вывозка на дорогу грунта, подлежащего укреплению или добавок к грунту земляного полотна.

2. Разрыхление и измельчение грунта. Для предварительного разрыхления грунта применяют рыхлители. Измельчение осуществляют последовательными проходами специальных фрез (табл. 8.3.9, 8.3.10). Проходы повторяют до тех пор, пока в грунте останется комочков крупнее 5 мм не более 15 %.

Таблица 8.3.9

Дорожные фрезы


Показатели
ДС-18
ДС-73
ДС-74
Профилировщик ДС-97
Тип базового трактора
С-100МГП
Т-130
Т-158
-
Ходовое оборудование
Гусеничное
Пневмоколесное
Гусеничное
Мощность двигатели, кВт
79,4
100,7
118,7
312,5
Ширина обрабатываемой полосы, м
2,5
2,5
2,4
8,5; 10
Глубина обработки, см
20
20
25
30
Скорости передвижения, км/ч:
рабочие
0,1...0,75
0,11...0,81
0,1...0,96
До 1,1
транспортная вперед
2,36...5,4
3,16...10,6
5,13...44,8
До 4,0
транспортная назад
2,79...6,37
3,05...8,5
5,5...18,0
До 4,0
Диаметр фрезерного ротора, мм
800
800
900
-
Частота вращения ротора, об/мин
250
255
257
-
Пределы дотирования жидких вяжущих и воды, л/м2
5,3...90,0
5,3...90,0
2,2...133,0
-
Масса, кг
14720
17060
11940
40600
Таблица   8.3.10

Самоходные   грунтосмесительные   машины


Показатели
ДС-16Б
ДС-152
Ширина обрабатываемой полосы, м
2,4
3,3
Глубина обработки, см
до 25
до 25
Фрезерный ротор:
диаметр, мм
800
-
частота вращения, об/мин
248
-
Частота вращения ротора наполнителя мешалки об/мин
89
-
Частота вращения двухпольной лопостной мешалки, об/мин
89
-
Нормы дозирования:
жидких вяжущих и воды, л/м2
4...80
-
порошкообразных, кг/м2
5...100
5...110
Объем расходного бака для жидкого вяжущего, м3
3,8
-
Объем расходного бункера для цементов, м3
3,5
3,5
Способ загрузки цемента в бункер
Пневматический
Пневматический
Скорость передвижения, км/ч:
рабочие
от 0,38 до 0,64
0,06...0,3
транспортные
до 17,6
до 20
Радиус поворота, м
6,5
-
Мощность двигателя, кВт
220,5
-
Масса, кг
25900
-
3. Добавление в измельченный грунт скелетных добавок или 1...2 % извести для кислых или засоленных грунтов. Добавку минерального материала в грунт вносят либо для уменьшения расхода цемента, либо для повышения устойчивости смеси или с целью облегчения операций по измельчению.

4. Разравнивание и прикатка смеси. Прикатку производят с целью обеспечения одинаковой толщины укрепляемого слоя, который обычно составляет от 8 до 20 см.

5. Введение цемента. Цемент распределяют цементораспределителем (табл. 8.3.11) из расчета (табл. 8.3.12), в зависимости от укрепляемого грунта и требований, предъявляемых к грунтоцементу.

Таблица 8.3.11

Распределители цемента


Показатели
ДС-9
ДС-72
Тип распределителя
Прицепной
Полуприцепной
Тягач
Т-74-С-2
Т-158
Ширина распределителя, м
2,45
2,40
Объем расходного бункера при дозаторе, м3
3,5
3,5
Объем цистерны, м3
-
6,8
Нормы дотирования, кг/м2
6,3...67,0
5,0...511,11
Скорость передвижения, км/ч;
рабочие
0,53...0,93
0,1..0.4(1
транспортные
до 11,7
до 44.Х
Масса, кг
7700
133011
Таблица   8.3.12

Расход  смолобитумного   вяжущего


Укрепляемые грунты
Расход вяжущего, % от массы грунта (в числителе), кг на

1 м3 грунта (в знаменателе)


Оптимальная влажность смеси при уплотнении, % от массы смеси
Крупнообломочные, пески гравелистые, крупные, средние и мелкие, в том числе одномерные, супеси оптимального состава, супеси легкие
4...6

88...130


6...10
Супеси пылеватые, тяжелые, суглинки легкие и легкие пылеватые
6...8

130...180


10...12
6. Перемешивание грунта с цементом. Данную рабочую операцию осуществляют на всю толщину слоя последовательными проходами специальных фрез. Если влажность смеси менее оптимальной, то производят увлажнение.

7. Профилирование смеси. После окончания перемешивания вся масса грунтоцемента распределяется равномерным слоем заданной толщины по всей ширине устраиваемой полосы.

8. Уплотнение. Производство работ по уплотнению должно обеспечить равномерную плотность не менее 0,98 от установленной стандартным уплотнением. Для уплотнения наиболее эффективны катки на пневматических шинах. Общее число проходов катка по одному следу от 15 до 20. Укатка должна быть начата через 2...4 ч после внесения цемента и закончена в течение 4...6 ч после окончания перемешивания.

Перед окончанием укатки для повышения ровности конструктивного слоя рекомендуется произвести разрыхление верхней части слоя на 2...3 см, добавить 1...2 кг/м2 цемента и произвести окончательное уплотнение гладким вальцовым катком.

9. Устройство защитного слоя с применением эмульсии или укладка покрытия. Если грунт, укрепленный цементом, используют в качестве основания усовершенствованного покрытия, то последнее устраивают через 24 ч после окончания укатки основания.

Если покрытие сразу не устраивают, то основание покрывают пленкообразующими материалами (лак этиноль, помароль). Эта пленка хорошо удерживает влагу.

Укрепление грунтов следует производить при температуре выше 5°С. При более низкой температуре следует добавлять соли NaC1 или СаС12 или обе соли вместе.

Нельзя открывать движение по слою грунта, укрепленному минеральным вяжущим, так как происходит быстрое истирание покрытия.

При использовании для укрепления грунта комплекта ДС-100 или ДС-110 технология работ значительно упрощается, а производительность увеличивается до 1500 м в смену.

Производительность дорожной фрезы, м3 в смену

                                                                                                   (8.3.1)

Производительность распределителя цемента, т в смену

                                                                                                       (8.3.2)

где П - продолжительность смены, ч;

kв - коэффициент использования рабочего времени;

b - ширина полосы, обрабатываемой за один проход, м;

l - длина захватки, м;

 - коэффициент уменьшения производительности за счет перекрытия слоев ( = 0,95);

V - рабочая скорость фрезы, распределителя, м/ч;

t - продолжительность поворота фрезы, 0,03 ч;

q - норма расхода цемента (распределения), т/м2.

Процентное содержание в смеси добавок, цемента, воды, битума или эмульсии устанавливают в лаборатории, добиваясь лучших показателей, характеризующих прочность и устойчивость конструктивного слоя (табл. 8.3.5).

Приготовление смеси грунта с органическими вяжущими осуществляется так же, как и с минеральными вяжущими, способами смещения на земляном полотне дорожной фрезой или однопроходной грунтосмесительной машиной, а также в карьерной грунтосмесительной установке. Готовую смесь укладывают в дорожную одежду самоходным укладчиком или автогрейдером с уплотнением самоходным катком на пневматических колесах.

При необходимости дополнительного увлажнения грунта при его укреплении битумной эмульсией следует учитывать количество воды, находящееся в эмульсии, при этом целесообразно изменять концентрацию эмульсии от 55...50 до 35...40 %.

При укреплении грунта органическими вяжущими с добавкой извести сначала должен быть обработан грунт известью и только через 12...14 ч смесь грунта с известью обрабатывают органическим вяжущим.

При укреплении грунта органическим вяжущим с цементом уход за уложенным слоем должен быть аналогичен укреплению грунта только цементом.

Для улучшения размельчения тяжелых суглинков и глин в сухую погоду их следует предварительно размельчать с введением добавки ПАВ (ССБ, ОП-7, ОП-10 в количестве 0,05...0,5 % массы грунта).

Грунты, укрепленные смолобитумным вяжущим (битумная эмульсия - эмульсированное вяжущее 40 % и карбомидная смола 60 %), применяют для устройства покрытий на дорогах IV и III категорий и верхних слоев основания под асфальтобетонные покрытия.

Битумная эмульсия должна быть анионная прямого типа, медленнораспадающаяся, карбомидная смола типа УКС и М 19-92. Отвердителем служит аммоний хлористый (ГОСТ 2210-73) в количестве 10...20 % массы вяжущего. Расход смолобитумного вяжущего для укрепления грунтов приведен в табл. 8.3.12. Смолобитумное вяжущее с добавкой отвердителя должно быть введено в грунт и уплотнено в течение не более 3 ч. Вяжущее без отвердителя допускается хранить не более 3 суток. Движение по слою грунта, укрепленному смолобитумным вяжущим, может быть открыто через 2 суток в условиях сухой погоды с температурой 15С и выше.

1  ...   29   30   31   32   33   34   35   36  ...   59


8.3. Устройство дорожных одежд из укрепленных грунтов и местных малопрочных каменных материалов, обработанных вяжущими

Источник: http://nashaucheba.ru/v31908/%D1%86%D1%83%D0%BF%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2_%D1%81.%D0%B3._%D1%80%D0%B5%D0%B4._%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BC%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0?page=33


Поделись с друзьями



Рекомендуем посмотреть ещё:



Quot;Руководство по грунтам и материалам, укрепленным органическими вяжущими Плетение кос мастерами

Укрепление грунтов вяжущими материалами Укрепление грунтов вяжущими материалами Укрепление грунтов вяжущими материалами Укрепление грунтов вяжущими материалами Укрепление грунтов вяжущими материалами Укрепление грунтов вяжущими материалами

ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ