МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
государственный всесоюзный дорожный НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МАЛОЩЕБЕНОЧНЫХ БЕТОНОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Одобрены Минтрансстроем
МОСКВА 1977
Дано определение дорожного малощебеночного бетона и рассмотрены технологические особенности малощебеночных бетонных смесей, а также свойства бетонов на их основе. Показана эффективность применения малощебеночных бетонов в зависимости от технологии устройства бетонных покрытий.
Изложены требования к малощебеночному бетону, бетонной смеси и составляющим материалам, а также рассмотрены особенности подбора состава бетона, технологии строительства, расчета и проектирования покрытий из малощебеночных бетонов.
Применение малощебеночных бетонов способствует повышению качества строительства и долговечности бетонных покрытий, уменьшению расхода привозного дорогостоящего щебня в среднем на 0,3 тыс. м3 и, следовательно, снижению стоимости строительства (1 км покрытия на 3 - 5 тыс. руб.) и уменьшению объема железнодорожных перевозок.
Табл. 3, рис. 2.
Предисловие
Обеспечение качества строительства и долговечности бетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов, особенно при внедрении новой технологии устройства бетонных покрытий в скользящей опалубке, - важнейшая задача современного дорожного строительства. Вместе с тем остается актуальной проблема снижения стоимости 1 м3 бетона за счет сокращения расхода привозного дорогостоящего щебня и максимального использования местных строительных песков. Применение дорожных бетонов с меньшим, чем было принято ранее, содержанием щебня - так называемых малощебеночных бетонов - будет способствовать решению указанных задач.
Наряду с повышением качества строительства и долговечности бетонных покрытий и уменьшением расхода привозного дорогостоящего щебня применение малощебеночных бетонов позволит снизить стоимость строительства 1 км покрытия на 3 - 5 тыс. руб., увеличить срок службы покрытия примерно в 1,5 раза и уменьшить объем железнодорожных перевозок каменных материалов.
В Союздорнии разработаны «Методические рекомендации по применению малощебеночных бетонов для строительства бетонных покрытий», в которых рассмотрены технологические особенности малощебеночных бетонных смесей, изложены требования к этим смесям и к составляющим их материалам, а также дана технология устройства покрытий из малощебеночных бетонов.
«Методические рекомендации» составлены кандидатами технических наук А. М. Шейниным и В. И. Коршуновым при участии инж. А. Н. Рвачева.
1. Общие положения
1. «Методические рекомендации по применению малощебеночных бетонов для строительства бетонных покрытий» могут быть использованы при устройстве монолитных бетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов.
2. Настоящие «Методические рекомендации» дополняют «Инструкцию по устройству цементобетонных покрытий автомобильных дорог» ВСН 139-68 и «Методические рекомендации по конструкции и технологии строительства дорожных одежд с цементобетонным покрытием, устраиваемых высокопроизводительным комплектом машин со скользящими формами» (Союздорнии. М., 1976) в части применения малощебеночных бетонов.
3. К малощебеночным бетонам относят разновидность обычного дорожного бетона с содержанием крупного заполнителя менее 1100 - 1150 кг/м3 (коэффициент раздвижки зерен щебня раствором более 1,7 - 1,9). Наиболее эффективны по своим технологическим свойствам и технико-экономическим показателям малощебеночные бетоны с содержанием щебня 800 - 900 кг/м3 (коэффициент раздвижки около 2,5 - 2,8). При приготовлении малощебеночных бетонов необходимо применять комплексные (пластифицирующую и воздухововлекающую) добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ).
4. Для малощебеночных смесей характерны:
повышенная седиментационная устойчивость в процессе технологической переработки;
высокая удобообрабатываемость (отделываемость);
повышенная устойчивость кромок и боковых граней свежеотформованной бетонной плиты после прохождения скользящей опалубки;
высокая воздухоудерживающая способность.
По сравнению с обычными бетонами, равнопрочными при сжатии, малощебеночные бетоны обладают повышенной прочностью при растяжении и на растяжение при изгибе, а также высокой стойкостью против действия мороза и хлористых солей, используемых для борьбы с гололедом.
5. Высокую стойкость малощебеночного бетона к одновременному действию мороза и хлористых солей, применяемых для борьбы с гололедом, обеспечивают комплексные добавки ПАВ, соблюдение требований к исходным материалам для бетона, правил проектирования состава бетона и производства строительных работ, изложенных в настоящих «Методических рекомендациях».
6. Технологические особенности малощебеночных бетонных смесей и строительно-технические свойства бетонов на их основе позволяют использовать для устройства покрытий неподвижную (рельс - формы) и скользящую опалубку. При скоростном строительстве бетонных покрытий в скользящей опалубке малощебеночные бетоны наиболее эффективны.
7. Технико-экономическая эффективность применения малощебеночных бетонов в дорожном строительстве обеспечивается повышением качества строительства и долговечности бетонных покрытий, уменьшением расхода привозного дорогостоящего щебня и сокращением объема железнодорожных перевозок.
Экономическую целесообразность применения малощебеночных бетонов определяют на стадии проектирования автомобильной дороги или при подборе состава бетона путем сравнения вариантов с учетом конкретных условий строительства и стоимости составляющих материалов.
8. В сфере строительного производства экономически целесообразно применять малощебеночные бетоны при условии, что
С'б < Сб,
где Сб, С'б - стоимость 1 м3 соответственно обычного и малощебеночного бетонов.
Стоимость 1 м3 бетона можно определять по стоимости составляющих материалов: цемента, щебня и песка (франко-бетонный завод).
9. При строительстве монолитных армобетонных и железобетонных дорожных и аэродромных покрытий рекомендуется использовать малощебеночные бетоны с расходом щебня не менее 800 - 900 кг/м3.
10. Применение малощебеночных бетонов для строительства предварительно напряженных покрытий требует дополнительного экспериментального обоснования.
11. Основные положения настоящих «Методических рекомендаций» можно использовать при внедрении малощебеночных бетонов с содержанием щебня до 800 - 900 кг/м3. Малощебеночные бетоны с содержанием щебня менее 800 - 900 кг/м3 рекомендуются для опытного строительства.
2. Требования к малощебеночному бетону, бетонной смеси и составляющим ее материалам
12. Марки малощебеночного бетона по морозостойкости и по прочности с учетом особенностей его структуры и свойств следует назначать в соответствии с требованиями ГОСТ 8424-72 «Бетон дорожный» и табл. 1 настоящих «Методических рекомендаций».
13. Показатели подвижности ОК и жесткости Ж малощебеночной бетонной смеси назначают в зависимости от принятой технологии устройства бетонных покрытий и оснований и типа бетоноотделочной машины.
14. При устройстве бетонных покрытий в неподвижной опалубке (рельс - формы) показатель жесткости смеси перед виброуплотнением для длиннобазовой бетоноотделочной машины ДБО-7,5 должен составлять, 30 - 40 с, для бетоноотделочной машины Д-376 - 20 - 30 с.
Таблица 1
Назначение малощебеночного бетона |
Марка бетона по прочности |
|||
|
при изгибе |
при сжатии, не менее |
при изгибе |
при сжатии, не менее |
|
I - II категории дорог |
III - IV категории дорог |
||
Для однослойного покрытия или верхнего слоя двухслойного покрытия |
50 |
350 |
45 |
300 |
Для нижнего слоя двухслойного покрытия |
40 |
250 |
35 |
200 |
Для основания усовершенствованных покрытий |
30 - 35 |
150 |
20 - 25 |
100 |
Примечание. При соответствующем технико-экономическом обосновании для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий автомобильных дорог и аэродромов рекомендуется применять малощебеночные бетоны марок 55 и 60 при изгибе и не менее 350 при сжатии.
15. При устройстве бетонных покрытий в скользящей опалубке показатели подвижности и жесткости смеси перед виброуплотнением принимают в зависимости от скорости движения бетоноукладчика (табл. 2).
16. Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси после ее уплотнения в покрытии должен соответствовать п. 3.2, табл. 3, ГОСТ 8424-72.
17. Материалы, используемые для приготовления малощебеночных бетонных смесей, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8424-72 и п.п. 18 и 19 настоящих «Методических рекомендаций».
Таблица 2
Скорость движения бетоноукладчика, м/мин |
Жесткость смеси Ж, с |
Подвижность смеси (осадка конуса) ОК, см |
До 2 |
15 - 20 |
|
2 - 2,5 |
10 - 15 |
|
2,5 - 3 |
8 - 10 |
|
Примечание. Над чертой - среднее значение, под чертой - рекомендуемые пределы.
18. При изготовлении малощебеночных бетонных смесей с содержанием щебня более 800 - 900 кг/м3, предназначенных для устройства однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий, рекомендуется использовать преимущественно крупные и средние пески с модулем крупности Мкр ≥ 2, а при содержании щебня менее 800 - 900 кг/м3 допускается использовать только крупные пески с Мкр ≥ 2,5.
19. Строительные пески, не отвечающие указанным требованиям, рекомендуется обогащать укрупняющими добавками дробленых песков, в качестве которых могут быть использованы обогащенные промывкой отходы дробления.
3. Подбор состава малощебеночного бетона
20. Состав дорожного малощебеночного бетона определяют по методике, разработанной в Союздорнииx).
x) См. «Методические рекомендации по подбору состава дорожного бетона». Союздорнии. М., 1973.
При этом уточняют расход цемента и воды для получения равноподвижной бетонной смеси и равнопрочного бетона при различном расходе щебня.
21. При подборе состава малощебеночного бетона сначала, в соответствии с заданными подвижностью и жесткостью бетонной смеси и объемом вовлеченного воздуха, определяют состав смеси при минимальном значении коэффициента раздвижки, величину которого принимают:
1,7 - для мелких песков с Мкр = 1,5÷2;
1,8 - для средних песков с Мкр = 2÷2,5;
1,9 - для крупных песков с Мкр > 2,5.
Затем при том же количестве цемента, воды и добавок ПАВ дополнительно рассчитывают не менее пяти составов с последовательно уменьшенным на 50 кг/м3 количеством щебня.
Определяют показатели подвижности и жесткости бетонных смесей этих составов и строят график зависимости этих показателей от содержания щебня (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость подвижности ОК (осадки конуса) (1) и жесткости Ж (2) бетонной смеси от содержания щебня Щ:
I - область малощебеночных бетонов с постоянной водопотребностью смеси; II - область малощебеночных бетонов с водопотребностью смеси, зависящей от содержания щебня
22. По графику (см. рис. 1) устанавливают граничное значение содержания щебня Щгр для двух вариантов малощебеночных бетонов; в 1-м варианте расход щебня сокращают без увеличения водопотребности бетонной смеси и содержания цемента, во 2-м варианте - с увеличением водопотребности бетонной смеси и соответственно содержания цемента.
Окончательно выбирают для дальнейшего подбора состава один из этих вариантов.
23. В случае, если выбирают 1-й вариант, содержание щебня в 1 м3 бетона принимают равным граничному Щгр. Далее подбор состава малощебеночного бетона проводят по «Методическим рекомендациям по подбору состава дорожного бетона» (Союздорнии. М., 1973) с целью определить значение В/Ц, необходимое для получения бетона с заданными прочностными характеристиками.
В случае, если принимают 2-й вариант, необходимо установить приемлемый перерасход цемента из-за повышения водопотребности смеси. Ориентировочно содержание щебня в зависимости от дополнительного количества воды ΔВ и принятой величины перерасхода цемента ΔЦ определяют по графику (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость увеличения водопотребности ΔВ и содержания цемента ΔЩ в бетонной смеси от количества щебня Щ на 1 м3 бетона
24. Далее подбор состава малощебеночного бетона производят по указанным в п. 23 «Методическим рекомендациям» с целью уточнить расход воды и цемента для получения бетонной смеси заданной подвижности и жесткости, определить значение В/Ц, необходимое для получения бетона с заданными прочностными характеристиками.
25. При определении граничного значения содержания щебня по графику (см. рис. 1) и при уточнении содержания воды в бетонной смеси следует использовать показатель жесткости, который более чувствителен к изменениям состава смеси, чем подвижность, характеризуемая осадкой конуса.
26. Бетонную смесь при подборе ее состава следует приготавливать только в бетоносмесителе, максимально приближая режим перемешивания к производственным условиям.
27. При подборе состава определять подвижность и жесткость бетонной смеси и объем вовлеченного воздуха, а также изготовлять контрольные образцы бетона следует не ранее чем через 30 мин и не позднее, чем через 60 мин после окончания перемешивания компонентов. В процессе выдерживания бетонную смесь необходимо защищать от нагрева, а также от испарения воды затворения.