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

При этом влажность грунтов, необходимых для укрепления, при разработке их в притрассовых резервах или выемках должна удовлетворять требованиям § 34 “Инструкции” ВСН 97-63, а влажность грунта, вывезенного на земляное полотно, непосредственно перед его обработкой цементом и химическими добавками, не должна превышать оптимальную влажность более чем на 6 %, в соответствии с требованиями п. 1.7 настоящих “Технических указаний”.

2.33. Работы по укреплению переувлажненных грунтов цементом и добавками химических веществ при влажности, превышающей оптимальную, выполняют в такой последовательности:

а) слой грунта, подлежащий укреплению, профилируют автогрейдером, затем распределителем цемента Д-343Б вводят в грунт в необходимых количествах водосвязывающие добавки (п. 2.17). Затем грунте водосвязывающими добавками перемешивают за 2—3 прохода по одному месту на второй и третьей скоростях дорожной фрезой Д-530, профилируют автогрейдером и уплотняют пневмокатком до плотности 0,80—0,85 от максимальной стандартной плотности;

б) последующие операции, включающие распределение цемента, перемешивание его со смесью грунта и водосвязывающими добавками, профилирование и уплотнение смеси, а также уход за готовым цементогрунтовым слоем проводят не раньше чем через 3 ч после завершения операций, указанных в п. 2.33, “а”;

в) затем грунтосмесителам Д-391 или дорожной фрезой Д-530 выполняют технологические операции в соответствии с “Указаниями” СН 25-64, учитывая при этом, что в данном случае не увлажняют смесь до оптимальной влажности.

Состав отряда машин при укреплении переувлажненных глинистых грунтов цементом назначают по табл. 3 и 4, исключая из комплекта поливо-моечные машины.

2.34. При укреплении глинистых грунтов (пп. 2.13, 2.14), находящихся в переувлажненном состоянии, наряду с водосвязывающими добавками распределяют добавки легкорастворимых солей (например, хлористого кальция и др.). Добавки легкорастворимых солей распределяют в порошкообразном, кристаллическом или гранулированном состоянии в количествах, установленных на основании подбора составов смесей в лаборатории в соответствии с приложением II “Указаний” СН 25-64.

Добавки легкорастворимых .солей рассыпают распределителями удобрений по поверхности спрофилированной смеси грунта и водосвязывающих добавок непосредственно перед распределением цемента. После этого распределяют цемент, перемешивают его со смесью грунта и водосвязывающими и другими добавками, профилируют и уплотняют смесь, а также производят прочие технологические операции в соответствии с “Указаниями” СН 25-64.

Состав отряда машин при укреплении переувлажненных глинистых грунтов цементом и водосвязывающими и другими добавками химических веществ назначают по п. 4.19. Примерная технологическая схема приведена в табл. 5 приложения 2.

3. УКРЕПЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ЦЕМЕНТОМ И ДОБАВКАМИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ Конструктивные требования

3.1. Песчаные грунты, укрепленные цементом и добавками химических веществ, характеризуются относительно высокой прочностью и морозостойкостью, а также повышенной деформативностью. Поэтому при назначении конструктивных слоев из таких цементогрунтов в конструкции дорожных одежд необходимо руководствоваться требованиями табл. 1 “Указаний” СН 25-64 и табл. 1 “Технических указаний” ВСН 140-68, дополнительно учитывая требования пп. 3.2—3.4.

3.2. При устройстве конструктивных слоев дорожных одежд на дорогах II—III категорий с .капитальными или облегченными покрытиями с двухслойным основанием из песчаного грунта, укрепленного цементом и добавками химических веществ, в качестве верхнего слоя основания более целесообразно устраивать конструктивный слой из песчаного грунта, укрепленного цементом и добавками органических химических веществ (п. 3.6), учитывая, что указанные добавки должны быть местными дорожно-строительными материалами.

Нижний слой основания в этом случае устраивают из песчаного грунта, укрепленного либо одним цементом, либо цементом и добавками неорганических химических веществ (п. 3.6). Учитывая местные условия проведения работ, в нижние слои основания укладывают разнообразные глинистые грунты, укрепленные цементом или цементом и добавками химических веществ.

Глинистые грунты (п. 2.20) обрабатывают на месте отрядом с ведущей машиной — грунтосмесителем Д-391 или дорожной фрезой Д-530, а песчаные грунты — в стационарных смесительных установках С-543, С-780 или Д-709 с последующей вывозкой и укладкой готовой цементогрунтовой смеси на дороге.

3.3. При строительстве дорог IV—V категорий песчаные грунты, укрепленные цементом и добавками химических веществ, используют в качестве переходных покрытий с обязательным устройством защитного слоя износа, считая, что целесообразнее устраивать переходные покрытия из песчаных грунтов, укрепленных цементом и добавками органических химических веществ, причем применяемые добавки должны быть также в соответствии с п. 3.2 местными дорожно-строительными материалами. Такой тип покрытия устраивают на земляном полотне, отсыпанном из несцементированных обломочных грунтов (.крупнообломочных либо песчаных). Толщину слоя покрытия переходного типа устанавливают в соответствии с расчетом конструкций дорожных одежд нежесткого типа.

Если земляное полотно отсыпано из глинистых грунтов, то также в соответствии с расчетом конструкции дорожной одежды либо укрепляют верхнюю часть земляного полотна цементом и добавками химических веществ в соответствии с разработанными в настоящих “Технических указаниях” методами укрепления глинистых грунтов, либо предусматривают другой слой основания из глинистых местных грунтов, укрепленные цементом или цементом и добавками химических веществ, или из песчаных грунтов, укрепленных цементом или комплексными методами.

3.4. Песчаные грунты, укрепленные цементом и добавками местных органических химических веществ, могут быть использованы также в качестве нижних слоев оснований при устройстве конструкций дорожных одежд под усовершенствованные тины покрытий при условии стадийного строительства автомобильных дорог. Слою такого основания обеспечивают требуемую на первой стадии эксплуатации автомобильной дороги прочность и деформативность и устраивают на нем защитный слой износа. Это позволит в дальнейшем усилить дорожную одежду до требуемой прочности, установленной в соответствии с предполагаемым ростом интенсивности и состава движения без перестройки и существенной реконструкции автомобильной дороги.

Требования к материалам

Грунты

3.5. Конструктивные слои дорожных одежд устраивают из песков гравелистых, крупных, средней крупности, мелких и пылеватых, укрепленных цементом и добавками химических веществ. При этом песчаные грунты должны удовлетворять следующим требованиям: рН не ниже 4,5, количество легкорастворимых солей не более 3 % при сульфатном и не более 5 % по весу грунта при хлоридном засолениях.

Кроме песчаных разновидностей грунтов, разрешается обрабатывать цементом и добавками органических и неорганических химических веществ супесчаные грунты с числом пластичности 1—3, соблюдая при этом конструктивные и другие требования, указанные для песчаных грунтов в пп. 3.1—3.4.

Химические вещества

3.6. При укреплении песчаных грунтов цементом применяют добавки неорганических или органических химических веществ, которые помимо физико-химического и химического взаимодействия с поверхностью частиц грунта способствуют также заполнению пор грунта.

К добавкам неорганических химических веществ указанного выше действия относятся золы уноса или золо-шлаковые смеси бурого или каменного угля или торфа, применяемые в зависимости от их активности и других свойств в качестве самостоятельных или совмещенных добавок с добавками легкорастворимых солей в соответствии с приложением 1.

К добавкам органических химических веществ относятся сырые, в том числе и высокосмолистые, нефти, а также жидкие битумы, использование которых также зависит от их свойств и особенностей, а также указанных выше других факторов.

3.7. При укреплении песчаных грунтов цементом с добавками зол уноса или золо-шлаковых смесей образуется прочная структура цементогрунта кристаллизационного типа, благодаря физико-химическому и химическому взаимодействию активных компонентов зол уноса или золо-шлаковых смесей с продуктами гидролиза и гидратации цемента. При этом происходит также заполнение более крупных пор, характерное для песчаных грунтов.

3.8. При укреплении песчаных грунтов цементом с добавкой сырой нефти, в том числе и высокосмолистой нефти, или жидких битумов образуется прочная и одновременно более деформативная структура цементогрунта за счет лучшей уплотняемости песчаных грунтов с указанными добавками органических химических веществ, а также благодаря приданию укрепляемым грунтам гидрофобности и прерывистой капиллярности вследствие частичного заполнения пор.

3.9. Добавки химических веществ (п. 3.6) для укрепления песчаных грунтов цементом должны удовлетворять следующим требованиям:

а) золы уноса, получаемые при сжигании бурого или каменного угля или торфа в тонкоизмельченном состоянии, должны удовлетворять требованиям п. 2.11.

Золо-шлаковые смеси, получаемые также при сжигании указанных выше видов топлива, должны содержать: свободной окиси кальция не менее 2 % и SiO₂ более 30 %; потеря при прокаливании, характеризующая содержание несгоревших органических веществ, должна быть не менее 10 %; содержание частиц размером менее 0,071 мм должно быть не менее 40—50 % по весу добавки;

б) сырые, в том числе и высокосмолистые, нефти и жидкие битумы должны удовлетворять требованиям п. 2.11.

3.10. При укреплении песчаных грунтов цементом и добавками химических веществ добавки выбирают в соответствии с приложением 1, учитывая при этом также гранулометрический состав песчаных грунтов, степень их засоленности, рН и другие факторы.

3.11. При назначении количества добавок неорганических химических веществ учитывают их активность и другие свойства. При укреплении песчаных грунтов цементом с применением зол уноса или золо-шлаковой смеси с активной окисью кальция менее 10 % количество добавок назначают в пределах 1,5—30 %, а добавки цемента — в количестве 4—6 % по весу смеси.

При укреплении песчаных грунтов золами уноса с активной окисью кальция более 10 % количество вводимых добавок должно составлять 15—20 %, при этом рекомендуется вводить добавки различных легко растворимых химических веществ (СаСl₂, Nа₂СО₃, NаНСО₃, NаОН, Nа₂SO₄), существенно повышающих степень прочности и морозостойкости песчаных цементогрунтов.

3.12. Добавки зол уноса или золо-шлаковые смеси с различной активностью применяют также при укреплении цементом переувлажненных песчаных грунтов.

Степень увлажнения песчаных грунтов не должна превышать оптимальную влажность более чем на 6 % (п. 1.7). В этих случаях берут золы уноса с активной окисью кальция более 10 % (п. 3.11), используя их как водосвязывающие добавки, распределяя при этом добавки легкорастворимых солей в обрабатываемые грунты в сыпучем порошкообразном или гранулированном, или кристаллическом состоянии. Золо-шлаковые смеси применяют в сухом виде.

3.13. Введение указанных выше добавок в количестве 15—30 % по весу смеси в переувлажненные песчаные грунты увеличивает оптимальную .влажность смеси на 4—5 %, что создает нормальные условия для проведения работ на обрабатываемом участке.

При этом оптимальная добавка цемента может быть снижена на 3—4 % без изменения требуемой прочности и морозостойкости цементогрунта.

3.14. При укреплении песчаных грунтов цементом количество добавок органических химических веществ назначают подбором составов смеоей и испытаниями образцов согласно “Указаниям” СН 25-64.

Добавки нефти или жидкого битума вводят в песчаный грунт, предварительно увлажненный до влажности 0,3—0,4F. Песок с добавками перемешивают, затем вносят цемент, смесь снова перемешивают, добавляют недостающее до оптимальной влажности количество воды и осуществляют дальнейшие технологические операции в соответствии с “Указаниями” СН 25-64.

Оптимальный расход добавок органических химических веществ определяют стандартным методом, при этом учитывают, что расход добавок органических химических веществ должен отвечать требованиям п. 1.8.

3.15. Добавки органических химических веществ, в том числе и добавки сырой нефти, не только способствуют эффективному укреплению песчаных грунтов цементом в нормальных условиях, но и дают также возможность укреплять цементом даже одномерные песчаные грунты, находящиеся в переувлажненном состоянии.

В этом случае добавки сырой нефти способствуют увеличению оптимальной влажности смесей, созданию в обрабатываемых песчаных грунтах прерывистой капиллярности, что и обеспечивает относительно нормальные условия для протекания процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента.

Технология производства работ

3.16. Технологическую последовательность рабочих процессов при укреплении песчаных грунтов цементом и добавками химических веществ выполняют специализированные отряды с ведущими машинами — грунтосмесителем Д-391 или дорожной фрезой Д-530 при приготовлении смеси непосредственно на дороге и стационарными смесительными установками С-543, С-780 или Д-709 в притрассовом резерве или карьере, где установлены залежи песчаных грунтов. Приготовленную таким способом смесь вывозят на дорогу и укладывают в соответствии с требованиями “Указаний” СН 25-64.

3.17. Метод приготовления цементогрунтовых смесей из песчаных грунтов в стационарных смесительных установках (п. 2..19) — наиболее перспективный, особенно в отношении получения цементогрунтовой смеси требуемого качества, но экономически эффективен при дальности возки смеси не более 8 км. Поэтому в других случаях наиболее целесообразно приготовлять цементогрунтовую смесь непосредственно на дороге с помощью грунтосмесительных машин, которые также обеспечивают при требуемом качестве производства работ получение из песчаных грунтов, укрепленных цементом, полноценного дорожно-строительного материала, обладающего высокой прочностью, погодоустойчивостью (водо- и морозостойкостью) и долговечностью.

3.18. Технологическую последовательность отдельных производственных операций при укреплении песчаных грунтов цементом с применением отрядов грунтосмесительных машин выполняют в соответствии с “Указаниями” СН 25-64. Однако (при укреплении песчаных грунтов цементом и добавками .химических веществ рабочий процесс при укреплении песчаных грунтов только одним цементом дополняется обязательными технологическими операциями, включающими подвозку добавок химических веществ, введение их в грунт, перемешивание их с грунтом и другие операции (п. 3.19).

3.19. При укреплении песчаных грунтов цементом и добавками химических веществ, например, добавками зол уноса при применении отряда с ведущей машиной — дорожной фрезой Д-530, технологическая последовательность будет такой:

а) на хорошо подготовленное земляное полотно, отсыпанное в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5-62 и “Инструкции” ВСН 97-63, вывозят транспортными или землеройными машинами песчаный грунт, необходимый для укрепления. Грунт профилируют автогрейдером и уплотняют катком на пневмошинах до плотности 0,80—0,85 от максимальной стандартной плотности;

б) по слою спрофилированного грунта распределяют в необходимых количествах золы уноса распределителем цемента Д-343Б с трактором ДТ-54;

в) перемешивают золы уноса и песчаный грунт фрезой Д-530 на второй и третьей скоростях за 1—2 прохода по одному месту;

г) смесь профилируют автогрейдером и уплотняют катком на пневмошинах до плотности 0,80—0,85 от максимальной стандартной плотности;

д) далее распределителем цемента Д-343Б дозируют цемент в обработанную смесь песком и золой уноса, после чего смесь перемешивают с цементом, увлажняют до оптимальной влажности через распределительную систему фрезы Д-530,. снова перемешивают за 2—3 прохода по одному месту фрезы Д-530 на второй и третьей скоростях;

е) профилируют, уплотняют и ухаживают за готовым цементогрунтовым слоем в соответствии с “Указаниями” СН 25-64.

3.20. При проведении работ отрядом с ведущей машиной — грунтосмесителем Д-391 последовательность операций, указанных в п. 3.19, “а”, “б”, “в”, “г”, сохраняется. Затем выполняют технологические операции по дозированию цемента,. перемешиванию, увлажнению и снова перемешиванию всего за 1 проход грунтосмесителя Д-391 на второй и третьей скоростях.