Страница 2: Методические рекомендации по устройству щебеночных оснований, обработанных пескоцементной смесью (46171)

3.5. Содержание в щебне слабых и выветрелых пород не должно превышать 15 %, зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в щебне не ограничивается, пылевидных и глинистых частиц должно быть не более 4 %, в том числе комков глинистых частиц размером более 5 мм - 2 %.

3.6. Потери в массе при испытании шлакового щебня на устойчивость структуры не должны быть более 7 %.

3.7. Для обработки щебня можно использовать пескоцементную, пескошлаковую (на основе измельченного шлака черной металлургии и активатора-цемента) и пескозольную смеси (на основе зол и шлаков ТЭЦ), а также недробленый гранулированный доменный шлак и белитовые шламы.

3.8. Перечисленные в п. 3.7 смеси должны отвечать требованиям ГОСТ 23558-79. Сопротивление сжатию пескоцемента в возрасте 28 сут, а шлака и шлама в возрасте 90 сут должно быть не менее 3 МПа. В каждом конкретном случае марку образцов из смеси следует назначать так, чтобы получить требуемую прочность (расчетный модуль упругости) обработанной части слоя и всей конструкции основания в целом согласно табл. 3.

Состав пескоцементной смеси определяют в каждом конкретном случае лабораторным подбором.

3.9. Морозостойкость пескоцемента, определяемая по ГОСТ 23558-79, должна отвечать требованиям, приведенным в табл. 5.

3.10. Цемент для пескоцементной смеси должен отвечать требованиям ГОСТ 10178-76. Начало схватывания цемента - не ранее 2 ч после затворения.

Рекомендуется применять портландцемент и шлакопортландцемент марок 300 и 400.

Таблица 5

3.11. В качестве заклинивающего и вяжущего материала в предлагаемой конструкции можно использовать гранулированные доменные шлаки или шлаковую мелочь с активностью по ГОСТ 3344-73 более 5 МПа и максимальной крупностью 5 мм.

3.12. Вместо пескоцементной смеси могут быть использованы для обработки щебня отходы производства глинозема - белитовые (нефелиновый или бокситовый) шламы со следующими характеристиками:

Максимальная крупность зерен, мм, не более........................................ 5

Модуль крупности по ГОСТ 8736-77....................................................... 1 - 2,5

Содержание ?? - двухкальциевого силиката, %....................................... 40 - 85

Насыпная плотность, кг/м3........................................................................ 900 - 1200

Естественная влажность, %...................................................................... 15 - 30

Оптимальная влажность, %...................................................................... 20 - 25

Предел прочности при сжатии шлама в

возрасте 90 сут, МПа, не менее................................................................. 3

3.13. Песок должен отвечать требованиям ГОСТ 8736-77 с приведенными далее дополнениями.

Содержание пылевидных глинистых и илистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 8 % в природных песках, 10 % - дробленых из отсевов, в том числе содержание глины в комках должно быть не более 2 %.

Содержание частиц менее 0,14 мм в природных песках не должно превышать 30 %, в дробленых из отсевов карбонатных пород - 40 %.

Число пластичности фракций песка мельче 0,63 мм не должно превышать 2.

3.14. При обработке щебня фракции 70 - 120 мм допускается использовать песчано-гравийную смесь и отсевы дробления с максимальной крупностью 20 мм. При обработке щебня фракции 40 - 70 мм в песке не должно быть зерен крупнее 10 мм, при обработке щебня фракций 20 - 40 мм - крупнее 3 (5) мм.

3.13. Для приготовления смесей и поливки щебня рекомендуется использовать воду, пригодную для питья.

3.16. Чтобы сократить расход цемента на 10 - 15 % и улучшить технологические свойства пескоцемента (увеличить подвижность), следует в воду затворения вводить СДБ в количестве 0,5 - 1 % массы цемента.

Расход СДБ уточняют при лабораторном подборе состава пескоцементной смеси из конкретных материалов.

4. Технико-экономический выбор основания дорожной одежды

4.1. В зависимости от глубины пропитки, а также требуемого среднего модуля упругости слоя основания можно применять конструкции оснований, приведенные на рис. 2.

4.2. Конструкцию основания необходимо выбирать на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом стоимости материалов и состава смеси.

Стоимость единицы площади конструкции основания Сщпц складывается из стоимости щебня Сщ и пескоцементной смеси Спц, расходуемых на сооружение этой конструкции:

Сщпц = Сщ + Спц.                                                          (1)

Рис. 2. Примеры конструкций щебеночных оснований, обработанных неорганическими вяжущими на различную глубину.

Еср - средний модуль упругости слоя основания, МПа; h - общая толщина основания, см; h1 - толщина верхней, обработанной части слоя, см. Цифры у конструкций - модули упругости, МПа.

Стоимость щебня определяют по формуле

                           (2)

где С'щ - стоимость 1 м3 щебня, руб.;

l, b - длина и ширина участка соответственно, м;

h2 - толщина нижней, необработанной части слоя, м;

Кущ - коэффициент уплотнения щебня;

Кп - коэффициент потерь, Кп = 1,03;

h1 - толщина верхней, обработанной части слоя, м;

ρщпц - средняя плотность смеси щебня с пескоцементом, т/м3;

 - содержание щебня в верхней, обработанной части слоя, доли единицы;

ρнщ - насыпная плотность щебня, т/м3.

Стоимость пескоцементной смеси определяют по формуле

         (3)

где С'п , С'ц - стоимость 1 м песка и 1 т цемента соответственно, руб.;

 - содержание пескоцемента в смеси его со щебнем, доли единицы;

ρпц - средняя плотность пескоцемента, т/м3;

ρнп - насыпная плотность песка, т/м3;

 - содержание цемента в пескоцементе, доли единицы;

 - содержание песка в пескоцементе, доли единицы.

4.3. Поскольку стоимость щебня чаще всего составляет 3 - 8 руб., а песка - 2 - 5 руб. за 1 м3, оптимальный вариант конструкции из приведенных на рис. 2 целесообразно принимать, учитывая следующее:

при сохранении постоянной общей толщины конструкции, среднего модуля упругости и соотношения толщин верхней и нижней частей слоя экономически более выгодно применять в нижнем слое материал с высоким модулем упругости, а в верхнем - низкомарочные обработанные материалы;

при сохранении постоянного среднего модуля упругости и общей толщины слоя основания с увеличением модуля упругости верхней обработанной части слоя и уменьшением глубины пропитки стоимость конструкции уменьшается;

при сохранении постоянной глубины пропитки с увеличением среднего модуля упругости (при уменьшении толщины основания) стоимость конструкции уменьшается;

устраивать основание из щебня, обработанного в верхней части пескоцементной смесью, экономически выгоднее, чем равнопрочное основание, полностью устроенное из этих материалов (при равных их стоимостях).

Пескоцементное основание дешевле, чем основание из щебня с пескоцементом при стоимости щебня более 4 - 5 руб. за 1 м3.

5. Проектирование оснований

5.1. Для проектирования оснований необходимы:

требуемый модуль упругости конструкции основания;

требуемая морозостойкость щебня и пескоцемента;

толщина основания;

характеристики щебня (зерновой состав, прочность, морозостойкость, исходная горная порода);

характеристики песка (модуль крупности, вид песка по происхождению);

марка цемента;

механизмы для пропитки и принятая в соответствии с этим глубина пропитки щебня пескоцементом.

5.2. При проектировании оснований следует:

определить требуемый модуль упругости верхней, обработанной и нижней, не обработанной по «Инструкции» ВСН 46-83 части слоя при заданных общем модуле упругости конструкции и глубине пропитки, а также при известных характеристиках щебня;

определить (исходя из модуля упругости) требуемую прочность верхней, обработанной части слоя;

определить необходимую прочность пескоцемента, обеспечивающую требуемую прочность обработанной части слоя;

проверить, соответствует ли морозостойкость пескоцемента заданным требованиям;

определить количество вяжущего в пескоцементной смеси требуемой прочности;

определить необходимое количество воды в пескоцементной смеси на единицу площади конструкции;

определить количество воды, необходимой для полива единицы площади щебеночного слоя;

установить количество пескоцементной смеси, потребной для пропитки щебня данного зернового состава на принятую глубину на единицу площади конструкции;

определить расход щебня, песка и цемента для единицы площади проектируемой конструкции основания.

8.3. Требуемый модуль упругости верхней, обработанной части слоя можно определить по формулам

или                                                                                               (4)

где Еср - проектный средний модуль упругости конструкции, МПа;

Е1 - требуемый модуль упругости верхней, обработанной части слоя, МПа;

Е2 - заданный модуль упругости щебеночного слоя, пронимаемый по табл. 2 настоящих «Методических рекомендаций» в зависимости от прочности, зернового состава и породы намечаемого к использованию щебня, МПа;

h1 - толщина верхней, обработанной части слоя, м; принимается по заданию с учетом требований настоящих «Методических рекомендаций» в зависимости от намеченной технологии строительства;

h2 - толщина нижней щебеночной части слоя, м; принимается по заданию, исходя из обшей требуемой толщины основания.

Значение модуля упругости верхней, обработанной части слоя для наиболее распространенных значений средних модулей упругости слоя и модуля упругости щебеночных слоев можно найти по табл. 1 настоящих «Методических рекомендаций».

5.4. Требуемую прочность верхней, обработанной части слоя  можно рассчитать по корреляционной зависимости между прочностью Rсж (МПа) и модулем упругости Е1 (МПа) этого материала:

 или                                              (8)

Марку по прочности обработанных материалов в соответствии с ГОСТ 23588-79 для различных модулей упругости следует принимать по табл. 3 настоящих «Методических рекомендаций».

5.5. Требуемую прочность пескоцемента  или другого вяжущего, обеспечивающую необходимую прочность обработанной части слоя Rщпц следует рассчитывать по зависимостям:

 при Щ : ПЦ = 80 : 20,

 при Щ : ПЦ = 65 : 35,                                    (6)

 при Щ : ПЦ = 50 : 50.

Установить марку пескоцемента по прочности (сопротивление сжатию), потребную для обеспечения необходимой марки по прочности обработанной части слоя при различных соотношениях щебня и пескоцемента, можно по табл. 3 настоящих «Методических рекомендаций».

5.6. Пескоцемент с характеристиками, рассчитанными в соответствии с требованиями, приведенными в пп. 5.3 - 5.5, следует проверять на морозостойкость. Требования к морозостойкости пескоцемента для конкретных климатических условий строительства, категории дороги и слоя дорожной одежды приведены в табл. 8 настоящих «Методических рекомендаций».

Ориентировочно морозостойкость пескоцемента в зависимости от его марки по прочности можно рассчитать по следующим корреляционным зависимостям:

                                                     (7)

Окончательно морозостойкость пескоцемента определяют в лаборатории экспериментально в соответствии с ГОСТ 23558-79.

В случае, если пескоцемент с требуемой маркой по прочности не отвечает требованиям по морозостойкости, приведенным в табл. 5 настоящих «Методических рекомендаций», то экспериментально подбирают пескоцемент с необходимой прочностью, отвечающей также заданным требованиям по морозостойкости. После этого при необходимости пересчитывают конструкцию с новой маркой пескоцемента.

5.7. Расход цемента марки 400 Пц (%) для получения пескоцемента требуемой марки по прочности в возрасте 28 сут Rпц (МПа) можно ориентировочно рассчитать по следующим корреляционным зависимостям:

Rпц = 0,5Пц или Пц = 2Rпц.                                                  (8)

При использовании песков различных зернового состава и природы ориентировочный расход цемента марки 400 можно принимать по табл. 6 настоящих «Методических рекомендаций» и уточнять при лабораторном подборе конкретных материалов в соответствии с требованиями ГОСТ 23558-79. При этом следует приготавливать три серии образцов с разным количеством цемента.

Таблица 6