МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

государственный всесоюзный дорожный НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МАЛОЩЕБЕНОЧНЫХ БЕТОНОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Одобрены Минтрансстроем

МОСКВА 1977

Дано определение дорожного малощебеночного бетона и рассмотрены технологические особенности малощебеночных бетонных смесей, а также свойства бетонов на их основе. Показана эффективность применения малощебеночных бетонов в зависимости от технологии устройства бетонных покрытий.

Изложены требования к малощебеночному бетону, бетонной смеси и составляющим материалам, а также рассмотрены особенности подбора состава бетона, технологии строительства, расчета и проектирования покрытий из малощебеночных бетонов.

Применение малощебеночных бетонов способствует повышению качества строительства и долговечности бетонных покрытий, уменьшению расхода привозного дорогостоящего щебня в среднем на 0,3 тыс. м3 и, следовательно, снижению стоимости строительства (1 км покрытия на 3 - 5 тыс. руб.) и уменьшению объема железнодорожных перевозок.

Табл. 3, рис. 2.

Предисловие

Обеспечение качества строительства и долговечности бетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов, особенно при внедрении новой технологии устройства бетонных покрытий в скользящей опалубке, - важнейшая задача современного дорожного строительства. Вместе с тем остается актуальной проблема снижения стоимости 1 м3 бетона за счет сокращения расхода привозного дорогостоящего щебня и максимального использования местных строительных песков. Применение дорожных бетонов с меньшим, чем было принято ранее, содержанием щебня - так называемых малощебеночных бетонов - будет способствовать решению указанных задач.

Наряду с повышением качества строительства и долговечности бетонных покрытий и уменьшением расхода привозного дорогостоящего щебня применение малощебеночных бетонов позволит снизить стоимость строительства 1 км покрытия на 3 - 5 тыс. руб., увеличить срок службы покрытия примерно в 1,5 раза и уменьшить объем железнодорожных перевозок каменных материалов.

В Союздорнии разработаны «Методические рекомендации по применению малощебеночных бетонов для строительства бетонных покрытий», в которых рассмотрены технологические особенности малощебеночных бетонных смесей, изложены требования к этим смесям и к составляющим их материалам, а также дана технология устройства покрытий из малощебеночных бетонов.

«Методические рекомендации» составлены кандидатами технических наук А. М. Шейниным и В. И. Коршуновым при участии инж. А. Н. Рвачева.

1. Общие положения

1. «Методические рекомендации по применению малощебеночных бетонов для строительства бетонных покрытий» могут быть использованы при устройстве монолитных бетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов.

2. Настоящие «Методические рекомендации» дополняют «Инструкцию по устройству цементобетонных покрытий автомобильных дорог» ВСН 139-68 и «Методические рекомендации по конструкции и технологии строительства дорожных одежд с цементобетонным покрытием, устраиваемых высокопроизводительным комплектом машин со скользящими формами» (Союздорнии. М., 1976) в части применения малощебеночных бетонов.

3. К малощебеночным бетонам относят разновидность обычного дорожного бетона с содержанием крупного заполнителя менее 1100 - 1150 кг/м3 (коэффициент раздвижки зерен щебня раствором более 1,7 - 1,9). Наиболее эффективны по своим технологическим свойствам и технико-экономическим показателям малощебеночные бетоны с содержанием щебня 800 - 900 кг/м3 (коэффициент раздвижки около 2,5 - 2,8). При приготовлении малощебеночных бетонов необходимо применять комплексные (пластифицирующую и воздухововлекающую) добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ).

4. Для малощебеночных смесей характерны:

повышенная седиментационная устойчивость в процессе технологической переработки;

высокая удобообрабатываемость (отделываемость);

повышенная устойчивость кромок и боковых граней свежеотформованной бетонной плиты после прохождения скользящей опалубки;

высокая воздухоудерживающая способность.

По сравнению с обычными бетонами, равнопрочными при сжатии, малощебеночные бетоны обладают повышенной прочностью при растяжении и на растяжение при изгибе, а также высокой стойкостью против действия мороза и хлористых солей, используемых для борьбы с гололедом.

5. Высокую стойкость малощебеночного бетона к одновременному действию мороза и хлористых солей, применяемых для борьбы с гололедом, обеспечивают комплексные добавки ПАВ, соблюдение требований к исходным материалам для бетона, правил проектирования состава бетона и производства строительных работ, изложенных в настоящих «Методических рекомендациях».

6. Технологические особенности малощебеночных бетонных смесей и строительно-технические свойства бетонов на их основе позволяют использовать для устройства покрытий неподвижную (рельс - формы) и скользящую опалубку. При скоростном строительстве бетонных покрытий в скользящей опалубке малощебеночные бетоны наиболее эффективны.

7. Технико-экономическая эффективность применения малощебеночных бетонов в дорожном строительстве обеспечивается повышением качества строительства и долговечности бетонных покрытий, уменьшением расхода привозного дорогостоящего щебня и сокращением объема железнодорожных перевозок.

Экономическую целесообразность применения малощебеночных бетонов определяют на стадии проектирования автомобильной дороги или при подборе состава бетона путем сравнения вариантов с учетом конкретных условий строительства и стоимости составляющих материалов.

8. В сфере строительного производства экономически целесообразно применять малощебеночные бетоны при условии, что

С'б < Сб,

где Сб, С'б - стоимость 1 м3 соответственно обычного и малощебеночного бетонов.

Стоимость 1 м3 бетона можно определять по стоимости составляющих материалов: цемента, щебня и песка (франко-бетонный завод).

9. При строительстве монолитных армобетонных и железобетонных дорожных и аэродромных покрытий рекомендуется использовать малощебеночные бетоны с расходом щебня не менее 800 - 900 кг/м3.

10. Применение малощебеночных бетонов для строительства предварительно напряженных покрытий требует дополнительного экспериментального обоснования.

11. Основные положения настоящих «Методических рекомендаций» можно использовать при внедрении малощебеночных бетонов с содержанием щебня до 800 - 900 кг/м3. Малощебеночные бетоны с содержанием щебня менее 800 - 900 кг/м3 рекомендуются для опытного строительства.

2. Требования к малощебеночному бетону, бетонной смеси и составляющим ее материалам

12. Марки малощебеночного бетона по морозостойкости и по прочности с учетом особенностей его структуры и свойств следует назначать в соответствии с требованиями ГОСТ 8424-72 «Бетон дорожный» и табл. 1 настоящих «Методических рекомендаций».

13. Показатели подвижности ОК и жесткости Ж малощебеночной бетонной смеси назначают в зависимости от принятой технологии устройства бетонных покрытий и оснований и типа бетоноотделочной машины.

14. При устройстве бетонных покрытий в неподвижной опалубке (рельс - формы) показатель жесткости смеси перед виброуплотнением для длиннобазовой бетоноотделочной машины ДБО-7,5 должен составлять, 30 - 40 с, для бетоноотделочной машины Д-376 - 20 - 30 с.

Таблица 1

Назначение малощебеночного бетона

Марка бетона по прочности

при изгибе

при сжатии, не менее

при изгибе

при сжатии, не менее

I - II категории дорог

III - IV категории дорог

Для однослойного покрытия или верхнего слоя двухслойного покрытия

50

350

45

300

Для нижнего слоя двухслойного покрытия

40

250

35

200

Для основания усовершенствованных покрытий

30 - 35

150

20 - 25

100

Примечание. При соответствующем технико-экономическом обосновании для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий автомобильных дорог и аэродромов рекомендуется применять малощебеночные бетоны марок 55 и 60 при изгибе и не менее 350 при сжатии.

15. При устройстве бетонных покрытий в скользящей опалубке показатели подвижности и жесткости смеси перед виброуплотнением принимают в зависимости от скорости движения бетоноукладчика (табл. 2).

16. Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси после ее уплотнения в покрытии должен соответствовать п. 3.2, табл. 3, ГОСТ 8424-72.

17. Материалы, используемые для приготовления малощебеночных бетонных смесей, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8424-72 и п.п. 18 и 19 настоящих «Методических рекомендаций».

Таблица 2

Скорость движения бетоноукладчика, м/мин

Жесткость смеси Ж, с

Подвижность смеси (осадка конуса) ОК, см

До 2

15 - 20

2 - 2,5

10 - 15

2,5 - 3

8 - 10

Примечание. Над чертой - среднее значение, под чертой - рекомендуемые пределы.

18. При изготовлении малощебеночных бетонных смесей с содержанием щебня более 800 - 900 кг/м3, предназначенных для устройства однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий, рекомендуется использовать преимущественно крупные и средние пески с модулем крупности Мкр ≥ 2, а при содержании щебня менее 800 - 900 кг/м3 допускается использовать только крупные пески с Мкр ≥ 2,5.

19. Строительные пески, не отвечающие указанным требованиям, рекомендуется обогащать укрупняющими добавками дробленых песков, в качестве которых могут быть использованы обогащенные промывкой отходы дробления.

3. Подбор состава малощебеночного бетона

20. Состав дорожного малощебеночного бетона определяют по методике, разработанной в Союздорнииx).

x) См. «Методические рекомендации по подбору состава дорожного бетона». Союздорнии. М., 1973.

При этом уточняют расход цемента и воды для получения равноподвижной бетонной смеси и равнопрочного бетона при различном расходе щебня.

21. При подборе состава малощебеночного бетона сначала, в соответствии с заданными подвижностью и жесткостью бетонной смеси и объемом вовлеченного воздуха, определяют состав смеси при минимальном значении коэффициента раздвижки, величину которого принимают:

1,7 - для мелких песков с Мкр = 1,5÷2;

1,8 - для средних песков с Мкр = 2÷2,5;

1,9 - для крупных песков с Мкр > 2,5.

Затем при том же количестве цемента, воды и добавок ПАВ дополнительно рассчитывают не менее пяти составов с последовательно уменьшенным на 50 кг/м3 количеством щебня.

Определяют показатели подвижности и жесткости бетонных смесей этих составов и строят график зависимости этих показателей от содержания щебня (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость подвижности ОК (осадки конуса) (1) и жесткости Ж (2) бетонной смеси от содержания щебня Щ:

I - область малощебеночных бетонов с постоянной водопотребностью смеси; II - область малощебеночных бетонов с водопотребностью смеси, зависящей от содержания щебня

22. По графику (см. рис. 1) устанавливают граничное значение содержания щебня Щгр для двух вариантов малощебеночных бетонов; в 1-м варианте расход щебня сокращают без увеличения водопотребности бетонной смеси и содержания цемента, во 2-м варианте - с увеличением водопотребности бетонной смеси и соответственно содержания цемента.

Окончательно выбирают для дальнейшего подбора состава один из этих вариантов.

23. В случае, если выбирают 1-й вариант, содержание щебня в 1 м3 бетона принимают равным граничному Щгр. Далее подбор состава малощебеночного бетона проводят по «Методическим рекомендациям по подбору состава дорожного бетона» (Союздорнии. М., 1973) с целью определить значение В/Ц, необходимое для получения бетона с заданными прочностными характеристиками.

В случае, если принимают 2-й вариант, необходимо установить приемлемый перерасход цемента из-за повышения водопотребности смеси. Ориентировочно содержание щебня в зависимости от дополнительного количества воды ΔВ и принятой величины перерасхода цемента ΔЦ определяют по графику (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость увеличения водопотребности ΔВ и содержания цемента ΔЩ в бетонной смеси от количества щебня Щ на 1 м3 бетона

24. Далее подбор состава малощебеночного бетона производят по указанным в п. 23 «Методическим рекомендациям» с целью уточнить расход воды и цемента для получения бетонной смеси заданной подвижности и жесткости, определить значение В/Ц, необходимое для получения бетона с заданными прочностными характеристиками.

25. При определении граничного значения содержания щебня по графику (см. рис. 1) и при уточнении содержания воды в бетонной смеси следует использовать показатель жесткости, который более чувствителен к изменениям состава смеси, чем подвижность, характеризуемая осадкой конуса.

26. Бетонную смесь при подборе ее состава следует приготавливать только в бетоносмесителе, максимально приближая режим перемешивания к производственным условиям.

27. При подборе состава определять подвижность и жесткость бетонной смеси и объем вовлеченного воздуха, а также изготовлять контрольные образцы бетона следует не ранее чем через 30 мин и не позднее, чем через 60 мин после окончания перемешивания компонентов. В процессе выдерживания бетонную смесь необходимо защищать от нагрева, а также от испарения воды затворения.