Руководство по грунтам и материалам, укрепленным органическими вяжущими - vnekl.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Руководство по грунтам и материалам, укрепленным органическими вяжущими - страница №1/3

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ



РУКОВОДСТВО ПО ГРУНТАМ И МАТЕРИАЛАМ,
УКРЕПЛЕННЫМ ОРГАНИЧЕСКИМИ
ВЯЖУЩИМИ


МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(РОСАВТОДОР)


Москва 2003

Предисловие

Настоящее Руководство разработано в соответствии с требованиями СНиП 10-01-94 «Система нормативных документов в строительстве. Основные положения» в целях детализации отдельных положений СНиП 3.06.03-85 и СНиП 32-03-96, относящихся к строительству покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов из грунтов, укрепленных вяжущими материалами. Руководство содержит справочный и вспомогательный материалы, необходимые при строительстве указанных конструктивных слоев дорожных и аэродромных одежд.

В целях использования настоящего Руководства не только при строительстве, но и при проектировании дорожных одежд с конструктивными слоями из укрепленных грунтов, в него включены рекомендации, детализирующие требования к укрепленным грунтам и конкретизирующие области их применения, предусмотренные ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия».

При составлении Руководства учтены результаты научно-исследовательских и опытно-экспериментальных работ и производственный опыт в области укрепления грунтов, накопленный в последние годы.

Укрепление достигается путем внесения в грунт оптимального количества добавок органических вяжущих материалов и других веществ и последовательного выполнения установленных технологических операций с использованием грунтосмесительных и других машин. Влажность верхней части земляного полотна под основанием и морозозащитным слоем, устроенными из укрепленного грунта, меньше, чем под щебеночным основанием на дренирующем песчаном слое. В результате этого и также благодаря хорошей распределяющей способности конструктивных слоев из укрепленных грунтов ровность покрытий на таких слоях обычно выше, чем на щебеночных или гравийных основаниях.

Укрепление грунтов представляет собой наиболее радикальный и эффективный путь обеспечения экономии материальных ресурсов, повышения производительности труда, резкого уменьшения объема перевозок дорожно-строительных материалов.

Только учет всех особенностей укрепляемых местных грунтов, материалов, применяемых для укрепления вяжущих, и других веществ, обязательное использование высокопроизводительных машин, обеспечивающих высокое качество выполнения всего комплекса технологических операций при производстве работ, а также строгое соблюдение производственной и трудовой дисциплины позволяют реализовать все технико-экономические преимущества применения различных методов укрепления грунтов.

При применении любых методов укрепления грунтов всегда целесообразно укреплять те же грунты, из которых сооружено земляное полотно, или использовать для укрепления отходы производства, либо малопрочные каменные материалы при небольшой дальности их возки автомобильным транспортом, отдавая предпочтение наиболее дешевым местным материалам.

В составлении Руководства участвовали: кандидаты техн. наук С.Г. Фурсов (ответственный исполнитель), А.А. Фридман, инженеры Н.В. Желанова, Т.Н. Васильева (ФГУП «Союздорнии»), кандидаты техн. наук В.М. Ольховиков (ГП «Росдорнии»), П.П. Петрович, Р.Г. Кочеткова (МАДИ-ГТУ), В.С. Цветков (ЗАО ССУ «Асфальт»).

В Руководстве использованы материалы Пособия по строительству покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, к СНиП 3.06.03-85 и СНиП 3.06.06-88.

Характеристики машин и оборудования для приготовления и укладки укрепленных грунтов предоставлены лабораторией технологии механизации дорожных работ ФГУП «Союздорнии».

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство является пособием по подбору составов смесей, технологии приготовления укрепленных грунтов и устройства конструктивных слоев дорожной одежды из получаемого материала.

1.2. Руководство предназначено для практического применения грунтов, укрепленных органическими вяжущими, в организациях, осуществляющих устройство дорожных одежд при строительстве, реконструкции федеральных дорог и аэродромов во II - V дорожно-климатических зонах.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы следующие документы:

ГОСТ 305-82*. Топливо дизельное. Технические условия.

ГОСТ 310.1-76*. Цементы. Методы испытаний. Основные положения.

ГОСТ 310.2-76*. Цементы. Методы определения тонкости помола.

ГОСТ 310.3-76*. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема.

ГОСТ 310.4-81*. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.

ГОСТ 2210-73Е. Аммоний хлористый технический. Технические условия.

ГОСТ 3118-77*. Кислота соляная. Технические условия.

ГОСТ 3344-83. Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия.

ГОСТ 3476-74. Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов.

ГОСТ 4147-74*. Железо (III) хлорид 6-ти водный. Технические условия.

ГОСТ 4148-78*. Железо (II) сернокислое 7-ми водное. Технические условия.

ГОСТ 4461-77*. Кислота азотная. Технические условия.



ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

ГОСТ 8267-93*. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. (С тремя изменениями).

ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.

ГОСТ 11955-82*. Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия.

ГОСТ 12071-2000. Грунты. Отбор, упаковка, транспортировка и хранение образцов.

ГОСТ 12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава.

ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний.

ГОСТ 14231-88*. Карбамидоформальдегидные смолы. Технические условия. (С изменением 1).

ГОСТ 18659-81. Эмульсии битумные дорожные. Технические условия.

ГОСТ 21749-76. Нефтепродукты. Метод определения числа омыления и содержания свободных жиров.



ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.

ГОСТ 22688-77. Известь строительная. Методы испытаний.

ГОСТ 22733-77. Грунты. Методы лабораторного определения максимальной плотности.

ГОСТ 23061-90. Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности.

ГОСТ 23239-89. Кислоты жирные синтетические. Технические условия.



ГОСТ 23735-79*. Смеси песчано-гравийные для строительных работ. Технические условия.

ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

ГОСТ 25592-91. Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов. Технические условия.

ГОСТ 30491-97*. Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.

СНиП 3.06.03-85. Организация, производство и приемка работ. Автомобильные дороги.

СНиП 32-03-96. Организация, производство и приемка работ. Сооружения транспорта. Аэродромы.

СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Нормы проектирования.

ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд.

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящей отраслевой дорожной методике применяются следующие термины с соответствующими определениями.

Техногенные грунты - естественные грунты, измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, и антропогенные образования (из ГОСТ 25100-95).

Антропогенные образования - твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья (из ГОСТ 25100-95).

Промышленные отходы - твердые отходы производства, полученные в результате химических и термических преобразований материалов природного происхождения (из ГОСТ 25100-95).

Гранулят: материал фракций до 40 (25) мм, получаемый путем фрезерования или дробления конструктивных слоев старой дорожной одежды из асфальто- или цементобетона.

Укрепляемый материал - дисперсные природные, техногенные грунты и отходы промышленности, а также гранулят.

Укрепление грунтов - вся совокупность мероприятий (подготовка грунта, внесение вяжущих и добавок, перемешивание, уплотнение и обеспечение условий формирования структурно-механических свойств укреплённого грунта), обеспечивающих в конечном итоге коренное изменение свойств исходных материалов с приданием им требуемой соответствующими стандартами прочности, водо- и морозостойкости.

Укрепленный гранулят - искусственная смесь, получаемая смешением на дороге или в смесительных установках гранулята с органическими вяжущими и активными добавками и без них или с органическими вяжущими совместно с минеральными.

Линейные грунтосмесители-ресайклеры - машины, обеспечивающие смешение грунтов на месте производства работ с органическими и неорганическими вяжущими материалами. Кроме того, машины способны дробить (фрезеровать) асфальтобетонные слои покрытия (основания), в том числе с одновременным захватом нижележащего слоя и перемешиванием с вяжущими материалами и добавками.

Вспененный битум - вяжущее, в котором под действием специальных методов обработки образовано большое количество различных по размеру пузырьков, заполненных воздухом и водным паром. Характеризуется увеличенной площадью поверхности и существенно уменьшенной вязкостью в сравнении с исходным битумом.

Универсины (Л, В) - органическое вяжущее, получаемое компаундированием экстрактов селективной очистки масляных фракций 300 - 430 °С с тяжелыми нефтяными остатками (гудроном, асфальтеном, крекинг-остатком), в количестве не более 0,3 - 0,7 массовых доль.

Смола карбамидоформальдегидная - продукт поликонденсации карбамида, формальдегида и аммиака, стабилизированный бурой и отверждающийся в кислых средах (рН d 7) в присутствии отвердителей.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ГРУНТАМ И ВЯЖУЩИМ МАТЕРИАЛАМ

Грунты

4.1. Для устройства дорожных и аэродромных оснований и покрытий из укрепленных грунтов, приготовленных в смесительных установках, применяют осадочные несцементированные крупнообломочные и песчаные грунты, супеси всех разновидностей, а при укреплении методом смешения на дороге - и легкие суглинки, подвергаемые при необходимости предварительному рыхлению. Возможность укрепления тяжелых суглинков и глин зависит от наличия средств механизации, которые могут обеспечить размельчение этих грунтов, равномерное распределение в них вяжущих материалов.

Кроме естественных грунтов, соответствующих классификации ГОСТ 25100-95, следует максимально использовать искусственные грунты - отходы, либо побочные продукты производства в соответствии с упомянутым ГОСТом. Разрешается также применять песчано-гравийные, песчано-щебеночные, песчано-гравийно-щебеночные смеси и пески, отвечающие требованиям ГОСТ 23735-79* и ГОСТ 8736-93.

4.2. При определении пригодности грунтов для укрепления вяжущими необходимо учитывать требования, предъявляемые к грунтам по зерновому (гранулометрическому) составу, происхождению (генезису), степени засоленности, содержанию органического вещества (гумуса), значению водородного показателя среды (рН), влажности, а также требования и ограничения, приведенные в настоящем разделе.

4.3. Зерновой (гранулометрический) состав крупнообломочных грунтов (гравийных, щебенистых и дресвяных), укрепляемых вяжущими материалами, как в естественном виде, так и в смесях подобранного состава, должен соответствовать требованиям п. 6.3 СНиП 3.06.03-85 и пп. 4.4 - 4.7 настоящего Руководства.

4.4. С целью снижения расхода вяжущих, повышения плотности (сдвигоустойчивости) и улучшения физико-механических свойств укрепленных грунтов следует подбирать смеси крупнообломочных грунтов оптимального состава. Зерновой состав минеральной части таких смесей должен укладываться в заштрихованную область графиков (рис. 1).

Рис. 1. Кривые зернового состава крупнообломочных грунтов, пригодных для укрепления вяжущими, при максимальной крупности частиц 10 мм (а), 20 мм (б) и 40 мм (в). Заштрихована область оптимальных составов

4.5. Допускается применять смеси состава, близкого к оптимальному, если отклонение в содержании отдельных фракций от требуемого составляет не более 10 % при соблюдении норм содержания наиболее крупных и мелких зерен. Возможно также укрепление вяжущими крупнообломочных грунтов прерывистого зернового состава, если содержание отдельных фракций в них не выходит за пределы кривых, приведенных на рис. 1.

4.6. При подборе состава искусственных смесей крупнообломочных грунтов следует применять щебень из природного камня, щебень шлаковый, щебень из гравия и гравий, отвечающие требованиям ГОСТ 8267-93*, ГОСТ 3344-83.

При этом марка щебня по дробимости и износу должна быть для щебня из природного камня и шлакового щебня не менее 30 МПа, для щебня из гравия и гравия - не менее Др 24. Марка по морозостойкости всех видов щебня и гравия должна соответствовать требованиям ГОСТ 8267-93*.

4.7. Допускается укреплять вяжущими малопрочные щебеночные и гравийные материалы, прочность которых менее 30 МПа, при максимальной крупности зерен не более 20 мм.

4.8. Крупнообломочные грунты оптимального или близкого к оптимальному зернового состава, неоднородные пески (гравелистые, крупные, средней крупности), супеси с числом пластичности более 3 (преимущественно супеси легкие крупные, легкие пылеватые), а также легкие суглинки наиболее пригодны для укрепления органическими вяжущими и не требуют введения гранулометрических добавок.

4.9. Крупнообломочные грунты неоптимального состава, одноразмерные пески и супеси с числом пластичности (Jn) менее 3 целесообразно укреплять органическими вяжущими после улучшения их зернового состава добавками дисперсных материалов: зол уноса, золошлаковых смесей, тонкодисперсных шлаков, цементной пыли, отходов дробления камня, молотых известняков, опок и др., а также легких суглинков. Количество добавок дисперсных материалов составляет 10 - 30 % массы грунта и уточняется при лабораторном подборе состава смесей.

4.10. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается укрепление вышеперечисленных грунтов без введения добавок дисперсных и других веществ битумными эмульсиями (или жидкими нефтяными битумами) совместно с неорганическими вяжущими.

4.11. Супеси тяжелые пылеватые, суглинки легкие и легкие пылеватые с числом пластичности до 12 допускается укреплять без внесения гранулометрических добавок органическими вяжущими (кроме карбамидоформальдегидных смол) с добавкой извести или других активных и поверхностно-активных веществ в соответствии с п. 6.21 СНиП 3.06.03-85 и п. 4.5 Руководства. Введение указанных добавок при укреплении грунтов, предназначенных для строительства дорог во II дорожно-климатической зоне, обязательно, в III - V - целесообразно.

4.12. Глинистые грунты с числом пластичности более 12 до введения в грунт вяжущих материалов необходимо размельчить до требуемой по СНиП 3.06.03-85 степени размельчения. Относительная влажность глинистых грунтов при этом должна составлять 0,3 - 0,4 влажности на границе текучести.

4.13. Для укрепления битумными эмульсиями пригодны суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые с числом пластичности не более 15.

Суглинки с числом пластичности более 15 следует укреплять битумными эмульсиями после введения в грунт гранулометрических добавок (песков гравелистых, крупных, средней крупности или отходов камнедробления) и извести. Количество этих добавок назначают в пределах 25 - 50 % массы улучшаемого грунта.

Укрепление тяжелых суглинков жидкими нефтяными битумами во II и III дорожно-климатических зонах должно производиться с введением в грунт вышеуказанных добавок, а также извести и поверхностно-активных веществ, а в IV и V дорожно-климатических зонах и при использовании в качестве вяжущих сланцевых битумов - только с гранулометрическими добавками или с добавкой извести. Не разрешается укреплять указанные грунты двумя вяжущими: эмульсиями и цементом.

4.14. Глины песчанистые и пылеватые с числом пластичности от 17 до 22 укрепляют вяжущими аналогично п. 4.12 и согласно нижеприведенным рекомендациям.

4.15. Укрепление глин жидкими нефтяными битумами осуществляется аналогично п. 4.13. Укрепление глин битумными эмульсиями не допускается.

4.16. Для обработки вяжущими предпочтение следует отдавать карбонатным грунтам, которые приобретают после укрепления более высокую прочность по сравнению с некарбонатными разновидностями.

4.17. Карбонатные разновидности глинистых грунтов (суглинки, глины) надлежит укреплять органическими вяжущими (за исключением карбамидоформальдегидных смол) после введения добавок песка, гравия или отходов камнедробления с крупностью частиц до 25 мм. Количество добавки дискретных материалов назначают в соответствии с п. 5.19.

4.18. Укрепление засоленных грунтов нефтяными жидкими битумами допускается в тех случаях, если содержание в грунте легкорастворимых солей не превышает 1 % массы грунта, в том числе солей Na24 и МgSО4 - менее 0,25 %, Na2СО3 и NaНСО3 - менее 0,1 %, а суммарное содержание поглощенного натрия - менее 20 % емкости поглощения грунта.

4.19. Засоленные грунты с числом пластичности менее 17 при содержании в них легкорастворимых солей до 5 % (в том числе не более 2,5 % сернокислых и углекислых солей натрия) необходимо укреплять жидкими битумами только при добавлении извести или ПАВ или после введения в грунт гранулометрических добавок в количестве, при котором суммарное содержание легкорастворимых солей не будет превышать допустимых норм.

4.20. Засоленные грунты, содержащие поглощенный натрий в количестве более 20 % емкости поглощения грунта, необходимо укреплять жидкими битумами только совместно с добавками активных и поверхностно-активных веществ; при этом число пластичности грунтов после введения гранулометрических добавок не должно превышать 17.

4.21. Применение битумных эмульсий для укрепления засоленных грунтов не допускается.

4.22. Для укрепления карбамидоформальдегидными смолами (КФС) применяют грунты несцементированные крупнообломочные оптимального и неоптимального зернового состава, пески, в том числе однородные, супеси и суглинки с числом пластичности не более 17 и рН водной вытяжки не более 7.

4.23. Наиболее пригодными грунтами, укрепленными КФС для применения во всех дорожно-климатических зонах, являются крупнообломочные и супесчаные грунты, близкие к оптимальному зерновому составу, пылеватые пески, а также грунты, характеризующиеся кислой реакцией среды (рН < 7).

4.24. Укрепление карбамидоформальдегидными смолами связных грунтов производят только с добавлением дисперсных материалов (по п. 4.13).

4.25. Для укрепления смолами совместно с анионными медленнораспадающимися эмульсиями класса ЭБА-3 или сырой нефтью либо с добавкой лигносульфоната технического (ЛСТ) не следует применять грунты с числом пластичности более 12, а также грунты, содержащие легкорастворимые соли или более 3 % карбонатов.

4.26. При применении карбамидоформальдегидных смол действительны дополнительные требования и ограничения к грунтам, изложенные в пп. 4.11 - 4.12.

Техногенные грунты, используемые в качестве укрепляемых материалов

4.27. При устройстве конструктивных слоев дорожных одежд и аэродромных покрытий из укрепленных грунтов и материалов используют также техногенные грунты - отходы или побочные продукты производства, золошлаковые смеси тепловых электростанций (ГОСТ 25592-91), получаемые после сжигания каменного или бурого угля, горючих сланцев либо торфа; шлаки гранулированные доменные и электротермофосфорные (ГОСТ 3476-74), дисперсные металлургические (электросталеплавильные, феррохромовые и отвальные доменные) - отходы черной металлургии; фосфоритные «хвосты» - отход фосфоритного производства; горелые породы угольных шахт; «хвосты» - отходы угольной промышленности, получаемые в результате обогащения углей на обогатительных фабриках; отходы камнедробления, в том числе известняковые отходы добычи горючих сланцев; материалы дробления конструктивных слоев дорожных одежд (гранулят).

4.28. При применении в качестве укрепляемых материалов отходов или побочных продуктов производства должны соблюдаться требования, предъявляемые к естественным грунтам (см. пп. 4.1 - 4.27 и СНиП 3.06.03-85). Кроме того, отходы производства не должны содержать частиц крупнее 40 (25) мм, в соответствии с методом укрепления.

Вяжущие материалы

4.29. Для укрепления естественных и искусственных грунтов применяют в основном следующие вяжущие материалы:



  •    битумы нефтяные дорожные жидкие (ГОСТ 11955-82*);

  •    сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов - гудроны (ТУ 38.101582-75);

  •    битумы сланцевые жидкие (РСТ ЭССР 82-83);

  •    нефти высокосмолистые (ТУ 39-01-07-526-79);

  •    эмульсии дорожные битумные (ГОСТ 18659-81);

  •    битумные пасты (Пособие по применению битумных дорожных эмульсий (к СНиП 3.06.03-85). М., 1989;

  •    карбамидоформальдегидные смолы (ГОСТ 14231-88*, ТУ 6-06-60-89);

  •    вспененные битумы (на основе вязких битумов по ГОСТ 22245-90). Период полураспада должен составлять 5 - 15 с, коэффициент расширения 8 - 15;

  •    универсины (ТУ 38.101.776-79 и ТУ 38.101.1142-88).

4.30. Для укрепления грунтов должны применяться преимущественно битумы нефтяные дорожные жидкие марок 40/70 и 70/130 с вязкостью при  не более 100 с следующих классов: СГ (среднегустеющие), МГ (медленногустеющие) и МГО (медленногустеющие остаточные).

4.31. В исключительных случаях жидкие битумы классов МГ и СГ могут быть приготовлены на асфальтобетонных заводах разжижением вязких битумов марок БНД 40/60 или БНД 60/90 жидкими нефтепродуктами определенного фракционного состава, регламентируемого ГОСТ 11955-82*, и добавлением ПАВ для обеспечения сцепления с поверхностью грунтов и других минеральных материалов.

В качестве разжижителей для получения битумов класса СГ может быть использован керосин (ОСТ 3801408-86), а для битумов класса МГ - топливо дизельное летнее (Л), зимнее (З) и арктическое (А) по ГОСТ 305-82*.

Фракционный состав нефтепродуктов, применяемых в качестве разжижителей, приведен в табл. 1.

Таблица 1


Показатель

Значение показателя для битумов

СГ

МГ

Температура начала кипения, °С, не ниже

145

-

Температура, °С, не выше, при которой перегоняется нефтепродукт:

50 %


215

280

96 %

300

360

Соотношение битума и разжижителей, а также оптимальное количество ПАВ устанавливают предварительно в лаборатории.

Вязкость разжиженных битумов  должна соответствовать вязкости требуемых марок жидких битумов.

4.32. Для укрепления грунтов допускается применять жидкие сланцевые битумы марок С-12/20, С-20/35, С-35/70, С-70/130 (с вязкостью  не более 100 с).

Качество таких битумов должно отвечать требованиям РСТ ЭССР 82-83 на битумы сланцевые дорожные жидкие и вязкие.

4.33. Битумы нефтяные дорожные жидкие используют преимущественно в III - V дорожно-климатических зонах, битумы сланцевые жидкие - во II зоне.

4.34. Взамен жидких битумов допускается применять высокосмолистые нефти (ТУ 39-01-07-526-79 ) с вязкостью по стандартному вискозиметру не менее 7 с, с содержанием фракций, выкипающих при температуре до 360 °С, - до 35 % (по объему) или гудроны марок СБ 20/40 и СБ 40/60.

4.35. Для укрепления грунтов, применяемых во II - V дорожно-климатических зонах, следует использовать эмульсии дорожные битумные анионные прямого типа (класса ЭБА-3) и катионные (класса ЭБК-3), приготовленные на нефтяных битумах разной вязкости и соответствующие ГОСТ 18659-81.

Допускается применение эмульсий класса ЭБА-3, приготовленных с использованием нефтяных гудронов (ТУ 38-101582-75) или госсиполовой смолы (ОСТ 18-114-73).

4.36. Виды эмульгаторов и количество вводимого вещества для приготовления анионных эмульсий класса ЭБА-3 приведены в табл. 2.

Допускается также применять эмульсию на эмульгаторе - лигносульфонате техническом (ЛСТ) - при условии соответствия получаемых свойств вяжущего существующим нормативным требованиям. Содержание битума должно составлять 50 - 60 %.

При выборе эмульгатора для приготовления битумных эмульсий надлежит руководствоваться следующими положениями:


  •    эмульсии на нефтяных сульфокислотах применяются для укрепления всех видов грунтов во II - V дорожно-климатических зонах;

  •    эмульсии на госсиполовой смоле, втором жировом гудроне, ЛСТ применяются преимущественно в III - V дорожно-климатических зонах, а также во II дорожно-климатической зоне при температуре воздуха не ниже 15 °С;

  •    для укрепления супесей и суглинков, применяемых в IV и V дорожно-климатических зонах, с влажностью 0,2 - 0,3 влажности на границе текучести, а также барханных песков следует использовать битумные эмульсии, приготовленные на эмульгаторах: контакте Петрова (сульфиты) и госсиполовой смоле (хлопковом гудроне).

Таблица 2

Состав

Эмульгатор



Количество вводимого вещества

в воду, % массы воды

в битум, % массы битума

Смола древесная омыленная (СДО)

6 - 8

-

Талловый пек (ТП)

-

15 - 20

Едкий натр

0,8

-

Контакт Петрова (сульфиты)

2,4 - 2,6

-

Едкий натр

См. примечание

-

Госсиполовая смола

6 - 8

3 - 5

Едкий натр

См. примечание

-

Второй жировой гудрон

-

6 - 8

Триполифосфат натрия

2

-

Жировая масса

2,0 - 2,5

-

Едкий натр

0,6 - 0,7

-

Клей талловый пековый плавленый

2,8 - 3,0

-

Едкий натр

0,3

-

Примечание. Количество едкого натра А рассчитывают по формуле

где а - число омыления эмульгатора, мг-КОН на 1 г, по ГОСТ 21749-76;

b - количество эмульгатора в расчете на сухое вещество, %;

0,714 - коэффициент пересчета молекулярной массы от NаОН к КОН;

с - избыток NаОН в водном растворе эмульгатора, % (с = 0,4 - для госсиполовой смолы (хлопкового гудрона), с = 0,1 - 0,12 - для остальных эмульгаторов).

4.37. Применяемые для укрепления грунтов битумные эмульсии класса ЭБА-3 и ЭБК-3 должны содержать 45 - 55 % битума (массы эмульсии). Эмульсиями с меньшим содержанием битума следует укреплять супесчаные и суглинистые грунты, с большим содержанием битума - крупнообломочные и песчаные грунты.

Для укрепления крупнообломочных грунтов, песков всех видов и разновидностей, супесчаных грунтов при температуре воздуха не ниже 15 °С рекомендуется использовать эмульсии дорожные битумные с добавками активных веществ (извести, цемента, золы уноса и др.).

4.38. Вышеперечисленные грунты, укрепленные битумными пастами, приготовленными на твердых эмульгаторах, следует применять в III - V дорожно-климатических зонах.

В зависимости от применяемого эмульгатора составы битумных паст следует принимать в соответствии с данными табл. 3.

4.39. Битумные пасты, приготовленные с использованием в качестве эмульгатора извести, применяют для укрепления всех видов грунтов в III - V дорожно-климатических зонах.

Таблица 3


Состав битумных паст

Количество вещества, % массы

Известь молотая кипелка

8 - 12

Вода

42 - 33

Битум

50 - 55

Известь-пушонка

15 - 20

Вода

40 - 30

Битум

45 - 50

Фильтр-прессная грязь

25 - 30

Вода

35 - 20

Битум

40 - 50

4.40. Для укрепления грунтов согласно требованиям пп. 4.23 - 4.29 следует применять карбамидоформальдегидные смолы марок КФЖ и КФ-МС по ГОСТ 14231-88* и ТУ 6-06-60-89.

Указанные смолы применяют с добавками отвердителей типа аммония хлористого (NН4Сl), железа хлорного и др. (табл. 4), а также эмульсиями дорожными битумными (так называемое смолобитумное вяжущее), высокосмолистыми нефтями либо лигносульфонатами техническими (ТУ 13-0281036-05-89).

Активные и поверхностно-активные вещества

4.41. При укреплении грунтов органическими вяжущими применяют активные добавки (активаторы) или поверхностно-активные вещества в следующих целях:



  •    улучшить физико-химические свойства грунта;

  •    повысить сцепление органического вяжущего с поверхностью частиц грунта;

  •    ускорить формирование укрепленного материала.

К активаторам относятся портландцемент, шлакопортландцемент, известь, зола уноса сухого отбора и др.

4.42. В качестве добавок активных веществ при укреплении грунтов сланцевыми битумами, битумными эмульсиями следует применять известь. Допускается использовать известь третьего сорта или известковую пыль с содержанием активных СаО + МgО не менее 40 %, а также молотый известняк или молотую опоку в смеси с известью.

4.43. При укреплении грунтов нефтяными битумами применяют активаторы, а также катионо- и анионоактивные ПАВ. Перечень и назначение поверхностно-активных веществ, а также требования к ним приведены в табл. 4. Кроме перечисленных, допускается применять другие ПАВ после соответствующей проверки эффективности их действия (табл. 4).

4.44. Катионоактивные вещества способствуют улучшению сцепления нефтяного битума с укрепленными кислыми крупнообломочными и песчаными грунтами и супесями, по зерновому составу близкими к оптимальному. Применяют такие грунты во II и III дорожно-климатических зонах.

4.45. Анионоактивные вещества применяют для улучшения сцепления нефтяного битума с укрепленными тяжелыми суглинками во II и III дорожно-климатических зонах, глинами и засоленными суглинками и глинами в II - V дорожно-климатических зонах. Анионоактивные вещества следует вводить в грунт совместно с известью или с низкомарочными цементами.

4.46. При укреплении грунтов карбамидоформальдегидными смолами в качестве отвердителей смолы, кроме отмеченных в табл. 4, можно применять другие вещества, которые снижают рН смолы от 7 - 9 до 3 - 5.

Таблица 4


Назначение добавки

Добавка (усл. обозначение)

Нормативный документ

Отвердители при укреплении грунтов карбамидоформальдегидными смолами

Аммоний хлористый

ГОСТ 2210-73Е

Хлорид железа

ГОСТ 4147-74*

Сульфат железа

ГОСТ 4148-78*

Соляная (10 %-ная) кислота

ГОСТ 3118-77*

Фосфорная кислота

ГОСТ 4461-77*

Примечание. Рекомендуемые дозировки добавок приведены в п. 5.38 настоящего Руководства.

5. ПОДБОР СОСТАВОВ СМЕСЕЙ И МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Подбор составов смесей и испытание образцов из грунтов, укрепленных органическими вяжущими материалами

5.1. При подборе составов смесей следует определить оптимальную дозировку основного вяжущего и установить необходимость введения ПАВ и гранулометрических добавок в зависимости от вида грунта, его физико-химических свойств. При этом должны быть обеспечены требуемые показатели физико-механических свойств укрепленных грунтов.

5.2. Подбор составов смесей включает следующие этапы:


  •    отбор проб материалов и установление соответствия их свойств требованиям соответствующих ГОСТов, СНиПов и ТУ; определение оптимального содержания воды в смеси и расчет максимальной плотности образцов;

  •    определение необходимого количества вяжущего и добавок путем приготовления трех-шести пробных составов смесей и лабораторных образцов из них; определение физико-механических показателей образцов согласно ГОСТ 12801-98;

  •    сопоставление полученных показателей физико-механических свойств образцов с требованиями ГОСТ 30491-97* и выбор оптимальной смеси, удовлетворяющей этим требованиям.

5.3. Для подбора составов смесей и проведения лабораторных испытаний должны быть отобраны пробы грунтов в соответствии с ГОСТ 12071-2000. В результате экспериментов необходимо определить:

  •    зерновой состав в соответствии с ГОСТ 12536-79;

  •    границы и число пластичности глинистых грунтов согласно ГОСТ 5180-84, а также содержание песчаных частиц;

  •    оптимальную влажность и максимальную плотность грунта в соответствии с ГОСТ 22733-77 и п. 5.8 настоящего Руководства;

  •    водородный показатель рН;

  •    содержание легкорастворимых солей для засоленных грунтов;

  •    содержание гумуса для грунтов с органическими примесями.

5.4. Выбор органического вяжущего и добавок зависит от состава и свойств укрепляемых грунтов, а также условий их работы в дорожной и аэродромной одежде, и производится в соответствии с требованиями, изложенными в разделе 4 настоящего Руководства и ГОСТ 30491-97*.

5.5. Ориентировочно дозировка основного вяжущего материала может быть принята по табл. 5, активных и поверхностно-активных веществ - соответственно по табл. 6 и 7, гранулометрических добавок - согласно п. 4.9.

Расход вяжущих и добавок уточняют при лабораторном подборе состава смесей и определении показателей физико-механических свойств образцов из укрепленных грунтов.

Таблица 5



Грунты

Ориентировочный расход

жидкого нефтяного, сланцевого битумов; нефтяного гудрона

битумной эмульсии (по содержанию битума)

Крупнообломочные несцементированные, близкие к оптимальному составу; пески гравелистые крупные и средней крупности (разнозернистые); супеси, близкие к оптимальному зерновому составу

3 - 5

66 - 110


3 - 5

66 - 110


Крупнообломочные несцементированные неоптимального состава; пески гравелистые крупные, средней крупности и одноразмерные мелкие; супеси пылеватые с Jп < 3

4 - 6

88 - 130


4 - 6

88 - 130


Супеси легкие, пылеватые, тяжелые пылеватые; суглинки легкие и легкие пылеватые

5 - 8

110 - 180



5 - 7

110 - 160



Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые; глины песчанистые и пылеватые с Jп ≤ 22

8 - 10

180 - 220



6 - 7

130 - 160



Примечания: 1. Над чертой - в процентах массы смеси, под чертой - в кг/м3.

2. При укреплении песков мелких одноразмерных применение жидких битумов допускается только в сочетании с добавками катионоактивных ПАВ, извести или цемента.

3. Расход нефти в качестве вяжущего аналогичен дозировке жидкого битума.

5.6. Перед подбором составов смесей следует проверить свойства укрепляемых грунтов и отходов промышленности в соответствии с указаниями пп. 4.28 и 5.3.

Таблица 6


Грунты

Ориентировочный расход добавки при укреплении грунтов жидкими нефтяными битумами, нефтяными гудронами

извести

цемента

золы уноса сухого отбора и электросталеплавильных шлаков

золы уноса и золошлаковых смесей гидроудаления

нефелинового или бокситового шлама, феррохромовых и отвальных доменных шлаков

молотых известняка и опоки

Крупнообломочные несцементированные, близкие к оптимальному зерновому составу; пески гравелистые крупные, средней крупности (разнозернистые), супеси, близкие к оптимальному составу

1,5 - 2

33 - 44


2 - 4

44 - 88


3 - 5

66 - 100


-

15 - 20

330 - 440



-

Крупнообломочные несцементированные неоптимального зернового состава; пески гравелистые крупные, средней крупности, мелкие одноразмерные; супеси легкие крупные с Jп < 3

1,5 - 3

33 - 66


3 - 4

66 - 88


10 - 20

220 - 440



15 - 30

330 - 660



15 - 25

330 - 550



15 - 30

330 - 660



Супеси легкие, пылеватые и тяжелые пылеватые; суглинки легкие и легкие пылеватые с Jп = 3 - 12

3 - 5

66 - 110


3 - 6

66 - 132


15 - 20

330 - 440



10 - 20

220 - 440



15 - 25

330 - 550



10 - 20

220 - 440



Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые; глины песчанистые и пылеватые с Jп < 22

4 - 5

88 - 110


4 - 7

88 - 154


15 - 30

330 - 660



-

20 - 25

440 - 550



-

следующая страница >>