Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Укрепление грунтов в дорожном строительстве. Учебное пособие
.pdf
3. Опишите методику изготовления образцов укреплённого
грунта.
4. От чего зависит полное или капиллярное водонасыщение
образцов, предназначенных для испытания на прочность?
5. В какие сроки испытывают образцы, укреплённые мине-
ральными вяжущими и от чего это зависит?
6. Какова методика определения морозостойкости грунтов,
укреплённых минеральными вяжущими?
6. Определение свойств грунтов, укреплённых
органическими вяжущими
6.1. Подбор составов смесей
Органоминеральные смеси и укрепленные грунты
должны изготовляться в соответствии с требованиями
определённого стандарта (ГОСТ 30491-2012).
При подборе составов смесей следует определить
оптимальную дозировку основного вяжущего и установить необходимость введения ПАВ и гранулометрических добавок в зависимости от вида грунта, его физикохимических свойств. При этом должны быть обеспечены
требуемые показатели физико-механических свойств
укрепленных грунтов.
Подбор составов смесей включает следующие этапы:
- отбор проб материалов и установление соответствия
их свойств требованиям нормативных документов;
- определение оптимального содержания воды в сме-
си и максимальной плотности образцов; Под оптимальной
влажностью при уплотнении смеси понимают ту влажность, при которой достигается максимальная ее плотность, предел прочности при сжатии образцов имеет
наибольшее значение, а набухание наименьшее и которая
составляет для:
71
- крупнообломочных, гравелистых песках – 2…4 %,
- мелких песках – 4…6 %,
- мелких и легких супесях – 5…7 %,
- тяжелых супесях, легких суглинках – 9…11 %,
- тяжелые суглинки – 12…14 %,
- глины (Iр до 22%) – 14…17 %.
- определение необходимого количества вяжущего и
добавок путём приготовления нескольких пробных составов смесей и лабораторных образцов из них для определение физико-механических показателей образцов;
Выбор органического вяжущего и добавок зависит
от состава и свойств укрепляемых грунтов, а также условий их работы в дорожной одежде.
Ориентировочные значения дозировок основного вя-
жущего материала для укрепления некоторых видов грунтов приведены в табл. 3.5.
6.2. Приготовление смесей
Для приготовления смесей грунты предварительно
высушивают и просеивают через сито с отверстиями 25
мм (крупнообломочные грунты) или 5 мм (песчаные и
глинистые грунты). В случаях, когда предусмотрено
улучшение зернового состава грунта, вносят соответствующие добавки.
При использовании в качестве вяжущих жидкого
битума или битумной эмульсии грунты в воздушно-сухом
состоянии сначала перемешивают с активными добавками,
увлажняют до оптимальной влажности при смешении, после чего вводят битум, предварительно нагретый до рабочей температуры или битумную эмульсию. Смесь грунта с
вяжущим перемешивают, увлажняют до оптимальной
влажности при уплотнении и вновь перемешивают.
Смеси без добавок активных веществ приготавли-
72
вают следующим образом: перемешивают увлажненный
Наибольшая круп-
ность минеральных
зерен, мм
Диаметр
формы и
образца, мм
Высота
образца,
мм
Площадь
образца, см2
5
50,5
50,5±1,0
20
10, 15, 20,
71,4
71,4±1,5
40
40
101
101±2,0
80
до влажности перемешивания грунт с вяжущим, затем
доувлажняют до оптимальной влажности уплотнения и
снова перемешивают.
Смеси из грунтов, укрепленных двумя вяжущими
(битумной эмульсией и цементом или жидким битумом и
цементом) готовят следующим образом. Воздушно-сухой
грунт перемешивают с цементом и увлажняют. В смесь
добавляют битумную эмульсию или жидкий битум и перемешивают до получения однородной по цвету массы в
мешалке без подогрева.
Для определения оптимального состава смеси готовят 4-6 составов с несколькими дозировками органического вяжущего.
При комплексной обработке грунта двумя вяжущими
варьируют содержание как минерального, так и органического вяжущего.
6.3. Приготовление образцов
Образцы готовят из смесей путем уплотнения их в
полых цилиндрических формах. Размеры формы выбирают
в зависимости от наибольшей крупности минеральных зерен (табл. 6.1).
Таблица 6.1
Смесь грунта с вяжущим насыпают в ненагретую
форму. Для равномерного распределения смеси её шты-
73
куют ножом или шпателем, затем вставляют в форму
верхний вкладыш. Форму со смесью ставят на нижнюю
плиту пресса, подводят верхнюю плиту до соприкосновения с верхним вкладышем и включают пресс.
Уплотняют образцы в течение трех минут под
нагрузкой 40 МПа для смесей с содержанием щебня (гравия) до 50 % по массе; 30 МПа – для смесей с содержанием щебня (гравия) менее 50% и укреплённых грунтов;
Уплотнение образцов-призм (балочек) производят прессованием, при этом величину уплотняющей нагрузки
подбирают с таким расчетом, чтобы плотность образца
была равна плотности цилиндрических образцов. Ориентировочная нагрузка составляет (20±0,5) МПа, а время
выдерживания под нагрузкой 3 мин.
Образцы из смесей с вязкими и жидкими органическими вяжущими, а также образцы из смесей и укрепленных грунтов с активными добавками и без них хранят на
воздухе при температуре (20±0,5)ОС.
Образцы из смесей и укрепленных грунтов, содержащие в своем составе более 4% минеральных вяжущих,
хранят при температуре (20±5) °С в ванне с гидравлическим затвором или эксикаторе.
Образцы смесей и укрепленных грунтов испытывают через, сут:
- 1 - смесей с вязкими и жидкими органическими вяжущими, не содержащими в своем составе воду и минеральные вяжущие;
- 7 - грунтов, укрепленных органическими вяжущими
совместно с активными добавками;
- 14 - смесей с жидкими и эмульгированными вяжущими,
содержащими в своем составе воду и приготовленными
совместно с минеральными вяжущими или без них;
- 28 - грунтов, укрепленных органическими вяжущими
совместно с цементом.
74
6.4. Определение предела прочности при сжатии
Перед испытанием на сжатие образцы из смесей с
вязкими органическими вяжущими выдерживают при
температурах 50ОС и 20ОС в течение 1 часа в сосуде с водой. Образцы из смесей с жидкими и эмульгирован-
ными битумами термостатируют в воздушной среде в
течение 2 ч, при этом образцы из укрепленных грунтов
упаковывают в полиэтиленовые пакеты.
Предел прочности при сжатии образцов определяют
на прессах при скорости движения плиты пресса (3,0±0,3)
мм/мин. Максимальное показание силоизмерителя принимают за разрушающую нагрузку. Предел прочности
при сжатии Rсж, МПа, вычисляют по формуле
где Р - разрушающая нагрузка, Н;
F – первоначальная площадь поперечного сечения образца, см; 10-2 - коэффициент пересчета в МПа.
За результат определения принимают округленное
до первого десятичного знака среднеарифметическое значение испытаний трех образцов, при этом расхождение
между результатами испытания отдельных образцов не
должно превышать ± 10%.
Водостойкость органоминеральных смесей харак-
теризуется коэффициентом водостойкости, который определяется как отношение прочности при сжатии водонасыщенных образцов к прочности образцов, испытанных при
20 ОС.
= R
вод
/ R20.
К
вод
Определение предела прочности на растяжение при
изгибе производят так же, как и образцов, укреплённых
минеральными вяжущими.
75
6.5.Определение водонасыщения
Рис. 6.1. Вакуумная
установка
Сущность метода заключается в определении количества воды, поглощенной образцом при заданном режиме насыщения.
Образцы из смесей, взвешивают на воздухе (g). За-
тем образцы из смесей погружают на 30 мин в сосуд с водой, имеющей температуру (20±2) °С, таким образом,
чтобы уровень воды в сосуде был выше поверхности образцов не менее чем на 20 мм, после чего образцы взвешивают в воде (g1), следя за тем, чтобы на образцах не
было пузырьков воздуха. После взвешивания в воде образцы обтирают мягкой тканью и вторично взвешивают
на воздухе (g2).
После этого образцы помещают в сосуд с водой с температурой (20±2) °С. Уровень воды
над образцами должен быть не
менее 3 см. Сосуд с образцами
устанавливают в вакуумную
установку (рис. 6.1), где создают
и поддерживают давление не более 2000 Па (15 мм рт. ст.) в течение 1 ч при испытании образцов из смесей с вязкими органическими вяжущими; 30 мин - при
испытании образцов из смесей с
жидкими и эмульгированными
вяжущими. Затем давление доводят до атмосферного и
образцы выдерживают в том же сосуде с водой с температурой (20±2) °С в течение 30 мин. После этого образцы
извлекают из сосуда, взвешивают в воде (g6 ), обтирают
мягкой тканью и взвешивают на воздухе (g5).
76
Образцы из укрепленных грунтов, предназначенных для применения в районах со среднемесячной температурой самого холодного месяца минус 20ОС и ниже (I III дорожно-климатические зоны), после взвешивания на
воздухе и в воде подвергают полному водонасыщению, а
для укрепленных грунтов, предназначенных для применения в районах со среднемесячной температурой самого
холодного месяца выше минус 10ОС, - капиллярному водонасыщению.
Полное водонасыщение образцов высотой и диаметром 50 мм проводят в течение 2 сут, а образцов больших размеров - в течение 3 сут, при этом во всех случаях
в первые сутки образцы погружают в воду на 1/3 высоты,
а в последующие - полностью. Для предотвращения высыхания образцов, погруженных в воду на 1/3 высоты,
насыщение проводят в ванне с гидравлическим затвором.
Капиллярное водонасыщение проводят через слой
воды, постоянно поддерживаемый с помощью уровнемера
в устройстве для капиллярного водонасыщения (рис. 5.2).
После этого образцы извлекают из сосуда или
устройства для капиллярного водонасыщения, взвешивают в воде, а затем вытирают мягкой тканью или фильтровальной бумагой и взвешивают на воздухе.
Водонасыщение образца W %, вычисляют по формуле
для смесей
для укрепленных грунтов
где g - масса образца, взвешенного на воздухе, г;
g1 - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде
и взвешенного в воде, г;
77
g2 - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде
и вторично взвешенного на воздухе, г;
g5 масса насыщенного водой образца, взвешенного на
воздухе, г.
За результат определения водонасыщения принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение трех определений.
6.6. Определение набухания
Набухание определяют как приращение объема образца
после насыщения его водой.
Для определения набухания используют данные, полученные при определении средней плотности и водонасыщения по разделу 6.5. Набухание образца Н, % по объему, вычисляют по формуле для смесей
для укрепленных грунтов
где g6 - масса насыщенного водой образца, взвешенного в
воде, г.
За результат определения набухания принимают
округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение трех определений.
6.7. Определение морозостойкости грунтов,
укрепленных органическими вяжущими
Испытания проводят на трёх параллельных образцах. Перед загрузкой в морозильную камеру проводят
78
полное или капиллярное водонасыщение образцов из
укреплённых грунтов в зависимости от температуры самого холодного месяца района их применения (см. стр.
67).
Метод водонасыщения, количество циклов замора-
живания–оттаивания и температуру замораживания
назначают в соответствии с требованиями таблицы 6.2. в
зависимости от дорожно-климатической зоны и типа покрытия, а также месторасположения конструктивного
слоя из укреплённого грунта в дорожной одежде.
Полное водонасыщение образцов высотой и диамет-
ром 50 мм проводят в ванне с гидравлическим затвором в
течение двух суток, а образцов больших размеров – трех
суток, причём во всех случаях в первые сутки образцы
погружают в воду на 1/3 высоты, а в последующие – полностью.
Капиллярное водонасыщение проводят через слой
воды, постоянно поддерживаемый с помощью уровнемера, как показано на рис. 5.2. В сосуд на металлическую
подставку укладывают металлическую сетку или устанавливают ёмкость с сетчатым дном, которое закрывают
фильтровальной бумагой. На фильтровальную бумагу
насыпают слой мелкого песка толщиной 15 см и через
сутки после его насыщения ставят образцы, которые
насыщают в течение 72 часов. Для предотвращения высыхания сосуд с образцами помещают в ванну с гидравлическим затвором.
Водонасыщенные образцы загружают в морозильную
камеру так, чтобы расстояние между образцами было не
менее 50 мм. Если после загрузки камеры температура в
ней повысится, то началом замораживания считают момент, когда в морозильной камере установится требуемая
температура, приведенная в таблице 6.2.
79
Замораживание проводят в течение 4 часов при тре-
Конструктивный
слой дорожной
одежды
Число циклов замораживания-оттаивания
(в числителе), температура заморажива-
ния (в знаменателе) при степени водона-
сыщения образцов из укреплённых грунтов
для дорожно-климатических зон
I
II
III
IV
V
Верхний слой основания под двухслойное асфальтобетонное покрытие; основание под монолитное цементобетонное покрытие
50
____
-220С
Пол-
ное
25
_____
-220С
Пол-
ное
25
______
-220С
Пол-
ное
15
______
- 100С
Капиллярное
10
______
- 50С
Капиллярное
Нижний слой основания под двухслойное асфальтобетонное покрытие; основание под сборное
железобетонное
покрытие
25
_____
-220С
Пол-
ное
15
____
- 100С
Пол-
ное
15
_____
- 100С
Капиллярное
10
____
- 50С
Капиллярное
5
____
- 50С
Капиллярное
Верхний слой основания под однослойное покрытие из минеральных материалов,
укреплённых органическими вяжущими
30
____
- 220С
Пол-
ное
15
_____
- 220С
Пол-
ное
15
______
- 220С
Пол-
ное
15
____
- 100С
Пол-
ное
10
____
- 50С
Капиллярное
буемой температуре в соответствии с таблицей 6.2.
Т а б л и ц а 6 .2
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]