Тех Карти / Титар_конспект / tit_r8

8. БУДІВНИЦТВО ШАРІВ ДОРОЖНЬОГО ОДЯГУ ІЗ ГРУНТІВ, УКРІПЛЕНИХ ОРГАНІЧНИМИ В’ЯЖУЧИМИ І СМОЛАМИ

8.1. Вимоги до компонентів сумішей і конструкцій

Грунти рекомендується укріплювати такими органічними в’яжучими: рідкими нафтовими дорожніми бітумами марок СГ 40/70, СГ 70/130; рідкими сланцевими бітумами марок С-12/20, С-20/35, С-35/70, С-70/130; високосмолистими нафтами з в’язкістю по стандартному віскозиметру С560 не менше 7с; дорожніми аніонними, бітумними емульсіями прямого типу, які розпадаються повільно (класу ЕБА-3); бітумними пастами, які виготовлені на твердих емульгаторах; кам’яновугільними дорожніми дьогтями; кам’яновугільними смолами марок КМС-1 – КМС-4; важкими смолами уловлювання марок СТУ-2, СТУ-3. Здійснюється експериментально впровадження технології укріплення грунтів катіоноактивними емульсіями.

Технологічно найкраще готувати суміші на рідких в’яжучих, але за умови швидкого набору ними міцності після ущільнення. За цим критерієм перспективно використовувати насамперед бітумні емульсії. До їх переваги відносять економну витрату органічного в’яжучого, розширення будівельного сезону і обмеження забруднення оточуючого середовища у порівнянні з іншими в’яжучими. Однак необхідно спеціальне устаткування для випуску бітумних емульсій, яке в більшості підприємств відсутнє. Для прискорення процесу формування структури укріпленого грунту і підвищення його якості рекомендується введення в грунт 2...3% по масі домішки вапна.

В результаті слід констатувати, що вибір оптимального в’яжучого здійснюють за комплексом показників: вартості, умов використання, можливостей приготування в’яжучого та різновиду укріплюваного грунту.

Основні вимоги до грунтів наведені в попередньому розділі. Найбільш придатні для укріплення органічними в’яжучими супіски, легкі суглинки з числом пластичності від 3 до 10.

Важкі пилуваті супіски, суглинки легкі та легкі пилуваті з числом пластичності до 12 припускається зміцнювати органічними в’яжучими з додаванням вапна без поліпшення гранулометричного природного складу грунту.

Важкі суглинки слід укріплювати рідкими нафтовими бітумами в другій і третій дорожньо-кліматичних зонах країн СНД із введенням гранулометричних додатків, вапна та ПАР. Натомість у четвертій та п’ятій дорожньо-кліматичних зонах передбачено використання бітуму чи дьогтю при внесенні до складу важкого суглинку лише гранулометричних додатків або вапна.

Для поліпшення якості укріплених грунтів рекомендують активатори та пове- рхнево-активні речовини (ПАР). До активаторів відносять: портландцемент, шлакопортландцемент, вапно, золу сухого відбирання, золошлакові суміші гідровидалення.

У випадку зміцнення грунтів сланцевими бітумами, бітумними емульсіями, кам’яновугільними дьогтями як активатор використовують вапно.

При укріпленні грунтів нафтовими бітумами застосовують катіоно- і аніоноактивні ПАР: жировий гудрон, госсіполову смолу, синтетичні жирні кислоти, кубові

залишки синтетичних жирних кислот, БП-3, окислений петролатум, смолу кам’яновугільну. Оптимальну вологість і максимальну щільність грунту визначають лабораторними дослідженнями методом підбору. Вологість при змішуванні грубоуламквових і піщаних грунтів призначається в межах 2...5%, а вологість глинистих грунтів – в інтервалі 0,2...0,4 вологості від межі текучості грунту. Дозволоження грунту виконують водою, яка за властивостями відповідає питній.

За кліматичними умовами рекомендується використовувати грунти, укріплені рідкими бітумами або бітумними пастами в ІІІ-V дорожньо-кліматичних зонах, кам’яновугільними дьогтями та смолами – в ІІІ-IV дорожньо-кліматичних зонах, рідкими сланцевими бітумами – в ІІ дорожньо-кліматичній зоні, бітумними емульсіями – в ІІ-V дорожньо-кліматичній зоні.

Грунтові суміші, укріплені бітумними емульсіями, рідкими бітумами або кам’яновугільними в’яжучими з додатками або без додатків ПАР, повинні відповідати нормативним вимогам, наведеним у табл. 2.

Таблиця 2 - Нормативні показники фізико-механічних властивостей зразків грунтів, укріплених органічними в’яжучими, після семи діб твердіння

Грунтові суміші, укріплені комплексними в’яжучими, повинні відповідати нормативним вимогам, наведеним у табл. 3.

Коефіцієнт ущільнення має бути не меншим 0,95 від стандартного значення.

Таблиця 3 – Нормативні показники фізико-механічних властивостей зразків, укріплених комплексним в’яжучим, після 28 діб твердіння

8.2 Будівництво шарів із грунтів, укріплених органічними в’яжучими

Роботи з улаштування шарів із грунтів, які укріплені органічними в’яжучими, виконують у суху погоду при температурі повітря не нижче +100С. Лише за умови використання в грунтових сумішах бітумних емульсій дозволяється будівництво при температурах повітря не нижче + 5°С.

Вибір технології і організації виконання робіт залежить від таких параметрів: технічної категорії об’єкта будівництва; дорожньо-кліматичної зони; типу грунту; видув’яжучого; рекомендованихдомішоквсуміш; наявності засобівмеханізаціїробіт.

Рекомендуються такі головні способи будівництва шарів з укріплених органічним в’яжучим грунтів: з використанням у кар’єрі чи на заводі змішувальних установок (ДС-50А, ДС-50Б, ДС-174), безперервної та циклічної дії з примусовим перемішуванням грунтових сумішей; змішування на дорозі фрезами; змішування на дорозі однопрохідною грунтозмішувальною машиною моделі ДС-16Б.

Склад підготовчих операцій перед улаштуванням шару з укріпленого грунту детально викладений в розд. 6. Додатково у випадку змішування грунтових сумішей в установці необхідно приготувати органічне в’яжуче. Зневоднювання та нагрівання рідких бітумів до робочої температури 80...90°С здійснюють у котлах з використанням протипінних препаратів типу СКТН-1 (дві-три краплі на 10 т бітуму). Котли заповнюють не більше 75...80% їх місткості. Мінеральні компоненти використовують у природному стані. В грунт вводять всі складові суміші одночасно в повному обсязі, якщо кількість активних додатків менша 20% від його маси. Активні додатки в кількості більшій за 20% дозволяється дозувати завчасно частково через розподільник цементу, а решту – через традиційні дозатори установки. Активні додатки меленого негашеного вапна або гідрофобного вапна вводять у грунт в кар’єрі. Змішування грунту з рештою компонентів суміші нормується через 12 годин після дозування вапна, однак не пізніше ніж через добу. Засоби механізації транспортування і укладання бітумогрунтової суміші використовують ідентичні технології влаштування шару дорожнього одягу з укріпленого цементогрунту. Зволоження бітумогрунту перед ущільненням до оптимальної вологості здійснюють з урахуванням кількості до-

даного органічного в’яжучого. Режим укочування встановлюють пробним ущільненням.

Технологічна послідовність робіт при влаштуванні шару з укріпленого бітумогрунту МДЗ з ведучою машиною фрезою така: підготовчі роботи; транспортування грунту; розрівнювання грунту; прикочування глинистого грунту; роздрібнення глинястого грунту; транспортування в’яжучого; розподіл в’яжучого; перемішування грунту з в’яжучим; внесення додатків (у рідкому або сипучому стані); перемішування суміші до однорідного стану; розрівнювання та профілювання грунтової суміші; ущільнення готового шару; догляд за готовим шаром бітумогрунту. Для піщаних грунтів робочі операції пов’язані з роздрібненням, відміняють, бо вони зайві.

Якість роздрібнення може регулюватися зміною вологості грунту, швидкістю руху, чисельністю проходів по одному сліду та швидкістю крутіння ротора фрези

(рис. 22).

Продуктивність фрези при роздрібненні грунту

де В – ширина захвату фрези з урахуванням перекриття смуг, м; Н – товщина шару грунту в щільному тілі, м;

L – довжина проходження фрези, м;

m – кількість проходів фрези для роздрібнення грунтів; V – швидкість руху фрези, км/год;

t – тривалість розвертання фрези в кінці проходження.

Грунт на об’єкт підвозять автосамоскидами або тракторними візками. Технологічно вигідно використовувати машини з боковим розвантаженням. Конуси грунту розміщують в один або два ряди паралельно осі дороги. Автогрейдером грунт перед роздрібненням розподіляють на ширину вужчу проектної на 0,5 м з кожного боку, для зручності виконання технологічних операцій (рис. 23). Ефективного змішування компонентів суміші досягають фрезами при безкоритному профілі. Раціонально в МДЗ використовувати одночасно дві-три фрези для максимального завантаження інших його машин. Перед роздрібненням грунт підкочують котками на пневматичних шинах до щільності 0,8...0,9 від стандартної. Цією операцією досягають підвищення ефективності роботи фрези. При необхідності дозволоження грунту його суміщують з роздрібненням грунту фрезою. Воду подають у суміш через розподільну систему фрези. За один прохід фрези в грунт вводиться вся норма в’яжучого. Остаточне перемішування грунтової суміші досягається за два проходи фрези по одному сліду на другій швидкості. Потім за 10-12 кругових проходів автогрейдера розрівнюють та профілюють суміш. Ущільнення суміші здійснюють за 10-12 проходів котка на пневматичних шинах.

Будівництво за способом змішування на дорозі зручно виконувати з використанням однопрохідної грунтозмішувальної машини моделі ДС-16Б (рис. 24). Вона виконує комплекс робочих операцій за один прохід: роздрібнювання грунту, дозування в’яжучого, дозволоження при необхідності, перемішування складових суміші, планування шару і часткове його ущільнення. Ширина смуги після проходу маши-

ною ДС-16Б складає 2,4 м, тому необхідно передбачити перекриття проходів для забезпечення однорідності грунтової суміші. Робоча швидкість грунтозмішувача рекомендується: при обробці суглинків – 0,1 км/год, легких суглинків – 0,2 км/год, супісків 0,4...0,7 км/год. Однопрохідний грунтозмішувач здатний до перемішування суміші на глибину до 0,25 м. Остаточне профілювання здійснює автогрейдер, обладнаний автоматизованою системою підтримання рівності шару типу “Профіль”.

Водорозчинні додатки доцільно вводити в грунт разом з водою. Пилоподібні додатки дозують у грунт перед обробкою його органічним в’яжучим цементорозподільником моделі ДС-72. В’яжуче транспортують бітумовозами або автогудронаторами. Вибір моделі автогудронатора узгоджують з максимальним завантаженням його цистерн в’яжучим. Робочу температуру рідких бітумів класу СГ визначають у межах 80...90°С. Температура підігрівання кам’яновугільних в’яжучих залежить від їх в’язкості та способу змішування.

При змішуванні на дорозі робочу температуру Т слід приймати відповідно для кам’яновугільних в’яжучих із в’язкістю

С505 = (5...25)°С : Т = (25...50)°С; С550 = (25...70)°С : Т = (35...60)°С;

С1050 = (5...20)°С : Т = (45...70)°С.

У разі змішування в установці рекомендується призначати робочу температуру кам’яновугільних в’яжучих у таких межах:

С5010 =(20...50)°С: Т =(60...80)°С; С1050 =(50...120)°С:Т =(70...90)°С.

Дьогті і смоли з в’язкістю С505 менше 15 с, а також бітумні емульсії викорис-

товують для укріплення грунтів без підігрівання. Тривалість зберігання при зазначених температурах для кам’яновугільних в’яжучих не повинна перевищувати 4 години, а для бітумів – 12 годин.

8.3 Особливості будівництва шарів із грунтів, укріплених смолами

Укріплені карбамідними смолами грунти використовують при будівництві основ дорожніх одягів в І-ІІ дорожньо-кліматичних зонах країн СНД на дорогах ІІ-V категорій. Переважно використовують смоли КФ-МС.

Смологрунтові шари мають високу водо- і морозостійкість, теплоізолюючу здатність. Їх влаштовують навіть у несприятливих умовах при температурах до -100С.

Усмологрунтових сумішах використовують переважно смоли марки КФ-МС

–водяні суспензії від білого до світло-жовтого кольору, невибухонебезпечні. Ці смоли здатні до поліконденсації при дії ініціаторів твердіння з утворенням нерозчинних у воді речовин.

Для твердіння смол використовують хлористий амоній (20% маси сухої смоли), сульфат окислу заліза Fe2(SO4)3 (1,5...3,0% маси сухої смоли) або хлорне залізо

FeCL3 6H2O (1,5...3,0% маси сухої смоли) і соляну кислоту 10%-ної концетрації (10% маси сухої смоли).

Смолами доцільно укріплювати грубі, середньої грубості, дрібні й мілкі пилуваті піски, а також легкі та пилуваті супіски, які мають нейтральну або кислу реак-

цію. Вміст карбонатів у грунтах обмежується 3%, а вологість не повинна перевищувати 4...5%. У грунтах не допускається наявність легкорозчинних солей. Кількість смоли в укріплених грунтах призначають у межах 4...8% маси сухого грунту.

Оптимальну дозу в’яжучих визначають методом проб за його мінімальною витратою, яка забезпечує потрібні значення фізико-механічних властивостей. Масу смоли визначають у перерахунку на сухий залишок. Потрібну кількість води розраховують за різницею оптимальної вологості грунту і потрібної кількості сухої смоли. Технологія влаштування основ із смологрунту складається з таких робіт: підготовчі, приготування, транспортування, укладання, ущільнення суміші, чистове профілювання та догляд за основою.

Грунтову суміш, укріплену смолою, готують у грунтозмішувальних установках (типу ДС-50А, ДС-50Б). Порошковий ініціатор твердіння дозують в грунт, який переміщується по головному транспортеру. Після попадання їх у змішувач туди подають смолу і воду. Після закінчення роботи всі агрегати ретельно очищають і промивають водою. Готову суміш транспортують автосамоскидами не довше 1,5 години, щоб вона на затверділа.

Профілювальниками типу ДС-108 або ДС-97 суміш розподіляють на 8,5 м, профілювальником типу ДС-151 або ДС-161 – на 3,5...4,0 м, автогрейдерами – на 4 м. При використанні профілювальників перед початком роботи необхідно виставити копірну струну для системи автоматичного керування органами машин. Відвал шнека профілювальника виставляють на висоту верху основи з припуском на ущільнення 2,0...2,5 см і чистове профілювання – на 0,5...1,0 см. Відвал фрези ДС-97 (ДС-108) встановлюють вище відвалу шнека на 10...15 см, а фрезу і шнек – на 1...2 см (рис. 24). Швидкість руху машин складає 1,0...2,5 м/хв. Для розподілу грунтової суміші потрібно сім-вісім проходів автогрейдера.

Остаточне ущільнення здійснюють після профілювання і завершують не пізніше трьох годин після приготування суміші.

Після чистового профілювання на поверхню смологрунту розливають бітумну емульсію автогудронатором ДС-39А за нормою 0,8...1,5 л/м2.

Рух транспорту відкривають після сім-десять діб при дощовій погоді та через п’ять-сім діб при сухій погоді.

Особливі вимоги до техніки безпеки полягають в оснащенні загальнообмінною вентиляцією виробничих приміщень, яка забезпечує обмеження шкідливих речовин (менше 0,5 мг/м3). Необхідно додержуватися вимог роботи з токсичними смолами. Розігрівати смолу слід гарячою водою, яка подається в оболонку цистерни. Не дозволяється розігрівати смолу гострою парою.

8.4. Контроль якості робіт

Геометричні параметри шару з грунтових сумішей, укріплених органічними в’яжучими, контролюють ідентично цементогрунтовим основам.

Додатково не рідше одного разу за зміну контролюють гранулометричний склад грунтоуламкових і піщаних грунтів, число пластичності глинистих грунтів, ступінь роздрібнення глинистих грунтів, температуру органічного в’яжучого перед

введенням у грунтову суміш, однорідність емульсії, якість суміші на основі визначення міцності зразків випробуванням їх на стиск.

Через кожні 200 м контролюють вологість грунтів, готової суміші перед її ущільненням і щільність матеріалу в ущільненому шарі в трьох точках на поперечнику по осі та на відстані 0,5 м від крайки шару.

З частотою не рідше одного разу в п’ять змін контролюють додержання вимог за доглядом готового шару і вміст легкорозчинних солей в засолених грунтах.

Контроль міцності здійснюють випробуванням трьох зразків заформованих з партії в 60 м3 готової грунтової суміші. При цьому допускаються такі відхилення від нормативних показників міцності: ± 8% – при виготовленні суміші в кар’єрних змішувальних установках; ± 15% – при виготовленні сумішей машинами ДС-16Б чи ДС-160; ± 25% – при змішуванні компонентів суміші дорожніми фрезами.

Коефіцієнт ущільнення грунтів, укріплених органічними в’яжучими, визначають як дріб. Для цього щільність висушеного зразка, взятого з укоченого шару дорожнього одягу, ділять на щільність лабораторного зразка із суміші грунту та в’яжучого, заформованого при оптимальній вологості. Навантаження при ущільненні призначають 30 МПа для зразків із сумішей на органічному в’яжучому та 15 МПа для зразків із сумішей на карбамідних смолах або на органічному в’яжучому з додатками портландцементу.

Якість смологрунтів контролюють не рідше двох разів протягом зміни за такими показниками: вологість грунту, міцність зразків на стиск і точність дозування компонентів суміші. Відхилення в нормах дозування обмежені такими значеннями: для грунту – ± 5%, для смоли – ± 2%, для води та хлористого амонію – ± 2%. Показники міцності не повинні розрізнятись між собою більше ніж на 10%.

Візуально контролюють рівномірність і щільність розподілу плівкоутворюючого матеріалу.

Запитання для самоперевірки

1.Сфера використання грунтових сумішей, укріплених карбамідними смолами.

2.Де використовують грунтові суміші, укріплені органічними в’яжучими?

3.Які в’яжучі придатні для влаштування укріплених грунтів?

4.Які властивості смоли КФ-МС?

5.Особливості технології влаштування бітумогрунтових шарів за способом змішування в установці.

6.Яка технологічна послідовність улаштування бітумогрунтового шару МДЗ з використанням дорожніх фрез?

7.Технологія ущільнення смологрунтових шарів дорожніх одягів.

8.Які грунти придатні для влаштування смологрунтових основ?

9.Правила техніки безпеки при роботі з карбамідними смолами.