Страница 11: ВСН 46-83. . Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа (Отменен - приказ Укравтодора N756 от 15.10.204г.) (41747)

Требования к морозозащитным (стабильным)

и теплоизоляционным материалам

1. Для устройства морозозащитных слоев нужно применять зернистые материалы, такие, как щебень, песчано-гравийные смеси, шлаки и непучинистые грунты I группы (см. приложение 7, табл. 30), характеризующиеся Кпуч <1%. В этом случае характеристику lмз следует вводить в формулу (4.1).

Материалы и грунты II группы (см. приложение 7, табл. 30) характеризующиеся Кпуч = 1??2% и коэффициентом фильтрации не менее 1 м/с, после их проверки на морозоустойчивость (приложение 6) также могут быть использованы для устройства морозозащитных слоев. При этом характеристику lмз надо вводить в расчет по формуле (4.1). Значение lмз равно произведению толщины морозозащитного слоя на Кпуч.

1. В районах, не обеспеченных кондиционными зернистыми материалами, следует шире применять для устройства морозозащитных слоев грунты, укрепленные вяжущими, и гидрофобизированные.

Грунты, укрепленные цементом, должны отвечать следующим требованиям: 1) коэффициент морозного пучения не должен превышать 2%; 2) коэффициент морозостойкости не должен быть ниже 0,65 при температуре замораживания —5°С.

Пределы прочности при сжатии Rсж и изгибе Rизг стандартных лабораторных образцов из укрепленных цементом грунтов должны находиться в диапазоне, указанном в табл. 4.1.

1. Теплоизоляционные слои нужно устраивать из материалов с более эффективными теплозащитными свойствами, чем у грунтов и обычных дорожно-строительных материалов.

Для теплоизоляции дорожной конструкции могут быть применены: а) полимерные материалы (пенопласты); б) легкие бетоны, в которых содержатся пористые заполнители (керамзит, аглопорит, гранулы полистирола, измельченный пенопласт); в) металлургические шлаки; г) золошлаковые смеси как обработанные цементом, битумом или битумной эмульсией, так и не обработанные; д) композиции из местных материалов или грунтов, легких заполнителей и вяжущих, приготовленные способом смещения в установке; е) битумоминеральные смеси – обычные и с легкими заполнителями.

Таблица 4.1

Перечисленные смеси и исходные материалы должны удовлетворять требованиям к дорожно-строительным материалам по соответствующим ГОСТам, СНиПам и инструкциям.

1. Среди указанных в п.4.9 материалов весьма важное место занимают такие новые прогрессивные материалы, как грунты, укрепленные вяжущим веществом, с добавкой легких (пористых) заполнителей. К этим композициям как к материалам, применяемым для устройства конструктивных теплоизоляционных слоев, предъявляются соответствующие требования в отношении физико-механических и теплофизических свойств, учитывающих вид укрепляемого грунта и пористого заполнителя, а также условия работы этого материала в конструкции - климатические и грунтово-гидрологические особенности местности, тип покрытия, интенсивность и состав движения, местоположение слоя в конструкции. Коэффициент теплопровод-ности их не должен превышать 0,6 Вт/мК; предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов в возрасте 28 и 7 сут – соответственно 1,0 – 2,0 и 0,6 – 1,5 Мпа; предел водонасыщенных образцов - балочек в возрасте 28 сут – 0,1 – 0,2 Мпа; коэффициент морозного пучения – не более 1%.

Рис. 4.1. Переходные клиновидные конструкции (примеры): а – на подъезде к мосту в виде утолщения теплоизоляции; б – то же, но с утолщенным морозозащитным слоем; в – при сопряжении двух участков с разной высотой пучения; 1 – песок средней крупности; 2 – теплоизолирующий слой из битумоцементогрунта с пористым заполнителем; 3 – асфальтобетон III марки; 4 – асфальтобетон I марки; 5 – клиновидное утолщение теплоизоляции; 6 – то же, песчаного слоя; 7 – пучинистый грунт; 8 – слабопучинистый грунт; L – длина переходного участка.

Примечание. Коэффициент теплоусвоения материала Si определяют по формуле п. 4.35.

Конструктивные меры по уменьшению глубины промерзания

и обеспечению морозоустойчивости конструкций

1. Наиболее рациональными, отвечающими требованиям в отношении морозоустойчивости, являются дорожные одежды на насыпях из непучинистых или слабопучинистых грунтов или на насыпях, в которых возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем Н грунтовых вод больше расчетной глубины промерзания z или равно ей, т. е. при z/H1,0.

На участках, где невозможно выполнить это условие, в конструкции целесообразно вводить теплоизоляционные слои в целях уменьшения, глубины или полного предотвращения промерзания земляного полотна, или же предусмотреть меры по понижению уровня грунтовых вод. Нередко оказывается целесообразным предусматривать устройство водоизолирующих или капилляропрерывающих прослоек для ограничения миграции влаги из нижних слоев земляного полотна в верхние, а следовательно, и пучения грунта при промерзании.

1. Дорожные одежды с теплоизоляционными слоями из таких дефицитных материалов, как пенопласты целесообразно назначать лишь для участков дорог, находящихся в особо неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, таких как «мокрые» выемки, земляное полотно в нулевых отметках, низкие насыпи ( z/Н >1,0).
2. 1. Для пучинистых участков, находящихся в более благоприятных условиях по сравнению с перечисленными в п. 4.12, можно ограничиться конструкциями с конструктивно-теплоизоляционными слоями, позволяющими уменьшить глубину промерзания земляного полотна до допустимых пределов, отвечающих требованиям в отношении морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.
   2. Для пучинистых участков, на которых невозможно осуществить меры, перечисленные в п. 4.11—4.13 настоящей Инструкции, следует разрабатывать индивидуальные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости дорожных одежд и земляного полотна. При разработке таких проектов необходимо учитывать: 1) условия залегания грунтов с ненарушенной структурой в основании насыпи, влияющие на неравномерность пучения; 2) возможную степень переувлажнения грунтов из-за недостаточного возвышения дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых или длительно застаивающихся поверхностных вод; 3) неизбежное изменение плотности грунтов в течение года в процессе эксплуатации дороги в период между капитальными ремонтами дорожной одежды.
   3. В местах сопряжения участков, где ожидается разный размер пучения, следует предусматривать переходный участок дорожной одежды для предотвращения перепада (ступеньки) поверхности покрытия (рис. 4.1).
   4. На переходном участке необходимо предусмотреть теплоизоляционный или морозозащитный слой клиновидной формы с тем, чтобы пучение на концах этого участка было равно предполагаемому зимнему поднятию покрытия на сопрягаемых участках.
   5. Клиновидный теплоизоляционный или морозозащитный слой для переходного участка следует проектировать одновременно с назначением теплоизоляции или морозозащиты на основном протяжении дороги, предусматривая те же материалы.

Расчет конструкций на морозоустойчивость

1. Зимнее вспучивание существенно не влияет на ровность покрытия и долговечность дорожной одежды, если общее поднятие проезжей части в процессе промерзания конструкции не превышает следующих значений lдоп (в сантиметрах) по формуле (4.1):

К а п и т а л ь н а я о д е ж д а:

Цементобетонное монолитное покрытие3

сборное покрытие4

Асфальтобетонное покрытие (горячая и теплая смесь I и II марок)4

О б л е г ч е н н а я о д е ж д а:

Асфальтобетонное покрытие (горячая и теплая смесь III марки)6

Переходная одежда10

Примечание. В восточных районах II — III дорожно-климатических зон значения lдоп следует увеличивать на 20—40% (большее значение — для облегченных и переходных дорожных одежд).

1. Ожидаемое зимнее вспучивание дорожной конструкции зависит от размера зимнего влагонакопления в грунте земляного полотна, которое, в свою очередь, в основном зависит от глубины и скорости промерзания, условий увлажнения конструкции, возвышения верха земляного полотна над поверхностью земли и над уровнем грунтовых вод, свойств грунта и степени его уплотнения, толщины слоев стабильных материалов и их теплофизических свойств и других факторов.

Рис. 4.2. Номограмма для расчета конструкции на морозоустойчивость:

1 – слои из стабильных материалов; 2 – грунт земляного полотна; Гn – глубина промерзания.

1. Для расчета конструкций на морозоустойчивость при z / H 1 при определении по номограмме (рис. 4.2) ожидаемого пучения lпуч нужны значения следующих параметров:

С помощью номограммы (см. рис. 4.2) можно найти значения любого из перечисленных параметрах при известных остальных.

Рис 4.3. Карта изолиний глубины промерзания zср грунтов на территория СССР:

1 — граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 — то же,

островного (глубиной до 25 м). Поправка, добавляемая к zср при определении глубины промерзания дороги:

Так общую толщину слоев z1 из стабильных материалов можно определить следующим образом. Вычислить отношение lпуч0/(Bz) при lпуч = lдоп , найти его значение на вертикальной оси номограммы, провести горизонтальную прямую до пересечения с кривой, соответствующей z/H, и, перенося эту точку на горизонтальную ось, получить значение z1/z; откуда, зная z, найти z1.

При расчете конструкций на морозоустойчивость при z/H >1,0 можно ожидаемое пучение lпуч и общую толщину стабильных слоев дорожной одежды (в том числе и дополнительного морозозащитного слоя, z1), необходимую для обеспечения морозоустойчивости конструкции, назначить па методу, изложенному в приложении 7.

1. Расчетные значения глубины промерзания z и расстояния H до предзимнего уровня подземных вод следует определять в соответствии с ГОСТом и инструктивными указаниями с использованием многолетних данных наблюдений за изменением этих параметров в натурных условиях, сходных с условиями района строительства. Допускается назначать расчетные значения z и H по данным региональных исследований.

При отсутствии достоверных фактических данных о глубине промерзания за расчетную может быть принята глубина промерзания по карте (рис. 4.3) и при этом климатический показатель следует назначать по карте изолиний (рис. 4.4).

При использовании данных непосредственных измерений глубины промерзания величина

(4.2)

1. Комплексная характеристика В (п. 4.20) зависит от влагопроводимости грунта, полной его влагоемкости при требуемой плотности (за вычетом защемленного воздуха), а также от капиллярной влагоемкости. Значение В следует определять на основе данных испытаний грунта на морозоустойчивость.

(4.3)

где Кпуч — коэффициент пучения грунта, определяемый по приложению 6, в долях единицы.

Рис. 4.4. Карта изолиний климатического коэффициента .

Поз. 1 и 2 — см. на рис. 4.3.

Таблица 4.2