Методические рекомендации по применению шлакоминеральных и цементоминеральных материалов в основаниях дорожных одежд (46170)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ШЛАКОМИНЕРАЛЬНЫХ И ЦЕМЕНТОМИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ОСНОВАНИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Одобрены Минтрансстроем

Москва 1979

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ШЛАКОМИНЕРАЛЬНЫХ И ЦЕМЕНТОМИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ОСНОВАНИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД. Союздорнии. М., 1979.

Приведены требования к каменным материалам (природным тяжелым и искусственным легким), применяемым в основаниях дорожных одежд, к портландцементу, к вяжущим на основе гранулированных доменных шлаков без добавок активаторов, а также с добавками активаторов - извести, цемента и др.

Найдены корреляционные зависимости между активностью шлакового вяжущего в возрасте 28 суток и активностью, определяемой ускоренными методами, между активностью в возрасте 28 суток и 90, 180, 360 суток. Приведены ориентировочные расходы вяжущего в зависимости от его марки для получения требуемых марок по прочности цементо- и шлакоминеральных материалов.

Изложены основные свойства обработанных материалов, причины их разрушения, а также технология строительства оснований.

Даны основные принципы конструирования дорожных одежд с основаниями из цементо- и шлакоминеральных материалов.

Предисловие

Шлаки черной металлургии являются крупным резервом пополнения дорожно-строительных материалов.

Как показывают исследования, шлаки в зависимости от физико-механических характеристик целесообразно использовать в качестве заполнителя или вяжущих при строительстве оснований дорожных одежд из необработанных и обработанных вяжущими каменных материалов. Решение этой проблемы позволит существенно улучшить качество оснований и расширить номенклатуру материалов, применяемых в этом слое дорожной одежды.

На основе проведенных Союздорнии исследований и опытных работ разработаны «Методические рекомендации по применению шлакоминеральных и цементоминеральных материалов в основаниях дорожных одежд» в развитие действующих ГОСТов, СНиПов и Технических указаний.

«Методические рекомендации» разработали канд. техн. наук В.С. Исаев, инженеры Н.А. Еркина, М.Ф. Фомина.

1. Каменные материалы

1.1. Для устройства оснований рекомендуется применять следующие материалы:

щебень и гравий, щебень из гравия из естественного камня;

щебень и гравий искусственные, изготовляемые специально (аглопорит, шунгизит, керамзит) или получаемые из отходов промышленности (шлаковая пемза, шлаковый щебень);

пески природные;

пески искусственные.

1.2. Щебень из естественного камня, щебень из гравия и гравий по прочности должны удовлетворять требованиям соответственно ГОСТ 8267-75, ГОСТ 10260-74, ГОСТ 8268-74.

1.3. Гравий керамзитовый должен удовлетворять требованиям ГОСТ 9759-76 и иметь потери в массе при испытании на дробимость в цилиндре по методике ГОСТ 8269-76 не более 35 %, при испытании в полочном барабане - до 50 %, т.е. иметь марку по износу согласно ГОСТ 8268-74 не ниже III - IV.

1.4. Гравий шунгизитовый должен удовлетворять требованиям ГОСТ 19345-73 и иметь потери в массе при испытании на дробимость в цилиндре по методике ГОСТ 8269-76 не более 38 %, а в зависимости от степени износа при испытании в полочном барабане - марку не ниже IV.

1.5. Щебень аглопоритовый должен удовлетворять требованиям ГОСТ 11991-76 и иметь потери в массе при испытаниях на дробимость в цилиндре по методике ГОСТ 8269-76 не более 54 %, т.е. иметь марку не ниже 200.

1.6. Щебень из отходов промышленности - из шлаков черной металлургии - по прочности и устойчивости структуры должен удовлетворять требованиям ГОСТ 3344-73, а щебень пористый из металлургического шлака (шлаковая пемза) - ГОСТ 8760-75. Объем шлаковой продукции приведен в приложениях 1 и 2.

1.7. Пески природный и искусственный из отходов дробления горных пород должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-77, песок аглопоритовый - ГОСТ 11991-76, песок из металлургического шлака - ГОСТ 9760-75, песок керамзитовый - ГОСТ 9759-76.

1.8. Зерновой состав каменных материалов и песков должен соответствовать кривым плотных смесей с коэффициентами сбега 0,6 - 0,8 и отвечать требованиям табл. 1.

Проектирование составов смесей с материалами, объемные массы которых резко отличаются (например, крупный заполнитель - легкие искусственные материалы, мелкий - природный тяжелый песок), следует производить не по массе, а по объему. Для этого частные остатки на ситах, соответствующие определенным кривым, умножают на объемные массы заполнителей.

1.9. Обработанные смеси в зависимости от наибольшего размера зерен щебня (гравия) подразделяют:

на крупнозернистые - до 40 мм;

среднезернистые       - до 20 мм;

мелкозернистые         - до 10 мм;

песчаные                     - до 5 мм.

1.10. Морозостойкость материалов в зависимости от категории дороги и климатических условий должна отвечать требованиям табл. 2.

1.11. Пригодность каменного материала, не отвечающего каким-либо требованиям настоящих «Методических рекомендаций», следует устанавливать по результатам испытаний обработанной смеси.

Таблица 1

Таблица 2

2. Вяжущие

2.1. Для устройства оснований дорожных одежд в качестве вяжущих рекомендуется применять цемент и шлаковое вяжущее.

2.2. Цемент должен отвечать требованиям ГОСТ 10178-76.

Шлаковое вяжущее

2.3. Шлаковое вяжущее рекомендуется приготавливать из шлаков черной металлургии различной крупности, не активированных или активированных цементом, известью или другими активаторами.

2.4. Активные шлаки, способные проявлять гидравлические вяжущие свойства при взаимодействии с водой, должны иметь следующий химический состав:

%

СаО                                                      Более 42

S (в пересчете на SO3)                        Менее 4 - 5

MnO                                                     Менее 2

Al2O3                                                     Не менее 9

MgO                                                     Не менее 4 - 10

Химические составы шлаков некоторых основных металлургических заводов приведены в приложениях 3 и 4.

Основными компонентами, определяющими гидравлическую активность шлака, являются двухкальциевый силикат (С2S) и геленит (C2AS).

Согласно ГОСТ 3476-74 гидравлические свойства шлака рекомендуется определять коэффициентом качества:

при содержании окиси магния до 10 %

К = ,

при содержании окиси магния более 10 %

К = .

2.5. Активность шлака можно повысить путем его измельчения. Шлак рекомендуется измельчать до содержания частиц мельче 0,071 мм от 15 до 90 %, что соответствует удельной поверхности 300 - 3000 см2/г (приложение 5, рис. 1, 2). Удельную поверхность шлака определяют на приборе ПСХ-2 по ГОСТ 310.1-76 - 310.4-76.

2.6. Величину активности шлаков устанавливают по ГОСТ 3344-73 «Щебень шлаковый доменный и сталеплавильный для дорожного строительства» испытаниями на прочность при сжатии образцов из шлака с оптимальным количеством воды, выдержанных в нормальных условиях в течение 28 суток.

2.7. С целью ускорить получение результатов активности шлакового вяжущего рекомендуется использовать корреляционные зависимости между активностью образцов в возрасте 28 суток и образцов, пропаренных в течение 3 час, а также в возрасте 28 суток и 7 суток (см. приложение 5, рис. 3). Эти зависимости выражаются следующими формулами:

 = 3 + 2,4 Rпроп при Ккор = 0,82;

 = 21,5 + 1,2  при Ккор = 0,9.

2.8. Повышение активности шлакового вяжущего во времени (см. приложение 5, рис. 4) определяют по формулам:

 = 1,36  + 16,2;  = 2,18 + 3,1.

2.9. Шлаковое вяжущее должно удовлетворять требованиям табл. 3.

Таблица 3

Шлаковое вяжущее с добавкой цемента

2.10. Шлак, активированный цементом, - вяжущее гидравлическое, т.е. способное твердеть во влажных условиях.

2.11. Шлаковое вяжущее с добавкой цемента рекомендуется получать путем совместного измельчения шлака и цемента или тщательного смешения подготовленного шлака с цементом. Цемент должен иметь марку не ниже 400 и отвечать требованиям ГОСТ 10178-76.

2.12. Активность вяжущего повышается с увеличением удельной поверхности шлака и количества активатора (приложение 6, рис. 1), а также во времени (см. приложение 6, рис. 2).

В зависимости от удельной поверхности шлака и количества цемента можно получить шлаковое вяжущее марок 50 - 400.

Активность вяжущего определяют по ГОСТ 3344-73.

Ориентировочные составы вяжущего для получения различных марок вяжущего приведены в табл. 4.

Таблица 4

Примечание. Применялся цемент марки 400.

2.13. Повышение активности шлакового вяжущего с добавкой цемента во времени рекомендуется определять по зависимостям между прочностью вяжущего в различных возрастах (см. приложение 6, рис. 3, 4):

 = 22 + 1,87 Rпроп при Ккор = 0,65;

 = 34,3 + 1,1  при Ккор = 0,94;

 = 1,36  - 3,9 при Ккор = 0,76;

 = 1,3 + 11;

 = 2,2 - 20.

2.14. Шлаковое вяжущее с добавкой цемента должно отвечать требованиям табл. 5.