Методические рекомендации по использованию укрепленных грунтов и отходов промышленности в морозозащитных теплоизолирующих слоях дорожных одежд (46158)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ УКРЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ И ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В МОРОЗОЗАЩИТНЫХ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИХ СЛОЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Одобрены Минтрансстроем

МОСКВА 1979

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ УКРЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ И ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В МОРОЗОЗАЩИТНЫХ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИХ СЛОЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД. Союздорнии. М., 1978.

Приведены методы уменьшения теплопроводности укрепленных грунтов и отходов промышленности за счет применения вяжущих материалов и добавок: золошлаков из отвалов тепловых электростанций, шлаков черной и цветной металлургии и продуктов их переработки, горелых пород, укрепленных цементом, золой уноса сухого отбора, гранулированными доменными шлаками; добавок органических веществ: жидкого битума, гудрона, битумной эмульсии, воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, добавок легких заполнителей в виде керамзитового гравия, вспученного перлитового песка и щебня, гранул полистирола.

Изложена технология производства работ при устройстве морозозащитных слоев и оснований из укрепленных грунтов и отходов промышленности.

Показано, что использование укрепленных материалов приведенных выше составов для устройства морозозащитных слоев позволяет уменьшать толщину последних на 30 - 50 % по сравнению с толщиной морозозащитных слоев из песка, щебня и других материалов.

Приведены требования к грунтам, материалам, вяжущим веществам и добавкам.

Табл. 5.

Предисловие

Настоящие «Методические рекомендации по использованию укрепленных грунтов и отходов промышленности в морозозащитных теплоизолирующих слоях дорожных одежд» разработаны Союздорнии на основе результатов лабораторных исследований, и опытно-производственного строительства.

Приведенные в «Методических рекомендациях» методы уменьшения теплопроводности укрепленных грунтов и отходов промышленности предусматривают укрепление указанных материалов с использованием наряду с основным вяжущим (цементом, золой уноса, гранулированным доменным шлаком и т.д.) добавок воздухововлекающих и поверхностно-активных веществ, органических веществ, легких заполнителей, а также применение укрепленных отходов промышленности: золошлаковых смесей тепловых электростанций, шлаков черной и цветной металлургии и продуктов их переработки, горелых пород угольных шахт и т.д. Такие укрепленные материалы обладают лучшими теплозащитными свойствами, чем традиционные материалы (пески, гравийно-песчаные смеси, щебень и др.), применяемые для устройства морозозащитных слоев дорожных одежд. Использование укрепленных грунтов и отходов промышленности при устройстве морозозащитных слоев позволяет снизить толщину морозозащитных слоев на 30 - 50 % по сравнению с толщиной слоев из песков, щебня и др. и, как правило, повышает прочность дорожных одежд.

Настоящие «Методические рекомендации» составлены кандидатами технических наук Р.А. Агаповой, И.Л. Гурячковым при участии кандидатов технических наук А.С. Дудкина и В.С. Цветкова.

Замечания по данной работе просим направлять по адресу: 143900 г. Балашиха-6 Московской обл., Союздорнии.

1. Общие положения

1.1. Настоящие «Методические рекомендации» развивают положения «Инструкции по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов». СН 25-74 в части комплекса мероприятий, обеспечивающих получение укрепленных материалов с лучшими теплозащитными свойствами. Использование таких материалов для устройства морозозащитных слоев позволяет на 30 - 50 % уменьшить толщину последних по сравнению со слоями из песков, щебня и т.д., толщина которых, необходимая для обеспечения морозоустойчивости дорожных конструкций, достигает 40 - 50 см, а иногда и более.

Применение взамен песков, гравия и щебня укрепленных материалов с лучшими теплозащитными свойствами позволяет также существенно повысить прочность дорожной конструкции в целом.

1.2. Настоящие «Методические рекомендации» следует использовать при проектировании и строительстве автомобильных дорог, на которых предусматривают специальные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости дорожных конструкций в основном во II - III дорожно-климатических зонах.

1.3. Получение укрепленных материалов с пониженной теплопроводностью обеспечивается за счет использования составов смесей, которые включают следующие материалы, вяжущие вещества и добавки:

побочные продукты или отходы промышленного производства (золошлаки из отвалов тепловых электростанций, шлаки черной или цветной металлургии, горелые породы и т.п.), укрепленные одним цементом или цементом в сочетании с добавками жидкого битума либо СДБ или укрепленные гранулированными доменными шлаками либо золами уноса сухого отбора;

органические вяжущие вещества: жидкий битум, гудрон, битумная эмульсия, используемые в качестве добавок, уменьшающих общую пористость при одновременном увеличении количества замкнутых пор, а также повышающих гидрофобность укрепленного материала;

воздухововлекающие и пластифицирующие добавки, повышающие общую пористость материалов за счет увеличения количества замкнутых пор;

легкие заполнители: керамзитовый гравий, вспученные перлитовые пески и щебень, гранулы полистирола, аглопоритовый щебень, используемые в качестве добавок и обладающие хорошими теплоизоляционными свойствами.

1.4. Толщину морозозащитных слоев из укрепленных грунтов и материалов рассчитывают в соответствии с «Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-72 с учетом коэффициентов теплопроводности, приведенных в табл. 2.1 - 2.4 настоящих «Методических рекомендаций».

При этом полученную толщину дополнительно снижают на 20 - 25 % (при условии обеспечения требуемой прочности дорожной конструкции), так как при устройстве морозозащитных слоев из укрепленных грунтов и материалов уменьшается влажность подстилающих грунтов земляного полотна и величина морозного пучения.

1.5. Укрепленные морозозащитные слои укладывают шире слоя основания на 1 м с каждой стороны, при этом необходимо укреплять обочины для повышения их водонепроницаемости.

1.6. Составы смесей из укрепленных грунтов и материалов для устройства морозозащитных слоев подбирают, руководствуясь «Инструкцией» СН 25-74 (приложения 3, 4).

Коэффициенты теплопроводности укрепленных материалов определяют по методике, приведенной в «Методических рекомендациях по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев на пучиноопасных участках автомобильных дорог» (Союздорнии. М., 1976).

1.7. Выполнение предложений настоящих «Методических рекомендаций» позволяет:

уменьшать толщину дорожной одежды на 15 - 30 % и стоимость строительства морозозащитных слоев на 10 - 20 тыс. руб. и более на 1 км дороги с существенным сокращением транспортных перевозок;

обеспечить проезд технологического транспорта без устройства дополнительных слоев, что, как привило, предусматривают в случае сооружения морозозащитных слоев из песчаных грунтов.

1.8. Целесообразность использования тех или иных составов укрепленных грунтов и материалов, обеспечивающих уменьшение толщины морозозащитных слоев, устанавливают в каждом отдельном случае на основе технико-экономического обоснования и сравнения с вариантом конструкций с морозозащитными слоями из песка, щебня и других материалов.

2. Методы уменьшения теплопроводности укрепленных грунтов и отходов промышленности. Требования к грунтам, материалам, вяжущим и добавкам

2.1. Для уменьшения теплопроводности укрепленных материалов предусматривают следующие способы укрепления:

песчаные грунты укрепляют цементом в количестве 5 - 8 % с добавками СДБ, СНВ, ОСМ-2, ГКЖ-94 в количестве 0,5 - 1,5 % (от массы цемента) или с добавками битумной эмульсии, жидкого битума, гудрона в количестве 2 - 4 % (от массы грунта); золой уноса сухого отбора в количестве 15 - 20 % или гранулированным доменным шлаком в количестве 15 - 20 % в сочетании с 3 - 4 % цемента или с добавками 2 - 4 % битумной эмульсии, жидкого битума, гудрона; цементом в количестве 5 - 7 % или золой уноса сухого отбора в количестве 15 - 20 % с добавками 20 - 40 % керамзита, вспученного перлита, аглопорита или с 0,5 - 0,7 % (от массы смеси) гранул полистирола;

супесчаные и суглинистые грунты укрепляют цементом в количестве 6 - 8 % в сочетании с 0,5 - 2 % (от массы цемента) добавок СНВ, ОСМ-2, ГКЖ-94, СДБ или золой уноса сухого отбора в количестве 15 - 20 % с добавкой 1 - 2 % (от массы грунта) CaCl2, NaOH, Na2SO4 или извести; цементом в количестве 6 - 8 % или золой уноса сухого отбора в количестве 15 - 20 % с добавками 20 - 40 % керамзита, вспученного перлита, аглопорита или с 0,5 - 0,7 % гранул полистирола (от массы смеси);

золошлаковые смеси из отвалов тепловых электростанций укрепляют цементом в количестве 4 - 6 % или цементом с добавками жидкого битума, битумной эмульсии, гудрона в количестве 2 % или с СДБ, СНВ в количестве 0,5 - 1,5 %, золой уноса в количестве 15 %, известью в количестве 5 - 7 %, гранулированным доменным шлаком в количестве 15 % в сочетании с 2 - 4 % цемента;

шлаки черной и цветной металлургии и продукты их переработки, горелые породы и т.п. укрепляют цементом в количестве 4 - 8 %.

Выбор рекомендуемых в п. 2.1 составов смесей осуществляют в зависимости от наличия исходных компонентов смеси с учетом величины коэффициентов теплопроводности, приведенных в табл. 2.1 - 2.4.

2.2. Применение приведенных в п. 2.1 составов смесей для устройства морозозащитных слоев обеспечивает существенное уменьшение их толщины по сравнению с толщиной из традиционных материалов (табл. 2.5).

Таблица 2.1

Примечания: 1. Меньшие значения коэффициентов теплопроводности соответствуют материалам при влажности твердения, большие - водонасыщенным материалам (то же в табл. 2.2 - 2.4).

2. Приведенные коэффициенты теплопроводности соответствуют составам смесей с использованием, как правило, различных мелких, в том числе одноразмерных и пылеватых песков.

3. Составы смесей с керамзитом, аглопоритом и полистиролом разработаны в Ленинградском филиале Союздорнии.

Таблица 2.2

2.3. Укрепленные грунты и отходы промышленности, используемые для устройства морозозащитных слоев, должны удовлетворять требованиям II - III классов прочности согласно табл. 1 «Инструкции» СН 25-74.

2.4. Укрепляемые грунты, побочные продукты промышленного производства, вяжущие и добавки должны удовлетворять следующим требованиям:

грунты - требованиям «Инструкции» СН 25-74;

золошлаковые смеси из отвалов тепловых электростанций - требованиям «Методических рекомендаций по использованию золошлаковых смесей ТЭС для устройства укрепленных оснований и морозозащитных дорожных одежд» (Союздорнии. М., 1977).

Пригодность шлаков черной и цветной металлургии и продуктов их переработки (шлакового щебня, гранулированного шлака, шлаковой пемзы и др.) устанавливают по результатам испытания образцов из этих материалов, укрепленных цементом. Аналогичным способом устанавливают возможность использования горелых пород угольных шахт. При этом следует учесть, что укрепленные шлаковые материалы и горелые породы угольных шахт должны соответствовать требованиям II - III классов прочности табл. 1 «Инструкции» СН 25-74.

Таблица 2.3