Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Укрепление грунтов в дорожном строительстве. Учебное пособие
.pdf
разложению как структуры отдельных агрегатов, так и отдельных частиц, т.е. к разупрочнению. Поэтому насыпным
грунтам в той или иной степени свойственны многие из
тех особенностей, которые были отмечены при рассмотрении других разновидностей структурно-неустойчивых
грунтов.
Контрольные вопросы
1. Назовите преимущества применения укреплённых грунтов
при строительстве автомобильных дорог.
2. Назовите типы крупнообломочных и песчаных грунтов и их
характеристики.
3. Назовите типы глинистых грунтов и их характеристики кон-
систенции.
4. Перечислите основные физические свойства грунтов.
5. Перечислите основные физические свойства глинистых
грунтов.
6. Назовите деформативные свойства грунтов.
7. Какие грунты считаются слабыми? Назовите виды слабых
грунтов и их характеристики.
2. Укрепление грунтов минеральными
(неорганическими) вяжущими
2.1. Виды и требования к укреплённым грунтам
Грунты, укреплённые неорганическими (минеральными) вяжущими, подразделяются на:
- обработанный материал;
- укрепленный грунт.
Обработанный материал – искусственный материал, получаемый смешением в карьерных смесительных
установках песчано-щебеночных, песчано-гравийных, золошлаковых смесей и песка с цементом или другим неор-
21
ганическим вяжущим и водой и отвечающий в проектные
Марка по прочности
Предел прочности, МПа, не менее
на сжатие
на растяжение
при изгибе
М10
М20
М40
М60
М75
М100
1,0
2,0
4,0
6,0
7,5
10,0
0,2
0,4
0,8
1,2
1,5
2,0
или промежуточные сроки нормируемым показателям качества по прочности и морозостойкости.
Укрепленный грунт - искусственный материал, получаемый преимущественно смешением непосредственно
на дороге (с использованием фрез) грунта с цементом или
другим неорганическим вяжущим и водой и отвечающий в
проектные или промежуточные сроки нормируемым показателям качества по прочности и морозостойкости.
Для укрепления грунтов применяют практически все
минеральные вяжущие материалы: портландцемент, шлакопортландцемент, сульфатостойкий портландцемент,
пуццолановый портландцемент, портландцемент для строительных растворов, молотые шлаки, золы-уноса, известь,
строительный гипс.
Прочность обработанного материала и укреплённого
грунта в проектном возрасте характеризуется маркой.
Соотношение между маркой по прочности и прочностью
на сжатие и растяжение при изгибе должно соответствовать требованиям, указанным в табл. 2.1.
Таблица 2. 1.
22
По морозостойкости обработанные материалы и
Показатели свойств материалов,
обработанных неорганическими
вяжущими
Показатели свойств
для покрытий
для основа-
ний
Предел прочности на сжатие в
возрасте 28 сут., МПа, не менее
7,5
2,0
Марка по морозостойкости для
районов со среднемесячной температурой наиболее холодного
месяца, °С, не менее:
от 0 до минус 5
F15
F10
от минус 5 до минус 15
F25
F15
от минус 15 до минус 30
F50
F25
ниже минус 30
F75
F5
укреплённые грунты подразделяются на марки F5, F10,
F15, F25, F50, F75.
В табл. 2.2 представл ены т реб ов ан ия п о
прочности и мороз остойкости, предъявляемы е к
грунтам, укреплённым неорганическими вяжущими и использ уемы м для устройства покрытий и
оснований авто моб ильных дорог.
Таблица 2.2
За марку по морозостойкости принимают установленное число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых допускается снижение прочности
на сжатие не более чем на 25% от нормируемой прочности
в проектном возрасте.
Обработанные материалы и укреплённые грунты, в
зависимости от величины суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов (А
держащихся в обрабатываемых материалах, грунтах, используют при:
23
), со-
эфф
А
до 740 Бк/кг (беккерелей/кг) – для строительства
эфф
дорог и аэродромов без ограничений; А
эфф свыше
740 до 150
Бк/кг – для дорожного и аэродромного строительства вне
населённых пунктов и зон перспективной застройки.
2.2. Требования к грунтам, подвергающимся
обработке минеральными вяжущими
Обработке минеральными вяжущими подвергаются:
- щебеночно-песчаные смеси,
- гравийно-песчаные смеси,
- щебеночно-гравийно-песчаные смеси,
- пески,
- золошлаковые смеси,
- грунты.
Щебень и гравий из горных пород, щебень из шла-
ков, крупно-и среднезернистые золошлаковые смеси проверяются по:
- морозостойкости,
- прочности,
- содержанию вредных компонентов и примесей,
- стойкости против силикатного и железистого распада,
- активности радионуклидов.
Песок природный и из отсевов дробления горных по-
род проверяется по:
- крупности частиц;
- содержанию пыли и глины;
- активности радионуклиды;
- содержанию органических примесей.
Все виды пылевидных и глинистых грунтов приме-
няются при:
- числе пластичности – не более 12;
- содержании гумуса: < 2 % (I-II климатические зо-
ны), < 4 % (III-V климатические зоны);
24
- содержании примесей гипса не более 10 %;
- содержании комков глины размером более 5 мм не
более 25 % по массе, в т.ч . 10 мм – не более 10 %;
- влажности на границе текучести не более 55% при
обработке портландцементом или шлакопортландцементом, при обработке известью или известково-шлаковым
вяжущим – число пластичности должно быть не менее 5,
влажность не более 55 %.
Нельзя укреплять кислые грунты только цементом
(при рН < 6); в этом случае вносят известь или едкий натр;
засоленные грунты с содержанием легкорастворимых солей сульфатов менее 2 % и хлоридов менее 4 % по массе
допускается укреплять цементом, известью, комплексными
и известково-шлаковыми вяжущими.
Засолённые грунты с рН менее 7 перед обработкой
цементом должны быть предварительно нейтрализованы
добавками извести, каустической соды, или другими щелочными соединениями.
Зерновой состав песчано-щебёночных, песчаногравийных, песчано-щебёночно-гравийных смесей, золошлаковых смесей, песка и грунтов должен соответствовать требованиям, указанным в табл. 2.3.
В грунтах оптимального зернового состава гравийные, щебёночные и песчаные частицы служат скелетом,
воспринимающим главную часть внешних воздействий в
период сильного увлажнения грунта. Пылеватые частицы
заполняют пустоты в более крупных зёрнах. Роль глинистых и коллоидных частиц более существенна: обладая
большой цементирующей способностью, они после уплотнения смеси соединяют её составные части в сравнительно
плотную связную и монолитную массу.
25
Таблица 2.3.
Ма
кс,
мм
Полный остаток на ситах размером отверстий, мм
40
20
10 5 2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
0,005
40
До
10
20-
40
35-
65
50-
80
6085
70-
90
75-
95
80-
97
85-
98
87-
100
20
До
10
20-
40
25-
65
5080
60-
85
70-
90
75-
95
80-
97
85-
100
10
До
10
25-
40
4565
60-
80
70-
85
75-
90
80-
95
85-
100
5
До
10
3040
50-
65
65-
80
75-
85
80-
90
88-
100
2,5
До
10
30-
40
55-
65
70-
80
80-
90
88-
100
1,2
5
До
10
35-
45
60-
70
75-
85
85-
100
Рис. 2.1. Кривые оптимального гранулометрического состава крупнообломочных грунтов с
наибольшей крупностью:
а –10 мм; б –20 мм;
в –40 мм
По вертикали количество
частиц меньше данного
размера
26
Подбор оптимальных по гранулометрическому со-
ставу смесей производят по кривым оптимального гранулометрического состава (рис. 2.1), методом треугольных
координат или аналитическим путём.
Так, например, количество песка (р) для улучшения
глинистого грунта вычисляют по формуле:
p = 100(B – Q) / (B – B1),
где B – содержание пылеватых и глинистых частиц (<
0,05 мм) в грунте, B1 – содержание частиц < 0,05 в песке, Q - допускаемое количество частиц < 0,05 в смеси
оптимального состава.
2.3. Tребования к вяжущим материалам
Для приготовления обработанных материалов и
укреплённых грунтов применяют следующие материалы:
- I вид – портландцемент и шлакопортландцемент,
сульфатостойкий и пуццолановый портландцемент, цементы для строительных растворов марок не ниже (R28) :
400 для покрытий, 300 для оснований;
- II вид – активные материалы с удельной поверхно-
стью не менее 150 м2/кг и R
≥ 50 кгс/см2:
180
- молотые высокоактивные и активные шлаки чёрной и
цветной металлургии;
- бокситовые и нефелиновые шламы с содержанием c2s не
менее 40 %;
- золы-уноса с удельной поверхностью свыше 150 м2/кг;
- III вид – комплексные вяжущие (R
≥ 100 кгс/см2)
90
состоят из основного компонента и активатора твердения.
Основной компонент - молотые слабоактивные и активные
шлаки чёрной металлургии, основные золы уноса, бокситовые и нефелиновые шламы. Активаторы - портландце-
27
мент, шлакопортландцемент марок не ниже 400, известь I
Грунты
Цемент,
% по массе
Известь, % по
массе
Крупнообломочные
3-8
-
Супеси
4-12
3-6
Суглинки
8-14
7-12
Песчанистые, пыле-
ватые глины
10-15
6-12
Вид
добавки
Наименование
Марка
Пластифици-
рующие
Лигносульфонаты тех-
нические (модифициро-
ванные)
Щелочной сток произ-
водства капролактама
ЛСТ
ЛСТМ-2
ЩСПК
(ПАЩ)
ЩСПКМ-1
Противомороз-
ные - ускорители
твердения
Хлорид кальция
Хлорид натрия
Нитрит кальция
ХК
ХН
НК
Гидрофобизи-
рующие
Жидкость гидрофо-
бизирующая (ГКЖ-94)
136-41
и II сортов, гипс строительный марок не ниже Г10, жидкое
стекло.
Расход вяжущего для укрепления грунтов зависит от
крупности грунтов и вида вяжущего (табл. 2.4)
Таблица 2.4
Для снижения расхода вяжущих материалов, повы-
шения прочности, морозостойкости и улучшения технологических свойств следует применять химические добавки:
пластифицирующие, противоморозные (ускорители твердения), гидрофобизирующие (табл. 2.5).
Таблица 2.5
28
Грунты, укреплённые минеральными вяжущими, при-
Вид
материала
Тип
дорожной
одежды
Марка по прочности на
сжатие, не ниже
Покры-
тие
со слоем
износа
Осно-
вание
Дополни-
тельный
слой основания
Обработанные
материалы
Капи-
тальный
Не применяют
М60
М10
Обработанные
материалы и
укрепленные
грунты
То же
То же
М40
М10
То же
Облег-
ченный
"
М40
М10
"
Переход-
ный
"
М20
"
То же
М40 - -
меняют для различных слоёв оснований дорожных одежд
(табл. 2.6). В качестве покрытия грунт, укреплённый минеральными вяжущими, может быть применён для дорожной одежды переходного типа на дорогах IV, V категорий.
Таблица 2.6
2.4. Процессы, происходящие при укреплении грунтов
Как было сказано выше, для укрепления грунтов широкое применение находят следующие минеральные (неорганические) вяжущие: цементы, известь, активные тонкодисперсные золы уноса, молотые гранулированные шлаки.
Грунт, укреплённый цементом принято называть цементогрунтом. Цемент в цементогрунте представляет со-
минеральными вяжущими
29
бой главный компонент, обеспечивающий при соблюдении
определённых условий существенное изменение природных свойств обрабатывемого грунта. Именно в цементе
заложены те потенциальные свойства, при максимальной
реализации которых обеспечивается изменение первоначальных свойств, присущих грунту, с приданием следующих свойств: высокой и необратимой прочности, связности (монолитности), морозостойкости и др.
Особенно большой эффект даёт укрепление грунтов
портландцементом. Основную часть портландцемента составляют силикаты кальция 3СаО∙SiO2 и 2СаО∙SiO2 (до 75
%), которые при взаимодействии с водой (оптимальная
влажность грунта примерно равна 0,5…0,6 влажности границы текучести) выделяют новые гидросиликаты кальция,
обладающие большой цементирующей способностью
2(3СаО∙SiO2) + 6H2O = 3 СаО∙SiO2∙3H2O + 3Са(ОН)2,
2(2СаО∙SiO2) + 4H2O = 3СаО∙SiO2∙3H2O + Са(ОН)2.
Эти соединения скрепляют в монолитную, прочную и
водостойкую массу песчаные, пылеватые частицы грунта.
Наиболее мелкие, глинистые частицы грунта, под действием цемента утрачивают отрицательные свойства: способность к набуханию и размоканию в воде, пластичность и
липкость.
Взаимодействие с водой 3СаО∙SiO2 и 2СаО∙SiO2 протекает с различной скоростью: трёхкальциевый силикат
значительно активнее, чем двухкальциевый силикат,
именно он определяет нарастание прочности цемента в
первые сроки его твердения; 2СаО∙SiO2 обеспечивает
прочность цементогрунта в более поздние сроки.
В грунтах, укрепляемых цементом, химические реакции будут ускоряться или, наоборот, замедляться в зависимости не только от химико-минералогического состава
цемента, но и от природы грунта.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]