ВСН 185-75
Технические указания по использованию зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видов твердого топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожных оснований и покрытий автомобильных дорог
ВСН 185-75. Технические указания по использованию зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видов твердого топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожных оснований и покрытий автомобильных дорог
МИНИСТЕРСТВОТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ТЕХНИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
ПОИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЗОЛ УНОСА И ЗОЛОШЛАКОВЫХ СМЕСЕЙ
ОТСЖИГАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
ДЛЯСООРУЖЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
ИУСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ОСНОВАНИЙ
ИПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
ВСН 185-75
Минтрансстрой
Согласованы Государственным комитетом Совета
МинистровСССР по делам строительства
9апреля 1974 г. и утверждены Министерством
транспортногостроительства приказом № 12
от15 апреля 1975 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
“Технические указания поиспользованию зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видовтвердого топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожныхоснований и покрытий автомобильных дорог” разработаны в ГосударственномВсесоюзном дорожном научно-исследовательском институте (Союздорнии) да основелабораторных исследований и опытно-производственного строительства в частиприменения зол уноса и золошлаковых смесей для устройства укрепленных дорожныхоснований и покрытий автомобильных дорог.
Цель настоящих “Техническихуказаний” — способствовать широкому использованию в дорожном строительстве золуноса и золошлаковых смесей для устройства различных конструктивных слоевукрепленных оснований, а в ряде случаев и покрытий автомобильных дорог.
Разработки “Техническихуказаний”, касающиеся использования золошлаковых смесей для сооруженияземляного полотна, рекомендуются для руководства при проведении широкогоопытно-производственного строительства на дорогах всех категорий в разныхгрунто-геологических условиях различных дорожно-климатических зон СоветскогоСоюза.
В “Технических указаниях”отражены обобщенные .результаты исследований Союздорнии, Гипродорнии,Госдорнии, Ленинградского, Среднеазиатского, Казахского, Омского филиаловСоюздорнии, а также учтены данные производственного опыта Эстонской ССР идругих научно-исследовательских и учебных институтов.
Обобщили результаты исследованийи производственного опыта в настоящие “Технические указания” кандидатытехнических наук И. Л. Гурячков, Ю. Л. Мотылев, канд. геол.-минерал. наук Н. С.Бирюков при участии инженеров А. С. Дудкина, А. Г. Петровой, Т. А. Коцюбинской,Т. И. Федосеевой.
Замечания и предложения понастоящим “Техническим указаниям” просьба направлять до адресу: 143900Московская область, Балашиха-6, Союздорнии.
|
Ведомственные строительные нормы |
ВСН 185-75 Минтрансстрой |
Министерство транспортного строительства |
Технические указания по использованию зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видов твердого топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожных оснований и покрытий автомобильных дорог |
Вновь |
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие “Техническиеуказания” предусматривают применение в дорожном строительстве зол уноса изолошлаковых смесей, получаемых при сгорании в котлоагрегатах тепловыхэлектростанций (ТЭС) различных видов твердого топлива (бурого и каменного угля,торфа, горючих сланцев).
Эти отходы рекомендуетсяиспользовать при сооружении земляного полотна и устройстве укрепленных дорожныхоснований на дорогах I—V категорий во II—V дорожно-климатических зонах, а такжепокрытий на дорогах IV—V категорий.
1.2. Раздельное получение золуноса сухого отбора или золошлаковых смесей обусловлено принятым на ТЭСспособом золоулавливания и организованной при этом системы золоудаления указанныхотходов за пределы котельного цеха ТЭС.
1.3. В настоящее время на ТЭС, восновном, существует несколько способов золоулавливания: электрофильтрами,мульти- и батарейными циклонами, скрубберами.
При улавливании зол уносаэлектрофильтрами и циклонами возможна организация двух систем золоудаления:
а) Совместное гидрозолоудаление,когда зола уноса и шлак гидравлически удаляются в золоотвалы, образуя тамзолошлаковые смеси, весьма разнородные по своему химическому игранулометрическому составу и другим свойствам.
При такой системе удаления золауноса и шлак теряют свою химическую активность, особенно свободную окиськальция и другие соединения, обеспечивающие самостоятельное твердение.
б) Отбор сухой золы уносанепосредственно из электрофильтров и циклонов, что позволяет получить наиболееценный для дорожного строительства материал.
Внесены Государственным Всесоюзным дорожным научно-исследовательским институтом (Союздорнии) |
Утверждены Техническим управлением Министерства транспортного строительства Приказ № 12 от 15 апреля 1975 г. |
Срок введения в действие с 1 августа 1975 г. |
Зола уноса сухого отборапредставляет собой достаточно однородный материал по своему химическому игранулометрическому составу и дисперсности и обладает определенной химическойактивностью.
При улавливании золы уносаскрубберами ее удаление возможно только гидравлическим способом.
1.4. При строительствеавтомобильных дорог золошлаковые смеси ТЭС используют в качестве:
а) материала для сооружениянасыпей земляного полотна;
б) малоактивной гидравлическойдобавки* в сочетании с цементом при укреплении грунтов, на дорогах III—Vкатегорий.
1.5. Золы уноса сухого отбораиспользуют для устройства укрепленных дорожных оснований и покрытий в качестве:
а) активной гидравлическойдобавки, т. е. активного компонента смешанного вяжущего в сочетании с цементомили известью;
б) самостоятельногомедленнотвердеющего вяжущего.
При этом укрепляют различныенесцементированные обломочные и супесчаные грунты, а также отходы, получаемыепри дроблении каменных материалов.
1.6. Целесообразность применениязолы уноса сухого отбора, а также золошлаковых смесей из отвалов ТЭС,устанавливается в каждом отдельном случае на основе технико-экономическогообоснования с учетом качества зол уноса или золошлаковых смесей, дальности ихвозки и стоимости, экономии цемента и других факторов.
_____________
* Под малоактивнымигидравлическими добавками понимают такие вещества (золошлаковые смеси), которыезанимают промежуточное положение между инертными тонкомолотыми добавками иактивными минеральными гидравлическими добавками. Такие вещества (золошлаковыесмеси) способны со временем весьма медленно связывать свободную известь,образующуюся при твердении портландцемента.
1.7. При возведении насыпейземляного полотна автомобильных дорог применение золошлаковых смесей из отваловТЭС (п. 1.4, а) целесообразно по технико-экономическим соображениям в случае:
— невозможности возведениянасыпей из грунта боковых резервов и необходимости использования привозныхгрунтов;
— выгодности разработки итранспортировки в насыпь золошлаковых смесей по сравнению с разработкой итранспортировкой грунтов из сосредоточенных резервов.
При сооружении насыпей земляногополотна из золошлаковых смесей, как правило, целесообразная дальность возкизолошлаковой смеси не превышает 20 км.
1.8. При устройстве укрепленныхдорожных оснований и покрытий с применением зол уноса сухого отбора (п. 1.5, а)экономия цемента, как правило, составляет 30—40 % и более, а экономическицелесообразная дальность возки золы при этом достигает 300 км пожелезной дороге.
При использовании зол уносасухого отбора (п. 1.5, б) полностью заменяется цемент для укрепленияаналогичных грунтов, а экономически целесообразная дальность возки золы,применяемой в качестве самостоятельного вяжущего, достигает по железной дороге800 км и даже более.
При использовании золошлаковыхсмесей (п. 1.4, б) экономия цемента, как правило, не превышает 20 %, аэкономически целесообразная дальность возки золошлаковой смеси составляет неболее 50—70 км по автомобильной дороге.
1.9. Критерием оценки пригодностизолошлаковых смесей для возведения земляного полотна следует считать ихморозоустойчивость. Поэтому пригодность золошлаковых смесей для возведенияземляного полотна устанавливают по их степени морозоустойчивости в соответствиис пп. 3.2—3.4, классифицирующей золошлаковые смеси по степениморозоустойчивости.
Примечание.Морозоустойчивость золошлаковых смесей, как и грунта, характеризуют величинойих относительного морозного пучения Кпуч, представляющей собойотношение вертикальной деформации пучения при промораживании образца к егопервоначальной высоте, выраженной в процентах.
1.10. Несцементированныеобломочные грунты различного гранулометрического состава, пески, а такжесупесчаные грунты и другие материалы, получаемые как отходы при камнедроблении,укрепленные золами уноса (п. 1.5, а, б) или золошлаковыми смесями (п. 1.4, б),твердеют и набирают необходимую прочность и морозостойкость в течениедлительного времени, поэтому окончательную пригодность подобранных составовсмесей таких укрепленных материалов для производственного строительстваустанавливают по показателям прочности водонасыщенных образцов, твердевших втечение 90 суток во влажных условиях в соответствии с требованиями, изложеннымив табл. 1.
Таблица 1
Показателифизико-механических свойств укрепленных материалов
Наименование показателей |
Классы прочности |
||
|
I |
II |
III |
Предел прочности при сжатии водоасыщенных образцов в возрасте 90 суток, кгс/см2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
60—40 |
40—20 |
20—10 |
Предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов в возрасте 90 суток, кгс/см2 не менее . . . . . . . . . |
10 |
6 |
2 |
Коэффициент .морозостойкости образцов в возрасте 90 суток (отношение предела прочности при сжатии после замораживания-оттаивания к пределу прочности при сжатии водонасыщенных образцов), не менее . . . . . . |
0,75 |
0,70 |
0,65 |
Влажность образца после испытания на замораживание-оттаивание, % по массе, не более . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
2 % сверх оптимальной влажности уплотнения |
4 % ,сверх оптимальной влажности уплотнения |
1.11. Пригодность зол уноса изолошлаковых смесей для устройства укрепленных оснований и покрытий дорожныходежд устанавливают в соответствии с требованиями пп. 3.8— 3.12.
В случае некоторых отклонений, вчасти требований, изложенных в п. 3.8—3.12, окончательно оценивают золы уносаили золошлаковые смеси на основе лабораторных испытаний образцов и соответствияпоказателей их физико-механических свойств табл. 1.
Составы смесей из укрепляемыхматериалов и вяжущих подбирают и испытывают в лаборатории, руководствуясьположениями, изложенными в разд. 5 настоящих “Технических указаний”.
2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
При сооружении земляного полотна
2.1. Проектирование и сооружениеземляного полотна автомобильных дорог из золошлаковых смесей ТЭС осуществляют всоответствии с требованиями СНиП II-Д.5-72 и СНиП III-Д.5-73, а также “Инструкции по сооружению земляногополотна автомобильных дорог” ВСН 97-63, при этом необходимо руководствоватьсятиповыми поперечными профилями земляного полотна.
2.2. При сооружении земляногополотна с использованием золошлаковых смесей, относящихся к непучинистым ислабопучинистым материалам, насыпь сооружают обычными методами, без проведениядополнительных мероприятий в части устройства морозозащитного слоя и т. д.
2.3. При сооружении земляногополотна с использованием золошлаковых смесей, относящихся к пучинистымматериалам, необходимо осуществить комплекс мероприятий (в соответствии стребованиями “Указаний по проектированию земляного полотна железных иавтомобильных дорог” СН 449-72), направленный на предотвращение морозногопучения верхней части земляного полотна и связанных с ним деформаций дорожныходежд, а также деформаций, вызываемых подтоплением грунтовыми или размывомповерхностными водами нижних слоев земляного полотна.
Такой комплекс мероприятийуточняется в каждом конкретном случае и может включать:
— назначение крутизны откосов сучетом возможности использования существующих машин и механизмов дляпланировки, уплотнения и укрепления поверхности откосов;
— применение морозозащитных слоевв верхней части земляного полотна;
— использование дренажныхустройств или капилляропрерывающих слоев;
— укладку защитных слоев наоткосах насыпи земляного полотна;
— устройство берм и изолирующихслоев в основании земляного полотна;
— укрепление обочин земляногополотна и устройство требуемого водоотвода в процессе послойного возведенияземляного полотна.
2.4. Морозозащитные слоицелесообразно устраивать из золошлаковых смесей, обработанных цементом илиизвестью в количестве 6—8 % по массе смеси.
При назначении добавки вяжущихвеществ следует учитывать, что относительная величина набухания укрепленногоматериала после 28-суточного твердения должна быть не более 1 %, а величинаотносительного морозного пучения Кпуч должна быть в указанныесроки твердения не более 2 %.
Приустройстве укрепленных дорожных оснований
2.5. Несцементированныеобломочные грунты различного гранулометрического состава, пески, а такжесупесчаные грунты и другие материалы, укрепленные золами уноса (п. 1.5, а, б)или золошлаковыми смесями (п. 1.4, б), применяют в качестве оснований подразличные капитальные или облегченные покрытия в разных дорожно-климатическихзонах, в том числе и в зонах избыточного и значительного увлажнения (II, III зоны).Такие укрепленные материалы применяют и в качестве покрытий на дорогах IV—Vкатегорий.
2.6. При назначенииконструктивных слоев дорожных одежд из таких укрепленных материалов (п. 2.5)необходимо руководствоваться примерными типами дорожных конструкций, указаннымив табл. 2, с учетом показателей физико-механических свойств укрепленныхматериалов и класса прочности (см. табл. 1).
При этом расчетные значениямодуля упругости принимают для I класса прочности — 8000—5000 кгс/см2;для II — 5000—2500 кгс/см2 и для III класса прочности — 2500—800кгс/см2.
Таблица 2
Рекомендуемые типы конструкций дорожных одежд
|
|
|
Категории дорог |
||||
Номер |
Конструктивные слои |
Типы конструкции |
I |
II |
III |
IV |
V |
слоя |
|
|
Дорожно-климатические зоны (римские цифры) |
||||
1
2 |
Покрытие из монолитного или сборного цементобетона Основание I или II класса прочности из несцементированных крупнообломочных материалов и грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б)
|
I
|
II, III, IV, V |
II, III, IV, V |
II, III, IV |
— |
—
|
1, 2, 3 4
5 |
Покрытие из трехслойного асфальтобетона Верхний слой основания из тощего цементобетона М150, М200 Основание I или II класса прочности из несцементированных крупнообломочных материалов и грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б) |
II
|
II, III, IV |
II, III, IV |
— |
— |
—
|
1,2
3
4
5 |
Покрытие из двухслойного горячего или теплого асфальтобетона Верхний слой основания из битумоминеральных смесей Нижний слой основания I класса прочности из грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б) Подстилающий слой основания II или III класса прочности из тех же материалов, из которых устраивается нижний слой оснований |
III
|
II, III, IV |
II, III, IV |
— |
— |
— |
1, 2
3
4 |
Покрытие из двухслойного горячего или теплого асфальтобетона Верхний слой основания I класса прочности из грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б) или из тех же грунтов, укрепленных золошлаковой смесью (п. 1.4, б) Нижний слой основания II класса прочности из грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б), или из тех же грунтов, укрепленных эолошлаковой смесью (п. 1.4, б) |
IV
|
— |
— |
III, IV, V |
|
|
1, 2
3
4 |
Покрытие из горячих или теплых двухслойных битумоминеральных смесей Верхний слой основания I или II класса прочности из грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б), или из тех же грунтов, укрепленных золошлаковой смесью (п. 1.4, б) Нижний слой основания II или III класса прочности из тех же укрепленных материалов, из которых устраивается верхний слой основания |
V
|
— |
— |
III, IV, V |
II, III, IV |
— |
1
2 |
Покрытие из теплого или холодного асфальтобетона Основание I и II класса прочности из грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б), или из тех же грунтов, укрепленных золошлаковой смесью (п. 1.4, б) |
VI
|
— |
— |
II, III, IV, V |
|
|
1
2 |
Покрытие из битумоминеральных смесей горячих, теплых, холодных Основание II класса прочности из грунтов (п. 3.5), укрепленных золой уноса (п. 1.5, а, б), или из тех же грунтов, укрепленных золошлаковой смесью (п. 1.4, б) |
VII
|
— |
— |
— |
II, III, IV, V |
II, III |
1 2 |
Двойная поверхностная обработка Покрытие—основание из различных рекомендуемых настоящими “Техническими указаниями” грунтов, укрепленных всеми видами зол уноса или золошлакозых смесей |
VIII
|
|
|
|
|
II, III, IV, V |
Примечания.1. Удельную поверхность зол уноса или золошлаковых смесей принимают взависимости от категории дороги в соответствии с пп. 3.8—3.11.
2. Приведены отдельные наиболеетипичные примеры, которые не исключают возможности применения других материалови грунтов, а также других вяжущих и добавок химических веществ в соответствии сВСН 140-68 и ВСН 158-69.
3. В зависимости от грунтовземляного полотна, гидрогеологических условий могут устраиваться дополнительныеслои основания.2.7. Конструкции дорожных одежд с конструктивными слоями изукрепляемых грунтов (пп. 3.5—3.7) рассчитывают в соответствии с положениямидействующей “Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа” (ВСН46-72).
Расчетные значения модулейупругости грунтов и местных материалов, укрепленных золами уноса сухого отборав сочетании с портландцементом или известью, либо без них, а также укрепленныхзолошлаковыми смесями в сочетании с портландцементом, назначают в зависимостиот вида укрепляемого грунта и применяемого вяжущего (табл. 3).
Таблица 3
Расчетные значения модулей упругости укрепляемых материалови грунтов
|
Расчетные значения модулей упругости (кгс/см2) при добавке |
|
Грунты и материалы, подвергаемые укреплению |
зол уноса (п. 1.5, б) с удельной поверхностью не менее 3000 см2/г зол уноса (п. 1.5, а) в сочетании с портландцементом, с удельной поверхностью золы не менее 3000 см2/г |
зол уноса (п. 1.5, а) в сочетании с известью, с удельной поверхностью золы не менее 3000 см2/г зол уноса (п. 1.5, б) с удельной поверхностью не менее 1600 см2/г золошлаковых смесей (п. 1.4, б) с удельной поверхностью не менее 1600 см2/г |
Крупнообломочные несцементированные грунты, грунтогравийные и грунтощебеночные смеси, влияние к оптимальному составу, пески гравелистые, пески крупные и средние, равномерные . . . . . . . . . . . |
4000—8000 |
4000—6000 |
Крупнообломочные несцементированные материалы и грунты, грунтогравийные и грунтощебеночные смеси неоптимального состава . . . . . . . . . . |
4000—8000 |
4500—6500 |
Пески одноразмерные разной крупности, пылеватые пески и супеси с числом пластичности менее 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
2500—7000 |
2000—5000 |
Супеси, близкие к оптимальному составу, супеси легкие и пылеватые, тяжелые супеси . . . |
3000—7000 |
2000—5000 |
Примечания.1. Для обеспечения принятого расчетного значения модуля упругости укрепленныхматериалов подбирают состав смесей, руководствуясь показателямифизико-механических свойств укрепленных грунтов по табл. 1 с учетам п. 1.11.
2. Максимальные и средниерасчетные значения модулей упругости принимают при приготовлении смесей всмесительных карьерных установках и укладке смесей специальными укладчиками илиприготовлении смесей однопроходными грунтосмесительными машинами.
Минимальные расчетные значениямодуля упругости принимают при обработке грунтов и материалов дорожными фрезамиметодом смешения на дороге.
3. Расчетные значения модуляупругости относятся к материалу, твердевшему в течение 90 суток.
2.8. Для всех укрепленныхматериалов и грунтов, помимо расчетного значения модуля упругости по табл. 3,принимают второй расчетный показатель—предел прочности на растяжение при изгибев зависимости от класса прочности:
класс I — не менее 4 кгс/см2;
класс II — не менее 2 кгс/см2;
класс III — не менее 1 кгс/см2.
3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ
Золошлаковые смеси
3.1. Золошлаковые смеси, которыепредусматриваются для возведения насыпей земляного полотна, должны обеспечиватьпоследним необходимую устойчивость и прочность в соответствии с требованиямидействующих строительных норм и правил. Такие золошлаковые смеси классифицируютпо степени морозоустойчивости в соответствии с табл. 4.
Таблица 4
Классификациязолошлаковых смесей по степени морозоустойчивости
Степень пучинистости золошлаковых смесей |
Значение относительного морозного пучения Кпуч, % |
Непучинистые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
Менее 1 |
Слабопучинистые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1—3 |
Пучинистые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
3—10 |
Очень пучинистые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
Более 10 |
Примечания.1. Морозоустойчивость золошлаковых смесей ориентировочно может быть оценена посодержанию в них частиц мельче 0,05 мм. При содержании взолошлаковых смесях частиц мельче 0,05 мм не более 5 % можно считать,что величина относительного морозного пучения их не превысит 3 %.
2. Классификация распространяетсятакже на золы ТЭС, в случае использования их для сооружения земляного полотна.
3. Определение степенипучинистости этих материалов для предварительного суждения о их пригодностипроизводят на образцах, выдержанных в течение 7 и 28 суток.
Окончательное суждение о степенипучинистости указанных материалов принимают по результатам испытаний образцов,выдержанных в течение 90 суток.
3.2. Золошлаковые смеси, величинаотносительного морозного пучения которых не более 3 % (см. табл. 4), применяютдля возведения насыпей земляного полотна без ограничений.
3.3. Золошлаковые смеси свеличиной относительного морозного пучения от 3 до 10 % (см. табл. 4)допускаются для отсыпки земляного полотна с обязательным осуществлениемкомплекса мероприятий по обеспечению устойчивости земляного полотна и особенноего верхних слоев, находящихся в зоне промерзания (п. 2.3).
3.4. Золошлаковые смеси свеличиной относительного морозного пучения более 10 % для возведения насыпейземляного полотна не используют.
Примечание.Испытания эолошлаковых смесей по определению величины их относительногоморозного пучения, а также по определению других свойств и состава, необходимыедля их оценки, проводят в соответствии с п. 5.26 и приложением.
Грунты
3.5. Для укрепления золами уносасухого отбора (применяемыми в качестве самостоятельного вяжущего или в качествеактивного компонента смешанного вяжущего в сочетании с цементом или известью),а также золошлаковыми смесями (в сочетании с цементом) пригодны: крупнообломочныенесцементированные грунты, включая различные естественные смеси(песчано-гравийные, грунто-гравийные и грунто-щебеночные различного зернового(гранулометрического) состава), пески гравелистые, пески крупные и средние,мелкие, в том числе и пылеватые или одноразмерные мелкие пески, а также всеразновидности супесчаных грунтов.
3.6. Значение водородногопоказателя рН для всех видов обрабатываемых грунтов должно быть не менее 4.
3.7. Общее содержаниелегкорастворимых солей для всех видов грунтов, подвергаемых обработке,допускается в количестве не более 3 % по массе грунта при сульфатном и не более5 % по массе грунта при хлоридном засолении.
Вяжущиематериалы (золы уноса)
3.8. Золы уноса, применяемые дляукрепления грунтов в качестве самостоятельного вяжущего или активногокомпонента смешанного вяжущего, должны быть сухого отбора непосредственно отэлектрофильтров или циклонов ТЭС, полученные после сжигания в котельных цехах ТЭСбурого и каменного угля, торфа, горючих сланцев. Такие золы уноса должныотвечать требованиям табл. 5.
Таблица 5
|
Требования к золе уноса |
||
Нормируемые показатели |
Зола уноса — как самостоятельное медленнотвердеющее |
Зола уноса — как активный компонент смешанного вяжущего |
|
|
вяжущее |
в сочетании с цементом |
в сочетания с известью |
Содержание свободной окиси кальция, %. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
Не менее 8 |
Не более 4 |
— |
Удельная поверхность, см2/г . . . . . . . |
Не менее 3000 |
Не менее 3000 |
Не менее 3000 |
Содержание сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SO3), % . . |
Не более 6 |
Не более 3 |
— |
Потери при прокаливании, % . . . . . . |
Не более 5 |
Не более 10 |
Не более 10 |
Примечания.1. Использование золы уноса как активного компонента смешанного вяжущего (всочетании с цементом) предусматривает применение портландцемента илишлакопортламдцемента марки не ниже “300”, удовлетворяющего требованиям ГОСТ10178—62 “Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и ихразновидности” или извести — ГОСТ 9.179—70.
2. Содержание свободной окисикальция, сернистых м сернокислых соединений, потери при прокаливанииопределяют по ГОСТ 538.2—65 “Цементы. Методы химического анализа”. Удельнуюповерхность определяют по ГОСТ 310—60 “Цементы. Методы физических имеханических испытаний”.
3. Содержание сернистых исернокислых соединений (в пересчете на SO3)в золах уноса горючих сланцев Северо-Запада СССР, применяемых в качествесамостоятельного медленнотвердеющего вяжущего, допускается, как исключение вколичествах, не превышающих 10 %.
3.9. Золы уноса (применяемые вкачестве самостоятельного вяжущего или активного компонента смешанного вяжущегов сочетании с цементом или известью), удовлетворяющие требованиям табл. 5,используют для устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах всехкатегорий без ограничений, а также в покрытиях на дорогах IV—V категорий.
3.10. На дорогах III—V категорийпри устройстве оснований дорожных одежд и покрытий на дорогах только IV—Vкатегорий допускается применять золы уноса сухого отбора с удельнойповерхностью не менее 1600 см2/г, если содержание в нихсвободной окиси кальция, сернистых и сернокислых соединений и потеря припрокаливании соответствуют требованиям табл. 5.
3.11. При укреплении различныхнесцементированных крупнообломочных и песчаных грунтов золами уноса,отвечающими требованиям табл. 5 и применяемыми в качестве самостоятельноговяжущего, содержание свободной извести в золах допускается не более 15 % помассе золы.
При большем содержании свободнойизвести в золах их следует использовать для укрепления указанных грунтов толькос добавками хлористого кальция (п. 3.15).
3.12. При укреплении цементомпесчаных и супесчаных грунтов, а также крупнообломочных грунтов неоптимальногосостава применяют добавки, которые помимо физико-химического и химическоговзаимодействия с поверхностью частиц грунта способствуют также заполнению поргрунта. К таким добавкам относятся золы уноса или золошлаковые смесигидроудаления, получаемые при сжигании бурого или каменного угля, не отвечающиетребованиям табл. 5. При этом золы уноса или золошлаковые смеси должнысодержать частиц размером мельче 0,071 мм более 60 %, частиц размеромкрупнее 2 мм — не более 5 %, а потери при прокаливании — не более 10 %.
3.13. Количество зол уноса сухогоотбора (применяемых в качестве самостоятельного вяжущего или активногокомпонента смешанного вяжущего в сочетании с цементом или известью), отвечающихтребованиям табл. 5, назначают:
а) не менее 20 % от массы смеси —золы уноса в качестве самостоятельного вяжущего;
б) не менее 15—20 % от массысмеси в сочетании с 4—6 % цемента от массы смеси, добавку извести принимают впределах 5—8 % от массы смеси (зола уноса в качестве активного компонентасмешанного вяжущего).
3.14. Количество зол уноса илизолошлаковых смесей гидроудаления, не удовлетворяющих требованиям табл. 5,назначают не менее 15—25 % от массы смеси в сочетании с 5—10 % цемента от массысмеси.
3.15. Для ускорения процессовтвердения и повышения прочностных показателей грунтов, укрепленных золой уносав качестве самостоятельного вяжущего, в смесь рекомендуется вводить добавкухлористого кальция 4—6 % от массы золы с учетом п. 3.11, а также в том случае,если укрепленный грунт по физико-механическим свойствам не отвечает показателямтабл. 1.
3.16. При укреплении легкихсуглинков добавкой золы уноса, применяемой в качестве самостоятельноговяжущего, содержание в золе свободной извести должно быть не менее 15 % помассе золы. При этом количество золы в смеси должно составлять 20—25 % по массесмеси.
В ряде случаев для улучшенияпроцессов структурообразования и повышения морозостойкости легких суглинистыхгрунтов, укрепленных золами уноса, рекомендуется вводить добавку каустическойсоды 0,7—1 % по массе сухого грунта.
4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
При сооружении земляного полотна
4.1. Земляное полотноавтомобильных дорог из золошлаковых смесей возводят так же, как из местных илипривозных грунтов (СНиП III-Д.5-73 и ВСН 97-63).
При этом (учитывая, что подзолошлаковые отвалы всегда, как правило, отводят балки, овраги или же другиенизинные участки местности, не пригодные, вследствие избыточного их увлажнения,для использования в сельском хозяйстве) организация работ по вывозкезолошлаковых смесей должна включать устройство хороших подъездов к золошлаковымотвалам ТЭС.
4.2. Разработку золошлаковыхотвалов осуществляют по согласованию с руководством ТЭС и в тех местах или натех полях гидрозолоудаления, на которые в намеченном строительном сезоне непредусматривается сброс зол уноса и шлаков из котельного цеха ТЭС.
4.3. Золошлаковые смеси изотвалов, используемые при сооружении земляного полотна, наиболее целесообразноразрабатывать либо экскаваторами с последующей вывозкой смесей на трассуавтомобилями-самосвалами, либо скреперами.
В некоторых случаях рекомендуетсявывозить золошлаковые смеси автоцементовозами или автозоловозами, при условииобеспечения самостоятельного забора сухой золошлаковой смеси, находящейся вотвалах.
4.4. При разработке золошлаковыхотвалов следует учитывать их разнородность как по вертикали, так и попростиранию.
Достаточную однородностьматериала из золошлаковых отвалов для сооружения насыпей автомобильных дорогможно получить за счет осуществления определенного порядка разработки отвалов ивывозки золошлаковых смесей. Такой порядок предусматривает прежде всегоустановление степени однородности отвалов при предварительном их обследовании,а также строгое соблюдение технологических процессов, в соответствии с пп.4.7—4.9.
4.5. Разработку золошлаковыхотвалов экскаватором осуществляют в местах, где установлено наиболее однородноесложение отвалов в части зернового состава золошлаковых смесей.
Примечание.В случае большой разнородности сложения отвалов разработку их и заполнениетранспортных средств осуществляют таким образом, чтобы обеспечить каждойтранспортной единице приблизительно одинаковое количество разных пооднородности золошлаков.
4.6. Для получения однородногоморозоустойчивого материала из золошлаковых смесей в верхних слоях земляногополотна наиболее целесообразно осуществлять разработку золошлаковых отвалов,как можно ближе к месту слива золошлаковых смесей на поля гидроудаления.
4.7. После проведения операций поразработке золошлаковых смесей в отвалах ТЭС и вывозке их на трассу, выполняютдругие технологические операции в следующей последовательности:
а) разравнивают и профилируютзолошлаковые смеси на дороге автогрейдером из расчета получения толщины слоядля уплотнения 0,25—0,3 м;
б) уплотняют золошлаковые смесикатками на пневматических шинах или виброкатками до плотности не менее 0,98 отмаксимальной стандартной.
4.8. При проведении работ ссухими золошлаковыми смесями, или имеющими влажность менее оптимальной,последние необходимо увлажнять до оптимальной влажности, разливая поповерхности уплотняемого слоя (толщиной 0,25—0,3 м) воду изполиво-моечной машины, с последующим перемешиванием смесей автогрейдером,профилированием и их уплотнением катками.
Если золошлаковые смесипереувлажнены, необходимо их подсушить до требуемой оптимальной влажности путемрыхления или перемешивания.
4.9. При отсыпке верхних слоевземляного полотна из золошлаковых смесей последние на глубину 0,45—0,5 мперемешиваются фрезой Д-530 послойно за 2—3 прохода по одному месту на всюширину земляного полотна. Это обеспечит получение наиболее однородногоматериала непосредственно под слоями оснований дорожной одежды. После этогозолошлаковые смеси опять послойно профилируют и уплотняют до требуемойплотности.
4.10. Контроль за качествомуплотнения укладываемых слоев осуществляют методом лунки или радиометрическимспособом, изложенным в “Инструкции по определению требуемой плотности иконтролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог” ВСН 55-69.
Приустройстве укрепленных дорожных оснований
4.11. Несцементированныеобломочные и супесчаные грунты (п. 3.5) укрепляют золами уноса илизолошлаковыми смесями преимущественно двумя способами:
а) приготавливая смесьнепосредственно на дороге с помощью грунтосмесительных машин типа дорожнойфрезы Д-530 или грунтосмесителя Д-391Б;
б) приготавливая смесь в карьереили в притрассовом резерве с помощью стационарных установок типа Д-709 либобетоносмесительных установок цикличного действия типа С-945, С-951, С-773 или непрерывногодействия типа С-780, С-543, либо с помощью лопастных вибрационных смесителей.
4.12. При укреплении грунтовзолами уноса (п. 1.5, а) с использованием отряда машин с ведущей дорожнойфрезой Д-530 технологическая последовательность рабочих процессов будет такой:
а) на земляное полотно,подготовленное в соответствии с требованиями СНиП III-Д.5-73и ВСН 97-63, вывозят различными транспортными средствами грунт, в объеме,необходимом для укрепления. Его профилируют автогрейдером и уплотняют катком напневматических шинах до плотности 0,80—0,85 от максимальной стандартной;
б) по слою спрофилированногогрунта распределяют необходимое количество золы уноса распределителем цементаД-343Б с трактором ДТ-54;
в) перемешивают подготовленныйслой с золой уноса фрезой Д-530 на второй или третьей скоростях за 2 прохода поодному месту;
г) смесь профилируютавтогрейдером и уплотняют катком на пневматических шинах до плотности 0,80—0,85от максимальной стандартной;
д) далее распределителем цементаД-343Б дозируют цемент или известь в смесь грунта и золы уноса, после чегосмесь перемешивают с цементом либо с известью за 2—3 прохода фрезой Д-530 поодному месту. Затем смесь увлажняют до оптимальной влажности черезраспределительную систему фрезы Д-530 и снова одновременно перемешивают за 2—3прохода по одному месту фрезой Д-530 на второй или третьей скоростях;
е) профилируют, уплотняют иосуществляют уход за готовым укрепленным слоем в соответствии со СНиП III-Д.5-73.
4.13. Необходимо учитывать, чтосхватывание смесей из грунтов, укрепленных золами уноса (п. 1.5, а, б) илизолошлаковыми смесями (п. 1.4, б), наступает после увлажнения смеси дооптимальной влажности позже, чем для цементогрунтов, что дает возможность принеобходимости удлинить технологический процесс.
4.14. При проведении работ,указанных в п. 4.12, но с ведущей машиной отряда—грунтосмесителем Д-391Б—вотряд дополнительно включают фрезу Д-530 и распределитель цемента Д-343Б дляраспределения золы уноса по ширине укрепляемого основания и дальнейшегоперемешивания золы с укрепляемым грунтом.
В этом случае технологическаяпоследовательность рабочих процессов, указанных в п. 4.12, а—г, сохраняется.
Затем выполняют операции подозированию цемента либо извести, перемешиванию, увлажнению и повторномуперемешиванию смеси за 1 проход грунтосмесителя Д-391Б на второй или третьейскоростях.
Последующие работы ведут всоответствии с п. 4.12, е.
Примечание.При указанном выше методе проведения работ с ведущей машиной — грунтосмесителемД-391Б, производительность отряда машин увеличивают на 30—40 % по сравнению спроизводительностью отряда с ведущей машиной—фрезой Д-530 (в количестве двухфрез).
Состав отряда машин дляукрепления грунтов золами уноса (применяемых в качестве активного компонентасмешанного вяжущего в сочетании с цементом или известью) назначают по табл. 6.
Таблица 6
Состав отряда для укрепления грунтов золами уноса приприготовлении смеси на дороге
|
Количество машин в отряде с ведущей машиной |
|
Машины |
фрезой Д-530 |
грунтосмесителем Д-391Б |
Грунтоомеситель Д-391Б . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
— |
1 |
Дорожная фреза Д-530 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
2—3 |
1 |
Распределитель цемента Д-343Б . . . . . . . . . . . . . . |
2—3 |
1 |
Автоцементовоз (для подвозки цемента или извести) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
2—3 |
3—4 |
Автоцементовоз или автозоловоз (для подвозки золы уноса) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
4—5 |
5—6 |
Поливо-моечная машина ПМ-130 (для воды и водных растворов хлористого кальция) . . . . . . . . . . |
2—3 |
3—4 |
Автогрейдер Д-598 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1 |
1 |
Самоходный каток на пневматических шинах Д-627 или Д-551 либо прицепной каток ДСК-1 с тягачом на пневмоколесах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1 |
1 |
Автогудронатор Д-640 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1 |
1 |
Передвижной склад для вяжущего (при дальности возки свыше 25 км) емкостью, т . . . . . . . . . . . . . . |
50—75 |
50—75 |
Примечание.При применении для укрепления грунтов золошлаковых смесей в сочетании сцементом используют для подвозки золошлаков на дорогу такжеавтомобили-самосвалы или другие транспортные средства в соответствии с п. 4.16.
4.15. При проведении работспособом приготовления готовой смеси непосредственно на дороге осуществляют внеобходимом объеме транспортные перевозки золы уноса, цемента или извести, водыи раствора хлористого кальция. Сыпучие или порошкообразные компоненты смесивывозят к строящемуся участку в автозоловозах и автоцементовозах, воду ираствор хлористого кальция вывозят в поливо-моечных машинах
Золу уноса на дорогу (пп. 4.12 и4.14) подвозят непосредственно с ТЭС от золопогрузочных узлов автоцементовозамиили автозоловозами, либо организуют вывозку зол уноса с ТЭС по схеме:электростанция ® железнодорожныйтранспорт ® прирельсовый склад ® автоцементовозы или автозоловозы ® участок строительства автомобильной дороги.
Возможна также прямая погрузказолы уноса из железнодорожного транспорта в автоцементовозы или автозоловозы споследующей вывозкой ее на строящийся участок дороги.
Указанную последовательностьтранспортных операций с использованием железнодорожного транспорта применяюттакже и для подвозки зол уноса, используемых в качестве самостоятельноговяжущего (п. 4.18).
4.16. При укреплении грунтовзолошлаковыми смесями в сочетании с цементом технологическую последовательностьрабочих процессов, при применении отряда машин с ведущей—дорожной фрезой Д-530или отряда машин с ведущей—грунтосмесителем Д-391Б, принимают в соответствии с пп.4.12, 4.14.
При этом учитывают, что вывозкузолошлаковых смесей с полей гидроудаления и их разработку осуществляют так жекак и при проведении работ по возведению насыпей земляного полотна иззолошлаковых смесей.
4.17. При укреплении грунтовзолами уноса, применяемыми в качестве самостоятельного вяжущего (п. 1.5, б),отрядом с ведущей машиной—дорожной фрезой Д-530 или грунтосмесителем Д-391Бтехнологическую последовательность выполнения рабочих процессов принимают также, как и при укреплении грунтов цементом.
При этом также учитывают, чтоокончательное уплотнение таких смесей может быть даже закончено через 14—18 ч (но не позднее) с началаувлажнения смеси.
При необходимости в укрепляемыезолами уноса грунты добавляют хлористый кальций (п. 3.15), который вводят всмесь в виде раствора через дозировочные устройства грунтосмесительных машинпри увлажнении смеси до оптимальной влажности, выполняя в требуемом порядкедругие технологические операции.
4.18. Золы уноса (применяемые каксамостоятельное вяжущее) доставляют на дорогу также прямыми автоперевозками (4.15)или железнодорожным транспортом в вагонах-цементовозах до станции назначения,где с помощью компрессорных установок (что возможно при перевозке золы вцистернах-цементовозах) перегружают в прирельсовые складские помещениясилосного или другого типа, обеспечивающие возможность быстрой загрузки золойавтоцементовозов или автозоловозов.
Возможна также прямая перегрузкаиз железнодорожных цистерн в автоцементовозы.
Примечание.При этом необходимо иметь в виду, что такие прямые перегрузки требуютисключительно четкой организации работ. Задержки с подачей под загрузкуавтоцементовозов или автозоловозов и другие организационные неполадки неизбежноприведут к излишним простоям железнодорожных цистерн-цементовозов, что в своюочередь может существенно отразиться на стоимости работ по укреплению грунтовзолой уноса.
Золы уноса можно перевозить ввагонах-цементовозах бункерного типа с гравитационной системой разгрузки. Вэтом случае также может быть предусмотрена как прямая погрузка золы вавтоцементовозы или автозоловозы, так и разгрузка золы в подрельсовыйразгрузочный бункер с дальнейшей подачей золы наклонным конвейером вприрельсовый склад силосного или другого типа, откуда зола грузится вавтоцементовозы или автозоловозы и вывозится на дорогу.
4.19. Для приготовленияукрепленных смесей в стационарных грунтосмесительных установках (п. 4.11, б)необходимо перед началом производственного выпуска укрепленной смеси на дорогувыполнять пробные замесы с целью установления оптимального времениперемешивания, точности дозирования компонентов смеси, равномерности иоднородности получения смеси из накопительного бункера смесительной установки.Поскольку при укреплении грунтов расход зол уноса в основном достигает 20—25 %и более по массе смеси, такое количество вяжущего дозаторные установкигрунтосмесителя Д-709 отдозировать не могут, поэтому для соблюдениязапроектированного и подобранного в лаборатории состава смеси необходимоснизить производительность установки Д-709 до 60—70 т/ч за счетуменьшения подачи укрепляемого грунта через соответствующий дозатор.
При производительностисмесительной установки 60—70 т/ч обеспечивается укладка укрепленногослоя длиной 200—220 м в смену при его толщине 15—17 см и ширине 8м.
4.20. В случае применения золуноса в качестве активного компонента смешанного вяжущего в сочетании сцементом или известью при использовании грунтосмесителя Д-709 золу дозируютчерез дозатор цемента, а цемент или известь — через дозатор сыпучих добавок.Золу уноса, применяемую как самостоятельное вяжущее, можно дозироватьодновременно через дозатор цемента и дозатор сыпучих добавок. Это позволит прирасходе золы уноса 20—25 % по массе смеси обеспечить производительностьустановки 70—80 т/ч или 250 м и более в смену при толщинеобрабатываемого слоя 15—17 см и ширине 8 м.
4.21. Золу уноса к смесительнымустановкам (п. 4.11, б) перевозят автоцементовозами или автозоловозами, либонепосредственно транспортируют с прирельсового или другого складасоответствующим оборудованием в расходные бункеры дозаторов цемента или сыпучихдобавок грунтосмесительных или бетоносмесительных установок.
4.22. Производство работ надороге и другие технологические процессы, связанные с уходом за готовымукрепленным слоем дорожной одежды, с применением укрепленных смесей,приготовленных в стационарных смесительных установках, осуществляют всоответствии со СНиП III-Д.5-73.
Наиболее целесообразно иэффективно для укладки смесей на дороге применять укладчик Д-724,обеспечивающий равномерную толщину укрепляемого слоя дорожной одежды.
4.23. Контроль за качествомпроизводства работ осуществляют также в соответствии со СНиП III-Д.5-73.
При этом в центральныхлабораториях трестов и управлений строительства, а также в полевых лабораторияхстроительных управлений готовят образцы из указанных смесей по расчету натвердение и испытания После 28, 90, 120-суточного хранения во влажной среде.
4.24. Открывать рабочее движениетранспортных средств по слою укрепленного основания допускается при укреплениикрупнообломочных несцементированных грунтов, песков различного состава исупесей не ранее 15 суток со времени устройства основания.
4.25. Хранение зол уносаосуществляют в зависимости от способа их использования (п. 1.5) в следующемпорядке:
— золы уноса (п. 1.5, а)допускается хранить под навесами в местах, защищенных от влаги, и особенно ответра, и предохраняющих золы от загрязнения посторонними примесями;
— золы уноса (п. 1.5, б) храняттак же, как и цементы или другие неорганические активные вяжущие вещества.
4.26. При производстве работ поукреплению грунтов золами уноса или золошлаковыми смесями (п. 1.4, б, 1.5, а,б), общий химический состав и физические свойства которых (в части пылимости)не отличаются от цемента, необходимо соблюдать те же правила техникибезопасности, которые предусмотрены для устройства дорожных оснований ипокрытий из укрепленных грунтов, в соответствии с “Правилами техникибезопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог”,утвержденными Минтрансстроем 10 октября 1968 г., Минавтодором РСФСР 14 октября1968 г. и согласованными Президиумом ЦК профсоюза рабочих автомобильноготранспорта и шоссейных дорог.
4.27. При сооружении земляногополотна из золошлаковых смесей (п. 1.4, а) также необходимо руководствоватьсяуказанными в п. 4.26 “Правилами техники безопасности при строительстве, ремонтеи содержании автомобильных дорог”, при этом необходимо иметь в виду, что приработах в сухой жаркий период года при сильной пылимости золошлаковой смеси длярабочих, занятых на упомянутых работах, следует предусматривать спецодежду,предохраняющую дыхательные пути работников от вредного воздействия данныхотходов тепловых электростанций.
5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ГРУНТОВ, УКРЕПЛЕННЫХ ЗОЛАМИ УНОСАИ ЗОЛОШЛАКОВЫМИ СМЕСЯМИ, ОСУЩЕСТВЛЯЕМЫЕ ПРИ ПОДБОРЕ СОСТАВОВ СМЕСЕЙ ИЗОЛОШЛАКОВЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Испытание грунтов
5.1. Для исходных грунтовопределяют следующие свойства:
— зерновой (гранулометрический)состав обломочных, песчаных и глинистых грунтов (по ГОСТ 8269—64 и 12536—67);
— границы пластичности и числопластичности глинистых грунтов (по ГОСТ 5183—64 “Метод лабораторногоопределения границы раскатывания” и по ГОСТ 5184—64 “Метод лабораторногоопределения границы текучести”);
— оптимальную влажность имаксимальную плотность (п. 5.2).
В качестве дополнительныххарактеристик по специальным методикам определяют: величину рН, содержаниегумуса в гумусированных грунтах, количество солей и их состав в засоленныхгрунтах, состав обменных катионов и обменную способность грунтов.
5.2. Оптимальную влажность имаксимальную плотность грунта определяют экспериментальным путем иустанавливают графически по зависимости между плотностью (объемной массойскелета грунта gск ивлажностью его при уплотнении W).
Наибольшая плотностьсоответствует уплотнению грунта при определенной оптимальной влажности W0.
Для построения кривойстандартного уплотнения определяют объемную массу одинаковых по размеруобразцов, изготовленных при одинаковом стандартном режиме уплотнения, но приразной влажности на малом или большом приборе Союздорнии для стандартногоуплотнения. В малом и большом приборах уплотняют грунты, содержащие частицыкрупнее 5 мм в количестве не более 5 %. Методика стандартного уплотнениягрунтов на большом приборе описана в СН 449-72.
Крупнообломочные грунты,содержащие от 20 % и более частиц размером от 10 до 40 мм, испытывают вспециальных цилиндрах — формах емкостью 3—5 тыс. см3 илипроизводят перерасчет оптимальной влажности и плотности с учетом содержаниякрупных частиц по “Указаниям” СН 449-72.
Малый прибор стандартногоуплотнения состоит из подставки с двумя закрепляющими винтами, разъемногоцилиндра объемом 0,1 л, направляющей цилиндрической насадки, плунжера,передающего ударную нагрузку гири весом 2,5 кг, направляющего стержня,рукоятки и вкладыша. Перед употреблением цилиндр и насадку смазывают керосином.
Для определения gск и W0отбирают среднюю пробу воздушносухого грунта, измельченного и просеянного черезсито с отверстиями 5 мм, массой около 1,5 кг и помещают в хорошозакрывающийся широкий сосуд.
Наименьшая влажность в началепервого опыта уплотнения должна несколько превышать влажность грунта ввоздушносухом состоянии, поэтому взятую пробу грунта в воздушносухом состояниисмачивают водой (4—6 % от массы грунта) и тщательно перемешивают.
От увлажненного грунта отбираютнавеску 250—260 г. Непосредственно перед уплотнением из нее берутконтрольную пробу на влажность, после чего грунт всыпают в разъемный цилиндр,предварительно вставленный в подставку с насадкой и зажатый винтами.
В форму вставляют плунжер снаправляющим стержнем, и грунт, заключенный в форму, уплотняютпоследовательными ударами гири, падающей с высоты 30 см. Число ударовгири должно составлять: для песчаных и супесчаных грунтов — 15, для суглинков иглин — 25.
После уплотнения пробы грунтаплунжер и насадку осторожно снимают и тщательно срезают ножом излишки грунтазаподлицо с краями разъемного цилиндра. Цилиндр вынимают, взвешивают вместе собразцом грунта с точностью до 0,1 г и, вычитая массу цилиндра, определяютчистую массу образца грунта. Опыт с уплотнением повторяют несколько раз, причемкаждый раз увеличивают влажность грунта на 2 % до тех пор, пока не начнетпоявляться устойчивое уменьшение массы уплотненного грунта.
Объемную массу скелета грунтавычисляют по формуле
(1)
где gск— объемная масса скелета грунта, г/см3;
W — влажность пробы грунта, % к массе сухогогрунта;
gвл— объемная масса влажного грунта, г/см3,
q — массаобразца влажного грунта, г.
По результатам опытов строятграфик, откладывая по оси ординат объемные массы скелета грунта gск, по оси абсцисс — влажностьгрунта W. Наивысшая точка кривой соответствуетмаксимальной плотности gск исоответственно оптимальной влажности W0уплотняемого грунта (табл. 7).
Таблица 7
Ориентировочные значения оптимальной влажности
Грунт |
Влажность, % от массы грунта (числитель) и в долях от влажности границы его текучести (знаменатель) |
Крупнообломочный: щебенистый . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
3—5 — |
дресвяный . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
5—7 — |
Пески: гравелистые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
4—6 — |
крупные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
6—8 — |
средней крупности . . . . . . . . . . . . . . . . |
7—9 — |
Пески мелкие и пылеватые, мелкие одноразмерные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
8—10 — |
Супеси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
8—14__ 0,60—0,65 |
Суглинки легкие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
12—16__ 0,55—0,6 |
Суглинки тяжелые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
16—22__ 0,55—0,6 |
Глины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
18—26__ 0,45—0,6 |
Для одноразмерных песков обычноне получают четко выраженного максимума на кривой, поэтому для таких грунтовопределяют оптимальную влажность и плотность на смесях с оптимальнымколичеством вяжущих (цемента, золы уноса). В этом случае оптимальная влажностьсоставляет, как правило, не менее 10—12 %.
Испытание вяжущих материалов
(зол уноса, золошлаковых смесей, цемента и извести)
5.3. Свойства вяжущих материаловопределяют в соответствии с требованиями следующих ГОСТов:
— зол уноса или золошлаковыхсмесей — ГОСТ 310—60 (удельную поверхность), ГОСТ 5382—65 (содержание свободнойСаО, содержание сернистых и сернокислых соединений и потерю при прокаливании);
— цемента (портландцемента,шлакопортландцемента и других видов) — ГОСТ 310—60;
— извести — ГОСТ 9179—70.
Применяемые добавки хлористогокальция (СаСl2), каустической соды (NаОН)должны соответственно удовлетворять требованиям ГОСТ 4141—66 “Кальций хлористыйкристаллический” (или ГОСТ 450—70“Кальций хлористый технический”), сода каустическая NаОН— ГОСТ 2263—59.
Приготовлениесмесей
5.4. Подготовка грунтов. Грунты высушивают до воздушносухогосостояния.
Песчаные и глинистые грунтыпросеивают через сито с отверстиями 5 мм (глинистые грунтыпредварительно размельчают). Крупнообломочные грунты просеивают через сито сотверстиями 40 и 25 мм.
Влажность грунта определяют путемвысушивания навесок грунта в термостате до постоянной массы при температуре105°С.
В случаях, когда проектомпредусмотрено улучшение зернового (гранулометрического) состава грунта, вносятсоответствующие добавки (песок, гравий, щебень, отходы камнедробления, золыуноса или золошлаковые смеси и др.).
Грунт с этими добавками смешиваютбез увлажнения.
5.5. Ориентировочные значенияоптимальной влажности для исходных грунтов по табл. 7 уточняют для смесейгрунтов с золами уноса или золошлаковыми смесями*, применяемыми без или всочетании с цементом или известью.
Воздушносухой грунт перемешиваютс золой уноса или золо-шлаковой смесью без или в сочетании с добавками цементаили извести и осуществляют другие операции, необходимые для определенияоптимальной влажности и максимальной плотности смеси в соответствии с п. 5.2.
5.6. Приготовление смеси грунта сзолой уноса, применяемой в качестве самостоятельного вяжущего, осуществляют вследующем порядке:
В воздушносухой грунт вносят золууноса, смесь перемешивают и увлажняют (с учетом содержащейся в грунте влаги) дооптимальной влажности.
Смесь тщательно перемешивают влабораторной лопастной мешалке в течение 4—6 мин или вручную.
После этого смесь выдерживают вгерметически закрытом сосуде в течение 4—5 ч. После указанного срокавыдерживания изготовляют образцы.
5.7. Приготовление смеси грунта сзолой уноса или золошлаковой смесью, применяемыми в сочетании с цементом илиизвестью, осуществляют в следующем порядке.
В воздушносухой грунт вносят золууноса или золошлаковую смесь, перемешивают то или иное из указанных веществ сгрунтом, затем добавляют цемент или известь и снова перемешивают. Далее смесьувлажняют до оптимальной влажности и перемешивают ее в лабораторной лопастноймешалке (п. 5.6). В случае применения зол уноса или золошлаковых смесей всочетании с цементом после перемешивания смеси в лопастной мешалке сразу жеизготовляют образцы.
_____________
* Золошлаковые смеси дляукрепления грунтов применяют в соответствии с п. 1.4, б только в сочетании с цементомили известью.
В случае применения зол уноса илизолошлаковых смесей в сочетании с известью, смесь после лопастной мешалкидолжна быть выдержана в герметически закрытом сосуде в течение 4—5 ч также, как указано в п. 5.6. После чего разрешается изготовлять образцы.
5.8. Приготовление смеси грунта сзолой уноса, применяемой в качестве самостоятельного вяжущего в сочетании сдобавками хлористого кальция или соды каустической, осуществляют в том жепорядке (п. 5.6). При этом добавку хлористого кальция или соды каустическойвводят в смесь в виде раствора при увлажнении смеси до оптимальной влажности.
Затем перемешивают смесь влопастной мешалке, после чего также выдерживают в герметически закрытом сосудев течение 4—5 ч. Затем изготовляют образцы.
5.9. Ориентировочные добавки золуноса или золошлаковых смесей, применяемых без или в сочетании с добавкамицемента или извести (пп. 3.13—3.16), уточняют подбором, приготовляя 3—4 пробныесмеси, отличающиеся по содержанию вяжущего на 1—3 %.
Масса каждой смеси из глинистых ипесчаных грунтов равна 2—3 кг, а из крупнообломочных с крупностью зерен 25мм — 10—12 кг, с крупностью зерен 40 мм — 25—30 кг.
Из этих смесей изготовляют по 6образцов (п. 5.6) и испытывают их. Минимальную добавку вяжущего, обеспечивающуюсвойства материала в соответствии с требованиями табл. 1, принимают заоптимальную.
Изготовлениеобразцов и их испытания
5.10. Для определенияфизико-механических свойств укрепленных грунтов изготовляют образцы-цилиндры иобразцы-балочки уплотнением смеси в стальных формах.
Образцы-цилиндры изготовляют вполых цилиндрических формах с двумя вкладышами размерами в зависимости отзернового состава грунтов (табл. 8).
Таблица 8
Размеры форм и образцов
Грунты |
Размеры форм для изготовления образцов-цилиндров |
Размеры образца |
||
|
диаметр, мм |
высота, мм |
диаметр, мм |
высота, мм |
Песчаные и глинистые при наибольшей крупности зерен и глинисто-пылеватых комков — 5 мм . . . |
50,1 |
130 |
50 |
50 |
Крупнообломочные при крупности зерен — 25 мм . . . . . . . . . . . . . . |
100,1 |
180 |
100 |
100 |
40 мм . . . . . . . . . . . . . . |
150,5 |
150,5 |
150 |
150 |
Примечание.Формы диаметром 150 мм имеют съемные кольца-насадки высотой 50 мми плунжер.
Внутреннюю поверхность формы ивкладыши перед укладыванием смеси смазывают керосином или машинным маслом. Вформу вставляют нижний вкладыш, который должен выступать из формы на 1,5—2 смдля двустороннего уплотнения смеси.
Смесь через металлическую воронкунасыпают в форму. Для равномерного распределения смеси ее штыкуют ножом или шпателем,затем вставляют в форму верхний вкладыш. Форму со смесью ставят на нижнюю плитупресса, подводят верхнюю плиту до соприкосновения с верхним вкладышем ивключают электромотор масляного насоса пресса.
Нагрузку уплотнения для глинистыхи песчаных грунтов подбирают с таким расчетом, чтобы получить максимальнуюплотность образцов при оптимальной влажности на приборе стандартногоуплотнения.
Влажность смеси при ее уплотнениине должна отличаться от установленной оптимальной влажности больше чем на ±2 %.
Плотность готовых образцов недолжна отличаться от максимальной, определенной по методу стандартногоуплотнения, более чем на ±2 %.Ориентировочно нагрузка уплотнения составляет 100—150 кгс/см2.
Требуемую массу образцаопределяют по формуле:
(2)
где V — объемобразца, см3;
gск— объемная масса скелета смеси, г/см3;
W0— оптимальная влажность смеси, %.
Время выдерживания формы сосмесью под нагрузкой составляет 3 мин. Затем нагрузку снимают и образецвыдавливают из формы под прессом или вручную. При выдавливании образца дляудобства используют специальную подставку.
Образцы разрешается изготавливатьтакже трамбованием на приборе стандартного уплотнения при строгом соблюденииоптимальной влажности и максимальной плотности для смеси выбранного состава.Число ударов гири при уплотнении смеси дают такое же, как при уплотнениигрунтов.
В стационарных условиях образцытрамбуют на лабораторном копре с механическим приводом. Для этого смесь грунтас вяжущим помещают в разъемный цилиндр прибора стандартного уплотнения, и всобранном виде (за исключением гири и направляющего стержня) закрепляют настолике копра. Смесь уплотняют ударами гири, падающей с высоты 30 см.
5.11. Образцы-балочки изготовляютпрессованием в стальных формах с двусторонними вкладышами (см. приложение 1 п.6 ВСН 164-69).
При уплотнении смеси должно бытьобеспечено двустороннее приложение нагрузки за счет свободного перемещениявкладышей навстречу друг другу. Размеры образцов-балочек для разных грунтовуказаны в табл. 9.
Таблица 9
Грунты |
Размеры образца |
||
|
длина, мм |
ширина, мм |
высота, мм |
Глинистые и песчаные . . . . . . . |
160 |
40 |
40 |
Крупнообломочные . . . . . . . . . |
400 |
100 |
100 |
Максимальная крупность частиц приизготовлении образцов-балочек из обломочных грунтов должна быть не более 25 мм.Допускается замена более крупных фракций (25—50 мм) равным количествомфракций от 10 до 25 мм.
Стенки формы и вкладыши передукладыванием смеси смазывают керосином или машинным маслом. Вкладыш долженвыступать из формы на 1—1,5 см для обеспечения двустороннего уплотнения.Смесь разравнивают, частично уплотняют шпателем, после чего укладывают верхнийвкладыш. Форму со смесью ставят на нижнюю плиту пресса, подводят верхнюю плитупресса до соприкосновения с вкладышем и включают электромотор масляного насосапресса. При этом ориентировочная нагрузка также составляет 100—150 кгс/см2,а время выдерживания под нагрузкой — 3 мин.
Требуемую массу образца вычисляютпо формуле (2).
После уплотнения форму с образцомустанавливают на специальную подставку и образец под прессом выдавливают изформы.
5.12. Хранение образцов. Образцы, изготовленные из различных смесей,хранят во влажных условиях. Образцы помещают в ванну с водяным затвором либо вэксикаторы над водой, или во влажный песок. Рекомендуется предварительнообразцы завернуть в кальку и смазать тонким слоем парафина.
Образцы из грунтов, укрепленныхзолой уноса или золошлаковой смесью (применяемыми без или в сочетании сцементом или известью), предназначенные для определения пределов прочности присжатии, на растяжение при изгибе, при расколе, коэффициента морозостойкости,хранят 90 суток.
Для получения ориентировочныхзначений показателя прочности при сжатии образцы хранят 28 суток (показателипрочности при сжатии после 28 суток твердения должны составлять не менее 50 %от значений, указанных в табл. 1).
Водонасыщениеобразцов для определения прочности
5.13. Полное водонасыщение.Образцы высотой и диаметром, равным 5 см, насыщают в спокойной воде втечение двух суток, а образцы больших размеров — в течение трех суток, причем вобоих случаях в первые сутки образцы погружают в воду на 1/3высоты, а в последующие — полностью заливают водой. Для предотвращениявысыхания образцов, погруженных в воду на 1/3 высоты,насыщение производят в ванне с водяным затвором.
Рис.1. Приспособление для капиллярного водонасыщения образцов:
1 —сосуд; 2 — образцы; 3— капиллярно увлажненный песок;
4 —водонасыщенный песок; 5 — фильтровальная
бумага;6 — металлическая сетка; 7— подставка
5.14. Капиллярноеводонасыщение образцов производят через слой влажного песка. Вметаллический или стеклянный сосуд с уровнемером наливают слой воды до уровня,указанного на рис. 1. С помощью уровнемера поддерживают постоянный уровень водыв сосуде.
В сосуд на металлическойподставке укладывают металлическую сетку или емкость с сетчатым дном, котороезакрывают фильтровальной бумагой. На фильтровальную бумагу насыпают слоймелкого одноразмерного песка толщиной 15 см и через сутки после егонасыщения ставят образцы. Образцы капиллярно насыщают в течение трех суток. Дляпредотвращения высыхания сосуд с образцами помещают в ванну с гидравлическимзатвором.
Определениепредела прочности при сжатии
5.15. Предел прочности при сжатиив зависимости от размера образца и его прочности определяют на прессахгидравлических (или другого типа) мощностью 0,5—5—10—20 т. Точностьпоказаний силоизмерительного устройства пресса должна составлять ±2 %. Рабочаяскорость свободного хода поршня должна быть равна 3 мм/мин. Скоростьпроверяют перед испытаниями и в процессе длительных испытаний (более 1 ч)с помощью индикатора часового типа. Указанная выше скорость соответствует 300делениям индикатора с ценой деления 0,01 мм за 1 мин.
5.16. Предел прочности при сжатииопределяют на цилиндрических образцах. Образцы перед испытанием подвергаютполному или капиллярному водонасыщению (пп. 5.13—5.14).
Образец устанавливают в центренижней плиты пресса, затем поднимают нижнюю плиту или опускают верхнюю плитутак, чтобы зазор между образцом и верхней плитой составлял 2—3 мм. Устанавливаютскорость подъема нижней плиты пресса 3 мм/мин. После этого включаютосновной электромотор пресса и нагружают образец.
Для повышения точности испытаниярекомендуется использовать шарнирное устройство (рис. 2), которое устанавливаютна образец для равномерного распределения напряжений при небольших перекосах,возникающих из-за непараллельности оснований образца.
Рис.2. Шарнирное устройство:
1 —шарик стальной d = 6—8 мм; 2—металлические пластинки;
3 —образец укрепленного грунта; 4— прокладка
изплотной бумаги
5.17. Предел прочности при сжатиивычисляют по формуле:
(3)
где Р — разрушающая нагрузка,кгс;
F — первоначальная площадь основания образца, см2.
Предел прочности при сжатиивычисляют с точностью до 0,5 кгс/см2, как среднееарифметическое результатов испытаний трех образцов. Расхождение междурезультатами испытаний отдельных образцов не должно превышать 15 %.
5.18. Предел прочности при сжатиидопускается определять на половинках балочек, остающихся после определенияпрочности на растяжение при изгибе. Половинку каждой балочки помещают междудвумя стальными пластинками размером 40´62,5мм. Пластинки укладывают на боковые грани, прилегавшие во времяизготовления образца к продольным стенкам формы. Образец вместе с пластинкамиставят на нижнюю плиту пресса и подвергают испытанию (пп. 5.15—5.17).
Определениепредела прочности на растяжение при изгибе
5.19. Предел прочности нарастяжение при изгибе определяют на образцах-балочках. В зависимости отпрочности и размера образцов испытания проводят на прессах гидравлических (илидругого типа) мощностью 0,5—5—10 т. Точность показанийсилоизмерительного устройства пресса должна составлять ±2 %. Прессы дляиспытания образцов-балочек на изгиб должны быть оборудованы дополнительнымиприспособлениями: специальными столами, мостами или траверсами, несущими насебе цилиндрические опоры для балочек, при этом одна из опор должна бытьподвижной. Радиус закругления опорных поверхностей должен быть в пределах 10—15мм.
Перед испытанием образцыполностью насыщают водой (п. 5.13). После извлечения из воды образцы вытираютмягкой тканью.
Испытуемый образец помещают надве опоры, расстояние между которыми равно 140 мм — для балочек размером40´40´160 мм и 300 мм — для балочек размером 100´100´400мм. Образец на опоры кладут той гранью, которая при уплотнении былавертикальной. Поверхность балочки должна плотно прилегать к опорам по всейширине. Образец нагружают по середине пролета по всей ширине через подкладкупод верхнюю плиту пресса.
После установки образца опускаютверхнюю плиту пресса так, чтобы зазор между образцом и подкладкой под верхнююплиту пресса составлял 4—6 мм. После этого рычаг переключения скоростейпресса устанавливают на скорость подъема нижней плиты 3 мм/мин. Передиспытаниями и после длительных испытаний (более 1 ч) проверяют скоростис помощью индикатора часового типа. Включают основной электромотор пресса инагружают образец.
5.20. Величину предела прочностина растяжение при изгибе вычисляют по формуле:
(4)
где Р — разрушающая нагрузка,кгс;
l —расстояние между опорами, см;
b — ширина балочки, см;
h — высота балочки, см.
Предел прочности на растяжениепри изгибе вычисляют с точностью до 0,5 кгс/см2, как.среднее арифметическое результатов испытания трех образцов. Расхождение междурезультатами отдельных испытаний не должно превышать 15 % .
Определениепредела прочности на растяжение при расколе
5.21. Ориентировочные значенияпредела прочности на растяжение при изгибе можно получить по результатам испытанияцилиндрических образцов на осевое растяжение (раскол).
Предел прочности на растяжениепри расколе определяется на образцах-цилиндрах диаметром и высотой 5 см — присодержании частиц размером не более 5 мм; диаметром и высотой 10 см —при содержании частиц размером не более 25 мм.
5.22. Предел прочности нарастяжение при расколе определяют на образцах в водонасыщенном состоянии послетвердения их в течение 28 суток во влажных условиях (п. 5.13).
Образцы испытывают нагидравлических и других прессах. Точность показаний силоизмерительногоустройства пресса и рабочая скорость при испытаниях должна соответствовать п.5.15. Верхняя плита пресса должна быть установлена на сферическом шарнире,расположенном в центре плиты, и должна иметь возможность свободноповорачиваться в любом направлении. Размеры плит должны быть не менее размераобразца.
5.23. Образец устанавливают напрессе так, чтобы плиты пресса прилегали к двум взаимно противоположнымобразующим (см. приложение 1, п. 7 ВСН 164-69). Направление сжимающей силыдолжно совпадать с диаметральной плоскостью образца, а ось образца должнапроходить через центр шарнира плиты пресса. Для удобства и большей точностииспытания рекомендуется изготовить специальное приспособление (шаблон).
Для равномерного распределениянагрузки между плитами пресса и испытуемым образцом помещают прокладки изобычной трехслойной фанеры или пластика. Длина прокладок должна быть не менеедлины образца, а ширина прокладок должна составлять 0,2 диаметра образца.
Образец устанавливают на шаблонеи помещают на нижнюю плиту пресса.
Подводят верхнюю плиту прессатак, чтобы зазор между верхней плитой шаблона и верхней плитой пресса составлял4—6 мм.
Устанавливают рычаг переключенияскоростей пресса на скорость подъема нижней плиты пресса 3 мм/мин ивключают основной электромотор испытательной машины.
5.24. Предел прочности нарастяжение при расколе вычисляют по формуле
(5)
где Pmax — разрушающая нагрузка, кгс;
d — диаметр образца, см;
l — высота образца, см;
— коэффициент,характеризующий распределение нагрузки по контакту с образцом.
Испытывают три параллельныхобразца. Величину прочности на растяжение при расколе вычисляют с точностью до 0,5кгс/см2, как среднее арифметическое значение трех результатовиспытаний образцов. Расхождение между отдельными результатами не должнопревышать 15 %.
Предел прочности на растяжениепри изгибе равен удвоенному пределу прочности на растяжение при расколе .
Определениеморозостойкости
5.25. На морозостойкостьиспытывают три образца, после их твердения в сроки, указанные в табл. 1. Передначалом испытания образцы подвергают полному (п. 5.13) или капиллярному (п.5.14) водонасыщению, после чего подвергают их попеременному замораживанию—оттаиваниюпо табл. 10.
Таблица 10
Рекомендуемоеколичество циклов замораживания-оттаивания, температура замораживания и степеньводонасыщения для образцов укрепленных грунтов с учетом конструкции одежды идорожно-климатической зоны
Конструктивный слой |
Дорожно-климатические зоны |
|||
одежды |
II |
III |
IV |
V |
Верхний слой основания под двухслойным асфальтобетонным покрытием или основание под цементобетонным покрытием
|
Мрз 25 —22° (П) |
Мрз 15 —10° (К) |
Мрз 10 —5° (К) |
|
Нижний слой основания под двухслойным асфальтобетонным или битумоминеральным покрытием
|
Мрз15 —10° (П) |
Мрз15 —10° (К) |
Мрз 10 —5° (К) |
Мрз 5 —5° (К) |
Верхний слой основания под однослойным покрытием из битумоминеральной смеси или холодного асфальтобетона
|
Мрз 15 —22° (П) |
Мрз 15 —22° (П) |
Мрз 15 —10° (П) |
Мрз 10 —5° (К) |
Нижний слой основания под однослойным покрытием из битумоминеральной смеси или холодного асфальтобетона
|
Мрз 10 —10° (П) |
Мрз 10 —10° (П) |
Мрз 5 —10° (К) |
— |
Однослойное покрытие из укрепленного грунта с двойной поверхностной обработкой
|
Мрз 15 —22° (П) |
Мрз 10 —22° (П) |
Мрз 10 —5° (К) |
Мрз 5 —5° (К) |
Примечания.1. Мрз 25 — морозостойкость после 25 циклов замораживания-оттаивания;
—22° — температура замораживания;
(П) или (К) — полное иликапиллярное водонасыщение.
2. В V дорожно-климатической зонеиспытания на замораживание-оттаивание проводят для районов строительства дороги аэродромов, расположенных севернее линии Баку—Никус—Кзыл-Орда— Фрунзе.
После замораживания в морозильнойкамере в течение 4 ч при температуре, указанной в табл. 10, образцыпогружают в воду комнатной температуры на 4 ч, а при капиллярномнасыщении — на влажный песок.
После проведения установленногоколичества циклов замораживания-оттаивания (см. табл. 10), на оттаявшихобразцах определяют предел прочности при сжатии Rмрз(пп. 5.15—5.18) и влажность.
Для определения влажности послеразрушения образцов отбирают среднюю пробу и высушивают ее до постоянного весапри температуре 105°С. Влажность вычисляют по формуле
(6)
где Р1 — массапробы водонасыщенного образца, г;
Р2 — массавысушенной пробы, г.
Морозостойкость оценивают поводонасыщению и Rмрз, а такжекоэффициентом морозостойкости (отношение прочности при сжатии образцов послепрохождения установленного количества циклов замораживания-оттаивания к прочностиводонасыщенных (полностью или капиллярно) или .
Методыиспытания золошлаковых смесей для сооружения земляного полотна
5.26. Пригодность золошлаковыхсмесей, применяемых при сооружении земляного полотна, необходимо оценивать последующим методикам:
— химический состав — по ГОСТ5382—65 “Цементы. Методы химического анализа”;
— зерновой состав — по ГОСТ12536—67 “Грунты. Методы лабораторного определения зернового(гранулометрического) состава”;
— величину относительногоморозного пучения — по приложению настоящих “Технических указаний”;
— оптимальную влажность истандартную плотность, плотность — в соответствии с ВСН 55-69.
Приложение
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОТНОСИТЕЛЬНОГО МОРОЗНОГОПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ (МАТЕРИАЛОВ)*
Методика испытаний по определениюпригодности материалов для устройства морозозащитных слоев (“Инструкция попроектированию дорожных одежд нежесткого типа” ВСН 46-72, приложение 9)заключается в замораживании образцов материалов и измерении деформаций ихморозного пучения в условиях, близких к условиям пучения при промерзаниигрунтов земляного полотна автомобильных дорог.
При этом в лаборатории дляусловий Европейской части СССР эти испытания грунтов (материалов) проводят притемпературе воздуха в камере от —3° до —4°С, для условий Сибири и СеверногоКазахстана — от —5° до —6°С.
Испытания по этой методикепроводят в специальном стакане (диаметрам 100 мм и высотой 82 мм),собранным из колец (высотой 10 мм) с выточками (3 мм),позволяющими кольцам свободно перемещаться вдоль вертикальной оси, чтообеспечивает беспрепятственное вспучивание образца при замерзании. Стаканснабжен поддоном со штуцером для подвода воды к образцу.
Образец из испытуемого материалаприготовляют в указанном стакане так же, как при испытании по методустандартного уплотнения — с обеспечением получения плотности 0,98—1 отстандартной при оптимальной влажности.
Приготовленный в стакане образецв течение 2—4 суток при комнатной температуре насыщают водой.
Для промораживания образцовприменяют фреоновые холодильники или домашние холодильники, холодильныеагрегаты которых заменяют агрегатом холодильника ЗИЛ (с испарителем, собраннымиз четвертой части трубок конденсатора от агрегата ФАК-0,7), а также с заменойтерморегулятора холодильника новой системой регулировки с применением ртутногоконфектного термометра ТК-6 и реле переменного тока МКУ-48.
Приготовленные в стаканах образцыгрунта (материала) после их насыщения водой помещают в камеру холодильника. Кобразцам подводят воду от резервуара с помощью шлангов и устройства,позволяющего поддерживать постоянный заданный уровень воды.
Установленные в холодильникстаканы с образцами испытуемых грунтов (материалов) засыпают до верхних торцовизоляционным материалом (опилки или мипора) для того, чтобы промораживаниеобразцов происходило только сверху вниз. При этом нужно следить за тем, чтобыизоляционный материал не подмачивался водой.
При испытании величина деформацииморозного пучения измеряется с помощью индикаторов (мессур). Опыт продолжаетсядо полного промерзания образца, которое продолжается около четырех суток. Кэтому времени показания индикаторов уже не изменяются, что указывает наокончание процесса промерзания.
Величина относительного морозногопучения Кпуч определяется на основании показаний индикаторовпо формуле
Кпуч= (1)
где Dh — величина пучения образца, мм;
h — начальная высотаобразца, мм.
_____________
* Материалы—золы, золошлаковыесмеси, шлаки, каменная мелочь и др.
Изготовление оборудования и устройствдля проведения испытаний по вышеприведенной методике силами лабораторийпроизводственных организаций в обычных механических мастерских непредставляется возможным.
Поэтому для определения величиныотносительного морозного пучения грунтов (материалов) рекомендуется проводитьпо методике с применением имеющегося в производственных лабораторияхоборудования и прибора, который может быть изготовлен в обычных механическихмастерских.
I.Описание прибора
Для проведения испытания грунтов(материалов) на морозное пучение применяется измененный (в отношении размеров)прибор Д. И. Знаменского для определения набухания грунтов “ПНЗ”.
Прибор (см. рисунок) состоит изкольца, изготовленного из нержавеющей стали, обоймы, в верхней части которойустанавливается и закрепляется индикатор, перфорированного поддона,перфорированного штампа, ванночки и зажимного винта. Все детали прибора, кромекольца и зажимного винта, могут быть изготовлены из оргстекла.
Общийвид прибора:
1 —индикатор; 2 — обойма; 3 — штамп; 4 —кольцо; 5 — ванночка;
6 —поддон; 7 — вода; 8 — изоляционный материал(парафиновая
паста);9 — зажимной винт
II.Порядок работы
А. Подготовка образца киспытанию
Определяют оптимальную влажностьи максимальную плотность испытуемого грунта (материала) при стандартномуплотнении.
Отбирают среднюю пробуиспытуемого грунта (материала) весом около 1 кг и определяют еевлажность. К отобранной пробе грунта (материала) добавляют воду и тщательноперемешивают. Воду добавляют из такого расчета, чтобы влажность пробы соответствовалаоптимальной влажности испытуемого грунта (материала), установленной пристандартном уплотнении. Требуемое количество воды рассчитывают по формуле
(2)
где g —масса взятой пробы испытуемого грунта (материала), г;
W — исходная влажностьпробы испытуемого грунта (материала), доли единицы;
Wопт —оптимальная влажность испытуемого грунта (материала), установленная пристандартном уплотнении, доли единицы.
После тщательного перемешиванияпробы с водой ее выдерживают в закрытом сосуде в течение 1—2 ч. Поокончании выдерживания пробы из нее берут три навески испытуемого грунта(материала) для формования образцов цилиндрической формы диаметром 5 сми высотой 5 см, объемная масса скелета которых должна соответствоватьмаксимальной плотности испытуемого грунта (материала), установленной пристандартном уплотнении.
Величину навески g испытуемого грунта (материала) для получения образца сзадаваемой плотностью (максимальной плотностью) рассчитывают по формуле
(3)
где V— объем образца заданного размера (диаметром 5 см и высотой 5 см),см3;
gск— максимальная плотность испытуемого грунта (материала), установленная пристандартном уплотнении, г/см3;
Wопт— влажность пробы, %.
Отобранные навески пробы помещаютв формы (с внутренним диаметром 5 см), которые применяют дляизготовления образцов при лабораторных экспериментах по укреплению грунтоввяжущими материалами. Затем в формы устанавливают поршни и под прессом формуютобразцы высотой 5 см.
Изготовленные образцы испытуемогогрунта (материала) помещают в кольца прибора для определения набухания,предварительно смазав внутренние поверхности колец техническим вазелином(тонким слоем).
В поддон прибора укладываюткружок фильтровальной бумаги, вырезанной по внутреннему диаметру кольца. Кольцос образцом помещают в поддон, который устанавливают в ванночку прибора.
В ванночку наливают воду доуровня верхнего торца поддона и образец насыщают водой, поддерживая постоянныйуровень воды в ванночке. Насыщение образца проводят до тех пор, пока вода непропитает по капиллярам всю толщу образца; это можно заметить по потемнениюповерхности последнего.
По окончании насыщения образцаводой на его поверхности укладывают второй кружок фильтровальной бумаги, азатем штамп и ввинчивают обойму в поддон прибора. В ванночку прибора доливаютводу так, чтобы уровень воды в ванночке был на высоте 1/3образца в кольце.
На плиту лабораторного штативаустанавливают кристаллизатор, в который помещают форму из картона (диаметром25—27 см и высотой 16—18 см); в кристаллизатор наливают воду втаком количестве, чтобы толщина слоя ее в кристаллизаторе была около 3—5 мм.
Собранный прибор подвешивают спомощью мягких тонких проволок, закрепленных в отверстиях ванночки прибора, ккольцу лабораторного штатива так, чтобы прибор находился в центре картоннойформы, а дно ванночки было на расстоянии 8—10 см от дна кристаллизатора.
По окончании подвешивания приборак кольцу штатива в картонную форму и ванночку прибора осторожно заливаютрасплавленную парафиновую пасту (температура пасты около 60°С) для получениятеплоизоляционного слоя толщиной 8—10 см (как это показано на рис. 1),чтобы промораживание образца происходило только сверху вниз.
Примечание. 1. Для получения парафиновойпасты к парафину добавляют 20—25 % воска (по массе), 5—10 % канифоли и 3—5 % минеральногомасла.
2. Эту смесьразогревают в кастрюле до получения гомогенной массы.
По окончании тверденияпарафиновой ласты в картонной форме и в ванночке прибора укрепляют индикатор вобойме прибора так, чтобы ножка индикатора коснулась головки штампа.
б) Проведение испытания
Подготовленные описанным способомприборы помещают в холодильную камеру, включают ее в электросеть. Испытаниеведут при температуре воздуха в камере —5°С. В процессе испытания следят задеформацией морозного пучения, которое измеряется с помощью индикатора.
Опыт продолжают до тех пор, покапоказания индикаторов не будут изменяться, что укажет на окончание промерзанияобразцов. Вообще окончание процесса промерзания, как показывает опыт, происходитчерез двое суток после помещения образцов в холодильную камеру.
По окончании испытания, наосновании установленных величин деформации морозного пучения, вычисляютвеличину относительного морозного пучения Кпуч испытуемогогрунта (материала) по формуле (1).