Технология строительства дорог. Практикум

Статистическая обработка заключается в определении следующих показателей:

среднеарифметическое значение рассматриваемых случайных величин

п

(25.1)

п

где х,- - результаты, полученные при испытании образцов; п - число наблюдений;

среднее квадратичное отклонение

коэффициент вариации, характеризующий изменчивость рассматриваемого признака:

средняя ошибка определения среднеарифметического значения величины

где t - гарантийный коэффициент, определяемый по интегралу вероятности Лапласа (при t - 1 значение X будет подтверждено в 683 случаев из 1000, при t = 1,3 - в 800 случаях, при t - 2 - в 995 случаях);

показатель точности

100m

X

Минеральными вяжущими укрепляют следующие материалы:

-щебеночно-песчаные смеси;

-гравийно-песчаные смеси;

-щебеночно-гравийно-песчаные смеси;

-песок;

-крупнообломочные, песчаные и пылевато-глинистые грунты с числом пластичности не более 12.

230

Нарастание прочности во времени происходит по логарифмическому закону:

Задание

1. Определить марку по прочности на сжатие грунта, укрепленного цементом.

2.Построить диаграмму изменения прочности цементогрунта в зависимости от вида грунта и дозировки вяжущего.

3.Определить количество воды в грунте, соответствующее оптимальному значению, и рассчитать расход при увлажнении поливомоечной машиной.

Для расчета используются исходные данные, представленные в табл. П25

Пример расчета

1. Определяют марку по прочности на сжатие грунта, укрепленного цементом.

1.1. Определяют предел прочности при сжатии образцов цементогрунта при 28-суточном хранении

231

Полученные значения прочности записывают в табл. 25.2.

Таблица 22.2

Расчет прочностных показателей

1.2.Обработку первичных данных начинают с их группировки и сведения

встатистические таблицы. При небольшом числе опытов (до 15-20) данные наблюдений обычно размещают в порядке их возрастания или убывания. Получают так называемый ранжированный ряд.

1.3.Проводят статистическую обработку результатов испытаний. Результаты обработки заносят в табл. 25.3.

Таблица 25.3

Статистическая обработка результатов испытаний

Опыт считается точным при Р < 2 %; удовлетворительным при 2 < Р < 5; неудовлетворительным, требующим переделки и испытания новых образцов, при Р > 5. При Р = 3,9 опыт считается удовлетворительным.

В этом случае по среднеарифметическому значению результатов испытаний и табл. 25.2 определяют марку смеси М 40.

2. Построить диаграмму изменения прочности цементогрунта в зависимости от вида грунта и дозировки вяжущего. Для построения используют результаты лабораторных исследований, приведенные в табл. 25.4.

Построение диаграммы проводят в прямоугольных координатах (рис. 25.3). На основании построенной диаграммы можно заключить, что прочность гравийнопесчаной смеси, укрепленной 10 % цемента, составляет 9,8 МПа, а 5 % - 5,0 МПа.

232

Таблица 23.7

Изменение прочности образцов, в зависимости от вида грунта и дозировки вяжущего материала

Рис. 25.3. Диаграмма изменения прочности

3. Определяют количество добавляемой в грунт воды для достижения ее оптимального значения и количество рейсов поливомоечной машины.

3.1. Определяют объем грунта полосы длиной 100 м, который необходимо увлажнить до оптимального значения. Для III категории дороги ширина дорожного полотна составляет 12 м (табл. 25.5). Слой увлажняемого грунта - 0,14 м. Рассчитывают объем

F = 100 • 12 • ОД 4 = 168 м3 .

Таблица 25.5

Параметры поперечного профиля дорожного полотна

233

3.2.Определяют вес грунта

Р= К • р = 168 • 1,85 = 310,8 т/м3.

3.3.Определяют количество добавляемой воды

где Р - вес грунта, т/м3;

Wom - оптимальная влажность грунта (доли единицы); W— естественная влажность грунта (доли единицы); pw - плотность воды (1 т/м ).

3.4. Определяют количество рейсов поливомоечной машины с цистерной

Заключение

Результаты лабораторных исследований свидетельствуют о том, что образцы грунта, укрепленного цементом, соответствуют марке М 40.

. Данные построенной диаграммы показывают, что наибольшие прочностные результаты характерны для укрепления песчано-гравийной смеси цементом в количестве 10 %.

Для увлажнения дорожного полотна автомобильной дороги III категории до оптимального состояния необходимо 17,3 т воды, которая может быть доставлена на объект строительства поливомоечной машиной с емкостью цистерны 5 т за четыре рейса.

П р а к т и ч е с к а я р а б о т а № 26

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ПО УКРЕПЛЕНИЮ ГРУНТА

Введение

Материалы, укрепленные минеральными вяжущими, представляют собой искусственный монолитный дорожно-строительный материал в виде уплотненной и затвердевшей смеси, отвечающей нормируемым физико-механичес- ким показателям.

234

Прочность укрепленных материалов характеризуют маркой. В зависимости от конструктивного слоя дорожной одежды марка по прочности укрепленных материалов должна соответствовать данным, указанным в табл. 26.1.

Таблица 26.1

Марка по прочности укрепленных материалов

Для приготовления укрепленных материалов при устройстве оснований под цементобетонные покрытия автомобильных дорог категорий 1а, 16, 1в, II применяют портландцемент 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;

-портландцемент типа ЦЕМ 1-го класса прочности.

Для приготовления укрепленных смесей при устройстве оснований под асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог категорий 1а, 16,1в, II кроме вышеуказанных допускается применять цементы:

-сульфатостойкий бездобавочный и шлакопротландцемент;

-портландцемент и сульфатостойкий портландцемент, содержащие в качестве активных минеральных добавок гранулированный доменный шлак и трепел в соотношении не менее 1:1;

-пшакопортландцемент, содержащий в качестве активной минеральной добавки гранулированный доменный шлак в количестве не более 40 % по массе;

Для приготовления укрепленных смесей при устройстве оснований под асфальтобетонные покрытия на автомобильных дорогах III, IV, V, Via, VI6 категорий допускается применять:

235

-гидравлические вяжущие на основе металлургических шлаков и активаторов твердения;

-активные золы уноса.

Ориентировочные расходы портландцемента М 40 принимают по табл. 26.2. При применении портландцемента М 30 следует увеличить расход с учетом коэффициента 1,12, при применении портландцемента М 40 - 0,87.

Таблица 26.2

Расход цемента по ТКП 028-2006

Расход активных зол уноса и гидравлических вяжущих на основе металлургического шлака и активаторов твердения назначают в 1,5-2,5 раза больше, чем расход портландцемента, указанный в табл. 26.2.

Грунты должны отвечать требованиям СТБ 943-2007 и иметь значение показателя рН водной вытяжки не менее 7 при укреплении цементом или гидравлическим вяжущим на основе металлургического шлака, значение рН не менее 4 - при укреплении активной золой уноса. Содержание гумусовых веществ в грунтах должно быть не более 2 % по массе.

В глинистых грунтах содержание комков глины размером более 5 мм должно быть не более 25 % по массе, в том числе размером более 10 мм - не более 10 %.

Вода, применяемая для затворения смеси, должна соответствовать требованиям СТБ 1114. Максимально допустимое содержание растворимых солей в

236

воде не должно превышать 10000 мг/л, в том числе ионов SO4 - 2700 мг/л, С1 - 3500 мг/л. Расход воды назначают с учетом оптимальной влажности укрепленных смесей. Ориентировочное значение оптимальной влажности принимают по значениям, указанным в табл. 26.3.

Таблица 26.3

Оптимальная влажность укрепляемого материала

Ориентировочный расход добавок, применяемых с целью улучшения фи- зико-механических свойств укрепленных материалов, принимают в соответствии с табл. 26.4.

Таблица 26.4

Расход применяемых добавок

237

водный концентрат

Для проведения цикла лабораторных работ по определению оптимального количества вяжущего материала и добавок необходимо проанализировать весь цикл изготовления и испытания образцов и установить параметры, которые присутствуют в работе.

На стадии изготовления образцов такими параметрами являются: грунт, вода, вяжущий материал, добавка.

При хранении образцов учитывают время (7, 14 или 28 суток) и условия твердения (воздушно-влажное, водонасыщенное).

При испытании образцов определяют разрушающую нагрузку, по которой в зависимости от размеров образца определяют предел прочности при сжатии.

Задание

1. Определить факторы и их уровни, на основании которых составить таблицу изменения факторов для программы лабораторных исследований прочностных свойств укрепленного грунта.

2.Определить необходимое число опытов.

3.Составить матрицу планирования эксперимента и определить предел прочности при сжатии по разрушающей нагрузке.

Для расчета используются исходные данные, представленные в табл. П26.

Пример расчета

(табл. П26).

238

1. Определяют факторы и их уровни, на основании которых составляют таблицу изменения факторов для программы лабораторных исследований прочностных свойств укрепленного грунта.

1.1. Определяют факторы и обозначают их соответствующими индексами:

1.2. Определяют среднее значение факторов и проставляют их в нулевой уровень табл. 26.5:

- Х \ - супесь легкая крупная (исходные данные); ~Х2 определяют с учетом содержания вяжущего материала;

-Хз - М 40 (по исходным данным и табл. 26.1);

~Х \ - бездобавочный портландцемент;

-Х 5 - 11 % (см. табл. 26.2);

-Хв~ ХК (исходные данные);

-Х 1 - 1 % (см. табл. 26.4); -Х% - 12 % (см. табл. 26.3);

-Х 9 - 14 суток;

-Хю - водонасыщенное.

Таблица 26.5

Таблица изменения факторов

239