МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ОБРАБОТКЕ МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЦЕМЕНТОМ С ДОБАВКАМИ МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ ЧАСТИЦ

ДЛЯ ОСНОВАНИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

 

Утверждены зам. директора Союздорнии

канд. тех. наук В.М. Юмашевым

Одобрены Главмосстроем Минтрансстроя

(письмо № 5603/274 от 5 мая 1986 г.)

Москва 1987

Приведены ориентировочные расходы цемента и мелкозернистых частиц для получения обработанных материалов марок по прочности 20-75 на основе щебня, крупно- и мелкозернистого песков, методика подбора составов смесей, особенности технологии строительства оснований из каменных материалов, обработанных цементом с добавками мелкозернистых частиц.

Предложены оптимальные соотношения между вяжущим (цементом) и мелкозернистыми частицами, которые обеспечивают наибольшие плотность и прочность при минимальном расходе цемента и требуемую морозостойкость обработанных материалов.

Содержание:

Предисловие

Одной из задач дорожного строительства, в том числе строительства оснований, является снижение их стоимости за счет применения местных каменных материалов, обработанных неорганическим вяжущим (в частности, цементом) при допустимом уменьшении его содержания в смеси. Одним из путей решения этой задачи является подбор смесей каменных материалов по зерновому составу, обеспечивающему наибольшую плотность.

Проведенными в Союздорнии и других дорожных организациях исследованиями установлено, что в смеси каменных материалов с песком должно содержаться 5-10% мелкозернистых частиц мельче 0,071мм. При технико-экономическом обосновании допускается использовать смеси, содержащие до 20% таких частиц в зависимости от крупности каменного материала.

Однако метод подбора по кривым, рекомендуемый действующими нормативными документами, является трудоемким. К тому же в СССР почти отсутствуют гравийно-песчаные смеси и пески, полностью соответствующие требованиям нормативных документов по зерновому составу и плотности, а запасы мелкого и очень мелкого песков значительны. Поэтому очевидно, что применение местных мелких песков позволит снизить стоимость строительства и высвободить значительные транспортные средства.

В настоящих "Методических рекомендациях по обработке местных материалов цементом с добавками мелкозернистых частиц для оснований дорожных одежд" предложены оптимальные соотношения между вяжущим (цементом) и мелкозернистыми частицами в щебеночно - (гравийно)- песчаных и песчаных смесях, которые обеспечивают их наибольшие плотность, прочность и требуемую морозостойкость. Разработаны составы, установлены количественные значения мелкозернистых частиц и цемента, позволяющие получать обработанные материалы марок по прочности 20-75, отвечающие требованиям ГОСТ 23558-79.

Внедрение оснований из местных каменных материалов, обработанных цементом с добавками мелкозернистых частиц, взамен равнопрочного основания из каменных материалов с неоптимальным зерновым составом, обработанных одним цементом, позволит сэкономить около 1000 руб. на 1 км за счет экономии до 100 т цемента. Кроме того, достигается экономия электроэнергии и топлива (ориентировочно 1000 кВт/ч и 21000 кг соответственно на 1 км построенного основания).

"Методические рекомендации" составили канд. техн. наук В.С. Исаев, инженеры Н.А. Еркина, Б.Р. Ишанов, канд. техн. наук Н.Н. Янбых.

Все замечания и предложения по работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, Союздорнии.

I. Общие положения

1.1. Настоящие "Методические рекомендации" разработаны с учетом ГОСТ 23558-79, глав СНиП 2.05.02-85, СНиП 3.06.03-85 на основе анализа результатов предшествующих исследований, экспериментов, проведенных Союздорнии, и экспериментального строительства на объектах Главдорстроя.

1.2. "Методические рекомендации" предназначены для руководства при проектировании и строительстве оснований дорожных одежд из местных материалов неоптимального чернового состава, обработанных цементом или другими неорганическими вяжущими с добавками мелкозернистых частиц.

1.3. Получение оптимального зернового состава смесей целесообразно осуществлять двумя способами - введением недостающих фракций материала, в том числе мелкозернистых частиц, и с помощью стержневых мельниц, в которых при определенном режиме работы можно получать смеси с требуемым зерновым составом. Экономия цемента составляет 1-2% массы смеси.

1.4. В качестве мелкозернистых частиц можно использовать активированный и не активированный минеральные порошки, золы уноса, шлаки черной металлургии, пыль уноса цементных заводов (удельная поверхность частиц - не менее 2000-3000 см²/г) с размером мельче 0,071мм.

1.5. При проектировании следует стремиться к получению смеси оптимального зернового состава с наибольшими плотностью, прочностью и требуемой морозостойкостью при минимальном количестве цемента, которые достигаются правильно подобранным содержанием в смеси щебня, песка и мелкозернистых частиц.

Выбор материалов следует производить с учетом технико-экономического обоснования.

1.6. Количество щебня (гравия), песка и мелкозер­нистых частиц (в сочетании с цементом) для материалов с различной максимальной крупностью зерна не должно превышать оптимального значения для кривых с коэффициентом сбега 0,6-0,75 (см. рисунок). Для песчаных смесей верхняя кривая (К_сб=0,65-0,75) при оптимальной влажности обеспечивает максимальную плотность, нижняя (К_сб=0,6-0,7) - максимальную прочность и морозостойкость.

Рекомендуемые зерновые составы смесей с различной максимальной крупностью. Цифры на кривых - коэффициенты сбега

1.7. Материалы предназначенные для строительства оснований (щебень, песок, цемент, минеральный порошок и др.) должны отвечать требованиям соответствующих нормативных документов.

1.8. Обработанные цементом материалы с добавкой мелкозернистых частиц по прочности и морозостойкости должны удовлетворять требованиям ГОСТ 23558-79 и главы СНиП 2.05.02-85.

1.9. Строительство оснований и контроль качества работ следует проводить в соответствии с главой СНиП 3.06.03-85 с. учетом дополнений, приведенных в настоящих ''Методических рекомендациях''.

2. Проектирование составов смесей с добавками мелкозернистых частиц

Щебеночно (гравийно) - песчаные смеси

2.1. Проектирование смесей с наибольшими плотностью, прочностью и требуемой морозостойкостью при минимальном количестве цемента следует осуществлять по кривой с коэффициентом сбега К_сб = 0,75 для смесей с крупнозернистым песком непрерывного зернового состава и по кривой с К_сб = 0,6 для смесей с мелкозернистым песком прерывистого зернового состава.

2.2. Ориентировочное содержание щебня, песка и мелкозернистых частиц (мельче 0,071 мм) не должно превышать рекомендуемого в табл.1 (уточняется при подборе составов на конкретных материалах с учетом их стоимости).

Таблица 1

 

2.3. При отсутствии или недостатке в материалах мелкозернистых частиц содержание их следует довести до оптимального с учетом необходимого количества цемента и мелкозернистых частиц, содержавшихся в исходных материалах, для получения смеси требуемой марки по прочности и морозостойкости,

2.4. Ориентировочно содержание цемента и мелкозернистых частиц для получения щебеночно-песчаных смесей с маркой по прочности 20-75 следует принимать по табл.2 и уточнять при подборе составов сме­сей на конкретных материалах с учетом их стоимости.

Таблица 2

 

Примечание: Над чертой приведены значения для смесей с максимальной крупностью зерен 20 мм, под чертой - 40 мм; общее содержание мелкозернистых частиц и цемента не должно превышать соответственно 11 и 8% массы смеси.

 

При использовании вместо щебня гравия количество цемента, рекомендованное в табл.2, следует увеличить на 2-3%, а мелкозернистых частиц соответственно уменьшить.

При наличии сверх оптимума в исходных материалах мелкозернистых частиц для получения щебеночно-песчаных смесей требуемых марок по прочности и морозостойкости количество цемента, приведенное в табл. 2, следует увеличить на 1-2% при использовании крупнозернистых песков и на 2-3% при использовании мелкозернистых песков.

2.5. Количество воды в щебеночно-песчаных смесях должно быть оптимальным для обеспечения наибольшей плотности и прочности (ориентировочно 6-8% сверх 100% массы смеси).

Песчаные смеси

2.6. При использовании в основаниях песчаных сме­сей ориентировочное содержание в них мелкозернистых частиц следует устанавливать по кривой с коэффициентами сбега 0,6 - 0,7 (табл.3).

Таблица 3

 

2.7. При отсутствии или недостатке в песке мелкозернистых частиц общее содержание их в смеси следует довести до оптимального (см. табл. 3) с учетом необходимого количества цемента и мелкозернистых частиц, содержавшихся в исходных материалах для получения смеси требуемой марки по прочности и морозостойкости.

2.8. Ориентировочные расходы цемента и мелкозернистых частиц для получения песчаных смесей марок по прочности 20-75 следует назначать по табл.4 и уточнять при подборе составов смесей на конкретных материалах с учетом их стоимости.

2.9. В целях повышения морозостойкости песчаных смесей для обеспечения соответствия их требованиям ГОСТ 23558-79 необходимо вводить СДБ в количестве 1-2% массы цемента вместе с оптимальным количеством воды.

2.10. При использовании вместо природного песка отсевов карбонатных пород для получения смесей той же марки до прочности количество цемента, рекомендованное табл.4, следует уменьшить на 1-2%.

2.11. При наличии сверх оптимума в песках мелкозернистых частиц для получения обработанного материала марок по прочности 20-75 количество цемента для смесей с крупнозернистым песком необходимо увеличить на 1-2%, а с мелкозернистым - на 2-3%.

Таблица 4

Примечание: Общее содержание мелкозернистых частиц + цемента не должно превышать для смесей на основе крупнозернистого песка - 12%, мелкозернистого - 13% массы смеси.

2.12. Количество воды в смесях должно быть оптимальным для обеспечения их наибольшей плотности и прочности. Ориентировочное содержание воды без СДБ - 8-10%, с добавкой СДБ - 6-7% сверх 100% массы смеси.

2.13. При обработке песков неорганическими вяжущими марки 300 количество цемента, приведенное в табл. .4, необходимо увеличить, умножив на коэффициент 1,2, а расход мелкозернистых частиц соответственно уменьшить.

3. Ориентировочные составы опочно-карбонатных смесей и требования к исходным материалам.

3.1. Для строительства оснований могут быть рекомендованы смеси, содержащие опоку, отсевы карбонатных пород и пыль уноса цементных* заводов. Прочность таких смесей обеспечивается пробуждением активности опоки в присутствии пыли уноса, которая одновременно является и заполнителем, позволяющим получить смеси необходимой плотности.

3.2. Ориентировочное содержание компонентов опочно-карбонатных смесей для получения обработанных материалов марок по прочности 20-75 следует выбирать по табл.5.

Таблица 5

 

3.3. Карбонатные отсевы для опочно-карбонатных смесей не должны содержать частиц крупнее 5 мм, а содержание пылевато-глинистых частиц не должно превышать 10%.

3.4. Содержание в опоках активного (аморфного) кремнезема, должно быть не менее 60%.

3.5. Содержание свободной окиси кальция в пыли уноса должно быть не менее 3%, водорастворимых солей натрия и калия - не менее 5%.

3.6. Количество воды должно соответствовать оптимальной влажности. Для снижения водопотребности смесей, повышения прочности в ранние сроки и экономии пыли уноса целесообразно вводить суперпластификаторы типа С-3 в количестве 0,25-0,5% массы пыли уноса.

4 Особенности технологии устройства оснований

4.1. Строительство оснований и контроль качества рекомендуется осуществлять в соответствии с главой СНиП 3.06.03-85.

4.2. Приготовление смесей каменных материалов, обработанных цементом, с добавками мелкозернистых частиц можно осуществлять в установках цикличного или непрерывного действия принудительного перемешивания типа СБ-78 или ДС-50А, которые следует оснастить дополнительным бункером с дозатором для мелкозернистых частиц с пределами дозирования 1-10% массы смеси и системой загрузки их в бункер.

4.3. При устройстве оснований методом смещения на дороге целесообразно перед введением цемента распределить специально добавляемые мелкозернистые частицы с помощью автоцементовоза и перемешать фрезой. В остальном технология строительства должна соответствовать требованиям главы СНиП 3.06.03-85.