МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

государственный всесоюзный дорожный
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ МАЛОЩЕБЕНОЧНЫХ БЕТОНОВ
ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Одобрены Минтрансстроем

МОСКВА 1977

Дано определение дорожного малощебеночного бетона и рассмотрены технологические особенности малощебеночных бетонных смесей, а также свойства бетонов на их основе. Показана эффективность применения малощебеночных бетонов в зависимости от технологии устройства бетонных покрытий.

Изложены требования к малощебеночному бетону, бетонной смеси и составляющим материалам, а также рассмотрены особенности подбора состава бетона, технологии строительства, расчета и проектирования покрытий из малощебеночных бетонов.

Применение малощебеночных бетонов способствует повышению качества строительства и долговечности бетонных покрытий, уменьшению расхода привозного дорогостоящего щебня в среднем на 0,3 тыс. м³ и, следовательно, снижению стоимости строительства (1 км покрытия на 3 - 5 тыс. руб.) и уменьшению объема железнодорожных перевозок.

Табл. 3, рис. 2.

Предисловие

Обеспечение качества строительства и долговечности бетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов, особенно при внедрении новой технологии устройства бетонных покрытий в скользящей опалубке, - важнейшая задача современного дорожного строительства. Вместе с тем остается актуальной проблема снижения стоимости 1 м³ бетона за счет сокращения расхода привозного дорогостоящего щебня и максимального использования местных строительных песков. Применение дорожных бетонов с меньшим, чем было принято ранее, содержанием щебня - так называемых малощебеночных бетонов - будет способствовать решению указанных задач.

Наряду с повышением качества строительства и долговечности бетонных покрытий и уменьшением расхода привозного дорогостоящего щебня применение малощебеночных бетонов позволит снизить стоимость строительства 1 км покрытия на 3 - 5 тыс. руб., увеличить срок службы покрытия примерно в 1,5 раза и уменьшить объем железнодорожных перевозок каменных материалов.

В Союздорнии разработаны «Методические рекомендации по применению малощебеночных бетонов для строительства бетонных покрытий», в которых рассмотрены технологические особенности малощебеночных бетонных смесей, изложены требования к этим смесям и к составляющим их материалам, а также дана технология устройства покрытий из малощебеночных бетонов.

«Методические рекомендации» составлены кандидатами технических наук А. М. Шейниным и В. И. Коршуновым при участии инж. А. Н. Рвачева.

1. Общие положения

1 . «Методические рекомендации по применению малощебеночных бетонов для строительства бетонных покрытий» могут быть использованы при устройстве монолитных бетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов.

2 . Настоящие «Методические рекомендации» дополняют «Инструкцию по устройству цементобетонных покрытий автомобильных дорог» ВСН 139-68 и «Методические рекомендации по конструкции и технологии строительства дорожных одежд с цементобетонным покрытием, устраиваемых высокопроизводительным комплектом машин со скользящими формами» (Союздорнии. М., 1976) в части применения малощебеночных бетонов.

3 . К малощебеночным бетонам относят разновидность обычного дорожного бетона с содержанием крупного заполнителя менее 1100 - 1150 кг/м³ (коэффициент раздвижки зерен щебня раствором более 1,7 - 1,9). Наиболее эффективны по своим технологическим свойствам и технико-экономическим показателям малощебеночные бетоны с содержанием щебня 800 - 900 кг/м³ (коэффициент раздвижки около 2,5 - 2,8). При приготовлении малощебеночных бетонов необходимо применять комплексные (пластифицирующую и воздухововлекающую) добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ).

4 . Для малощебеночных смесей характерны:

повышенная седиментационная устойчивость в процессе технологической переработки;

высокая удобообрабатываемость (отделываемость);

повышенная устойчивость кромок и боковых граней свежеотформованной бетонной плиты после прохождения скользящей опалубки;

высокая воздухоудерживающая способность.

По сравнению с обычными бетонами, равнопрочными при сжатии, малощебеночные бетоны обладают повышенной прочностью при растяжении и на растяжение при изгибе, а также высокой стойкостью против действия мороза и хлористых солей, используемых для борьбы с гололедом.

5 . Высокую стойкость малощебеночного бетона к одновременному действию мороза и хлористых солей, применяемых для борьбы с гололедом, обеспечивают комплексные добавки ПАВ, соблюдение требований к исходным материалам для бетона, правил проектирования состава бетона и производства строительных работ, изложенных в настоящих «Методических рекомендациях».

6 . Технологические особенности малощебеночных бетонных смесей и строительно-технические свойства бетонов на их основе позволяют использовать для устройства покрытий неподвижную (рельс - формы) и скользящую опалубку. При скоростном строительстве бетонных покрытий в скользящей опалубке малощебеночные бетоны наиболее эффективны.

7 . Технико-экономическая эффективность применения малощебеночных бетонов в дорожном строительстве обеспечивается повышением качества строительства и долговечности бетонных покрытий, уменьшением расхода привозного дорогостоящего щебня и сокращением объема железнодорожных перевозок.

Экономическую целесообразность применения малощебеночных бетонов определяют на стадии проектирования автомобильной дороги или при подборе состава бетона путем сравнения вариантов с учетом конкретных условий строительства и стоимости составляющих материалов.

8 . В сфере строительного производства экономически целесообразно применять малощебеночные бетоны при условии, что

С '_б < С_б ,

где С_б , С '_б - стоимость 1 м³ соответственно обычного и малощебеночного бетонов.

Стоимость 1 м³ бетона можно определять по стоимости составляющих материалов: цемента, щебня и песка (франко-бетонный завод).

9 . При строительстве монолитных армобетонных и железобетонных дорожных и аэродромных покрытий рекомендуется использовать малощебеночные бетоны с расходом щебня не менее 800 - 900 кг/м³.

10 . Применение малощебеночных бетонов для строительства предварительно напряженных покрытий требует дополнительного экспериментального обоснования.

11 . Основные положения настоящих «Методических рекомендаций» можно использовать при внедрении малощебеночных бетонов с содержанием щебня до 800 - 900 кг/м³. Малощебеночные бетоны с содержанием щебня менее 800 - 900 кг/м³ рекомендуются для опытного строительства.

2. Требования к малощебеночному бетону, бетонной смеси и составляющим ее материалам

12 . Марки малощебеночного бетона по морозостойкости и по прочности с учетом особенностей его структуры и свойств следует назначать в соответствии с требованиями ГОСТ 8424-72 «Бетон дорожный» и табл. 1 настоящих «Методических рекомендаций».

13 . Показатели подвижности ОК и жесткости Ж малощебеночной бетонной смеси назначают в зависимости от принятой технологии устройства бетонных покрытий и оснований и типа бетоноотделочной машины.

14 . При устройстве бетонных покрытий в неподвижной опалубке (рельс - формы) показатель жесткости сме си перед виброуплотнением для длиннобазовой бетоноотделочной машины ДБО-7,5 должен составлять, 30 - 40 с, для бетоноотделочной машины Д-376 - 20 - 30 с.

Таблица 1

Назначение малощебеночного бетона	Марка бетона по прочности
	при изгибе	при сжатии, не менее	при изгибе	при сжатии, не менее
	I - II категории дорог		III - IV категории дорог
Для однослойного покрытия или верхнего слоя двухслойного покрытия	50	350	45	300
Для нижнего слоя двухслойного покрытия	40	250	35	200
Для основания усовершенствованных покрытий	30 - 35	150	20 - 25	100

Примечание . При соответствующем технико-экономическом обосновании для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий автомобильных дорог и аэродромов рекомендуется применять малощебеночные бетоны марок 55 и 60 при изгибе и не менее 350 при сжатии.

15 . При устройстве бетонных покрытий в скользящей опалубке показатели подвижности и жесткости смеси перед виброуплотнением принимают в зависимости от скорости движения бетоноукладчика (табл. 2 ).

16 . Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси после ее уплотнения в покрытии должен соответствовать п. 3.2, табл. 3, ГОСТ 8424-72.

17 . Материалы, используемые для приготовления малощебеночных бетонных смесей, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8424-72 и п.п. 18 и 19 настоящих «Методических рекомендаций».

Таблица 2

Скорость движения бетоноукладчика, м/мин	Жесткость смеси Ж, с	Подвижность смеси (осадка конуса) ОК, см
До 2	15 - 20
2 - 2,5	10 - 15
2,5 - 3	8 - 10

Примечание. Над чертой - среднее значение, под чертой - рекомендуемые пределы.

18 . При изготовлении малощебеночных бетонных смесей с содержанием щебня более 800 - 900 кг/м³, предназначенных для устройства однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий, рекомендуется использовать преимущественно крупные и средние пески с модулем крупности М_кр ≥ 2 , а при содержании щебня менее 800 - 900 кг/м³ допускается использовать только крупные пески с М_кр ≥ 2,5.

19 . Строительные пески, не отвечающие указанным требованиям, рекомендуется обогащать укрупняющими добавками дробленых песков, в качестве которых могут быть использованы обогащенные промывкой отходы дробления.

3. Подбор состава малощебеночного бетона

20 . Состав дорожного малощебеночного бетона определяют по методике, разработанной в Союздорнии ^x ⁾ .

^x⁾ См. «Методические рекомендации по подбору состава дорожного бетона». Союздорнии. М., 1973.

При этом уточняют расход цемента и воды для получения равноподвижной бетонной смеси и равнопрочного бетона при различном расходе щебня.

21 . При подборе состава малощебеночного бетона сначала, в соответствии с заданными подвижностью и жесткостью бетонной смеси и объемом вовлеченного воздуха, определяют состав смеси при минимальном значении коэффициента раздвижки, величину которого принимают:

1 ,7 - для мелких песков с М_кр = 1,5 ÷ 2;

1 ,8 - для средних песков с М_кр = 2 ÷ 2,5;

1 ,9 - для крупных песков с М_кр > 2,5.

Затем при том же количестве цемента, воды и добавок ПАВ дополнительно рассчитывают не менее пяти составов с последовательно уменьшенным на 50 кг/м³ количеством щебня.

Определяют показатели подвижности и жесткости бетонных смесей этих составов и строят график зависимости этих показателей от содержания щебня (рис. 1).

Рис. 1 . Зависимость подвижности ОК (осадки конуса) (1) и жесткости Ж (2) бетонной смеси от содержания щебня Щ:

I - область малощебеночных бетонов с постоянной водопотребностью смеси; II - область малощебеночных бетонов с водопотребностью смеси, зависящей от содержания щебня

22 . По графику (см. рис. 1 ) устанавливают граничное значение содержания щебня Щ_гр для двух вариантов малощебеночных бетонов; в 1-м варианте расход щебня сокращают без увеличения водопотребности бетонной смеси и содержания цемента, во 2-м варианте - с увеличением водопотребности бетонной смеси и соответственно содержания цемента.

Окончательно выбирают для дальнейшего подбора состава один из этих вариантов.

23 . В случае, если выбирают 1-й вариант, содержание щебня в 1 м³ бетона принимают равным граничному Щ_гр. Далее подбор состава малощебеночного бетона проводят по «Методическим рекомендациям по подбору состава дорожного бетона» (Союздорнии. М., 1973) с целью определить значение В/Ц, необходимое для получения бетона с заданными прочностными характеристиками.

В случае, если принимают 2-й вариант, необходимо установить приемлемый перерасход цемента из-за повышения водопотребности смеси. Ориентировочно содержание щебня в зависимости от дополнительного количества воды ΔВ и принятой величины перерасхода цемента ΔЦ определяют по графику (рис. 2 ).

Рис. 2 . Зависимость увеличения водопотребности ΔВ и содержания цемента ΔЩ в бетонной смеси от количества щебня Щ на 1 м³ бетона

24 . Далее подбор состава малощебеночного бетона производят по указанным в п. 23 «Методическим рекомендациям» с целью уточнить расход воды и цемента для получения бетонной смеси заданной подвижности и жесткости, определить значение В/Ц, необходимое для получения бетона с заданными прочностными характеристиками.

25 . При определении граничного значения содержания щебня по графику (см. рис. 1 ) и при уточнении содержания воды в бетонной смеси следует использовать показатель жесткости, который более чувствителен к изменениям состава смеси, чем подвижность, характеризуемая осадкой конуса.

26 . Бетонную смесь при подборе ее состава следует приготавливать только в бетоносмесителе, максимально приближая режим перемешивания к производственным условиям.

27 . При подборе состава определять подвижность и жесткость бетонной смеси и объем вовлеченного воздуха, а также изготовлять контрольные образцы бетона следует не ранее чем через 30 мин и не позднее, чем через 60 мин после окончания перемешивания компонентов. В процессе выдерживания бетонную смесь необходимо защищать от нагрева, а также от испарения воды затворения.

28 . Технологические свойства малощебеночной бетонной смеси выбранного состава: подвижность и жесткость, объем вовлеченного воздуха, удобообрабатываемость, устойчивость кромки свежеотформованного покрытия - должны быть проверены при пробном бетонировании. При необходимости составы корректируют по требуемым параметрам смеси.

Не следует производить работы с бетонной смесью без пробного бетонирования.

29 . Ориентировочные составы малощебеночных бетонов для устройства бетонных покрытий приведены в табл. 3 .

Таблица 3

Марка бетона по прочности при изгибе (при сжатии), не менее	В/Ц	Содержание в 1м³ малощебеночного бетона, кг
Марка бетона по прочности при изгибе (при сжатии), не менее	В/Ц	щебня фракции 5-40	воды	цемента марки 400	песка крупного и среднего
50 (350)	0,42 - 0,44	900 - 850	155 - 160	360 - 370	850 - 900
50 (300)	0,43 - 0,45	850 - 800	160 - 165	360 - 370	900 - 950
50 (300)	0,43 - 0,45	550 - 500	185 - 190	420 - 430	1200 - 1250

Примечания : 1. Для бетонных смесей указанных составов характерны подвижность 1 - 3 см. жесткость 10 - 20 с и объем вовлеченного воздуха 5 - 6 % через 30 - 40 мин после окончания перемешивания в бетоносмесителе.

2 . В бетонные смеси вводят добавки СДБ и СНВ.

4. Технология строительства покрытий из малощебеночного бетона

30 . Технологические операции по устройству бетонных покрытий и оснований и контроль за качеством строительства выполняют в соответствии с «Инструкцией по устройству цементобетонных покрытий автомобильных дорог» ВСН 139-68 (М., «Транспорт», 1968) и «Методическими рекомендациями по конструкции и технологии строительства дорожных одежд с цементобетонным покрытием, устраиваемых высокопроизводительным комплектом машин со скользящими формами» (Союздорнии. М., 1976).

31 . Малощебеночные бетонные смеси с содержанием щебня более 800 - 900 кг/м³ можно приготавливать в высокопроизводительных смесителях непрерывного и циклического действия, со свободным и принудительным способами перемешивания компонентов.

При содержании щебня менее 800 - 900 кг/м³ возможность приготовления смесей в смесителях данного типа следует определять путем проведения предварительных испытаний.

32 . При использовании высокопроизводительного смесителя периодического действия со свободным перемешиванием время перемешивания малощебеночных бетонных смесей должно быть не менее 60 с.

33 . Малощебеночные бетонные смеси при транспортировании к месту укладки должны быть защищены от атмосферных воздействий.

Не рекомендуется транспортировать и укладывать малощебеночную бетонную смесь при температуре воздуха выше 30 °С.

34 . Интервал между распределителем бетонной смеси и бетоноукладчиком рекомендуется принимать в зависимости от погодных условий в пределах 5 - 15 м для рельсового бетоноукладчика и 10 - 30 м для бетоноукладчика со скользящей опалубкой. В случае вынужденного перерыва между указанными операциями необходимо распределенную бетонную смесь укрыть полиэтиленовой пленкой, брезентом или другими подручными материалами.

35 . Подвижность и жесткость малощебеночной бетонной смеси при вибрационном уплотнении должна соответствовать уплотняющей способности бетоноукладчика.

При укладке бетонной смеси в скользящей опалубке следует тщательно регулировать скорость движения бетоноукладчика, ориентируясь на возможное изменение подвижности и жесткости смеси. Это особенно важно, когда подвижность смеси уменьшается по сравнению с заданной.

36 . В связи с повышенной способностью к высыханию уход за свежеуплотненной малощебеночной бетонной смесью должен быть организован особенно тщательно.

37 . При контроле прочности малощебеночного бетона в готовом покрытии предел прочности на растяжение при изгибе R _р _.и может быть вычислен по результатам испытаний образцов - кернов на раскалывание R _рр по формуле

R_р_.и = 1,8 · R_рр

5. Особенности расчета и проектирования дорожных покрытий из малощебеночного бетона

38 . Конструкцию дорожной одежды с покрытием из малощебеночного бетона принимают в соответствии с ВСН 139-68.

39 . При расчете толщины плиты покрытия из малощебеночного бетона следует учитывать пониженное значение его модуля упругости на 10 - 20 % по сравнению с равнопрочным обычным бетоном.

40 . Нормативную объемную массу малощебеночного бетона при определении нагрузки от собственной массы принимают равной 2280 - 2300 кг/м³.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . 1

1. Общие положения . 1

2. Требования к малощебеночному бетону, бетонной смеси и составляющим ее материалам .. 3

3. Подбор состава малощебеночного бетона . 4

4. Технология строительства покрытий из малощебеночного бетона . 6