Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Укрепление грунтов в дорожном строительстве. Учебное пособие
.pdf
При укреплении цементом подзолистых почв (формируемые при участии лесной и болотной растительности,
обладающие с кислой реакцией) процессы твердения цемента под действием кислой среды будут замедляться,
введу чего прочность цементогрунта будет весьма незначительной. Поэтому нельзя укреплять кислые грунты (рН
< 6) одним цементом. При укреплении кислых грунтов для
уменьшения их кислотности вносят известь или едкий
натр.
При укреплении карбонатных грунтов благодаря
наличию в растворе ионов кальция и щелочной среды
процессы твердения цемента происходят более интенсивно, прочность цементогрунта будет высокой.
Наличие в грунте высокорастворимых солей Na2SO4
или MgSO4 в количестве более 3 % вредно сказывается
на прочности цементогрунта. Вредные действия сернокислых солей ослабляют добавкой извести.
При укреплении грунтов золами-уноса и тонкомолотыми гранулированными доменными шлаками прочность
достигается за счёт двухкальциевого силиката, присутствующего в этих материалах.
Наряду с цементами для укрепления грунтов применяют известь в виде извести-пушёнки или молотой негашёной извести. При укреплении грунтов известью процесс
твердения начинается с испарения воды и кристаллизации
Са(ОН)2. В результате сращивания кристаллов гидроксида
кальция образуется пространственно разветвлённый каркас, окружающий и цементирующий частицы грунта.
Часть гидроксида кальция взаимодействует с углекислым
газом воздуха, превращаясь в углекислый кальций, который в свою очередь упрочняет грунтовую смесь
Са(ОН)2 + СО2 + nН2О = СаСО3 + (n+1)Н2О.
31
Наличие в супесях, суглинках и глинах тонкодисперсных частиц алюмосиликатного состава, а также активного кварца (минерала опала SiO2∙nН2О, некристаллического кремнезема SiO2акт), в условиях щелочной среды,
вызванной наличием гидрата оксида кальция, приводит к
образованию гидросиликатов кальция, которые обладают
более высокими цементирующими свойствами, чем
Са(ОН)2:
mСа(ОН)2 + SiO2∙nН2О → (0,8…1,5)СаО∙SiO2∙pH2O ,
mСа(ОН)2 + SiO2акт + пН2О → (0,8…1,5)СаО∙SiO2∙pH2O .
С уменьшением содержания в грунте глинистых ча-
стиц уменьшается эффективность воздействия добавок извести.
Наличие гумусовых веществ, а также кислая среда в
подзолистых грунтах резко снижает прочность укреплённого известью грунта, также как и грунта, укреплённого
известью.
Контрольные вопросы
1. В чём отличие в терминологии при укреплении грунтов не-
органическими (минеральными) вяжущими «обработанный материал» и «укреплённый грунт»?
2. Какие требования предъявляются к грунтам, укреплённым
минеральными вяжущими?
3. Какие грунты подвергаются обработке неорганическими вяжущими?
4. Перечислите требования к грунтам, подвергающимся обработке неорганическим вяжущими.
5. Какие виды неорганических (минеральных) вяжущих применяются для укрепления грунтов?
32
6. Каков примерный расход минерального вяжущего при укреплении грунтов и от чего это зависит?
7. Какие добавки применяются при укреплении грунтов минеральными вяжущими?
8. Назовите типы и элементы дорожной одежды, формируемые
из укреплённых грунтов, соответствующие минимальные марки
для них.
9. Какие физико-химические процессы происходят при укреплении грунтов портландцементом?
10. Какие добавки используют при укреплении кислых грунтов?
11. В чём заключается положительный эффект при укреплении
карбонатных грунтов?
12. Какова роль золы-уноса при укреплении грунтов?
13. Какие физико-химические процессы происходят при укреплении грунтов Известью?
14. Каково значение тонкодисперсных глин при укреплении
грунтов?
15. В чём заключаются физико-механические, физические и химические процессы при укреплении грунтов?
3.Укрепление грунтов органическими вяжущими
3.1. Требования к грунтам, укреплённым органическими
вяжущими
При укреплении грунтов органическими вяжущими
различают органоминеральные смеси и укрепленные
грунты.
Органоминеральная смесь – искусственная смесь,
получаемая на дороге или в смесительных установках
щебня (гравия), песка или их смесей, а также минерального порошка (в том числе порошковых отходов производства) с органическими вяжущими и активными добавками
и без них или органическими вяжущими совместно с минеральными.
33
Как правило, это составленные смеси и в зависимо-
Конструктивный
слой
Максимальная
круп
ность зё
рен
щебня (гравия), мм
Содержание,
% по массе
Марка по дробимости
(прочность),
не менее,
кгс/см
2
Щебня, не более
Зёрен мельче
0,63 мм,
не ме-
нее
Зёрен мельче
0,071 мм,
не менее
Покры-
тие
20
65
24 8 800
20
50
38
10
400
15
35
50
12
300
10
35
50
12
200
Основа-
ние
40
70
12
Не нор-
мируется
800
40
55
20
400
20
35
30 4 300
15
35
30 4 200
сти от наибольшего размера зёрен применяемых минеральных материалов они могут быть:
- крупнозернистыми – с зёрнами размером до 40 мм;
- мелкозернистыми – с зёрнами размером до 20 мм;
- песчаными – с зёрнами размером до 5 мм.
Максимальный размер зёрен для покрытия может
быть 20, 15 и 10 мм, для основания – 40, 20, и 15 мм (табл.
3.1), причём, во всех смесях регламентируется определённое содержание щебня, зёрен мельче 0,63 мм и мельче
0,071 мм для обеспечения оптимального гранулометрического состава смеси. Также регламентируется марка по
прочности (дробимости) зёрен щебня: в зависимости от
крупности она колеблется от 800 до 200 (кгс/см2).
Таблица 3.1
34
Наименование показателя
Значение
показателя
Предел прочности на сжатие, МПа, при
температурах, °С, не менее
20
1,4
50
0,5
Водостойкость, не менее
0,60
Водостойкость при длительном водонасыщении, не менее
0,50
Водонасыщение, % по объему, не более
10
Набухание, % по объему, не более
2,0
Зерновой состав минеральной части песчаных сме-
сей должен содержать зерна размером менее 5 мм не менее 95% по массе, в том числе менее 0,63 мм - от 30% до
70%; менее 0,071 мм - от 10% до 22%.
Органоминеральные смеси применяются как для
устройства оснований, так и для устройства покрытий, и к
ним предъявляются соответствующие определённые требования по прочности, водостойкости, водонасыщению и
др. Требования к физико-механическим показателям
свойств органоминеральных смесей для оснований не зависят от вида органического вяжущего (табл. 3.2); требования к свойствам для покрытий – в зависимости от применяемого органического вяжущего (табл. 3.3), и они значительно выше, чем для оснований.
Таблица 3.2 – (для оснований)
35
Таблица 3.3 (для покрытий)
Наименование
показателя
Значение показателя
с жид-
кими
орга-
ниче-
скими
вяжущими
с жидкми
органиче-
скими
вяжущми
совместно
с мине-
ральными
с вязки-
ми,
в том
числе
с эмуль-
гирo-
ванными
с эмульгиро-
ванными ор-
ганическими
вяжущими
совместно с
минеральны-
ми
Предел прочности на сжатие, МПа, при
температуре,
О
С, не менее
1
20
1,2
1,5
1,6
1,8
50
0,5
0,7
0,8
0,9
Водостойкость,
не менее
0,55
0,7
0,75
0,8
Водостойкость
при длительном водонасыщении, не
менее
0,4
0,6
0,65
0,7
Водонасыщение, % по объёму
От 4,0
до 9,0
От 4,0 до
6,0
От 2,0
до 6,0
От 2,0 до 6,0
Набухание,%
по объёму, не
более
2,5
2,0
2,0
1,5
Слёживаемость, число
ударов, не более
10
Не нормируется
36
Укрепленный грунт – искусственный материал, по-
Наименование показа-
теля
Значение показателей для укреплённых
грунтов
жидким, вспе-
ненным или
эмульгированным
органическим
вяжущим
жидким, вспененным
или эмульгированным
органическим вяжу-
щим с добавкой мине-
рального вяжущего
Предел прочности на
сжатие, МПа, при ОС, не
менее:
20
1,2
1,5
50
0,5
-
Предел прочности на
сжатие водонасыщенных образцов, МПа, при
20 ОС, не менее:
0,8
1,0
Предел прочности на
растяжение при изгибе
водонасыщенных образцов, МПа, при температуре 20 ОС, не менее:
-
0,4
Коэффициент морозо-
стойкости, не менее
0,8
0,85
Набухание, % по объё-
му, не более
4,0
2,0
лучаемый смешением на дороге или в смесительных установках грунтов с органическими вяжущими и активными
добавками (в том числе минеральными вяжущими) и без
них при оптимальной влажности. Укреплённый грунт
применяется в основном для устройства оснований. Физико-механические показатели свойств укрепленных грунтов
должны соответствовать нормативным требованиям, представленным в табл. 3.4.
Таблица 3.4 (для укрепленных грунтов)
37
Морозостойкость укреплённых грунтов характеризуется коэффициентом морозостойкости, который определяется как отношение прочности при сжатии образцов после
воздействия на них установленного числа циклов попеременного замораживания и оттаивания к прочности водонасыщенных образцов
мрз
К
мрз
= R
/ R
вод
.
При испытании укреплённых грунтов на морозостойкость число циклов замораживания-оттаивания (от 10 до
50) и температуру замораживания (от -5 до -22 ОС) назначают в зависимости от дорожно-климатической зоны и
месторасположения слоя укреплённого грунта в дорожной
одежде (см. табл. 6.1).
Так же как и при укреплении грунтов минеральными
вяжущими органоминеральные смеси и грунты, укреплённые органическими вяжущими, в зависимости от величины
суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов (А
), содержащихся в обрабатывае-
эфф
мых материалах и добавка, используют при:
- А
до 740 Бк/кг – для строительства дорог и аэродромов
эфф
без ограничений;
- А
эфф свыше
740 до 150 Бк/кг – для дорожного и аэро-
дромного строительства вне населённых пунктов и зон
перспективной застройки.
В конструктивном слое дорожной одежды из укреплённого грунта определяют влажность и плотность материала. Коэффициент уплотнения конструктивного слоя для
дорожной одежды должен быть не ниже 0,98 из укреплённого грунта и 0,97 – для укреплённой смеси.
3.2. Требования к материалам и грунтам
Для приготовления органоминеральных смесей
применяют следующие материалы;
38
- щебень,
- гравий,
- песок,
- щебеночно-гравийно-песчаные смеси,
- шлаково-щебеночно-песчаные смеси,
- гравийно-песчаные смеси,
- минеральные порошки
Щебень и гравий из плотных горных пород, щебень
из шлаков, шлаковые смеси, входящие в состав минеральной части смеси, должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов по:
- гранулометрическому составу,
- прочности по дробимости,
- истираемости,
-содержанию зёрен слабых пород,
- морозостойкости,
-содержанию пыли и глины, глины в комках,
- содержанию вредных компонентов и примесей,
- активности радионуклидов,
- - стойкости против силикатного и железистого
распада (для шлаков),
Песок природный и из отсевов дробления горных пород проверяется по:
- крупности частиц,
- содержанию глинистых примесей (должно быть не
более 1 %),
- активности радионуклидов,
- содержанию органических примесей.
Для приготовления смесей применяют минеральные
порошки, а также порошковые отходы промышленного
производства (измельчённые основные металлургические),
соответствующие требованиям действующих нормативных
документов.
39
Для устройства дорожных и аэродромных оснований
Укрепление глин битумными эмульсиями
не допускается.
и покрытий из укреплённых грунтов применяют следующие минеральные материалы:
- для приготовления в смесительных установках,
применяют природные дисперсные грунты: крупнообломочные и пески, супеси всех разновидностей.
- при укреплении методом смешения на дороге
применяют и глинистые грунты с числом пластичности
не более 22, в том числе супеси всех разновидностей и суглинки с числом пластичности до:
- 12 при условии введения добавок извести, цемента,
золы-уноса или песка из отходов дробления карбонатных
горных пород при строительстве в I-III дорожноклиматических зонах и без введения добавок в IV -V дорожно-климатических зонах;
- от 12 до 17 и глины с числом пластичности до 22
при условии введения добавок извести, цемента, золыуноса или песка из отходов дробления карбонатных пород
или природного крупнозернистого песка – во II -V дорожно-климатических зонах.
Допускается применение засолённых грунтов, содержащих легкорастворимые соли не более 1 % по массе
при условии укрепления их жидкими органическими вяжущими.
Кроме природных дисперсных грунтов можно использовать техногенные дисперсные грунты (в том числе
материалы фрезерования и дробления старых дорожных
одежд). Максимальная крупность зёрен крупнообломочных и техногенных грунтов должна быть не более 40 мм.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]