2 Указать основные технические требования при комплексном укреплении грунтов, порядок введения добавок, возможные варианты приготовления смеси, исходя из места их приготовления

Ответ: Исходя из условий строительства и имеющейся дорожно-строительной техники укрепление грунтов производят ниже приведенными способами и в следующих местах:

- укрепление грунтов смешением на дороге с использованием дорожной фрезы (ДС-18А);

- укрепление грунтов смешением на дороге с использованием однопроходной грунтосмесительной машины (ДС-178);

- укрепление грунтов смешением их в стационарной установке (ДС-50А или ДС-50Б) в карьере (банкете).

За последние годы предложен ряд авторских свидетельств и технических решений по комплексному укреплению грунтов, по устройству цементогрунтов. К ним относится и авторское свидетельство Микрина В.И., Хиславского Б.Я. (о строительстве цементогрунтовых оснований с надрезами с одновременным устройством тонкослойного асфальтобетонного покрытия).

Укрепление грунтов улучшает их прочностные свойства. Они по прочности и долговечности приближаются к гравию и щебню, а иногда и превосходят их за счет создания устойчивого сцепления. Их применяют также в целях экономии дефицитного щебня во II и III дорожно-климатических зонах. Цементогрунты не восприимчивы к увлажнению. Недостатками цементогрунтов является повышенное трещинообразование, а также при укреплении песков необходим повышенный расход цемента, по сравнению со смесью оптимального состава.

Для уменьшения трещинообразования, применяют разного вида добавки (см. ответ на 1-й вопрос задачи Т4).

Требование к добавкам те же что и к обычным вяжущим материалам (жидким битумам, битумной эмульсии и т.д.).

Основные технические требования при комплексном укреплении грунтов:

- укрепление грунтов неорганическими вяжущими и битумной эмульсией осуществляют при температуре не ниже «плюс» 5 ⁰С, органическими вяжущими не ниже «плюс» 10 ⁰С;

- влажность смеси укрепленных грунтов должна быть оптимальной. Допускается превышение влажности на 2…3 % выше оптимальной при сухой погоде без осадков и температуре воздуха выше «плюс» 20 ⁰С; на 1…2 % ниже оптимальной (при температуре ниже «плюс» 10 ⁰С) и при наличии осадков;

- уплотнение смеси грунта с цементом до максимальной плотности должно быть закончено не позднее чем через 3 часа, а при пониженной температуре (ниже «плюс» 10 ⁰С) – не позднее чем через 5 часов после введения воды или раствора солей;

- для ухода за свежеуложенным грунтом, укрепленным неорганическими вяжущими, используют 50 % - ые быстро- или средне распадающиеся эмульсии в количестве 0,5…0,9 л/м²;

- движение построечного транспорта по слою укрепленного грунта разрешается через 5 суток (I класс прочности, толщина слоя 15 см; II класс прочности, толщина слоя 20 см) и через 7 суток (III класс прочности); при глинистых грунтах – на следующий день; при использовании смол, цемента с ПВА – в течение первых двух суток.

Порядок введения добавок.

При смешении на дороге крупнообломочных, песчаных или глинистых грунтов с цементом и добавками в виде битумных эмульсий, добавки вводят первыми в грунт, перемешивают их с грунтом; затем необходимо последовательно ввести в смесь цемент – перемешать, а потом ввести воду и опять перемешать. Аналогично проводят работы при использовании других видов добавок.

То есть при смешении на дороге добавки всегда вводят первыми. При приготовлении укрепленных смесей в стационарной установке все компоненты в смеситель вводятся одновременно, кроме негашеной извести.

Примечания.

1 При укреплении грунта цементом с добавкой молотой негашеной извести грунт с цементом следует смешивать через сутки после введения извести и воды.

2 Укрепление глинистых грунтов производят, как правило, смешением на дороге.

3 При укреплении грунтов известью с добавками зол уноса или золошлаковых смесей в грунт вначале вводят добавки, перемешивают их с грунтом до однородного состояния, затем вводят известь, перемешивают, увлажняют до оптимальной влажности и через сутки планируют и уплотняют.

3 Произвести подсчет объемов дорожно-строительных работ при строительстве основания из грунта, укрепленного комплексным вяжущим (5 % цемента + 2 % жидкого битума сверх массы грунта). Длина захватки 250 м; толщина слоя в плотном теле 18 см. Дорога имеет III техническую категорию, дальность доставки материалов - 5 км.

Ответ: Битум или другое органическое вяжущее пропитывает агрегаты грунта, внутри которых формируется коагуляционная структура. Межагрегатные связи формируются за счет цемента. Такие грунты имеют повышенную вязкость и износостойкость по сравнению с грунтами, укрепленными только битумом. Повышается трещиностойкость, модуль упругости и т.д. Комплексное укрепление грунтов придает слою основания повышенную морозо – и водостойкость.

Объемы работ вычисляем по известным геометрическим формулам, пользуясь рисунком Т 4.1.

Рисунок Т 4.1 – Поперечный профиль слоя основания из грунта,

укрепленного комплексным вяжущим

1) Ширина основания из грунта, укрепленного комплексным вяжущим, по верху:

В_в = 7,0 + 2 * 0,5 = 8,0 м.

2) Средняя линия поперечного сечения:

В_ср = В_в + I * h_слоя = 8,0 * 1 * 0,18 = 8,18 м.

3) Площадь поперечного сечения:

S_сеч = В_ср * h_слоя = 8,18 * 0,18 = 1,472 м².

4) Площадь поверхности основания:

S_пов = В_ср * L_захв = 8,18 * 250 = 2045 м².

5) Объем материала в плотном теле:

V_{гр. n} = S_сеч * L_захв = 1,472 * 250 = 368,1 м³.

6) Объем грунта при коэффициенте относительного уплотнения К_о = 1,1:

V_гр = 368,1 * 1,1 = 404,91 м³.

7) При плотности грунта в насыпном состоянии ρ_гр = 1,6 т/м³,

масса грунта составит:

М_гр = V_гр * ρ_гр = 404,91 * 1,6 = 647,86 т.

8) Масса цемента по заданию составляет 5 % сверх массы грунта. При плотности цемента ρ_ц = 3,0 т/м³ она будет равна:

М_ц = 647,86 * 0,05 = 32,39 т.

9) Масса жидкого битума, входящего в состав комплексного вяжущего:

М_б = 647,86 * 0,02 = 12,96 т;

Плотность жидкого битума ρ_б = 1,0 т/м³;

10) Масса воды, необходимой для увлажнения грунта до оптимальной влажности, определяется следующим способом.

Согласно таблицы 27-3 §2 СНиПа ч. IV при устройстве 1000 м² основания из грунтов, укрепленных цементом, для увлажнения необходимо 18,5 м³ воды (при толщине слоя до 20 см).

То есть на 100 м² необходимо 1,85 м³ (1,85 т), а на захватку площадью 2045 м² расход воды составит: М_в = 1,85 * 20,45 = 37,83 т.