Министерство транспортного строительства

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УКРЕПЛЕНИЮ ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ ГРАНУЛИРОВАННЫМИ ФОСФОРНЫМИ ШЛАКАМИ

Одобрены Министерством автомобильных дорог Казахской ССР

 

 

Москва 1975

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УКРЕПЛЕНИЮ ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ ГРАНУЛИРОВАННЫМИ ФОСФОРНЫМИ ШЛАКАМИ. М., Союздорнии, 1975.

Излагаются конструктивные требования к засоленным грунтам, укрепленным фосфорным шлаком; указывается область применения этих грунтов; рассматриваются физико-механические свойства грунтов, укрепленных шлаковыми вяжущими. Даны требования к исходным материалам (грунты, молотый гранулированный фосфорный шлак, активирующие добавки); основы проектирования составов смесей из засоленных грунтов, укрепленных фосфорным шлаком. Приводится технико-экономическое обоснование составов смеси; особенности технологии производства работ при строительстве земляного полотна и конструктивных слоев дорожных одежд из засоленных грунтов, укрепленных шлаковыми вяжущими, изложены мероприятия по уходу и контролю качества работ, а также требования техники безопасности.

Табл. 4.

Предисловие

Одним из путей использования местных материалов для создания прочных и дешевых конструктивных слоев дорожных одежд является применение в засушливых зонах страны засоленных грунтов, укрепленных молотым гранулированным фосфорным шлаком.

Применение фосфорного шлака для укрепления засоленных грунтов обусловливается возможностью использования естественных солей грунта для активации процессов твердения шлака и получения прочного водо- и морозостойкого материала.

«Методические рекомендации по укреплению засоленных грунтов гранулированными фосфорными шлаками» разработаны Казахским филиалом Союздорнии с использованием действующих нормативных документов по укреплению грунтов.

В настоящих «Методических рекомендациях» излагаются требования к исходным материалам, указывается область применения засоленных грунтов, укрепленных фосфорным шлаком, приводятся конструктивные требования к шлакогрунту, основы проектирования составов смесей с технико-экономическим обоснованием, особенности технологии производства работ, мероприятия по уходу и контролю качества работ и требования техники безопасности.

«Методические рекомендации» составили кандидаты технических наук Е.В. Каганович и В.С. Бочаров.

Все замечания и предложения просьба направлять по адресу: 143900 Балашиха-6 Московской области, Союздорнии или 480061 г. Алма-Ата, ул. Петрова, 9, Казахский филиал Союздорнии.

Конструктивные требования к засоленным грунтам, укрепленным фосфорным шлаком, и область их применения

1. Засоленные грунты, укрепленные молотым гранулированным фосфорным шпаком без добавок, рекомендуется применять для устройства различных конструктивных слоев дорожных одежд в зависимости от характера и степени засоления согласно табл. 1.

2. Засоленные грунты, укрепленные цементно-шлаковым, известково-шлаковым вяжущими, шлаком с добавками хлористого кальция или соды, независимо от степени и качественного характера засоления могут быть применены для устройства верхнего и нижнего слоев основания под капитальные и усовершенствованные типы покрытий на дорогах II - IV категорий, а также под однослойные покрытия с двойной поверхностной обработкой на дорогах IV - V категорий в условиях IV и V дорожно-климатических зон.

3. Толщины конструктивных слоев из засоленных грунтов, укрепленных шлаковым вяжущим, рассчитывают в соответствии с требованиями «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» (ВСН 46-72). При этом верхний слой земляного полотна, уплотненный на глубину 20 - 30 см до плотности, соответствующей коэффициенту уплотнения не менее 1,0, рассматривают как конструктивный слой.

4. Основания из засоленных грунтов, укрепленных шлаковыми вяжущими, устраивают в один или два слоя. Толщина каждого слоя в плотном теле должна быть не менее 10 см и не более 25 см.

5. Засоленные грунты, укрепленные фосфорными шпаками с добавками и без добавок, должны удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 2.

Таблица 1

Область применения засоленных грунтов, укрепленных фосфорным шлаком без добавок

Конструктивные слои

Допустимое содержание легкорастворимых солей в зависимости от качественного характера засоления

хлоридном и сульфатно-хлоридном

сульфатном и хлоридно-сульфатном

содовом

Верхний слой основания под двухслойным асфальтобетонным покрытием или основание под цементобетонным покрытием

1 - 8 % при Na2SO4

 10 % при Na2SO4 < 1 %

 

Нижний слой основания под двухслойным покрытием из асфальтобетонной и битумоминеральной смесей

< 10 % при Na2SO4 < 1 %

То же

> 0,5 %

Верхний слой основания под однослойным покрытием из битумоминеральной смеси или холодного асфальтобетона

1 - 8 % при Na2SO4 < 1 %

"

 

Нижний слой основания под однослойным покрытием из битумоминеральной смеси или холодного асфальтобетона

< 10 % при Na2SO4 < 2 %

 10 % при Na2SO4 < 2 %

Без ограничений

Однослойное покрытие из укрепленного грунта с двойной поверхностной обработкой

< 10 % при Na2SO4 < 1 %

 10 % при Na2SO4 < 1 %

> 0,5 %

Верхняя часть земляного полотна в условиях 3-го типа местности с целью повышения водо- и морозостойкости и прочности грунтового основания дорожных одежд (ориентировочный расход вяжущего 10 - 15 %)

< 10 %

< 8 %

Без ограничений

Примечание. При устройстве конструктивных слоев дорожных одежд из шлакогрунта в условиях V дорожно-климатической зоны ниже линии Баку - Нукус - Кзыл-Орда - Фрунзе единственным ограничением в применении засоленных грунтов является содержание сульфата натрия не более 2 %.

Таблица 2

Физико-механические свойства грунтов, укрепленных шлаковыми вяжущими

Наименование показателей

Класс прочности

I

II

III

Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов (90-суточного твердения), кгс/см2

60 - 40

40 - 20

20 - 10

Предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов (90-суточного твердения), кгс/см2 не менее

10

6

2

Коэффициент морозостойкости, не менее

0,75

0,70

0,65

Влажность образна после испытания на замораживание-оттаивание, % массы сверх оптимальной влажности при уплотнении, не более

2

4

4

6. Засоленные грунты, укрепленные шлаковыми вяжущими, I и II классов прочности применяют для устройства оснований под усовершенствованные покрытий капитального и облегченного типа на дорогах II - III категорий, а грунты, укрепленные шлаком без добавок, II - III классов прочности - для устройства нижних слоев оснований под усовершенствованные покрытия капитального и облегченного типа на дорогах III категории, оснований под облегченные и переходные типы покрытий на дорогах IV - V категорий и покрытий с двойной поверхностной обработкой на дорогах V категории.

7. Покрытия из грунтов, укрепленных шлаком с добавками и без добавок, являются переходными и при изменении интенсивности движения используются в порядке стадийного строительства как основание под усовершенствованные типы.

8. Укрепление засоленных грунтов фосфорным шлаком в количестве 10 - 15 % рекомендуется при сооружении верхней части (толщиной 0,3 - 0,5 м) земляного полотна в условиях 3-го типа местности по увлажнению для повышения в 2 - 3 раза прочностных показателей и водостойкости грунтового основания дорожных одежд.

Требования к материалам

Грунты

9. Для укрепления шлаком без добавок и с добавками пригодны грунты всех разновидностей качественного характера засоления: хлоридного, сульфатно-хлоридного, хлоридно-сульфатного, сульфатного и содового.

Качественный характер засоления определяется отношением содержания в грунте ионов Cl' выраженного в миллиэквивалентах на 100 г сухого грунта, к содержанию ионов SO"4 и принимается в соответствии с приложением 3 «Указаний по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог» (СН 449-72).

10. Для укрепления шлаком без добавок и с добавками пригодны грунты со степенью засоления не более 10 % при содержании в них сульфата натрия не более 2 %.

11. Для укрепления молотым гранулированным фосфорным шлаком с добавками и без добавок пригодны разнообразные по генезису и гранулометрическому составу грунты: пылеватые пески, супеси и суглинки всех разновидностей.

12. Наиболее пригодны для укрепления шлаком и шлаковыми вяжущими супеси легкие и крупные, легкие суглинки, близкие к оптимальному составу.

13. Засоленные пески, не содержащие глинисто-пылеватых фракций, следует укреплять шлаком и шлаковыми вяжущими после предварительного улучшения их гранулометрического состава до оптимального путем введения добавок суглинистых грунтов.

14. Тяжелые суглинки и тяжелые пылеватые суглинки рекомендуется укреплять шлаком и шлаковыми вяжущими после улучшения их гранулометрического состава крупнозернистыми песчаными, гравийно-песчаными добавками на основании лабораторного подбора состава и экономических расчетов.

При выборе вида и количества гранулометрической добавки нужно руководствоваться в первую очередь технико-экономическими соображениями (дальность возки, стоимость, расход и др.).

Молотый гранулированный фосфорный шлак

15. Для проявления скрытой гидравлической активности гранулированного фосфорного шлака к нему добавляют активаторы процесса твердения. Активаторами при укреплении засоленных грунтов могут быть естественные соли и дополнительные добавки извести, цемента, хлористого кальция, соды и др.

16. Для приготовления вяжущих материалов фосфорный шлак либо заранее складируют в штабеля или используют его непосредственно после грануляции.

Активность складированного в штабеля немолотого гранулированного фосфорного шлака практически длительное время не изменяется (до 2 лет).

17. Химический состав шпаков должен соответствовать требованиям табл. 3.

Шлаки должны содержать не менее 80 % стекловидного нераскристаллизованного вещества. Химический анализ фосфорных шлаков определяют по ГОСТ 5382-65 «Цементы. Методы химического анализа».

Таблица 3

Химический состав гранулированного фосфорного шлака

Компоненты

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

P2O5

Содержание, %

40 - 47

41 - 48

До 5

Не менее 2,5

Не более 2,0

18. Для укрепления грунтов фосфорный шлак применяют в молотом виде. Тонкость его помола должна соответствовать тонкости помола цемента, т.е. остаток на сите № 008 по ГОСТ 3584-53 (размер стороны ячейки сита в свету 0,08 мм) должен быть не более 15 % от веса пробы.

Перед помолом гранулированный фосфорный шлак необходимо высушить.

Активирующие добавки

19. Цемент, известь, хлористый кальций, углекислый натрий, используемые как активирующие добавки, рекомендуется применять: для улучшения процесса твердения смеси грунта со шлаком, повышения прочности, водо- и морозостойкости шлакогрунта и, следовательно, уменьшения толщины конструктивного слоя и расширения области применения этого материала.

В качестве активатора процесса твердения фосфорного шлака могут быть использованы:

- портландцемент и шлакопортландцемент всех марок, отвечающие требованиям ГОСТ 10178-62* «Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и их разновидности», а также местное вяжущее Курдайского завода, отвечающее «Техническим условиям 218 - КазССР 22-72»;

- гидрофобная или молотая негашеная известь с содержанием активных CaО + MgO не менее 60 %. Тонкость помола извести определяется остатком на сите № 008, который должен быть не более 10 %;

- хлористый кальций, применение которого приводит к улучшению условий твердения шлакогрунтовых смесей, к снижению пористости шлакогрунта, уменьшению водопоглощения, повышению водо- и морозостойкости.

Твердый хлористый кальций должен отвечать требованиям ГОСТ 450-70 «Кальций хлористый технический» или ВТУ МХП 4401-55 «Кальций хлористый безводный».

20. Наиболее эффективным способом введения порошкообразных активирующих добавок (извести, цемента) является применение готовых цементно-шлакового и известково-шлакового вяжущих. Соотношение между компонентами вяжущего определяется лабораторным подбором составов смесей.

21. Растворимые в воде активаторы (хлористый кальций, сода) необходимо вводить в смесь вместе с водой, общее количество которой определяется потребностью грунта при оптимальном увлажнении.

Вода

22. Для приготовления шлакогрунтовых смесей и полива при уходе за шлакогрунтом можно применять пресную и минерализованную воду.

При использовании минерализованной воды общее содержание солей (имеющихся в грунте и вводимых при увлажнении) не должно превышать пределов, приводимых в табл. 1. Это содержание солей определяется по формуле