8.3.2. Укрепление грунтов минеральными вяжущими материалами

К наиболее пригодным для укрепления цементом относят грунты:

- супеси с числом пластичности 3...12;

- песчано-глинистые смеси оптимального состава. Прочность, водоустойчивость, долговечность тем выше,

чем больше добавка цемента и выше его марка, чем ниже поглощаемость грунтом продуктов гидролиза цемента, тем прочнее микроструктура грунта, а также зависит от качества производства работ.

Независимо от применяемых машин, последовательность работ при укреплении грунта цементом на дороге будет следующей:

1. Вывозка на дорогу грунта, подлежащего укреплению или добавок к грунту земляного полотна.

2. Разрыхление и измельчение грунта. Для предварительного разрыхления грунта применяют рыхлители. Измельчение осуществляют последовательными проходами специальных фрез (табл. 8.3.9, 8.3.10). Проходы повторяют до тех пор, пока в грунте останется комочков крупнее 5 мм не более 15 %.

Таблица 8.3.9

Дорожные фрезы

Показатели	ДС-18	ДС-73	ДС-74	Профилировщик ДС-97
Тип базового трактора	С-100МГП	Т-130	Т-158	-
Ходовое оборудование	Гусеничное		Пневмоколесное	Гусеничное
Мощность двигатели, кВт	79,4	100,7	118,7	312,5
Ширина обрабатываемой полосы, м	2,5	2,5	2,4	8,5; 10
Глубина обработки, см	20	20	25	30
Скорости передвижения, км/ч:
рабочие	0,1...0,75	0,11...0,81	0,1...0,96	До 1,1
транспортная вперед	2,36...5,4	3,16...10,6	5,13...44,8	До 4,0
транспортная назад	2,79...6,37	3,05...8,5	5,5...18,0	До 4,0
Диаметр фрезерного ротора, мм	800	800	900	-
Частота вращения ротора, об/мин	250	255	257	-
Пределы дотирования жидких вяжущих и воды, л/м2	5,3...90,0	5,3...90,0	2,2...133,0	-
Масса, кг	14720	17060	11940	40600

Таблица   8.3.10

Самоходные   грунтосмесительные   машины

Показатели	ДС-16Б	ДС-152
Ширина обрабатываемой полосы, м	2,4	3,3
Глубина обработки, см	до 25	до 25
Фрезерный ротор:
диаметр, мм	800	-
частота вращения, об/мин	248	-
Частота вращения ротора наполнителя мешалки об/мин	89	-
Частота вращения двухпольной лопостной мешалки, об/мин	89	-
Нормы дозирования:
жидких вяжущих и воды, л/м2	4...80	-
порошкообразных, кг/м2	5...100	5...110
Объем расходного бака для жидкого вяжущего, м3	3,8	-
Объем расходного бункера для цементов, м3	3,5	3,5
Способ загрузки цемента в бункер	Пневматический	Пневматический
Скорость передвижения, км/ч:
рабочие	от 0,38 до 0,64	0,06...0,3
транспортные	до 17,6	до 20
Радиус поворота, м	6,5	-
Мощность двигателя, кВт	220,5	-
Масса, кг	25900	-

3. Добавление в измельченный грунт скелетных добавок или 1...2 % извести для кислых или засоленных грунтов. Добавку минерального материала в грунт вносят либо для уменьшения расхода цемента, либо для повышения устойчивости смеси или с целью облегчения операций по измельчению.

4. Разравнивание и прикатка смеси. Прикатку производят с целью обеспечения одинаковой толщины укрепляемого слоя, который обычно составляет от 8 до 20 см.

5. Введение цемента. Цемент распределяют цементораспределителем (табл. 8.3.11) из расчета (табл. 8.3.12), в зависимости от укрепляемого грунта и требований, предъявляемых к грунтоцементу.

Таблица 8.3.11

Распределители цемента

Показатели	ДС-9	ДС-72
Тип распределителя	Прицепной	Полуприцепной
Тягач	Т-74-С-2	Т-158
Ширина распределителя, м	2,45	2,40
Объем расходного бункера при дозаторе, м3	3,5	3,5
Объем цистерны, м3	-	6,8
Нормы дотирования, кг/м2	6,3...67,0	5,0 ...511,11
Скорость передвижения, км/ч;
рабочие	0,53...0,93	0,1 ..0.4(1
транспортные	до 11,7	до 44.Х
Масса, кг	7700	133011

Таблица   8.3.12

Расход  смолобитумного   вяжущего

Укрепляемые грунты	Расход вяжущего, % от массы грунта (в числителе), кг на 1 м3 грунта (в знаменателе)	Оптимальная влажность смеси при уплотнении, % от массы смеси
Крупнообломочные, пески гравелистые, крупные, средние и мелкие, в том числе одномерные, супеси оптимального состава, супеси легкие	4...6 88...130	6...10
Супеси пылеватые, тяжелые, суглинки легкие и легкие пылеватые	6...8 130...180	10...12

6. Перемешивание грунта с цементом. Данную рабочую операцию осуществляют на всю толщину слоя последовательными проходами специальных фрез. Если влажность смеси менее оптимальной, то производят увлажнение.

7. Профилирование смеси. После окончания перемешивания вся масса грунтоцемента распределяется равномерным слоем заданной толщины по всей ширине устраиваемой полосы.

8. Уплотнение. Производство работ по уплотнению должно обеспечить равномерную плотность не менее 0,98 от установленной стандартным уплотнением. Для уплотнения наиболее эффективны катки на пневматических шинах. Общее число проходов катка по одному следу от 15 до 20. Укатка должна быть начата через 2...4 ч после внесения цемента и закончена в течение 4...6 ч после окончания перемешивания.

Перед окончанием укатки для повышения ровности конструктивного слоя рекомендуется произвести разрыхление верхней части слоя на 2...3 см, добавить 1...2 кг/м² цемента и произвести окончательное уплотнение гладким вальцовым катком.

9. Устройство защитного слоя с применением эмульсии или укладка покрытия. Если грунт, укрепленный цементом, используют в качестве основания усовершенствованного покрытия, то последнее устраивают через 24 ч после окончания укатки основания.

Если покрытие сразу не устраивают, то основание покрывают пленкообразующими материалами (лак этиноль, помароль). Эта пленка хорошо удерживает влагу.

Укрепление грунтов следует производить при температуре выше 5°С. При более низкой температуре следует добавлять соли NaC1 или СаС1₂ или обе соли вместе.

Нельзя открывать движение по слою грунта, укрепленному минеральным вяжущим, так как происходит быстрое истирание покрытия.

При использовании для укрепления грунта комплекта ДС-100 или ДС-110 технология работ значительно упрощается, а производительность увеличивается до 1500 м в смену.

Производительность дорожной фрезы, м³ в смену

                                                                                                   (8.3.1)

Производительность распределителя цемента, т в смену

                                                                                                       (8.3.2)

где П - продолжительность смены, ч;

k_в - коэффициент использования рабочего времени;

b - ширина полосы, обрабатываемой за один проход, м;

l - длина захватки, м;

 - коэффициент уменьшения производительности за счет перекрытия слоев ( = 0,95);

V - рабочая скорость фрезы, распределителя, м/ч;

t - продолжительность поворота фрезы, 0,03 ч;

q - норма расхода цемента (распределения), т/м².

Процентное содержание в смеси добавок, цемента, воды, битума или эмульсии устанавливают в лаборатории, добиваясь лучших показателей, характеризующих прочность и устойчивость конструктивного слоя (табл. 8.3.5).

Приготовление смеси грунта с органическими вяжущими осуществляется так же, как и с минеральными вяжущими, способами смещения на земляном полотне дорожной фрезой или однопроходной грунтосмесительной машиной, а также в карьерной грунтосмесительной установке. Готовую смесь укладывают в дорожную одежду самоходным укладчиком или автогрейдером с уплотнением самоходным катком на пневматических колесах.

При необходимости дополнительного увлажнения грунта при его укреплении битумной эмульсией следует учитывать количество воды, находящееся в эмульсии, при этом целесообразно изменять концентрацию эмульсии от 55...50 до 35...40 %.

При укреплении грунта органическими вяжущими с добавкой извести сначала должен быть обработан грунт известью и только через 12...14 ч смесь грунта с известью обрабатывают органическим вяжущим.

При укреплении грунта органическим вяжущим с цементом уход за уложенным слоем должен быть аналогичен укреплению грунта только цементом.

Для улучшения размельчения тяжелых суглинков и глин в сухую погоду их следует предварительно размельчать с введением добавки ПАВ (ССБ, ОП-7, ОП-10 в количестве 0,05...0,5 % массы грунта).

Грунты, укрепленные смолобитумным вяжущим (битумная эмульсия - эмульсированное вяжущее 40 % и карбомидная смола 60 %), применяют для устройства покрытий на дорогах IV и III категорий и верхних слоев основания под асфальтобетонные покрытия.

Битумная эмульсия должна быть анионная прямого типа, медленнораспадающаяся, карбомидная смола типа УКС и М 19-92. Отвердителем служит аммоний хлористый (ГОСТ 2210-73) в количестве 10...20 % массы вяжущего. Расход смолобитумного вяжущего для укрепления грунтов приведен в табл. 8.3.12. Смолобитумное вяжущее с добавкой отвердителя должно быть введено в грунт и уплотнено в течение не более 3 ч. Вяжущее без отвердителя допускается хранить не более 3 суток. Движение по слою грунта, укрепленному смолобитумным вяжущим, может быть открыто через 2 суток в условиях сухой погоды с температурой 15С и выше.