Методические рекомендации Методические рекомендации по применению отсевов дробления горных пород и других каменных материалов с неорганическими вяжущими в основании дорожных одежд

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СОЮЗДОРНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ
ГОРНЫХ
ПОРОД И ДРУГИХ КАМЕННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ВЯЖУЩИМИ
В
ОСНОВАНИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Утверждены заместителем директора Союздордии
канд. техн. наук Б.С. Марышевым

Одобрены Главтранспроектом

Москва I 983

Приведены требования к отсевам дробления и другим каменным материалам, обработанным неорганическими вяжущими на основе цемента; цемента с ПАВ; металлургического шлака с добавкой цемента, извести и содощелочного плава, золы, золошлаковой смеси с добавкой цемента и обработанным пескоцементной смесью.

Определены оптимальные составы смесей с перечисленными вяжущими, приведены требования к ним.

Уточнены требования к технологии строительства оснований из отсевов и других каменных   материалов, обработанных цементом, шлаком с добавкой извести, цемента; золой, золошлаковой смесью с добавкой цемента.

Разработаны требования к технологии устройства щебеночного основания, обработанного в верхней части пескоцементной смесью методами перемешивания и вибрирования.

Приведены методы повышения экономической, эффективности строительства оснований.

Настоящие "Методические рекомендации" разработаны с использованием авторского свидетельства № 903446."

Содержание

Предисловие

I. Общие положения

2. Характеристика отсевов дробления горных пород и других каменных материалов, обработанных цементом

3. Характеристика отсевов дробления горных пород и других каменных материалов, обработанных вяжущим на основе шлаков черной металлургии

4. Характеристика отсевов дробления горных пород и других каменных материалов, обработанных золой или золошлаковой смесью с добавкой цемента

5. Характеристика материалов для устройства основания из каменных материалов, обработанного в верхней части отсевами дробления или песками с неорганическими вяжущими

6. Технология строительства оснований из отсевов дробления и других каменных материалов с неорганическими вяжущими

7. Оптимизация строительства оснований из отсевов дробления и других каменных материалов с неорганическими вяжущими, приготавливаемых в смесительных установках

Приложение 1 Энергетические и топливные затраты на технологические   операции по устройству основания

Приложение 2 Основные характеристики механизмов для приготовления смесей и их количество при различных темпах строительства оснований

Приложение 3 Основные характеристики автосамосвалов, их количество при различных, темпах строительства и дальности возки

Приложение 4 Основные характеристики ведущих машин, их количество при различных темпах строительства

Предисловие

При дроблении горных пород на щебень образуется около 40% отходов дробления (отсевов), которые характеризуются большой неоднородностью химико-минералогического состава и плотности даже в пределах одного месторождения и поэтому не могут быть применены в дорожном строительстве в качестве самостоятельного материала.

Как показывают исследования Союздорнии, отсевы дробления горных пород целесообразно использовать в основаниях дорожных одежд после обработки неорганическими вяжущими.

Обработка щебеночных оснований в верхней части пескоцементной смесью позволяет экономить цемент в отличие от обработки оснований цементом на всю глубину и снижать материалоемкость необработанных щебеночных оснований без снижения их несущей способности.

На основе приведенных исследований и опытного строительства разработаны настоящие "Методические рекомендации по применению отсевов дробления горных пород и других каменных материалов с неорганическими вяжущими в основании дорожных одежд", которые содержат и рекомендации по обработке верхней части щебеночного основания пескоцементной смесью.

"Методические рекомендации" составили кандидаты технических наук В.С. Исаев и В.М. Юмашев, инженеры Е.В. Волков, Н.А. Ёркина и М.Ф. Фомина.

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

I. Общие положения

1.1. "Методические рекомендации" разработаны с учетом ГОСТ 23558-79, СНиП II -Д.5-72, СНиП III -40-78 и предназначены для использования при устройстве оснований из отсевов дробления и других каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими.

1.2. Принципиальные схемы конструкций дорожных одежд с основаниями из отсевов дробления и других каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими, приведены на рисунке.

1.3. При расчете оснований из обработанных материалов на воздействие подвижной нагрузки за наиболее важные расчетные параметры   следует принимать модуль упругости и предел прочности на растяжение при изгибе.

Значения этих характеристик и марки материала, определяемые его пределом прочности при сжатии приведены в табл. 1.

Таблица 1

Марка обработанного материала

Модуль упругости обработанного материала, МПа

Предел прочности при изгибе, МПа, не менее

20

40

60

75

3600 (300)

7400 (450)

10000 (600)

14000 (750)

0,4 (0,2)

0,8 (0,4)

1,2 (0,6)

1,5 (0,7)

Примечание. В скобках даны расчетные значения параметра.

Основным свойством обработанных материалов, характеризующим их долговечность при воздействии климатических факторов, следует считать морозостойкость.

Показатели морозостойкости обработанных материалов в зависимости от марки по прочности приведены в табл. 2.

Требования к морозостойкости обработанных материалов в зависимости от их расположения в конструкции дорожной одежды, категории дороги и климатических условий приведены в табл. 3.

Принципиальные схемы конструкций дорожных одежд с основаниями из обработанных материалов для покрытай нежесткого типа (а) монолитных цементобетонных покрытий (б) и сборных цементобетонных (в): 1 - асфльтобетон мелкозернистый 2 - асфальтобетон крупнозернистый; 3 - черный щебень; 4 - обработанные материалы; 5 - монолитные цементопокрытия; 8 - выравнивающий слой из сухой цементобетонной смеси марки 50.

1.5. Каменные материалы - отсевы дробления, щебень, щебень из гравия, гравий, песок, керамзит, аглопорит, шунгизит, шлаковая пемза - по прочности и морозостойкости должны отвечать требованиям соответствующих действующих стандартов на эти материалы, а зерновой состав - требованиям ГОСТ 23558-79.

Таблица 2

Марка обработанного материала

Количество циклов замораживания-оттаивания, не менее

Коэффициент морозостойкости материала в возрасте 28(90)сут., не менее

20

40

60

75

10-15

15-25

15-25

25-50

0,70

0,75

0,75

0,75

Примечание. В возрасте 90 сут. определяют коэффициент морозостойкости каменных материалов, обработанных медленнотвердеющими вяжущими.

Таблица 3

Категория дороги

Климатические условия

Марка по морозостойкости обработанного материала в основании дорожной одежды

верхний слой

нижний слой

I- II и III п.

Суровые

Умеренные

Мягкие

25

25

15

15

15

10

III и IV п

Суровые

Умеренные

Мягкие.

25

15

10

15

10

-

IV и V

Суровые

Умеренные

Мягкие

15

10

-

10

-

-

Легкие искусственные каменные материалы - керамзит, аглопорит, шунгизит и шлаковую пемзу - целесообразно применять при устройстве оснований из смесей, приготавливаемых в смесительных установках.

2. Характеристика отсевов дробления горных пород и других каменных материалов, обработанных цементом

2.1. Для обработки отсевов дробления и других каменных материалов следует применять портландцемент, отвечающий требованиям ГОСТ 10178-76. Ориентировочный расход вяжущего приведен в табл. 4. По морозостойкости обработанный материал должен соответствовать требованиям табл. 2.

Таблица 4

Каменный материал

Расход цемента марки 400, % массы, для получения обработанного материала марок

20

40

60

75

Отсевы дробления известняков

2-3

3-5

5-7

7-9

Известняковый и шлаковый щебень

2-4

3-6

5-8

7-10

Песчано-гравийная смесь и легкие искусственные каменные материалы

3-5

5-7

7-9

9-11

Песок

4-6

6-9

9-12

10-15

Примечание. При применении цемента марок 300, 500 и 600 его расход должен быть умножен соответственно на коэффициент 1,2; 0,9; 0,8.

2.2. Для сокращения расхода цемента на 10-20% и улучшения технологических свойств отсевов дробления и других каменных материалов, обработанных цементом, необходимо, в воду затворения добавлять СДБ в количестве 0,5-2% массы цемента.

2.3. Максимальная прочность обработанных смесей обеспечивается при их оптимальной влажности. Изменение влажности смеси на 1-2% оптимальной приводит, к снижению прочности обработанного материала на 10-30%. Компенсировать потерю прочности в этом Случае можно лишь увеличением содержания вяжущего в смеси на 10-20%.

2.4. Для достижения минимального расхода вяжущего следует применять материалы с зерновым составом, соответствующим кривой плотной смеси с коэффициентом сбега Ксб = 0,7. Применение смесей с зерновым составом, соответствующим кривым с Ксб = 0,6, Ксб = 0,8 или прерывистым кривым в зоне Kc б = 0,6 ÷ 0,8, требует увеличения расхода цемента в 1,4-2 раза.

2.5. Содержание в каменном материале частиц мельче 0,071 мм должно находиться в пределах 8-10%. Уменьшение содержания таких частиц до 3-5% или увеличение их количества до 20% приводит к снижению прочности обработанного материала на 15-30% или требует увеличения расхода вяжущего от минимально необходимого до 20-40%.

2.6. Изменение максимальной крупности частиц каменного материала с 5 до 20 мм незначительно влияет на прочность обработанного материала.

2.7. Для уменьшения расхода вяжущего в обработанном материале на 0,5-1% по массе смеси следует вместо гравия применять щебень или щебень из гравия.

Для получения равнопрочных обработанных материалов при уменьшении прочности каменного материала какой-либо горной породы от 120 до 20 МПа необходимый расход вяжущего следует увеличивать на 0,5-1% массы смеси.

2.9. При замене шлакового или известнякового щебня гранитным расход вяжущего для получения равнопрочных обработанных материалов следует увеличивать на 0,5-1% массы смеси..

3. Характеристика отсевов дробления
горных пород и других каменных материалов,
обработанных вяжущим на основе шлаков черной металлургии

3.1. В качестве основного компонента шлакового вяжущего следует применять доменные и сталеплавильные отвальные шлаки и шлаки текущего производства, имеющие различную удельную поверхность (S) - от 100 см2/г для недробленых шлаков до 300, 1200, 1700, 2000, 3000 см2 /г для измельченных, что соответствует содержанию частиц мельче 0,071 мм 15, 30, 50, 70, 90% массы пробы шлака.

3.2. Активность шлака, характеризующую его вяжущие свойства, необходимо определять по пределу прочности при сжатии образца из измельченного шлака, затворенного оптимальным количеством воды, после 28 сут. нормального хранения по ГОСТ 3344-73 или ГОСТ-310.1-76 - ГОСТ 310.4-76.

3.3. Активность шлака возрастает при введении активаторов, в качестве которых следует применять цемент, известь или содощелочной плав. Комплексное шлаковое вяжущее получают совместным измельчением шлака и активатора или тщательным, смешением неизмельченного или предварительно измельченного шлака и активатора (цемента, извести).

При применении в качестве активатора цемента можно получить шлаковое вяжущее марок от 50 до 300. Содержание шлака должно находиться в пределах 75 -98%, а цемента - 25-2% по массе.

При применении в качестве активатора извести можно получить шлаковое вяжущее марок от 50 до 200 содержание шлака должно находиться в пределах 95-9, а извести - 5-1% по массе.

При использовании в качестве активатора содощелочного плава его следует растворять в оптимальном количестве подогретой до 40-50°С воды. Плотность раствора содощелочного плава - 1,11-1,19 г/см3.

Обработка шлаковым вяжущим без активатора

3.4. Для приготовления шлакоминеральных материалов с использованием шлакового медленнотвердеющего вяжущего с различной удельной поверхностью частиц без добавок активатора в качестве заполнителя следует использовать известняковый щебень и отходы его дробления, с тем, чтобы до омоноличивания материала несущая способность основания обеспечивалась каркасом каменных материалов.

3.5. Для повышения прочности шлакоминеральных материалов следует увеличивать удельную поверхность шлака или его содержание в смеси. Ориентировочный расход шлакового вяжущего для получения шлакоминерального материала различных марок из песчано-гравийной смеси в возрасте 180 сут. приведен, в табл.5.

Таблица 5

Сдельная поверхность шлакового вяжущего, см2

Марка шлакового вяжущего в возрасте 28 сут.

Расход шлакового вяжущего, % массы, для получения обработанного материала марок)

20

40

60

75

1200

20

6-10

10-15

15-20

20-25

2000

30

5-7

7-10

10-15

15-20

3000

50

4-6

6-8

8-12

12-15

Примечание. При обработке известняков расход вяжущего, указанный в табл.5, уменьшают, на 10-20%, а при обработке песков увеличивают на 10-20%,

В возрасте 360 сут. прочность материалов по сравнению с прочностью в 180-суточном возрасте увеличивается в 2 раза.

3.6. Морозостойкость материалов, обработанных шлаковым вяжущим без активаторов, следует определять также в возрасте 180 сут. В этом возрасте смеси, содержащие 10-20% шлакового вяжущего с удельной поверхностью 1200-2000 см2/г, выдерживают 15-25 циклов попеременного замораживания-оттаивания при коэффициенте морозостойкости 0,8-0,9. В возрасте 360 сут. смесь, содержащая 15-20% шлакового вяжущего с удельной поверхностью 2000-3000 см2/г, выдерживает 50 циклов попеременного замораживания-оттаивания.

Обработка шлаковым вяжущим с активатором-известью

3.7. Ориентировочное количество вяжущего (шлака и извести) для получения обработанных материалов с заполнителем песчано-гравийной смесью (ПГС) в возрасте 28 сут. приведено в табл. 6.

Таблица 6

Состав вяжущего

Содержание, компонентов вяжущего, % массы, для получения обработанного материала марок

20

40

Шлак с S =1200 см2

10

-

Известь

1,5-4

-

Шлак с S -2000 см2

10

10

Известь

1,0-1,5

1,5-4

Примечание. При обработке известняков расход вяжущего уменьшают на 10-20%, а при обработке песков увеличивают на 10-20%.

Прочность шлакоминеральных материалов в возрасте 360 сут. увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с нормируемой прочностью материалов в возрасте 28 сут.

3.8. Морозостойкость шлакоминеральных материалов с активатором-известью следует определять в возрасте 28 сут. Максимальная марка по морозостойкости - 10.

3.9. Шлакоминеральные материалы на основе шлакового вяжущего с активатором-известью имеют невысокие прочность и морозостойкость, поэтому их можно применять только в нижних слоях основания в районах с мягкими климатическими условиями.

Обработка шлаковым вяжущим с активатором-цементом

3.10. Шлакоминеральные материалы на основе шлакового вяжущего с различной удельной поверхностью частиц с активатором-цементом набирают прочность аналогично цементоминеральным материалам.

3.11. Ориентировочное количество вяжущего (шлака и цемента) для получения обработанного материала различных марок на основе ПГС в возрасте 28сут. приведено в табл. 7.

Прочность шлакоминеральных материалов в возрасте 360 сут увеличивается по сравнению с прочностью в возрасте 28 сут. в 1,5-1,6 раза.

3.12. Морозостойкость шлакоминеральных материалов с активатором-цементом следует определять в возрасте 28 сут. Шлакоминеральные материалы с прочностью 1-10 МПа выдерживают 10-50 циклов замораживания-оттаивания. Коэффициент их морозостойкости 0,7-0,9.

Шлакоминеральные материалы марок по прочности 20, 40, 60, 75 должны иметь марку по морозостойкости соответственно 10, 15, 25, 50.

Таблица 7

Состав вяжущего

Марка вяжущего

Расход вяжущего, % массы, для получения обработанного материала марок

ГОСТ-310.1-76- ГОСТ 310.4-76

ГОСТ 3344-73

20

40

60

75

Шлак с S=100см2

Цемент

50

100

12-14

2-3

17-19

3-5

21-23

4-6

-

-

Шлак с S=3000см2

Цемент

50

100

14-16

1-2

20-22

1-2

24-26

2-3

-

-

Шлак с S=100 см2

Цемент

100

200

4-6

3-5

7-9

5-7

9-11

6-8

14-16

9-11

Шлак с S=3000см2

Цемент

100

200

7-9

1-2

11-13

2-3

14-16

2-3

21-23

3-4

Шлак с S=100см2

Цемент

150

300

3-4

3-4

4-6

4-6

6-7

6-7

8-10

8-10

Шлак с S=3000см2

Цемент

150

300

5-7

1-2

7-9

2-3

10-12

2-3

14-16

3-4

Примечания: 1. Применялся цемент марки 400.

2. При обработке известняков расход вяжущего уменьшают на 10-20%, а при обработке песков увеличивают на 10-20%.

Обработка шлаковым вяжущим с активатором-содощелочным плавом

3.13. Содощелочной плав должен содержать не менее 95% N а2С03 и 2-4% NaOH и вводиться в смесь вместе с водой затворения, количество которой обеспечивает оптимальную плотность смеси, (Ориентировочное количество воды составляет 11-12% массы смеси.)

Содержание содощелочного плава в смеси не должно превышать 8-10% массы шлака при содержании шлака в смеси 20-30% и 15-20% - при содержании шлака в смеси 10%.

3.14. Введением в каменные материалы шлакощелочного вяжущего - измельченного металлургического шлака с активатором-содощелочным плавом - можно получить обработанные материалы марок по прочности от 100 до 350 и марок по морозостойкости от 25 до 50. Ориентировочное содержание вяжущего (шлака и содощелочного плава) в смеси с известняковыми отсевами для получения обработанного материала различных марок в возрасте 28сут. приведено в табл.8.

Таблица 8

Состав вяжущего

Расход вяжущего, % массы, для получения обработанного материала марок по прочности /морозостойкости

100/25

300/50

350/50

Шлак с S=3000 см2

10

20

30

Содощелочной плав, % массы шлака

15-20

(1,11-1,12)

8-10

(1,12-1,15)

8-10

(1,17-1,19)

Примечания: 1. В скобках даны значения плотности раствора содощелочного плава, г/см3.

2. При обработке ПГС расход шлака увеличивают на 10-20%, а при обработке песка - на 15-30%.

4. Характеристика отсевов дробления горных пород и других каменных материалов, обработанных золой или золошлаковой смесью с добавкой цемента

4.1. В качестве вяжущих материалов следует применять золы, золошлаковую смесь с активатором-цементом. Золошлаковая смесь должна иметь удельную поверхность не менее 1000 см2/г, зола - не менее 3000 см2/г, а по содержанию свободной CaO серно-кислых и сернистых соединений и потерям при прокаливаний отвечать требованиям ГОСТ 23558-79.

Таблица 9

Состав вяжущего

Расход вяжущего, % массы, для получения обработанного материала марок

20

40

60

75

Малоактивная золошлаковая смесь или зола

10-15

12-16

13-17

14-18

Цемент марки 400

4-7

5-8

6-10

7-12

Активная зола

10-15

12-16

13-17

14-18

Цемент марки 400

1-3

2-4

3-5

4-8

4.2. Марка вяжущего на основе золы или золошлаковой смеси с добавкой цемента, определяемая по ускоренному способу ЦНИПС-2 и приведенная к марке вяжущего, полученной по методике ГОСТ-310.1-76 - ГОСТ 310.4-76, должна быть не менее 50. Ориентировочное содержание цемента - 40-50% массы вяжущего.

4.3. Содержание воды в смесях должно быть оптимальным, обеспечивающим максимальную плотность смеси.

4.4. Ориентировочный расход вяжущего (золошлаковая смесь или зола и цемент) для получения требуемых марок обработанных материалов в возрасте 28 сут приведены в табл. 9.

4.5. Морозостойкость смесей должна соответствовать требованиям ГОСТ 23558-79 и ВСН 184-75.

5. Характеристика материалов для устройства основания из каменных материалов, обработанного в верхней части отсевами дробления или песками с неорганическими вяжущими

5.1. Увеличить долговечность щебеночных оснований можно обработкой его верхней части пескоцементной смесью, что обеспечит сокращение расхода вяжущего и получение плавно уменьшающегося модуля упругости по глубине слоя.

5.2. Обработку (пропитку) верхней частя слоя основания из каменного материала можно проводить методами принудительной пропитки перемешиванием или вибрированием.

5.3. В качестве каменного материала следует применять щебень или гравий природные.

Зерновой состав обрабатываемого каменного материала назначают в зависимости от способа обработки (пропитки) и пластичности смеси, предназначенной для обработки.

Для обработки вибрированием следует использовать щебень (гравий) фракций 40-70 или 70-120 мм, для обработки перемешиванием - фракций 40(70)-5 мм.

5.4. Прочность щебня (гравия) должна быть не менее 40 МПа.

5.5. В качестве вяжущего рекомендуется использовать цементы, шлаковые вяжущие или смесь вяжущих с песком (пескоцемент).

5.6. Величину расчетного модуля упругости E 0 такого слоя надлежит определять по формуле

где E 1 , E 2 -

модуль упругости соответственно нижней необработанной и верхней обработанной части слоя, МПа;

h 1 , h 2 -

толщина соответственно нижней и верхней части слоя, см;

h1+h2=h -

общая толщина слоя, см.

Для наиболее распространенных отношений обработанной части слоя к общей толщине слоя основания значения Е0 принимают по табл. 10.

Таблица 10

h 1 / h

Модули, упругости, МПа

0,25

450

420

600

450

750

490

0,50

450

430

600

500

750

580

0,75

450

440

600

550

750

670

Примечания. 1. Над чертой дан модуль упругости обработанной части слоя, под чертой - всего слоя.

2. Модуль упругости нижней необработанной части слоя принят во всех случаях равным 400 МПа.

Величина расчетного модуля упругости верхнего слоя основания определяется количеством вяжущего. Глубина обработки (толщина верхней части слоя) зависит от зернового состава, пластичности вводимого вяжущего и способа его обработки.

5.7. Ориентировочное количество цемента в отходах дробления или песке для получения требуемой марки материала верхней обработанной части слоя при различных соотношениях между щебнем и пескоцементом следует принимать по табл. 11.

Таблица. 11

Марка материала обработанной части слоя

Соотношение между содержанием щебня и пескоцемента, %

Содержание цемента марки 400, %

в верхней обработанной части слоя

в пескоцементе

40

4-5

20-25

60

80/20

5-6

25-30

75

6-7

30-35

40

5-6

10-15

60

60/40

6-8

15-20

75

8-10

20-25

40

5-7

7-10

60

40/60

7-9

10-15

75

9-10

15-20

Примечание. При применении цемента марок 300, 500 и 600 его расход должен, быть умножен соответственно на коэффициент 1,2; 0,9; 0,8.

Для расчета потребного количества пескоцементной смеси следует учитывать глубину пропитки и пустотность щебня, которая при принудительной пропитке вибрированием для создания контактной структуры материала характеризуется коэффициентом раздвижки, равным 1. Ориентировочный расход пескоцемента составит 30-100 кг/м2.

Для создания плавающей структуры материала, что целесообразно при принудительной пропитке перемешиванием, расход пескоцементной смеси равен величине пустотности щебня в уплотненном состоянии, умноженной на коэффициент раздвижки 1,2-1,3.

5.8. Подвижность пескоцемента при принудительной пропитке перемешиванием необходимо подбирать с учетом обеспечения оптимальной влажности всего уплотненного слоя основания по методике стандартного уплотнения.

Подвижность пескоцемента при принудительной пропитке вибрированием до требуемой глубины пропитки щебеночного (гравийного) слоя можно ориентировочно принимать по табл. 12.

Таблица 12

Состав пескоцемента, % массы

Глубина проникания конуса конструкции СтройЦНИЛ в пескоцемент, см

Глубина проникания пескоцемента, см, в щебень фракции, мм

песок

цемент

вода

СДБ

20-40

40-70

90

10

13

0-3

2,0-4,5

2,5-3,5

4,5-6,5

85

15

15

0-3

4,0-7,0

3,0-4,5

6,0-8,5

80

20

17

0-3

4,5-8,0

3,5-4,5

6,5-9,0

75

25

19

0-3

5,0-10,5

3,5-5,5

7,045,0'

70

30

21

0-3

5,0-11,0

4,5-5,5

6,5-7,5

6. Технология строительства оснований из отсевов дробления и других каменных материалов с неорганическими вяжущими

6.1. Обеспечить запроектированную марку обработанных материалов оснований можно лишь при качественном дозировании компонентов, перемешивании смеси, при выдерживании технологического разрыва между приготовлением и уплотнением смеси, при обеспечении требуемой ровности и плотности основания в процессе строительства, правильном уходе и своевременном открытии движения по построенному участку дороги.

6.2. Шлак можно измельчать в шаровой, мельнице, предварительно высушив его в сушильном барабане.

Приготовленное вяжущее должно храниться в силосных складах.

6.3. Содощелочной плав, используемый в качестве активатора, следует после измельчений растворять в воде, подогретой до 40-50°С. Количество содощелочного плава, необходимое для приготовления рабочего раствора требуемой плотности, приведено в табл. 13.

Таблица 13

Плотность раствора содощелочного плава, г/см3

Содержание плава в. 1л, воды, г

1,11

1,12

1,15

1,17

1,19

135

140

180

215

220

6.4. Смеси из каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими, следует приготавливать в смесительных установках типа СБ-75, СБ-78. Для обеспечения качественного состава смеси точность подачи щебня и песка должна составлять ±3%, вяжущих - ±2%, воды - ±1%. При этом физико-механические характеристики обработанных материалов должны быть идентичны показателям лабораторных образцов, что будет свидетельствовать об их качественном смешивании на действующих заводах.

Укладка готовых смесей

6.5. Смесь следует транспортировать автосамосвалами.

6.6. Технологический разрыв между приготовлением и уплотнением смеси с цементом не должен превышать 3 ч. При увеличении технологического разрыва до 4 ч. прочность обработанных материалов уменьшается на 20-30%, до 5 ч. - на 40-50%. С целью уменьшить снижение прочности в смесь следует вводить ПАВ.

Технологический разрыв между приготовлением и уплотнением смеси с золами уноса или золошлаковыми смесями с добавкой извести можно увеличить до 1 сут.

Смеси с измельченным шлаком с добавкой цемента следует уплотнять после их приготовления в течение 3-4 ч. Увеличение разрыва до 5 ч приводит к снижению прочности на 30-40%.

Замена измельченного шлака недробленым позволяет увеличить технологический разрыв до 6 ч.

6.7. Для укладки смеси следует использовать укладчики или автогрейдеры.

6.8. Основания из обработанных материалов целесообразно уплотнять катками на пневматических шинах. Требуемый коэффициент уплотнения слоя 0,98 обеспечивается на глубине 5-20 см после 12 проходов катка по одному следу. При этом коэффициент уплотнения верхнего слоя на глубине 0-5 см составит 0,95. Доуплотнение верхнего слоя до требуемой плотности следует осуществлять легким гладковальцовым катком за 5 проходов по одному следу. Недоуплотнение смеси на 8-10% от - стандартной плотности приводит к снижению прочности основания на 5%.

6.9. За устроенным основанием должен осуществляться в течение 28 сут. уход одним из общепринятых способов - поливкой водой или засыпкой слоем песка, нанесением пленки в соответствии со СНиП III -40-78. Отсутствие ухода снижает прочность основания на 50%. Сокращение времени ухода (при поливке водой) до 21 сут. с момента укладки смеси снижает прочность на 10%, до 14 сут. - на 24% и до 7 сут. - на 29%.

6.10. Открывать движение построечного транспорта по основанию следует после набора им 70% проектной прочности, т.е. не ранее чем через 7 сут. после уплотнения. Допускается в день устройства основания укладывать покрытие и открывать движение построечного транспорта. Уход в этом случае не осуществляют.

Пропитка пескоцементом методом перемешивания

6.11. На подготовленный подстилающий или нижний неукрепленный слой щебеночного (гравийного) основания доставляют щебень фракции 5-20(40) мм. Щебень может быть вывезен в зимнее время на промежуточные склады в район его укладки на трассе дороги.

Щебень следует предварительно распределить бульдозером или автогрейдером. Окончательно, распределяют щебень в основании на проектную толщину с учетом коэффициента уплотнения профилировщиком типа ДС-97 или другими распределителями. После распределения щебень следует увлажнить для получения в последующем щебеночно-песчано-цементной смеси оптимальной влажности (расход воды - 10 л на .1 м2) и прикатать для проезда строительного транспорта 2-3 проходами катка по одному следу.

6.12. Пескоцементную смесь, предназначенную для обработки верхней части щебеночного основания, следует приготавливать в соответствии с требованиями п.6.4 настоящих "Методических рекомендаций".

6.13. Приготовленную в установке пескоцементную смесь распределяют по поверхности щебня профилировщиком ДО-97 или другими распределителями с боковой загрузкой.

6.14. По окончании распределения пескоцементную смесь необходимо перемешать в один прием с распределенным щебнем (гравием) на расчетную (требуемую) толщину. Максимальная глубина перемешивания профилировщиком не должна превышать 12-15 см. Для увеличения глубины перемешивания с целью получить большую толщину обработанного слоя следует перемешивать пескоцемент со щебнем (гравием) послойно в два приема.

6.15. Основание сразу после перемешивания смеси следует уплотнять катками на пневматических шинах 12-16 приходами по одному следу. Уплотнение основания должно быть закончено в течение 4 ч с момента приготовления пескоцементной смеси, включая время на ее транспортирование к строящемуся участку дороги, распределение и окончательное уплотнение основания.

6.16. Уплотненное основание следует выравнивать отвалом профилировщика ДС-97 и окончательно уплотнять гладковальцовым катком.

6.17. По окончании уплотнения за основанием следует осуществлять уход в соответствии с требованиями п.6.4 настоящих "Методических рекомендаций".

6.18. Движение построечного транспорта по готовому основанию допускается в день его постройки или после 7 сут. твердения основания.

Пропитка пескоцементом методом вибрирования

6.19. На подготовленный подстилающий или нижний, неукрепляемый слой щебеночного (гравийного) основания вывозят щебень фракции 40-70 или 70-120мм. Щебень следует тщательно спланировать автогрейдером и полить водой в количестве 5-10 л на 1 м2.

6.20. Подготовленную в установке пескоцементную смесь укладывают на поверхность распределенного щебня профилировщиком ДС-97 или другими распределителями с боковой загрузкой и работающим вибробрусом, который одновременно нагнетает ее в пустоты слоя щебня (гравия).

6.21. Окончательно уплотняют смесь катками, на пневматических шинах в соответствии с требованиями п.6.8 настоящих "Методических рекомендаций".

6.22. По окончании уплотнения за основанием осуществляют уход в соответствии с п.6.9 настоящих "Методических рекомендаций".

6.23. Движение построечного транспорта по готовому основанию можно осуществлять в день окончания, его уплотнения или после 7 сут. твердения

7. Оптимизация строительства оснований
из отсевов дробления и других каменных материалов
с неорганическими вяжущими, приготавливаемых в смесительных установках

7.1. Оптимизация строительства оснований, как сложной системы, заключается в установлении зависимости между составом и маркой обработанных материалов и в минимизаций суммарных приведенных затрат, энергозатрат и трудозатрат на материал, конструкцию и технологию строительства.

Оптимизация обработанного материала и конструкции основания

7.2. Оптимальную конструкцию основания следует выбирать по величине расчетного модуля упругости, т.е. по марке обработанного материала на основе его технико-экономического обоснования. Оптимизацию (минимизацию стоимости) конструкции следует вести с позиции системного анализа, используя метод математического программирования.

7.3. Стоимость устройства 1 м2 основания является функцией толщины основания, стоимости заполнителя и вяжущего, их расхода на единицу площади основания, т.е. функцией состава обработанного материала той или другой марки. Чтобы решить задачу определения оптимальной конструкции основания, следует использовать ЭВМ для составления селевой функции и ограничений управляемых и неуправляемых переменных. Решение yказанной задачи на ЭВМ позволит определить условия, устанавливающие возможность минимизации стоимости конструкции оснований.

7.4. При одних и тех же толщине (модуле упругости) и стоимости заполнителя стоимость обработанного материала для устройства 100 м2 основания можно определять составом и стоимостью вяжущего (табл. 14).

7.5. При замене цемента шлаковым вяжущим на основе недробленого гранулированного шлака можно снизить стоимость обработанного материала на 8-12 % .Замена цемента шлаковым вяжущим на основе измельченного шлака снижает стоимости обработанного материала на 10-20%.

Выбор материала для (Основания зависит от стоимости 1 м3 заполнителя (ПГС), так как ее изменение с 0,5 до 5 руб. может увеличить стоимость устройства 100м2 основания в 2-4 раза (табл.15).

Таблица 14

Состав вяжущего

Содержание вяжущего в смеси для получения обработанного материала марки 60,%

Марка вяжущего по ГОСТ 310.1-76-310.4-76

Стоимость 1т комплексного вяжущего, руб.

Стоимость 1т шлака и цемента, руб.

Стоимость материалов для устройства 100 м2 основания из обработанного материала марки 60, руб.

Недробленый шлак
( S =100 см2/г)

6,5

11,5

3

94

Цемент

6,5

150

-

20

-

Измельченный шлак
( S=3000 см2 /г)

11

9,1

7

84

Цемент

2

150

-

20

-

Цемент

9

400

20

20

105

Примечание . Стоимость 1 м3 каменного материала - 3 руб.

7.7. При стоимости 1 м3 заполнителя до 3 руб. следует применять низкомарочные материалы. При снижении значения модуля упругости с 600 до 300 МПа, т.е. при увеличении толщины основания с 15 до 21 см, стоимость его устройства на основе цемента снижается на 8-10%.

При стоимости 1 м3 заполнителя свыше 3 руб. следует применять обработанные материалы более высоких марок. Это позволит, снизить толщину основания с 21 до 15 см, что приведет к уменьшению стоимости его устройства на 10-15%.

Таблица 15

Марка материала основания

Толщина равнопрочного основания, см

Содержание цемента в смеси, %

Стоимость материалов, руб., для устройства 100м2 основания при различной стоимости 1м3 каменного материала

0,5

1

3

5

20

21

5

42

70

117

167

40

18

7

50

71

113

155

60

15

9

54

72

105

140

Примечание . Применение известнякового щебня, обработанного цементом, при прочих равных условиях снижает стоимость обработанных материалов для устройства 100м2 основания на 5-20%, а применение песка увеличивает на 15-30%.

Оптимизация технологии строительства

При расчете стоимости устройства основания следует учитывать темп строительства, объем и стоимость используемых материалов, производительность и стоимость машин, количество рабочих, их разряды и тарифные ставки, расход топлива дорожными машинами и автомобильным транспортом.

Для решения задачи оптимизации технологии строительства с применением ЭВМ составляются целевая функция и ограничения управляемых и неуправляемых переменных. Это позволяет установить условия, определяющие возможность разработки технологии строительства с минимальными стоимостью, энерго и трудозатратами.

7.9. При выборе смесителей производительностью 30, 60, 120м3/ч (приложение 1 и 2) для приготовления смеси при устройстве 1 км основания шириной 8м и толщиной 20 см и темпах строительства 100,250 и 500м в смену следует пользоваться табл. 16.

Таблица 16

Темп устройства основания в смену, м

Производительность смесительной установки, м3

Технико-экономические показатели приготовления смеси для 1 км основания

Стоимость, тыс. руб.

Энергозатраты, тыс. кВт/ч

Трудоемкость, чел.-дн.

100

30

9,5

2,4

110

60

9,6

6,0

ПО

120

13,0

8,6

160

250

30

9,2

2,9

130

60

8,5

4,7

90

120

9,0

3,5

60

500

30

60

120

8,2

7,8

7,7

2,0

3,5

1,7

90

70

30

При увеличении темпов строительства со 100 до 500 м в смену стоимость приготовления смеси однотипным смесителем уменьшается на 10-30%. При темпа устройства основания 100 м в смену следует применять смеситель производительностью 30 м3/ч как наиболее экономичный, при темпе 250м в смену - производительностью 60м3/ч и при темпе 500 м в смену-производительностью 120 м3/ч.

При увеличении темпов строительства со 100 до 500 м в смену трудоемкость приготовления смеси для устройства 1 км основания уменьшается на однотипных смесителях на 20-50%. При темпе строительства 250 и 500м в смену для приготовления смеси следует использовать смеситель производительностью, 120 м3/ч как менее трудоемкий. При темпе строительства 100 м в смену целесообразно использовать смеситель производительностью 30 м3/ч.

При увеличении темпов строительства со 100 до 500 м в смену затраты электроэнергии на приготовление смеси для устройства I км основания уменьшаются на 20-50%. При темпе строительства 100м в смену по расходу электроэнергии следует использовать смеситель производительностью 30 м3/ч, при темпе строительства 500м в смену - производительностью 120м3/ч.

7.10. При выборе автосамосвалов грузоподъемностью 5,25; 7;12 т ( приложения 1 и 3) для транспортирования смеси, необходимой для устройства I км основания шириной 8 м и толщиной 20 см, можно пользоваться табл.17.

Потребное количество автосамосвалов одной марки нужно увеличивать в 2 раза при увеличении темпа строительства в смену со 100 до 250 м. При увеличении грузоподъемности автосамосвала с 5,25 до 12т следует уменьшить их количество в 1,5-2 раза.

Стоимость транспортирования смеси автосамосвалами одной грузоподъемности уменьшается при сокращении дальности ее возки с 30 до 10 км на 40-60%.

При повышении грузоподъемности применяемых автосамосвалов с 5,25 до 12 т стоимость перевозки смеси на одинаковое расстояние уменьшается на 40-60%.

Трудоемкость транспортирования смеси однотипной машиной сокращается при уменьшении дальности ее возки с 30 до 10 км на 40-60%. При увеличении грузоподъемности автосамосвала с 5,25 до 12 т трудоемкость перевозки смеси на равное расстояние уменьшается на 50-70%.

Расход топлива на перевозку на одинаковое расстояние смеси, необходимой для строительства 1 км основания, уменьшается при увеличении грузоподъемности автосамосвалов с 5,25 до 12 т на 45-55%. При уменьшении дальности транспортирования с 30 до 10 км расход топлива уменьшается в 2-3 раза.

Таблица 17

Технико-экономические показатели транспортирования смеси

Величина показателей для строительства 1 км основания при дальности возки, км

10

20

30

Стоимость транспортирования смеси, руб.

ЗИЛ-ММЗ-555К

4900

8800

13300

МАЗ-5549

3400

6100

8700

КрА3-256К

2300

4400

6400

Расход топлива, л

ЗИЛ-ММЗ-555К

5200

10300

15500

МАЗ-5549

2700

5400

8100

КрАЗ-256К

2500

5000

7400

Трудоемкость перевозки, чел.-дн.

ЗИЛ-ММЗ-555К

140

220

340

МАЗ-5549

100

160

220

КрА3-256К

60

110

160

Стоимость транспортирования, расход топлива и трудоемкость практически не зависят от темпа строительства.

7.11. При выборе в качестве ведущей машины для устройства 1 км основания шириной 8 м и толщиной 20 см автогрейдера, универсального укладчика дорожно-строительных материалов или профилировщика основания производительностью 2000, 2100 и 6400 м2 в смену соответственно (приложение 1 и 4) при уплотнении катками на пневматических шинах при темпах строительства 100, 250, 500 м в смену можно пользоваться табл. 18.

Таблица 18

Темп устройства основания в смену, м

Тип ведущей машины

Технико-экономические показатели устройства 1 км основания

Стоимость, руб.

Энергозатраты, л

Трудоемкость, чел.-дн.

100

Автогрейдер

Укладчик

Профилировщик

1900

2300

9100

510

570

750

60

60

60

250

Автогрейдер

Укладчик

Профилировщик

770

940

3800

530

590

840

24

24

30

500

Автогрейдер

Укладчик

Профилировщик

630

800

2100

520

580

840

18

18

20

Стоимость укладки смеси однотипной ведущей машиной при повышении темпа строительства со 100 до 500 м в смену уменьшается в 1,5-2,5 раза. При темпах строительства 100-500 м в смену следует использовать автогрейдер, как наиболее экономичный.

Для повышения ровности поверхности основания ее отделку следует осуществлять профилировщиком.

Для снижения трудоемкости укладки основания в 1,5-2 раза целесообразно увеличивать темп строительства со 100 до 500 м в смену.

7.12. Суммарные приведенные затраты, энерго- и трудоемкость устройства основания могут быть уменьшены (см. табл. 16-18) в 1,5-2,5 раза при правильном выборе ведущих машин по приготовлению, транспортированию и укладке смеси.

Приложение 1
Энергетические и топливные затраты на технологические операции по устройству основания

Технологические операции, требующие энергетических и топливных затрат

Единица измерения

Расход электроэнергии, кВт-ч, (на единицу измерения)

Расход топлива, кг (на единицу измерения)

Добыча и переработка щебня марок от 600 до 1200

м3

20

0,35

Добыча и переработка щебня марок от 200 до 600

м3

5

0,35

Добыча и переработка ПГС, песка

м3

-

0,50

Приготовление цемента

т

95

197,0

Приготовление шлака

т

30

1,0

Транспортирование по железной дороге щебня, ПГС, цемента и гранулированного шлака

т км

0,022

0,0075

Транспортирование, автомобилями щебня, ПГС, песка из карьера к смесителю

т км

-

0,11

Приготовление обработанного материала

м3

1,5

-

Транспортирование материала на трассу

т км

-

0,11

Распределение материала в основании

100м2

-

2,80

Уплотнение основания катком Д-627

100м2

-

5,50


Приложение 2
Основные характеристики механизмов для приготовления смесей и их количество при различных тем пах строительства оснований

Технологические операции и механизмы

Мощность двигателя, кВт

Производи-
тельность машины в смену

Стоимость
машин,
 тыс. руб.

Количество
рабочих

Разряд рабочего

Тарифная ставка рабочего, руб.

Потребное количество машин (степень их загрузки) при темпе строительства в смену м/м3

100/160

250/400

500/800

Подача заполнителей в бункера-дозаторы

бульдозером Д-492

76

300м3

6

1

V

5,76

1(0,60)

2(0,8)

3(1,0)

автопогрузчиком ТО-18

410м3

20

1

V

5,76

1(0,50)

1(1,1)

2(1,1)

Транспортирование на 2 км и подача цемента в расходную емкость-дозатор

автоцементовоз С-853

25

58,7т

6,2

1

IV

5,12

1(0,28)

1(0,75)

1(1,1)

Приготовление смеси в установках

СБ-75

57

240м3

32

7

IV- V

4,04-5,76

1(0,7)

3(0,6)

4(0,8)

ДС-50А

93

350м3

37

7

II- V

4,04-5,76

1(0,5)

2(0,6)

3(0,8)

СБ-109

135

880м3

160

11

II- VI

4,04-6,48

1(0,2)

1(0,5)

1(1,0)

Примечание . Производительность установок СБ-75, ДС-50А. СБ-109, бульдозера Д-492, автопогрузчика ТО-18 принята по ВСН 10-72 "Технологические схемы комплексной механизации основных видов дорожно-строительных работ "(Минавтодор РСФСР. М., 1974).


Приложение 3
Основные характеристики автосамосвалов, их количество при различных, темпах строительства и дальности возки

Марка самосвалов

Грузоподъемность, т

Производительность, т в смену

Стоимость автосамосвала, тыс. руб.

Потребное количество автосамосвалов (степень их загрузки) при темпе строительства в смену, м

100

250

500

Дальность возки 10 км

ЗИЛ-ММЗ-555К

МАЗ-5549

КрАЗ-256К

5,25

7

12

40,6

61,9

92,9

4,80

6,97

9,84

9(0,99)

6(0,97)

4(0,97)

22(1,0)

15(0,97)

9(1,1)

44(0,99)

29(1,0)

19(0,98)

Дальность возки 20 км

ЗИЛ-ММЗ-555К

МАЗ-5549

КрАЗ-256К

5,25

7

12

24,4

37,2

55,76

4,80

6,97

9,84

15(0,99)

10(0,98)

7(0,93)

37(1,0)

24(1,0)

16(1,0)

74(1,0)

48(0,99)

33(0,98)

Дальность возки 30 км

ЗИЛ-ММЗ-555К

МАЗ-5549

КрАЗ-256К

5,25

7

12

16,6

25,3

38,0

4,80

6,97

9,84

22(0,99)

14(1,0)

10(0,95)

55(0,99)

36(0,99)

24(0,99)

109(1,0)

72(0,99)

48(0,99)

Примечания : 1. Разряд водителей - IV, тарифная ставка - 5 руб. 12 коп.

2. Производительность автосамосвалов рассчитана по формуле ВСН 10-72.

Приложение 4
Основные характеристики ведущих машин, их количество при различных темпах строительства

Технологические операции и типы машин

Производитель-
ность в смену

Стоимость машины,
тыс. руб.

Количество
рабочих

Разряд рабочего

Тарифная ставка рабочего, руб.

Потребное количество машин (степень их загрузки) при темпе строительства в смену, м

100

250

500

Распределение и планировка смеси

автогрейдером ДЗ-31

2000 м2

7,5

2

II- VI

4,04-6,48

1(0,4)

1(0,7)

2(1,0)

универсальным укладчиком ДС-54

2100 м2

18

2

III- VI

4,55-6,48

1(0,4)

1(1,0)

2(1,0)

автогрейдером ДЗ-ЗГ

2000 м2

7,5

3

III- VI

4,55-6,48

1(0,4)

1(0,7)

2(1,0)

профилировщиком Д С -108

6400 м2

226,8

-

1(0,1)

1(0,3)

1(0,6)

Укатка смеси

самоходным катком ДУ-29 на пневматических шинах

2557 м2

25,49

1

V

5,76

1(0,3)

1(0,8)

2(0,8)

Розлив пленкообразующего материала

14 т

7,7

1

V

5,76

1(0,1)

1(0,2)

1(0,4)

Примечание . Производительность машин рассчитана по формулам ВСН 10-72.

Похожие документы