Технические указания по комплексным методам укрепления грунтов цементом с применением добавок химических веществ при устройстве дорожных и аэродромных оснований и покрытий

в) переходных и низших типов покрытий при укреплении супесей, суглинков и глин.

2.2. В III—IV дорожно-климатических зонах цементогрунты применяют в качестве:

а) верхнего слоя основания под усовершенствованные капитальные покрытия при укреплении супесчаных и суглинистых грунтов или для нижнего слоя основания при укреплении супесей, суглинков и глин;

б) верхнего или нижнего слоев оснований под усовершенствованные облегченные покрытия или для переходных и низших типов покрытий при укреплении глинистых грунтов (супесей, суглинков, глин).

2.3. При проектировании конструкций дорожных одежд со слоями из грунтов, укрепленных цементом и добавками химических веществ, следует руководствоваться СНиП II-Д.5-62, “Инструкцией” ВСН 46-60, а также “Указаниями” СН 25-64.

Конструктивные слои назначают в соответствии с требованиями пп. 2.1, 2.2 и табл. 2 настоящих “Технических указаний”.

Таблица 2

Конструкции дорожных одежд со слоями из грунтов, укрепленных цементом и добавками химических веществ

Тип покрытия

Конструктивный

Обрабатываемые грунты по дорожно-климатическим зонам

слой

II

III-IV

Цементобетонные (монолитные, сборные)

Основание или подстилающий слой

Супеси, суглинки, глины

Супеси, суглинки, глины

Асфальтобетонные, укладываемые в горячем и теплом состоянии, а также покрытия

Верхний слой основания

Супеси

Супеси и суглинки

из прочных щебеночных материалов подобранного состава, обработанные в смесителе вязкими битумами или дегтями, укладываемые в два слоя

Нижний слой основания

Супеси, суглинки, глины

Супеси, суглинки, глины

Облегченные покрытия из щебеночных и гравийных материалов, обработанных

Верхний слой основания

Супеси и суглинки

То же

вяжущими в один или два слоя, а также из холодного асфальтобетона или песчаных, супесчаных и легкосуглинистых грунтов, укрепленных битумной эмульсией с добавкой цемента или извести

Нижний слой основания

Супеси, суглинки, глины

То же

Покрытия переходные и низшие из грунтов и местных слабых минеральных материалов, обработанных жидкими органическими вяжущими или битумной эмульсией с добавками или без добавок извести или цемента

Верхний слой основания или покрытия со слоем износа

То же

То же

Расчетные модули деформации цементогрунтов принимают в зависимости от предела прочности при сжатии и растяжении при изгибе цементогрунтовых образцов, приготовленных в лаборатории, а также в зависимости от физико-механических свойств цементогрунтов (табл. 1 настоящих “Технических указаний” и табл. 2 “Указаний” СН 25-64).

2.4. Конструктивные слои оснований дорожных одежд из глинистых грунтов, укрепленных цементом и добавками химических веществ, устраивают тире других конструктивных слоев дорожной одежды на 0,5—0,75 м с каждой стороны. Это мероприятие обеспечивает более высокую прочность покрытия по краям проезжей части, а также способствует существенному предохранению верхних слоев земляного полотна от избыточного увлажнения.

Требования к материалам

Грунты

2.5. Следующие глинистые грунты укрепляют цементом с добавкой химических веществ при положительных температурах:

а) во II дорожно-климатической зоне — супеси, суглинки, глины, имеющие число пластичности не более 23, рН не ниже 4, количество гумуса не более 2 % по весу грунта;

б) в III—IV дорожно-климатических зонах — грунты, удовлетворяющие указанным выше требованиям, учитывая, что количество гумуса в черноземах и каштановых почвах не должно превышать 6 %, а количество легкорастворимых солей — не более 3 % при сульфатном и 5 % — при хлоридном засолениях. При этом обрабатываемые грунты могут быть следующих генетических типов: подзолистые, дерновые, дерново-подзолистые, полуболотные, серые лесные почвы, черноземы (выщелоченные, типичные, обыкновенные, южные), каштановые почвы, а также солонцы и солончаки различного типа засоления.

2.6. В качестве грунтов, подвергаемых комплексному укреплению, также рекомендуется использовать различные почвообразующие породы, представленные:

а) во II дорожно-климатической зоне — моренными отложениями в виде красно-бурых моренных суглинков и глин, супесей, суглинков и глин с включениями гравийных частиц размером не более 50 мм, покровных и лёссовидных суглинков и глин и других видов глинистых грунтов различного генезиса (п. 2.5.);

б) в III—IV дорожно-климатических зонах — лёссами, лёссовидными суглинками и глинами, моренными глинистыми грунтами, солонцеватыми грунтами и другими видами пород.

2.7. При производстве работ во II—III дорожно-климатических зонах на участках дорог, где в качестве укрепляемого грунта применяют моренные отложения (супеси, суглинки и глины), грунт земляного полотна отсыпают послойно, профилируя и уплотняя только под нижнюю отметку цементогрунтового основания. После этого поверхность земляного полотна профилируют и уплотняют до требуемой плотности. Затем на подготовленное земляное полотно завозят грунт, необходимый для укрепления.

Моренные отложения (суглинки, глины) с включениями частиц гравия размером более 50 мм не подлежат укреплению.

2.8. При укреплении моренных отложений, представленных супесчаными грунтами с включениями частиц гравия размером более 50 мм, необходимо организовать в притрассовых резервах отгрохотку крупных фракций указанного размера из объема грунта, предназначенного для укрепления цементом.

Отгрохоченные крупнообломочные фракции в дальнейшем подвергают дроблению и используют как каменный материал в случае соответствия их прочности и чистоты установленным требованиям. Это предохранит от поломки рабочие органы грунтосмесительных машин, повысит качество приготавливаемых смесей и обеспечит рациональное использование крупных обломков пород как каменного материала.

Цементы

2.9. Для укрепления разнообразных грунтов комплексными методами в различных дорожно-климатических зонах применяют портландцементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-62 “Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и их разновидности” и “Указаний” СН 25-64.

В III—V дорожно-климатических зонах в качестве основного вяжущего материала при укреплении грунтов применяют также шлакопортландцемент марок 400 и выше, учитывая, что при укреплении грунтов в III дорожно-климатической зоне шлакопортландцемент используют только в сочетании с различными добавками неорганических химических веществ (п. 2.11).

В IV—V дорожно-климатических зонах шлакопортландцемент применяют в соответствии с “Указаниями” СН 25-64.

Химические вещества

2.10. Рекомендуемые для комплексного укрепления грунтов добавки химических веществ оказывают на грунты различное влияние, в зависимости от характера и степени протекающих при этом химических и физико-химических взаимодействий между активной глинисто-коллоидной частью грунта и вводимыми добавками.

Поэтому рекомендуемые для практического применения добавки химических веществ в зависимости от их свойств разделяют на две различные группы:

а) добавки неорганических химических веществ, способствующие преобразованию коллоидно-химической природы грунта и созданию оптимальных условий для формирования прочной структуры цементогрунта;

б) добавки органических химических веществ, обеспечивающие повышенную гидрофобность и деформативность цементогрунта и понижающие его влагоемкость.

Вид добавок (неорганических или органических химических веществ устанавливают в зависимости от свойств обрабатываемых грунтов и других факторов в соответствии с рекомендациями, указанными в приложении 1.

2.11. С целью обеспечить высокое качество производства работ при укреплении разнообразных грунтов цементом и добавками химических веществ добавки (приложение 1) должны удовлетворять требованиям государственных стандартов:

Неорганические вещества:

известь — ГОСТ 9179-59 “Известь строительная”;

сода каустическая NaOH — ГОСТ 2263-59 “Натрий едкий технический (сода каустическая)”;

сода кальцинированная Na₂CO₃ — ТУМХП 1240-46 “Сода кальцинированная природная”, сорт II;

сульфат натрия Na₂SO₄ — ГОСТ 6318-68 “Сульфат натрия”;

железо хлорное FеСl₃ — ГОСТ 11159-65 “Железо хлорное”, сорт II;

железо сернокислое FeSO₄ — ВТУ УХКП-52-60 “Железо сернокислое окисное (раствор)”;

магний сернокислый MgSO₄ — РТУ 56-61;

калий углекислый К₂СО₃ — ГОСТ 10690-63 “Калий углекислый технический (поташ)”;

кальций хлористый СаСl₂ — ГОСТ 450-58 “Кальций хлористый технический”;

натрий двууглекислый NaHCO₃ — ГОСТ 2156-68 “Натрий двууглекислый (бикарбонат)”;

гипс строительный CaSO₄ × 0,5H₂O — ГОСТ 125-57* “Гипс строительный”;

жидкое стекло Na₂O × nSiO₂ — СТУ 43-731-65 “Стекло жидкое натровое” ТУ МХП 1607-47;

соль поваренная NaCl — СТУ 43-717-65 “Соль поваренная техническая”;

золы уноса, полученные после сжигания бурого угля или торфа в тонкомолотом состоянии па тепловых электростанциях. Золы должны содержать не менее 10 % активной окиси кальция СаО; количество частиц размером менее 0,071 мм должно быть не меньше 75 %, а количество частиц несгоревшей части топлива (органических веществ) в золе не должно превышать 10 % от ее веса;

самораспадающиеся дисперсные шлаки должны удовлетворять следующим требованиям:

модуль основности должен быть более или равен 1;

модуль активности — более или равен 0,25.

Содержание СаО должно быть 40 % и более, содержание серы в пересчете на SO₃ — не более 5 %. Количество частиц крупнее 2 мм — не более 2 %, а частиц размером менее 0,071 мм — не меньше 70 %.

Органические вещества:

жидкие битумы — ГОСТ 11955-66 “Битумы нефтяные дорожные жидкие, улучшенные, марки СГ-15/25, СГ-25/40 или МГ-25/40 и действующий ГОСТ 1972—52;

сырые, в том числе высокосмолистые, нефти должны удовлетворять следующим требованиям: удельный вес при 20°С должен быть 0,80—0,90 г/см³, содержание фракций до 200°С 15—30 % по весу, содержание парафина до 3 %, асфальтенов 1—3 %, селикагелевых смол 5—15 %, молекулярный вес 200— 220;

пиридиновые остатки, представляющие собой поверхностно-активные вещества, хорошо растворимые в воде и являющиеся отходом производства метил-этил-пиридина.

2.12. Добавки химических веществ (п. 2.11) при укреплении глинистых грунтов цементом необходимо выбирать в соответствии с пп. 1.5, 2.10, учитывая при этом также свойства обрабатываемого грунта (гранулометрический состав, кислотность, наличие гумуса или карбонатов, преобладание того или иного катиона в поглощающем комплексе грунта). Нужно также учитывать свойства и особенности применяемых химических реагентов, поскольку они по-разному влияют на конечную прочность грунта, укрепленного цементом.

При выборе и назначении добавок учитывают также влажность обрабатываемого грунта, которая может быть различной (оптимальной или меньшей, либо превышающей оптимальную).

2.13. Во II дорожно-климатической зоне при влажности грунта, равной оптимальной и менее, в качестве добавок применяют следующие химические вещества:

а) известь — молотую негашеную, гидрофобную негашеную СаО или гашеную — гидратную известь Са(ОН)₂. Известь — наиболее универсальная добавка при укреплении цементом различных разновидностей кислых глинистых грунтов (супесей, суглинков, глин);

б) каустическую соду NaOН, кальцинированную соду Na₂CO₃, двууглекислый натрий NaHCO₃ или добавки сульфата натрия Na₂SО₄ при укрепления цементом кислых супесчаных и суглинистых грунтов;

в) совмещенные добавки извести и каустической соды или легкорастворимых солей Na₂SO₄; CaCl₂ при укрепления цементом кислых глинистых грунтов (тяжелых суглинков и глин);

г) цемент (портландцементы, шлакопортландцементы) взамен извести или легкорастворимых солей, указанных выше в п. 2.13, используемых для нейтрализации кислотности и улучшения коллоидно-химических свойств грунта. Цемент рекомендуется добавлять при обработке супесчаных и суглинистых грунтов в количестве 2—3 % от веса смеси. При последующем внесении основной добавки цемента его количество может быть уменьшено на величину первой добавки;

д) золы уноса или самораспадающиеся дисперсные шлаки без добавок или с добавками солей CaCl₂; NаНСО₃; Nа₂СО₃; Na₂SO₄ либо каустической соды NaOH. Укрепляют кислые супесчаные или суглинистые грунты.

2.14. При укреплении глинистых грунтов цементом во II дорожно-климатической зоне для получения повышенной морозостойкости и деформативности обрабатываемого грунта применяют (в соответствии с п. 2.10) также добавки органических поверхностно-активных и других химических веществ. При влажности укрепляемых глинистых грунтов, равной или менее оптимальной, используют добавки органических химических веществ (п. 2.12).

В зависимости от свойств грунтов и других факторов применяют добавки следующих органических химических веществ:

а) сырые, в том числе высокосмолистые, нефти или жидкие битумы (п. 2.11) при укреплении цементом кислых супесчаных грунтов подзолистого типа;

б) пиридиновые остатки при укреплении цементом кислых глинистых грунтов, которые могут быть представлены супесями, суглинками или глинами, отвечающими требованиям, изложенным в п. 2.5, 2.6;

в) битумные эмульсин или битумо-известковые пасты для укрепления супесчаных и легкосуглинистых грунтов в соответствии с требованиями “Технических указаний по устройству покрытий и оснований из грунтов, укрепленных битумными эмульсиями” ВСН 140-68.

2.15. В III—IV дорожно-климатических зонах при влажности грунта, равной оптимальной и менее, в качестве добавок применяют следующие химические вещества:

а) известь (гашеную или молотую негашеную) или хлористый кальций CaCl₂, либо сернокислый натрий Na₂SO₄ при укреплении цементом кислых гумусированных глинистых грунтов (супеси, суглинки);

б) известь гашеную или молотую негашеную в сочетании с добавками хлористого кальция или сернокислого натрия, либо хлорного или сернокислого железа FеС1₃; FeSO₄ при укреплении цементом гумусированных кислых глинистых грунтов (супеси, суглинки, глины);

в) хлорное железо или хлористый кальций, сернокислое железо или сернокислый натрий при укреплении цементом гумусированных глинистых грунтов (супеси, суглинки, глины), характеризующиеся наличием нейтральной или слабощелочной среды с рН ³ 6,8;

г) полуводный гипс CaSО₄ × 0,5Н₂О или известь в виде самостоятельных добавок или в сочетании с хлористым кальцием или сернокислым натрием, либо сернокислым железом при укреплении цементом гумусированных глинистых грунтов (супеси, суглинки, глины) с рН ³ 6,8, а также глинистых грунтов, имеющих признаки солонцеватости, либо глинистых грунтов, содержащих повышенные количества легкорастворимых солей 2—3 % при сульфатном и 4—5 % при хлоридном засолениях;

д) золы уноса или основные самораспадающиеся дисперсные шлаки с добавками или без добавок СаС1₂, Na₂SO₄ и др. при укреплении цементом различных разновидностей гумусированных (кислых, нейтральных или щелочных) и засоленных видов глинистых грунтов, представленных супесями, суглинками и глинами;