Страница 5: ВСН 164-69. Технические указания по устройству дорожных оснований из обломочных материалов, укрепленных цементом (45826)

                                                           (5)

где Wу - водоудерживающая способность, % веса;

g2 - вес образца, насыщенного водой, с формой;

g1 - вес образца в сухом состоянии с формой;

g0 - навеска материала в сухом состоянии.

Под водоудерживающей способностью обломочного материала следует понимать способность его удерживать воду после уплотнения насыщенного водой образца стандартной нагрузкой.

Примечание. При ускоренном методе допускается определение водоудерживающей способности обломочного материала после двухчасового выдерживания образца в воде.

Из двух значений оптимальной влажности, полученных по эмпирической формуле, выбирают то, при котором образец, уплотненный под давлением 150 кГ/см2, имеет максимальный объемный вес в пересчете на сухой скелет.

Ориентировочные значения оптимальной влажности обломочных материалов без цемента могут быть приняты по табл. 2 приложения 1.

Таблица 2

Ориентировочные значения оптимальной влажности обломочных материалов

4. Определение прочности при сжатии образцов

Прочность при сжатии и другие характеристики обломочных материалов, укрепленных цементом, определяют уплотнением образцов на малом или большом приборе Союздорнии для стандартного уплотнения (в зависимости от содержания частиц размером более 5 мм в смеси) при оптимальной влажности и максимальной плотности. Образцы для указанных испытаний могут быть также приготовлены в металлических формах (табл. 3 приложения 1) при уплотнении на прессе. Статическое давление, соответствующее максимальной плотности образца, определенное методом стандартного уплотнения, принимают для обломочных материалов равным 160 кГ/см2. Оптимально увлажненный образец выдерживают под нагрузкой 3 мин. Для цикла стандартных испытаний изготовляют шесть образцов.

Таблица 3

Размеры пресс-форм, необходимых при определении физико-механических свойств образцов

* Формы диаметром 200 мм применяют для изготовления образцов с наибольшей крупностью зерен 70 мм.

Примечания. 1. Формы диаметром 150 и 200 мм имеют съемные кольца-насадки высотой соответственно 50 и 100 мм и плунжер.

2. Из обломочных материалов, укрепленных цементом, изготовляют образцы высотой, равной диаметру.

3. Максимальная крупность частиц при изготовлении образцов-балочек из обломочных материалов должна быть не более 25 мм.

Для обломочных материалов, укрепленных цементом, нормативная прочность при сжатии, с учетом коэффициента приведения составляет:

Размер образца цилиндра, мм............... 200        150        100       70        50

Коэффициент приведения..................... 1,20       1,10       1,00      0,85     0,65

Потребное количество портландцемента для укрепления обломочных материалов при строительстве дорожных оснований (покрытий) в условиях положительных и отрицательных температур воздуха ориентировочно принимают по табл. 1 и 9 настоящих «Технических указаний».

Изготовляют две смеси с расходами, указанными в табл. 6 и 9, и одну с расходом цемента на 1,0 - 1,5 % выше.

При использовании портландцемента других марок его расход составляет:

Марка цемента........................................ 600            500            400           300

Относительный расход цемента........... 0,8             0,9             1,0            1,2

Изготовленные образцы хранят в среде с относительной влажностью воздуха не менее 95 % (вплоть до испытаний) при комнатной температуре 18 - 20 °С. Возраст к началу испытаний должен составлять 28 суток (или 7 суток при ускоренных испытаниях).

Образцы диаметром 20 см хранят в обоймах при этих же условиях. По истечении этого срока три параллельных образца испытывают на прочность при сжатии R после 3 суток насыщения водой, другие три образца подвергают замораживанию-оттаиванию, количество циклов назначают по табл. 7 настоящих «Технических указаний». Образцы насыщают следующим образом: в первые сутки образец помещают в ванну и заливают водой на 1/3 высоты, а затем на всю высоту и выдерживают 48 ч.

Общее количество поглощенной воды вычисляют по формуле

                                                        (6)

где W - водопоглощение, % по весу;

a - вес образца (с обоймой) после насыщения водой, г;

b - первоначальный вес изготовленного образца (с обоймой), г;

c - первоначальная навеска сухих материалов (минерального материала и цемента) и воды, взятой для изготовления образца, или первоначальный вес образца без обоймы, г.

При ускоренном испытании предусматривается хранение образцов в течение 7 суток. Тогда прочность образцов в 28-суточном возрасте ориентировочно определяют по следующей эмпирической формуле:

R28 = 1,5R7.                                                           (7)

При испытании образцов на многократное замораживание и оттаивание их насыщают водой, а затем помещают каждый в отдельности в резиновые мешки, туго завязываемые. Образцы загружают в холодильную камеру, когда температура ее достигает -5 °С, затем в течение 1,5 - 2 ч температуру понижают до -20 °С.

Расстояние между образцами должно быть не менее половины их диаметра по всем направлениям. Общий объем загруженных образцов должен быть не более половины объема камеры. Температура воздуха в камере измеряется на уровне образцов, но не выше 1/2Н (где Н - высота камеры). Продолжительность одного цикла замораживания-оттаивания принимают в зависимости от размера образцов (табл. 4 приложения 1).

Таблица 4

Продолжительность цикла замораживания и оттаивания в зависимости от вида материалов и размера образцов

Если после испытания на морозостойкость поверхность образца, прилегающая к плите пресса, разрушается более чем на 15 % первоначальной площади, то подливают цементное тесто. Контрольные образцы испытывают в водонасыщенном состоянии перед началом замораживания.

Для получения данных о строительстве оснований из обломочных материалов, укрепленных цементом, при отрицательных температурах приготавливают по девять образцов (три партии) для каждого состава, которые хранят следующим образом. Первая партия хранится 28 суток в холодильной камере и 28 суток в воздушно-влажной среде; вторая партия - 56 суток в воздушно-влажной среде для выяснения влияния на цементогрунт отрицательных температур в первые сроки твердения, третья партия хранится 28 дней в холодильной камере, 28 дней в воздушно-влажной среде и проходит испытания на замораживание-оттаивание (табл. 7 настоящих «Технических указаний»). Снижение прочности после испытания на морозостойкость должно быть не более 30 % по сравнению с R56.

Все образцы испытывают в водонасыщенном состоянии.

Рациональный расход цемента определяют по результатам испытания образцов с различными добавками цемента. Выбирают смесь с прочностью на сжатие и изгиб, отвечающую требованиям табл. 1 и 2 настоящих «Технических указаний».

Результаты испытаний и состав рекомендуемой к строительству смеси записывают в ведомость (форма 2, приложение 4).

Для определения прочности при сжатии образцов из обломочных материалов, укрепленных цементом, уложенных в основание, с каждых 150 - 200 м готового основания берут пробы и изготовляют из них по девять образцов.

Из цементопесчаных смесей изготовляют образцы диаметром и высотой 5 см, уплотненные 15 - 20 ударами (приложение 2, п. 1, а), а из крупнообломочных смесей - образцы диаметром и высотой 20 см, уплотненные ударником или на приборе стандартного уплотнения Союздорнии три слоя по 40 ударов на каждый слой. При отборе проб с готового основания допускается изготавливать контрольные образцы-кубы с размером грани 10 - 20 см. Уплотняют также, как и образцы цилиндры.

Из девяти образцов три хранят в условиях твердения основания в течение шести месяцев. Остальные шесть хранят в лабораторных условиях в воздушно-влажной среде. Три из них испытывают на сжатие через 28 суток, а остальные - через шесть месяцев, которые сравнивают с образцами, хранящимися в условиях твердения основания.

Все образцы испытывают в водонасыщенном состоянии. При контрольном испытании прочности готового основания (покрытия) взятые вырубки за 7 суток до испытания на сопротивление сжатию выравнивают при необходимости цементным раствором 1 : 3 (особенно нижнюю поверхность). Испытывают на гидравлическом прессе через штамп диаметром 10 - 15 см. Полученные прочности следует уменьшить на 15 - 20 %.

При отборе контрольных проб с готового основания (покрытия) в виде кернов испытание прочности их производят на растяжение при расколе (см. п. 7, приложение 1). По полученной прочности определяют сопротивление растяжению при изгибе по формуле (3), которое сравнивают с требуемым в табл. 1 настоящих «Технических указаний».

В каждом случае после испытания образцов отбирают среднюю пробу для определения влажности путем высушивания ее до постоянного веса при температуре 110 °С. Полученные значения пределов прочности при сжатии и соответствующую им влажность фиксируют в ведомости (форма 3, Приложение 4).

5. Определение модуля упругости и модуля деформации цементогрунтов

Возраст образцов при испытании составляет 28 суток. За сутки до испытаний образец подвергают насыщению водой при нормальных условиях.

Образец диаметром и высотой 10 см помещают в форму, диаметр которой несколько больше диаметра образца. Сверху образца устанавливают штамп диаметром, равным образцу. В держатели, жестко скрепленные со штампом, устанавливают индикаторы с точностью измерения 0,01 мм.

Ножки индикаторов упираются в головки винтов, расположенных диаметрально по краям формы. Образец с формой устанавливают на нижнюю плиту 10-тонного гидравлического пресса. Обжатие производится нагрузкой, равной 10 % от предела прочности при сжатии, которую выдерживают в течение 3 - 5 мин, а затем сжимают до давления 1 кГ/см2, после чего стрелку индикаторов устанавливают на нуль. Затем создают плавное нагружение ступенями 2,5 - 5 кГ/см2 (интервал не более 10 % от предела прочности) до разрушения. Каждую ступень нагрузки выдерживают до затухания деформации с последующей разгрузкой до 1,0 кГ/см2. Деформации вычисляют как полусумму показаний двух индикаторов. Модули упругости и деформации определяют при нагрузке, равной 0,5 - 0,6 от предела прочности при сжатии.

Модули деформации и упругости вычисляют по формуле

                                                               (8)

где R - напряжение, кГ/см2,  под действием которого получена Δhп и обратимая деформация hу, равная

hу = hп - hо;

hо - остаточная деформация, см;

d - диаметр образца, см;

h - высота образца, см;

р - нагрузка, кГ.

Модуль деформации и упругости определяют как среднее из трех параллельных образцов. Результаты испытаний записывают в ведомость (форма 4, приложение 4).

6. Определение сопротивления растяжению при изгибе

Сопротивление растяжению при изгибе обломочных и песчаных материалов, укрепленных цементом, определяют на образцах-балочках размером соответственно 10´1040 см и 4416 см.

Максимальная крупность частиц при изготовлении образцов-балочек крупнообломочных смесей должна быть не более 25 мм. Допускается замена более крупных фракций (25 - 70 мм) равным по весу количеством фракций от 10 до 25 мм. Образцы изготовляют при оптимальной влажности в стальных формах (рис. 2 и 3) под давлением 150 кГ/см2. Образцы выдерживают под нагрузкой в течение 3 мин. Для цикла стандартных испытаний изготовляют шесть образцов. Изготовленные образцы хранят в воздушно-влажной среде при относительной влажности воздуха не менее 95 % и температуре 18 - 20 °С.