Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Укрепление грунтов в дорожном строительстве. Учебное пособие
.pdf
рожной конструкции. При этом стабилизация грунтов рабочего слоя не только благоприятно повлияет на воднотепловой режим, но и даст возможность укладывать местные глинистые грунты, ранее не пригодные для использования в этом элементе дорожной конструкции, за счет
улучшения их водно-физических характеристик по водопроницаемости, пучинистости, набухаемости и размокаемости до требуемых величин.
Технология комплексной стабилизации отличается
тем, что глинистые грунты обрабатываются структурированными стабилизаторами, т.е. теми, которые содержат в
своем составе вяжущее, либо любыми другими стабилизаторами в количестве, не превышающем 2% по массе грунта, либо применяются все другие виды стабилизаторов, но
с дополнительным внесением в грунт вяжущего в тех
же количествах.
Технологии комплексной стабилизации глинистых
грунтов, кроме улучшения их водно-физических свойств,
способствует образованию жестких кристаллизационных
связей, что положительно сказывается на увеличении физико-механических характеристик грунтов и в первую очередь сдвиговой прочности и модуля деформации.
Увеличение прочностных и деформацион-
ных характеристик комплексно стабилизированных глинистых грунтов дает возможность использовать их для
устройства не только рабочего слоя, но и для обочин, а
также грунтовых оснований дорожных одежд и покрытий
местных (сельских) дорог.
61
Рис. 4.4. Дорожная классификация стабилизаторов
по целевым функциям обработки грунта
Комплексное укрепление - увеличение количества
используемого при обработке грунта вяжущего сверх 2%
62
по массе при сохранении количества вводимых в грунт добавок стабилизаторов (до 0,1% по массе). Наличие в
укрепленном глинистом грунте добавок стабилизаторов,
во-первых, приводит к снижению требуемого расхода вяжущего и, во-вторых, дает возможность увеличить морозо и трещиностойкость укрепленных грунтов.
Комплексно укрепленные грунты, так же как грунты
укрепленные, следует применять в качестве оснований в
конструкциях дорожных одежд.
Выделяются следующие основные целевые функции
(рис 4.4):
- Первая функция - гидрофобизация грунта в рабочем
слое.
- Вторая функция - структуризация (совместно с гид-
рофобизацией) грунта в основаниях дорожных одежд.
- Третья функция - повышение морозо- и трещино-
стойкости укрепленных грунтов в конструктивных слоях
дорожных одежд.
Для обработки стабилизаторами следует применять
при оптимальной влажности грунты с числом пластичности от 1 до 22, при содержании песчаных частиц не менее
40% по массе и пределом текучести WL не более 50%, а
также все разновидности крупнообломочных и песчаных
грунтов, содержащих в своем составе пылеватые и глинистые частицы в количестве не менее 15% по массе, с содержанием легкорастворимых солей - сульфатов - не более
2% по массе, хлоридов - не более 4% по массе, гумуса - не
более 2% по массе и примеси гипса - не более 10%.
Контрольные вопросы
1. Какие процессы происходят при укреплении грунтов вя-
жущими материалами?
2. Какие типы структур образуются при укреплении грунтов
и за счёт каких вяжущих?
63
3. Каковы свойства каждой их структур?
4. Какие типы смешанных структур вы знаете и за счёт чего
они образуются?
5. Назовите свойства смешанных структур. Приведите при-
меры.
6. Что означает комплексное укрепление грунтов? Приведи-
те примеры.
7. В чём преимущества в комплексном укреплении грунтов?
8. В чём различие между укреплением и стабилизацией
грунтов?
9. Какими свойствами обладают стабилизаторы грунтов?
10. Для каких грунтов в основном применяются стабилиза-
торы?
11. Для какой части дорожной конструкции рекомендуется
применять стабилизаторы?
12. Что такое комплексная стабилизация грунта?
13. Для какой части дорожной конструкции применяют ком-
плексную стабилизацию?
5. Определение прочности и морозостойкости образцов
грунтов, укреплённых минеральными вяжущими
5.1. Приготовление смесей и изготовление образцов
Обработанные материалы и укрепленные грунты
должны изготовляться в соответствии с требованиями
определённого стандарта (ГОСТ 23558-94).
Перед приготовлением смеси для изготовления об-
разцов следует определить:
- характеристики всех исходных материалов, грун-
тов и вяжущих и установить соответствие их свойств требованиям действующих стандартов;
- необходимое количество добавок для получения
оптимального гранулометрического состава укрепляемого грунта;
64
- оптимальную влажность грунта оптимального гра-
нулометрического состава с содержанием вяжущего, отличающегося на 1-2 %.
Для приготовления смесей грунты предварительно
высушивают до воздушно-сухого состояния. Крупнообломочные грунты просеивают через сито с отверстиями
40 (20) мм, песчаные и глинистые – через сито с отверстиями 5 мм. В случаях, когда проектом предусмотрено
улучшение зернового состава грунта, вносят необходимые добавки. Смешение грунта с добавками производят
без увлажнения.
При изготовлении смеси грунта с цементом, известью или золой-уноса в грунт вносят вяжущее, смесь перемешивают и доувлажняют (с учетом содержащейся в
грунте влаги) до оптимальной влажности. При необходимости введения в грунт пластифицирующих или иных
добавок их вносят в виде водных растворов.
Оптимальную дозировку вяжущих веществ определяют путем подбора состава смеси грунта с вяжущим. С
этой целью готовят 3…4 пробные смеси, отличающиеся
по содержанию вяжущего. Примерный расход вяжущего
представлен в табл. 2.4.
Из этих смесей изготовляют образцы диаметром и
высотой 5 см (в случае крупности зерен или агрегатов до
5 мм) или 10 см.
Для приготовления и испытания образцов с макси-
мальной крупностью зёрен не более 20 мм используют
большой прибор Союздорнии (рис. 5.1).
В форму большого прибора смесь засыпают в три
приёма, штыкуют каждый слой 25 раз металлическим
стержнем диаметром 12 мм. После укладки всей смеси её
уплотняют в один приём 120 ударами гири массой 2,5 кг,
падающей с высоты 30 см.
Для приготовления и испытания образцов с макси-
65
мальной крупностью зёрен до 5 мм используют малый
Рис. 5.1. Прибор
Союздорнии
стандартного
уплотнения
Большой прибор: диа-
метр и высота образца
100 мм; малый прибор:
диаметр и высота об-
разца 50 мм,
прибор Союздорнии. В форму малого прибора смесь засыпают и штыкуют 25 раз металлическим стержнем, затем уплотняют 20 ударами гири массой 2,5 кг, падающей
с высоты 20 см.
Можно изготовить образцы в стальных полых цилиндрических формах с двумя вкладышами диаметром и
высотой 5 см (в случае крупности зёрен или агрегатов до
5 мм) или 10 см.
Допускается смеси испытывать методом прессования, используя для смеси с максимальной крупностью до
5 мм образцы-кубы с размером рёбер 50 и 100 мм.
Нагрузку уплотнения образцов на прессе подбирают
с таким расчётом, чтобы плотность образцов была максимальной, достигаемой при оптимальной влажности на
приборе стандартного уплотнения. Ориентировочно
нагрузка уплотнения составляет от 10 до 15 МПа. Время
выдерживания смеси под нагрузкой - 3 мин.
Образцы-балочки готовят прессованием в стальных
формах с двухсторонними вкладышами Размеры образцов-балочек из глинистых и песчаных грунтов составляют 4×4×16 см, из крупнообломочных грунтов –
10×10×40 см. Ориентировочное давление пресса для сме-
66
си с максимальной крупностью до 5 мм – 15 МПа, крупностью не более 20 мм – 20 МПа; время выдержки под
нагрузкой – 3 мин.
Изготовленные образцы хранят в ванне с гидравлическим затвором, либо в эксикаторах над водой, либо во
влажном песке.
5.2.Испытания образцов на сжатие и растяжение
при изгибе
Прочность образцов обработанного материала и
укреплённого грунта в зависимости от вида вяжущего,
применяемого для обработки, определяют в следующие
проектные сроки:
28 сут – для вяжущих I вида;
90 и 180 сут соответственно для вяжущих III и II видов.
Предел прочности при сжатии и на растяжение при
изгибе и при сжатии определяют на образцах, подвергнутых полному или капиллярному водонасыщению.
Образцы обработанных материалов и укрепленных
грунтов, применяемых в районах со среднемесячной температурой наиболее холодного месяца минус 10оС и
ниже, водонасыщают полностью: вначале образцы заливают водой на 1/3 высоты, а через 6 часов – полностью
и выдерживают 42 часа (всего 48 часов).
Если в районах применения укрепленных грунтов
эта температура выше минус 10оС - подвергают ка-
пиллярному водонасыщению в течение 72 часов.
Капиллярное водонасыщение образцов производят
через слой влажного песка, используя специальное приспособление (рис. 5.2). В сосуд на металлической подставке укладывают металлическую сетку или устанавливают ёмкость с сетчатым дном, которую закрывают фильтровальной бумагой. На фильтровальную бумагу насы-
67
пают слой мелкого однородного песка и через сутки по-
Рис. 5.2. Приспособление для капиллярного водонасы-
щения образцов:
1
- сосуд; 2 - образцы; 3 - капиллярно-увлажненный песок;
4 - водонасыщенный песок; 5 - фильтровальная бумага;
6 - металлическая сетка; 7 -
подставка
Rcж =
Р· 10-2
,
F
сле его насыщения ставят образцы.
Для предотвращения высыхания сосуд ставят в ванну
с гидравлическим затвором.
Предел прочности при сжатии определяют на гидравлическом или механическом прессе. Пресс должен
быть снабжен силоизмерителем, позволяющим определять прочность при сжатии с погрешностью 2%. Скорость
нагружения при холостом ходе пресса должна составлять
3 мм/мин. Образец устанавливают в центре нижней плиты и производят его нагружение.
Предел прочности при сжатии R
(МПа) вычисля-
cж
ют по формуле:
где: Р – разрушающая нагрузка, Н;
10-2 – коэффициент пересчета в МПа;
F - первоначальная площадь поперечного сечения
образца, см2.
При испытании трёх образцов за результат
68
определения принимают среднее арифметическое из двух
R
изг
=
3· Р· l ·10-2
2· b· h2
наибольших.
Предел прочности на растяжение при изгибе определяют на образцах-балочках. Испытания проводят на
прессах, оборудованных дополнительно специальными
траверсами, несущими на себе цилиндрические опоры
для балочек, при этом одна из опор должна быть подвижной. Перед испытанием образцы насыщают водой и помещают на две опоры, расстояние между которыми составляет 14 см для балочек размером 4×4×16 см и 30 см –
для балочек размером 10×10×40 см. Образец нагружают
по середине пролета по всей ширине через подкладку под
верхнюю плиту пресса.
Предел прочности на растяжение при изгибе R
(МПа) вычисляют по формуле
где: Р – разрушающая нагрузка, Н;
l - расстояние между опорами, см;
b, h – соответственно, ширина и высота балочки, см.
10-2 – коэффициент пересчета в МПа.
Допускается прочность образцов обработанного материала и укреплённого грунта определять в следующие
промежуточные сроки:
- 7 сут для вяжущих I вида,
- 28 сут для вяжущих II вида,
- 90 сут для вяжущих III вида.
При этом полученные величины должны составлять не
менее 50 % нормативных значений.
Допускается при переходе от одного вида испытания к другому определять прочность на растяжение и
раскалывании по формуле
RР = 0,5R
изг
∙К,
69
изг
где R
– поредел прочности на растяжение при изгибе
изг
МПа;
К = 0,8-1,2 – коэффициент, уточняемый при подборе состава на конкретных материалах и зависящий от технических характеристик применяемых материалов и грунтов.
5.3.Определение морозостойкости
Образцы перед испытанием на морозостойкость
подвергают полному или капиллярному водонасыщению,
как описано выше, и помещают в морозильную камеру,
где они должны находиться 2,5 при температуре минус
(18±2)ОС. Началом испытания считается температура минус 16ОС. После прохождения требуемого количества
циклов замораживания и оттаивания образцы выгружают
из камеры и погружают в воду с температурой (20±2)ОС,
если они до испытания подвергались полному водонасыщению или во влажный песок (опилки), если они подвергались капиллярному водонасыщению. Время выдерживания образцов в воде или во влажном песке должно составлять 2±0,5 часа.
Испытание на сжатие проводят после 2-4 часов после извлечения из ванны по методике, описанной выше.
За марку по морозостойкости принимают установ-
ленное число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых снижение прочности на сжатие составляет не более чем на 25% от нормируемой прочности в
проектном возрасте.
Контрольные вопросы
1. Какие характеристики исходных материалов нужно опре-
делить перед приготовлением смеси?
2. Как определяют требуемое количество вяжущего?
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]