Страница 2: Методические рекомендации по применению шлакоминеральных и цементоминеральных материалов в основаниях дорожных одежд (46170)

Таблица 5

Шлаковое вяжущее с добавкой извести

2.15. Шлаковое вяжущее с активатором известью рекомендуется получать путем совместного измельчения шлака и извести или тщательного смешения подготовленного шлака с известью.

Известь должна отвечать требованиям ГОСТ 9179-70.

2.16. Активность вяжущего с добавкой извести повышается с увеличением удельной поверхности шлака и содержания активатора по зависимостям, приведенным в приложении 7 (рис. 1), а также во времени (см. приложение 7, рис. 2).

Марка вяжущего определяется по ГОСТ 3344-73.

Ориентировочные составы вяжущего для получения различных марок вяжущего приведены в табл. 6.

Таблица 6

2.17. Рост активности шлакового вяжущего с добавками извести во времени определяется следующими зависимостями (см. приложение 7, рис. 3, 4):

 = 11,9 + 2,2 Rпроп при Ккор = 0,77;

 = 20,1 + 1,16  при Ккор = 0,94;

 = 1,53  - 10,7 при Ккор = 0,9;

 = 1,44 - 2,5;

 = 2,5 - 28.

2.18. Физико-механические показатели шлакового вяжущего с добавкой извести, установленные при испытании ускоренными и стандартными методами, должны удовлетворять требованиям табл. 7.

Таблица 7

Шлаковое вяжущее с добавкой других активаторов

2.19. В качестве активаторов измельченного шлака рекомендуется также применять содощелочной плав, нитриты и нитраты кальция, а также другие добавки, содержащие соли и щелочи щелочноземельных металлов.

2.20. Активатор может вводиться как в процессе помола шлака, так и в виде водных растворов при приготовлении смеси.

2.21. С увеличением удельной поверхности шлака и количества активатора марка шлакового вяжущего увеличивается. Применение шлака с удельной поверхностью от 2500 до 6000 см2/г с добавкой активатора до 10 % позволяет получить вяжущее марок от 100 до 600.

3. Прочность и причины разрушения материалов, обработанных неорганическими вяжущими

3.1. Требуемая прочность обработанных материалов зависит от содержания вяжущих и соотношения в них шлака и активаторов, которые определяют интенсивность процессов их гидратации и гидролиза в смесях, а также от марки вяжущего, количества воды в смеси, гранулометрического состава и физико-механических характеристик каменных материалов.

3.2. Срок службы каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими, в основаниях дорожных одежд может оцениваться:

начальной прочностью на растяжение при изгибе и связанными с ней прочностью при растяжении и сжатии, а также модулем упругости материала, обеспечивающими его работу в заданный период времени при заданных механических нагрузках и воздействиях климатических факторов;

долговечностью материала, определяемой, во-первых, усталостью материала при испытании его на изгиб от действия многократных нагрузок и, во-вторых, морозо- и водостойкостью материала, а также температуроустойчивостью конструкции из этого материала.

4. Способы регулирования прочности обработанных материалов

4.1. На прочность обработанных материалов влияет крупность заполнителя (приложение 8, рис. 1). При замене песка на гравийно-песчаную смесь с максимальной крупностью зерен 20 мм прочность обработанных материалов повышается на 10 - 20 %, что обусловливается более полным обволакиванием каменных материалов вяжущим вследствие уменьшения их удельной поверхности, а также повышенной каркасностью гравийно-песчаной смеси по сравнению с песком.

4.2. Щебень остроугольной формы по сравнению с окатанной округлой формой зерен гравия имеет лучшее сцепление с вяжущим, а также лучшее сцепление зерен каменного материала между собой (см. приложение 8, рис. 1). Поэтому расход шлакового вяжущего при замене щебня на гравий для получения равнопрочного обработанного материала рекомендуется увеличивать на 10 - 15 %.

4.3. На прочность обработанных материалов влияет различная, в зависимости от природы каменного материала, адгезионная прочность сцепления его с цементным камнем.

Наименьшую прочность имеют обработанные материалы, приготовленные на гранитном щебне. Прочность их увеличивается при использовании щебня из гравия с зернами из известняка, поверхность которого обеспечивает хорошее сцепление с вяжущим. Использование известнякового щебня позволяет получать еще более высокую прочность.

Максимальную прочность имеют обработанные материалы на шлаковом щебне. В этом случае наряду с химическим взаимодействием между цементным камнем и заполнителем действует фактор механического сцепления, на который оказывает значительное влияние шероховатость поверхности прочных шлаковых зерен и родство природы заполнителя и вяжущего. Замена гранитного щебня на шлаковый увеличивает прочность обработанных материалов на 5 - 10 % (см.: приложение 8, рис. 1).

4.4. Марка природного каменного материала в пределах 200 - 400 незначительно влияет на прочность обработанных смесей, что обусловлено значительно меньшей прочностью смесей по сравнению с прочностью каменного материала (см. приложение 8, рис. 2).

4.5. От марки применяемого легкого искусственного крупного заполнителя зависит марке обработанных материалов. Так, с заполнителем марки П35 можно получить обработанные материалы марки 40. Снижение марки заполнителя с П35 до П25 приводит к уменьшению марки материала до 20.

4.6. Прочность обработанных материалов при увеличении в смеси содержания природного щебня (гравия) с 40 до 70 % и уменьшении количества песка в пределах граничных кривых плотных смесей возрастает на 10 - 20 % из-за повышенной каркасности многощебенистых смесей (см. приложение 8, рис. 2).

При увеличении в смеси содержания легкого искусственного щебня (гравия) с 36 до 64 % и уменьшении содержания природного песка с 64 до 36 %, что соответствует кривым плотных смесей с коэффициентом сбега 0,6 - 0,8, прочность обработанных смесей снижается за счет малой прочности зерен легкого заполнителя по сравнению с прочностью природных зерен.

4.7. При повышении в смеси содержания пылеватых частиц до 5 % прочность обработанных материалов возрастает на 20 - 80 % в связи с увеличением плотности, смеси (см. приложение 8, рис. 2).

4.8. Прочность каменных материалов, обработанных шлаковыми вяжущими различной крупности, при повышении содержания в шлаке частиц мельче 0,071 мм с 1 до 90 % возрастает в 4 - 6 раз вследствие увеличения удельной поверхности шлака (приложение 9, рис. 2).

4.9. С повышением содержания шлакового вяжущего (шлак + цемент) в смеси в пределах 5 - 20 % прочность обработанных материалов при сжатии соответственно увеличивается в 1,4 - 1,6 раза (см. приложение 9, рис. 2, а).

4.10. Увеличение содержания активатора цемента с 0 до 3 % повышает прочность обработанных материалов в 5 - 10 раз (см. приложение 9, рис. 2, б). Увеличение марки вяжущего с 200 до 400 повышает прочность обработанных смесей в 1,5 - 2 раза.

4.11. Связь между пределом прочности обработанных материалов при сжатии в возрасте 28 и 90 суток и расходом шлакового вяжущего различных марок (см. приложение 9, рис. 3, а, б) может быть определена по следующим зависимостям:

 = 3,64×(% М100) - 28,32;  = 3,64??(% М100) - 16,1;

 = 3,80×(% М200) + 2,5;  = 3,80??(% М200) + 14,7;

 = 3,84×(% М300) + 24,23;  = 3,84??(% М300) + 36,4;

4.12. Ориентировочный расход вяжущего в зависимости от его марки для получения обработанных материалов требуемых марок по прочности при сжатии приведен в табл. 8. В случае раздельной подачи компонентов вяжущего ориентировочный расход принимают по табл. 8.

Таблица 8

4.13. Обработанные материалы являются медленнотвердеющими материалами, прочность которых нарастает постепенно в течение года. Связь между пределом прочности обработанных материалов при сжатии в различном возрасте определяется зависимостями, приведенными в приложении 8 (рис. 4), и по формулам:

Таблица 9

Примечание. Применялся цемент марки 400.

 = 0,67× - 1 при Ккор = 0,96;

 =  + 12,2 при Ккор = 0,98;

 =  + 27 при Ккор = 0,98;

= 0,97 + 15 при Ккор = 0,96.