практикум по дорогам

220

Таблица 23.7

Физико-механические показатели свойств грунтов, укрепленных органическими вяжущими (Межгосударственный стандарт)

Примечание. Морозостойкость укрепленных грунтов характеризуют числом циклов за- мораживание-оттаивание, при которых потеря предела прочности водонасьпценных образцов при сжатии при температуре 20 °С не превышает:

40 % при применении жидких и эмульгированных органических вяжущих; 30 % при применении органических вяжущих совместно с минеральными вяжущими.

Таблица 24.8

Ориентировочный расход минеральных вяжущих в зависимости от требуемой марки по прочности на сжатие укрепленных грунтов (СТБ 1521-2005)

Пески пылеватые

221

Окончание табл. 24.12

Супеси легкие крупные, легкие,

Таблица 24.10

Ориентировочный расход органических вяжущих

222

3.2. Вычерчивают схему дорожной одежды с обозначением ширины земляного полотна и проезжей части, в зависимости от категории дороги, толщины слоев покрытия и основания (рис. 24.5).

223

3.4. В соответствии с исходными данными определяют объем и вес грунта, служащего основанием дорожному покрытию:

для II категории дороги ширина проезжей части равна - 7 м; ширина уширения основания - 0,5 м; толщина основания - 0,35 м; заложение откоса основания - 1 : 1 .

Определяют ширину верха основания: (7 + 2 • 0,75) + 2 • 0,5 = 9,5 м. Определяют ширину низа основания: 9,5 + 2 • 0,35 = 10,2 м. Определяют среднюю линию трапеции: (9,5 + 10,2): 2 = 9,85 м. Определяют объем грунта основания: 9,85 • 1000 • 0,35 = 2923 м3. Определяют вес грунта: 2923 -1,7 = 4969 т.

3.5. Рассчитывают количество вяжущего материала: 4969 • 0,1 = 496,9 т. 4. Разрабатывают конструктивную схему дорожной одежды.

4.1. Из каталога дорожных одежд (табл. 24.12) выбирают конструкцию с учетом используемого материала.

Таблица 24.12

Конструкции дорожных одежд

224

4.2. Вычерчивают конструктивную схему дорожной одежды, соблюдая пропорцию в слоях (рис. 24.6).

Рис. 24.6. Конструктивная схема дорожной одежды

225

Заключение

На основании исходных данных определены: вид грунта (супесь легкая); вид вяжущего материала (портландцемент); вид добавки (едкий натрий);

Укрепленный грунт характеризуется пределом прочности при сжатии равным 4,0 МПа.

Для получения установленных прочностных показателей необходимо 10 % цемента.

Конструкция дорожной одежды состоит из трех слоев: покрытие толщиной 15 см; верхний слой основания - 18 см; нижний слой основания - 17 см.

П р а к т и ч е с к а я р а б о т а № 25

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ЦЕМЕНТА ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Введение

Цементогрунт или грунт, укрепленный цементом, представляет собой искусственно созданный строительный материал, в котором грунтовые частицы связаны в монолит цементным камнем, взятым в количестве не менее 4 % и не более 20 % от общей массы.

Портландцемент представляет собой гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением клинкера с гипсом и со специальными добавками. Приготовление цемента может осуществляться сухим (рис. 25.1) и мокрым (рис. 25.2) способами. При сухом способе шихта в тонко измельченном виде поступает на обжиг. При мокром способе приготовление сырьевой смеси происходит измельчением смеси в водной среде с поступлением ее на обжиг в виде шлама-суспензии.

Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины, а также некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). Химический состав клинкера колеблется в широких пределах. Главные оксиды цементного клинкера - оксид кальция СаО (63-66 %), двуоксид кремния Si02 ( 2 1 - 2 4 %), оксид алюминия А12ОЗ ( 4 - 8 %), оксид железа Fe2 03 ( 2 - 4 % ) , суммарное содержание которых 9 5 - 9 7 % .

226

Рис. 25.1. Схема производства цемента сухим способом

Основными минералами цементного клинкера являются:

-алит ЗСаО • Si02 (C3S) - 40-65 %;

-белит 2СаО • Si02 (C2S) - 15-40 %;

- трехкальциевый аллюминат ЗСаО • А 1 2 0 з (C3S) - 3 - 1 5 % ;

- четырехкальциевый алюмоферрит 4Сао • А12 Оз • Fe203 (C4AS) - 1 0 - 2 0 %. При цементации грунтов происходят следующие процессы:

химические - гидратация и гидролиз цементных зерен; физико-химические - обменное поглощение продуктов гидролиза цемен-

та тонкодисперсной частью грунта, необратимая коагуляция, микроагрегирование и цементация;

физические и механические - размельчение грунта и перемешивание с цементом.

227

Рис. 25.2. Схема производства цемента мокрым способом

228

В процессе структурообразования (гидратации и гидролиза цемента) происходит переход в раствор гидрата окиси кальция, перенасыщение им раствора и образование гидроаллюминатов, гидросиликатов кальция и других гидратов. Возникшие кристаллы начинают расти, переплетаться между собой и сращиваться, формируя кристаллизационную структуру.

Минералогический и химический составы грунта оказывают существенное влияние на прочность цементогрунта.

Наличие в грунте минералов монмориллонитовой группы сильно снижает прочность кристаллизационной структуры. И наоборот, присутствие минералов группы каолинита придает укрепленному грунту высокую прочность и водостойкость. Наиболее высокие показатели прочности достигаются при укреплении грунта алитовым портландцементом, а самые низкие - алюминатным портландцементом грубого помола.

Для приготовления укрепленных материалов (СТБ 1521-2005) следует применять портландцемент по ГОСТ 10178 и СТБ ЕН 197-1 следующих типов:

-бездобавочный портландцемент ПЦ-ДО-Н, ПЦ-ДО;

-портландцемент с добавками ПЦ-Д5-Н, ПЦ-Д5, ПЦ-Д20-Н, ПЦ-Д20, содержащий в качестве активной минеральной добавки гранулированный доменный шлак в количестве не более 15 % по массе.

Прочность грунта, укрепленного цементом, регламентируется данными табл. 25.1. С результатами, представленными в таблице, сравниваются данные, полученные путем статистической обработки результатов лабораторных исследований.

Таблица 25.1

Прочностные результаты материалов, укрепленных минеральными вяжущими в соответствии с марками по прочности

(СТБ 1521-2005)

229