МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ШЛАКОМИНЕРАЛЬНЫХ
И ЦЕМЕНТОМИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В ОСНОВАНИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Одобрены Минтрансстроем

Москва 1979

Содержание

Приведены требования к каменным материалам (природным тяжелым и искусственным легким), применяемым в основаниях дорожных одежд, к портландцементу, к вяжущим на основе гранулированных доменных шлаков без добавок активаторов, а также с добавками активаторов извести, цемента и др.

Найдены корреляционные зависимости между активностью шлакового вяжущего в возрасте 28 суток и активностью, определяемой ускоренными методами, между активностью в возрасте 28 суток и 90, 180, 360 суток. Приведены ориентировочные расходы вяжущего в зависимости от его марки для получения требуемых марок по прочности цементо- и шлакоминеральных материалов.

Изложены основные свойства обработанных материалов, причины их разрушения, а также технология строительства оснований.

Даны основные принципы конструирования дорожных одежд с основаниями из цементо- и шлакоминеральных материалов.

Союздорнии, 1979 г,

Предисловие

Шлаки черной металлургии являются крупным резервом пополнения дорожно-строительных материалов.

Как показывают исследования, шлаки в зависимости от физико-механических характеристик целесообразно использовать в качестве заполнителя или вяжущих при строительстве оснований дорожных одежд из необработанных и обработанных вяжущими каменных материалов. Решение этой проблемы позволит существенно улучшить качество оснований и расширить номенклатуру материалов, применяемых в этом слое дорожной одежды.

На основе проведенных Союздорнии исследований и опытных работ разработаны "Методические рекомендации по применению шлакоминеральных и цементоминеральных материалов в основаниях дорожных одежд" в развитие действующих ГОСТов, СНиПов и Технических указаний.

"Методические рекомендации" разработали канд. техн. наук В.С. Исаев, инженеры Н.А. Еркина, М.Ф. Фомина.

1. Каменные материалы

1.1. Для устройства оснований рекомендуется применять следующие материалы:

щебень и гравий, щебень из гравия из естественного камня;

щебень и гравий искусственные, изготовляемые специально (аглопорит, шунгизит, керамзит) или получаемые из отходов промышленности (шлаковая пемза, шлаковый щебень);

пески природные;

пески искусственные.

1.2. Щебень из естественного камня, щебень из гравия и гравий по прочности должны удовлетворять требованиям соответственно ГОСТ 8267-75, ГОСТ 10260-74, ГОСТ 8268-74.

1.3. Гравий керамзитовый должен удовлетворять требованиям ГОСТ 9759-76 и иметь потери в массе при испытании на дробимость в цилиндре по методике ГОСТ 8269-76 не более 35 %, при испытании в полочном барабане - до 50 %, т.е. иметь марку по износу согласно ГОСТ 8268-74 не ниже III-IV.

1.4. Гравий шунгизитовый должен удовлетворять требованиям ГОСТ 19345-73 и иметь потери в массе при испытании на дробимость в цилиндре по методике ГОСТ 8269-76 не более 38 %, а в зависимости от степени износа при испытании в полочном барабане - марку не ниже IV.

1.5. Щебень аглопоритовый должен удовлетворять требованиям ГОСТ 11991-76 и иметь потери в массе при испытаниях на дробимость в цилиндре по методике ГОСТ 8269-76 не более 54 %, т.е. иметь марку не ниже 200.

1.6. Щебень из отходов промышленности - из шлаков черной металлургии - по прочности и устойчивости структуры должен удовлетворять требованиям ГОСТ 3344-73, а щебень пористый из металлургического шлака (шлаковая пемза) - ГОСТ 9760-75. Объем шлаковой продукции приведен в приложениях 1 и 2.

1.7. Пески природный и искусственный из отходов дробления горных пород должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-77, песок аглопоритовый - ГОСТ 11991-76, песок из металлургического шлака - ГОСТ 9760-75, песок керамзитовый - ГОСТ 9759-76.

1.8. Зерновой состав каменных материалов и песков должен соответствовать кривым плотных смесей с коэффициентами сбега 0,6-0,8 и отвечать требованиям табл. 1.

Проектирование составов смесей с материал а м и, объемные массы которых резко отличаются (например крупный заполнитель - легкие искусственные материалы, мелкий - природный тяжелый песок), следует производить не по массе, а по объему. Для этого частные остатки на ситах, соответствующие определенным кривым, умножают на объемные массы заполнителей.

1.9. Обработанные смеси в зависимости от наибольшего размера зерен щебня (гравия) подразделяют:

на крупнозернистые - до 40 мм;

среднезернистые - до 20 мм;

мелкозернистые - до 10 мм;

песчаные - до 5 мм.

1.10. Морозостойкость материалов в зависимости от категории дороги и климатических условий должна отвечать требованиям табл. 2.

1.11. Пригодность каменного материала, не отвечающего каким-либо требованиям настоящих "Методических рекомендаций", следует устанавливать по результатам испытаний обработанной смеси.

Таблица 1

Таблица 2

2. Вяжущие

2.1. Для устройства оснований дорожных одежд в качестве вяжущих рекомендуется применять цемент и шлаковое вяжущее.

2.2. Цемент должен отвечать требованиям ГОСТ 10178-76.

Шлаковое вяжущее

2.3. Шлаковое вяжущее рекомендуется приготавливать из шлаков черной металлургии различной крупности, не активированных или активированных цементом, известью или другими активаторами.

2.4. Активные шлаки, способные проявлять гидравлические вяжущие свойства при взаимодействии с водой, должны иметь следующий химический состав:

Химические составы шлаков некоторых основных металлургических заводов приведены в приложениях 3 и 4.

Основными компонентами, определяющими гидравлическую активность шлака, являются двухкальциевый силикат (C₂S) и геленит (С₂AS)

Согласно ГОСТ 3476-74 гидравлические свойства шлака рекомендуется определять коэффициентом качества:

при содержании окиси магния до 10 %

при содержании окиси магния более 10 %

2.5. Активность шлака можно повысить путем измельчения. Шлак рекомендуется измельчать до содержания частиц мельче 0,071 мм от 15 до 90 %, чтоo соответствует удельной поверхности 300-3000 см²/г (приложение 5, pис. l, 2), Удельную поверхность шлака определяют на приборе ПСХ-2 по ГОСТ 310.1-76 - 310.4-76.

2.6. Величину активности шлаков устанавливают по ГОСТ 3344-78 "Щебень шлаковый доменный и сталеплавильный для дорожного строительства" испытанными на прочность при сжатии образцов из шлака с оптимальным количеством воды, выдержанных в нормальных условиях в течение 28 суток.

2.7. С целью ускорить получение результатов активности шлакового вяжущего рекомендуется использовать корреляционные зависимости между активностью образцов в возрасте 28 суток и образцов, препаренных в течение 3 час а также в возрасте 28 суток и 7 суток (см. приложение 5, рис. 3). Эти зависимости выражаются следующими формулами:

R²⁸_сж = 3 + 2,4 R_проп при К_кор = 0,82;

R²⁸_сж = 21,5 + 1,2 R⁷_сж при К_кор = 0,9.

2.8. Повышение активности шлакового вяжущего во времени (см. приложение 5, рис. 4) определяют по формулам:

R⁹⁰_сж = 1,36 R²⁸_сж + 16,2; R¹⁸⁰_сж = 2,18 R²⁸_сж + 3,1

2.9. Шлаковое вяжущее должно удовлетворять требованиям табл. 3.

Таблица 3

Шлаковое вяжущее с добавкой цемента

2.10. Шлак, активированный цементом, - вяжущее гидравлическое, т.е. способное твердеть во влажных условиях.

2.11. Шлаковое вяжущее с добавкой цемента рекомендуется получать путем совместного измельчения шлака и цемента или тщательного смешения подготовленного шлака с цементом. Цемент должен иметь марку не ниже 400 и отвечать требованиям ГОСТ 10178-76.

2.12. Активность вяжущего повышается с увеличением удельной поверхности шлака и количества активатора (приложение 6, рис. 1), а также во времени (см. приложение 6, рис. 2).

В зависимости от удельной поверхности шлака и количества цемента можно получить шлаковое вяжущее марок 50-400.

Активность вяжущего определяют по ГОСТ 3344-73.

Ориентировочные составы вяжущего для получения различных марок вяжущего приведены в табл. 4.

Таблица 4

Примечание. Применялся цемент марки 400.

2.13. Повышение активности шлакового вяжущего с добавкой цемента во времени рекомендуется определять по зависимостям между прочностью вяжущего в различных возрастах (см. приложение 6, рис. 3, 4):

R²⁸_сж = 22 + 1,87 R_проп при К_кор = 0,65;

R²⁸_сж = 34,3 + 1,1 R⁷_сж при К_кор = 0,94;

R⁹⁰_сж = 1,3 R²⁸_сж - 3,9 при К_кор = 0,76;

R¹⁸⁰_сж = 1,3 R²⁸_сж + 11;

R³⁶⁰_сж = 2,2 R²⁸_сж - 20

2.14. Шлаковое вяжущее с добавкой цемента должно отвечать требованиям табл. 5.

Таблица 5

Шлаковое вяжущее с добавкой извести

2.15. Шлаковое вяжущее с активатором известью рекомендуется получать путем совместного измельчения шлака и извести или тщательного смешения подготовленного шлака с известью.

Известь должна отвечать требованиям ГОСТ 9179-70.

2.16. Активность вяжущего с добавкой извести повышается с увеличением удельной поверхности шлака и содержания активатора по зависимостям, приведенным в приложении 7 (рис. 1), а также во времени (см. приложении 7, рис. 2).

Марка вяжущего определяется по ГОСТ 3344-73.

Ориентировочные составы вяжущего для получения различных марок вяжущего приведены в табл. 6.

Таблица 6

2.17. Рост активности шлакового вяжущего с добавками извести во времени определяется следующими зависимостями (см. приложении 7, рис. 3, 4):

R²⁸_сж = 11,9 + 2,2 R_проп при К_кор = 0,77;

R²⁸_сж = 20,1 + 1,16 R⁷_сж при К_кор = 0,94;

R⁹⁰_сж = 1,53 R²⁸_сж - 10,7 при К_кор = 0,9;

R¹⁸⁰_сж = 1,44 R²⁸_сж - 2,5;

R³⁶⁰_сж = 2,5 R²⁸_сж - 28.

2.18. Физико-механические показатели шлакового вяжущего с добавкой извести, установленные при испытании ускоренными и стандартными методами, должны удовлетворять требованиям табл. 7.

Таблица 7

Шлаковое вяжущее с добавкой других активаторов

2.19. В качестве активаторов измельченного шлака рекомендуется также применять содощелочной плав, нитриты и нитраты кальция, а также другие добавки, содержащие соли и щелочи щелочноземельных металлов.

2.20. Активатор может вводиться как в процессе помола шлака, так и в виде водных растворов при приготовлении смеси.

2.21. С увеличением удельной поверхности шлака и количества активатора марка шлакового вяжущего увеличивается. Применение шлака с удельной поверхностью от 2500 до 6000 см²/г с добавкой активатора до 10 % позволяет получить вяжущее марок от 100 до 600.

3. Прочность и причины разрушения материалов, обработанных неорганическими вяжущими

3.1. Требуемая прочность обработанных материалов зависит от содержания вяжущих и соотношения в них шлака и активаторов, которые определяют интенсивность процессов их гидратации и гидролиза в смесях, а также от марки вяжущего, количества воды в смеси, гранулометрического состава и физико-механических характеристик каменных материалов.

3.2. Срок службы каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими, в основаниях дорожных одежд может оцениваться:

начальной прочностью на растяжение при изгибе и связанными с ней прочностью при растяжении и сжатии, а также модулем упругости материала, обеспечивающими его работу в заданный период времени при заданных механических нагрузках и воздействиях климатических факторов;

долговечностью материала, определяемой, во-первых, усталостью материала при испытании его на изгиб от действия многократных нагрузок и, во-вторых, морозо- и водостойкостью материала, а также температуроустойчивостью конструкции из этого материала.

4. Способы регулирования прочности обработанных материалов

4.1. На прочность обработанных материалов влияет крупность заполнителя (приложение 8, рис. 1). При замене песка на гравийно-песчаную смесь с максимальной крупностью зерен 20 мм прочность обработанных материалов повышается на 10-20 %, что обусловливается более полным обволакиванием каменных материалов вяжущим вследствие уменьшения их удельной поверхности, а также повышенной каркасностью гравийно-песчаной смеси по сравнению с песком.

4.2. Щебень остроугольной формы по сравнению с окатанной округлой формой зерен гравия имеет лучшее сцепление с вяжущим, а также лучшее сцепление зерен каменного материала между собой (см. приложение 8, рис. 1). Поэтому расход шлакового вяжущего при замене щебне на гравий для получения равнопрочного обработанного материала рекомендуется увеличивать на 10-15 %.

4.3. На прочность обработанных материалов влияет различная, в зависимости от природы каменного материала, адгезионная прочность сцепления его с цементным камнем.

Наименьшую прочность имеют обработанные материалы, приготовленные на гранитном щебне. Прочность их увеличивается при использовании щебня из гравия с зернами из известняка, поверхность которого обеспечивает хорошее сцепление с вяжущим. Использование известнякового щебня позволяет получать еще более высокую прочность.

Максимальную прочность имеют обработанные материалы на шлаковом щебне. В этом случае наряду с химическим взаимодействием между цементным камнем и заполнителем действует фактор механического сцепления, на который оказывает значительное влияние шероховатость поверхности прочных шлаковых зерен и родство природы заполнителя и вяжущего. Замена гранитного щебня на шлаковый увеличивает прочность обработанных материалов на 5-10 % (приложение 8, рис. 1).

4.4. Марка природного каменного материала в пределах 200-400 незначительно влияет на прочность обработанных смесей, что обусловлено значительно меньшей прочностью смесей по сравнению с прочностью каменного материала (см. приложение 8, рис. 2).

4.5. От марки применяемого легкого искусственного крупного заполнителя зависит марка обработанных материалов. Так, с заполнителем марки П35 можно получить обработанные материалы марки 40. Снижение марки заполнителя с П35 до П25 приводит к уменьшению марки материала до 20.

4.6. Прочность обработанных материалов при увеличении в смеси содержания природного щебня (гравия) с 40 до 70 % и уменьшении количества песка в пределах граничных кривых плотных смесей возрастает на 10-20 % из-за повышенной каркасности многощебнистых смесей (см. приложение 8, рис. 2).

При увеличении в смеси содержания легкого искусственного щебня (гравия) с 36 до 84 % и уменьшении содержания природного песка с 64 до 36 %, что соответствует кривым плотных смесей с коэффициентом сбега 0,6-0,8, прочность обработанных смесей снижается за счет малой прочности зерен легкого заполнителя по сравнению с прочностью природных зерен.

4.7. При повышении в смеси содержания пылеватых частиц до 5 % прочность обработанных материалов возрастает на 10-30 % в связи с увеличением плотности смеси (см. приложение 8, рис. 2).

4.8. Прочность каменных материалов, обработанных шлаковыми вяжущими различной крупности, при повышении содержания в шлаке частиц мельче 0,071 мм с 1 до 90 % возрастает в 4-6 раз вследствие увеличения удельной поверхности шлака (приложение 9, рис. 1).

4.9. С повышением содержания шлакового вяжущего (шлак +цемент) в смеси в пределах 5-20 % прочность обработанных материалов при сжатии соответственно увеличивается в 1,4-1,8 раза (см.  приложение 9 рис. 2, а)

4.10. Увеличение содержания активатора цемента с 0 до 3 % повышает прочность обработанных материалов в 5-10 раз (см. приложение 9 рис. 2, б). Увеличение марки вяжущего с 200 до 400 повышает прочность обработанных смесей в 1,5-2 раза.

4.11. Связь между пределом прочности обработанных материалов при сжатии в возрасте 28 и 90 суток и расходом шлакового вяжущего различных марок (см. приложение 9, рис. 3, а, б) может быть определена по следующим зависимостям:

R²⁸_сж = 3,64×(% М100) - 28,32; R⁹⁰_сж = 3,64×(% М100) - 16,1;

R²⁸_сж = 3,80×(% М200) + 2,5; R⁹⁰_сж = 3,80×(% М200) + 14,7;

R²⁸_сж = 3,84×(% М300) + 24,23; R⁹⁰_сж = 3,84×(% М300) + 36,4.

4.12. Ориентировочный расход вяжущего в зависимости от его марки для получения обработанных материалов требуемых марок по прочности при сжатии приведен в табл. 8. В случае раздельной подачи компонентов вяжущего ориентировочный расход принимают по табл. 9.

Таблица 8

4.13. Обработанные материалы являются медленнотвердеющими материалами, прочность которых нарастает постепенно в течение года. Связь между пределом прочности обработанных материалов при сжатии в различном возрасте определяется зависимостями, приведенными в приложение 9 (рис. 4), и по формулам:

R⁷_сж = 0,67 R²⁸_сж - 1 при К_кор = 0,96;

R⁹⁰_сж = R²⁸_сж + 12,2 при К_кор = 0,98;

R³⁶⁰_сж = R²⁸_сж + 27 при К_кор = 0,98;

R³⁶⁰_сж = 0,97R⁹⁰_сж + 15 при К_кор = 0,96.

Таблица 9

Примечание. Применялся цемент марки 400.

4.14. Оптимальное количество воды в обработанных материалах обеспечивает их максимальную плотность при уплотнении стандартной трамбующей нагрузкой. Оптимальное количество воды составляет 6-8 % массы сухой смеси для обработанных материалов с природными тяжелыми заполнителями на шлаках с различной степенью дробления и 8-10 % - для обработанных смесей с искусственными легкими заполнителями.

5. Основные свойства обработанных материалов

5.1. К основным свойствам обработанных материалов относятся: прочность при расколе и изгибе, модуль упругости и связь их с пределом прочности при сжатии.

5.2. Связь между пределом прочности при сжатии обработанных материалов и на растяжение при расколе в различных возрастах рекомендуется определять по корреляционным зависимостям (приложение 10, а, б):

R⁷_p = 0,13R⁷_сж - 0,7;

R²⁸_p = 0,14R²⁸_сж - 1,1 при К_кор = 0,93;

R⁹⁰_p = 0,13R⁹⁰_сж - 0,4 при К_кор = 0,84.

5.3. Связь между пределом прочности при сжатии и на растяжение при изгибе обработанных материалов приведена в приложении 10, в и определяется по следующему выражению:

R²⁸_u = 0,25R²⁸_сж - 1,75.

5.4. Для нормативных марок обработанных материалов значения предела прочности на растяжение при изгибе представлены в табл. 10.

Таблица 10

5.5. Расчетный предел прочности на растяжение при изгибе определяют по следующему выражению:

R^p_u = K∙R_u при К_кор =0,4-0,6.

5.6. Материалы, обработанные шлаковыми вяжущими, являются более деформативными по сравнению с цементоминеральными. Связь между пределом прочности при сжатии и модулем упругости таких материалов приведена в табл. 11.

5.7. Расчетный модуль упругости обработанных материалов при расчете дорожных одежд по ВСН 48-72 можно определять по следующему выражению: E_p = KE

Таблица 11

Примечание. Модули упругости определяли на образцах-цилиндрах при испытании на сжатие и на образцах-балочках при испытании на изгиб.

Для некоторых марок по прочности обработанных материалов расчетные модули упругости приведены в табл. 12.

Таблица 12

6. Долговечность обработанных материалов

6.1. Долговечность обработанных материалов можно оценивать усталостью образца материала при воздействии циклической нагрузки. Величина нагрузки должна соответствовать напряжению, испытываемому основанием от проезда автомобилей. Количество нагружений устанавливают по расчетному количеству автомобилей, прошедших по дороге за расчетный срок службы дороги.

6.2. Долговечность обработанных материалов зависит также от морозостойкости материала. Морозостойкость определяется количеством циклов замораживаиия-оттаивания в зависимости от климатических условий района расположения дороги и сроком службы дорожной одежды.

Обработанные материалы с пределом прочности 10-100 кгс/см² выдерживают 10-50 циклов замораживания-оттаивання. Коэффициент их морозостойкости 0,6-0,9.

6.3. Корреляционные зависимости между пределом прочности материалов с дробленым шлаком при сжатии в возрасте 28, 60 суток и образцов, прошедших 25 циклов замораживавия-оттаивания (приложение 11), определяют по выражениям:

R²⁸_мрз = 0,93R²⁸_сж- 14,2 при К_кор = 0,96;

R⁶⁰_мрз = 0,98R⁶⁰_сж - 17,1 при К_кор = 0,97;

с недробленым шлаком по зависимости:

R⁶⁰_мрз = 0,72R²⁸_сж - 0,8 при К_кор = 0,88.

6.4. Морозостойкость обработанных материалов для существующих марок по прочности может быть принята по табл. 13.

6.5. Сохранение сплошности основания и необходимость устройства температурных швов зависят от колебаний температуры основания и температурного коэффициента линейного расширения материала.

Таблица 13

7. Управление качеством технологии строительства оснований из обработанных материалов

7.1. Качество основания зависит во многом от правильной технологии его устройства, включающей качественное приготовление вяжущего, точное дозирование компонентов смеси, контроль их перемешивания и технологию укладки.

7.2. Измельчать гранулированные шлаки рекомендуется в шаровой мельнице типа 1456 или вибромельнице, предварительно высушив их в сушильном барабане. Для получения комплексного вяжущего (гранулированный шлак + цемент) его компоненты одновременно в заданных соотношениях подают в шаровую мельницу, где шлак измельчают и перемешивают с цементом. Готовое вяжущее поступает в силосный склад. Технологий получения шлакового вяжущего приведена в приложении 12 (рис. 1).

7.3. Производительность мельниц зависит от требуемой тонкости измельчения шлака (см. приложение 12, рис. 2). С увеличением удельной поверхности шлака производительность мельниц уменьшается (табл. 14).

7.4. Приготавливать смесь рекомендуется в установках типа С-543, С-780, СБ-78, СБ-109. В случае раздельной подачи гранулированного шлака и цемента установки должны быть оснащены двумя дозаторами. Вода в смеситель подается в количестве, обеспечивающем получение максимальной плотности уплотненной смеси. Примерная схема приготовления обработанной смеси приведена в приложении 13.

Таблица 14

^х) Над чертой - удельная поверхность шлака, см²/г под чертой - содержание частиц мельче 0,071 мм, %.

7.5. Результаты измерений точности работы дозаторов показывают, что дозаторы объемного типа имеют отклонения от средней подаваемой величины сыпучего материала в пределах + 10 %. Для повышения точности их работы могут использоваться побудителя материала, устанавливаемые под дозатором и служащие для обеспечения стабилизации объемной массы материала. В этом случае отклонение снижается до +-5 %.

В дозаторах весового типа максимальное отклонение средней величины выдаваемого материала составляет: для щебня - 3 %, песка - 3,5 %, гранулированного шлака - 3 %, цемента - 2 %. Точность работы этих дозаторов может быть повышена путем установки над ними питателей - объемных дозаторов с побудителями материала.

Для уменьшения трудоемкости ручной тарировки дозаторов (процесс тарировки, длится не менее 1 час) и повышения производительности завода, а также обеспечения оперативного непрерывного контроля за расходом каждого компонента смеси целесообразно оснащать дозаторы датчиками с показывающими или записывающими приборами, непрерывно регистрирующими вес материала, выдаваемого дозатором в единицу времени.

7.6. Для перемешивания различных материалов наиболее широко применяют смесители свободного или принудительного перемешивания циклического или непрерывного действия. Высокое качество перемешивания жестких обработанных смесей обеспечивается смесителями принудительного перемешивания непрерывного действия, производительность которых выше, чем у других типов смесителей.

7.7. Допустимый разрыв по времени между приготовлением и уплотнением смеси, за который прочность обработанных материалов снижается незначительно, не должен превышать для материалов с недробленым шлаком 8 час, с измельченным шлаком - 3 час. Результаты изменения прочности обработанных материалов в зависимости от величины технологического разрыва приведены в табл. 15.

Таблица 15

7.8. Распределяют смеси с помощью укладчиков дорожно-строительных материалов. Допускается применение автогрейдера (приложения 14, 15).

7.9. Уплотнять основание рекомендуется катка и на пневматических шинах с гладким протектором типа Д-627, Д-624 или Д-551 (см. приложения 14, 15). Применение шин с протектором редкого и глубокого рельефа приводит к тому, что после уплотнения на основании остаются следы глубиной до 3 см, которые приходится удалять с помощью отвала автогрейдера или доуплотнять гладковальцовым катком.

Каток на пневматических шинах при давлении в шинах 3,25 ати обеспечивает плотность смесей 0,97-0,98 стандартной на глубине от 5 до 20 см, для достижения которой требуется не менее 12 проходов катка по одному следу.

Максимальная плотность верхнего слоя на глубине от 0 до 5 см составляет 0,94 стандартной даже после 24 проходов катка по одному следу.

7.10. После окончания уплотнения и отделки основания на его поверхность следует наносить защитную водонепроницаемую пленку либо слой песка или супеси толщиной 5-8 см, который поливается водой первые 7 суток через 6-8 час, а от 7 до 20 суток - один раз в смену.

В случае, если режим ухода нарушается, прочность обработанных материалов снижается по сравнению с материалами, за которыми осуществляется уход в процессе их твердения, на 10-25 % при отсутствии ухода до 50 %.

7.11. Открывать движение транспорта по основанию и укладывать покрытие следует после набора 50 % проектной прочности основания. Допускается укладывать покрытие в день устройства основания.

7.12. Контроль качества производства работ осуществляют в соответствии со СНиП III-Д. 5-73 и ВСН 184-75 «Технические указания по устройству оснований дорожных одежд из каменных материалов, неукрепленных и укрепленных неорганическими вяжущими» (М., Транспорт, 1976).

8. Конструкции дорожных одежд

8.1. К конструкциям оснований дорожной одежды предъявляются следующие требования:

соответствие требуемой прочности и долговечности под действием движущегося транспорта и природно-климатических факторов;

экономичность, в частности максимальное использование местных каменных материалов;

возможность комплексной механизации работ с учетом местных производственных условий.

8.2. Основание должно представлять собой гибкую бесшовную плиту с высокой прочностью при изгибе и распределяющей способностью, деформируемую транспортными нагрузками только в упругой стадии без накопления остаточных деформаций и местных просадок.

8.3. Механические и теплофизические свойства материалов в основании не должны резко отличаться от таких же свойств асфальтобетона в покрытии, с тем, чтобы все изменения, вызываемые взаимодействиями многократно повторяющихся нагрузок, переменных температур, влажности, замерзанием и оттаиванием воды в порах материала, протекали примерно одинаково в слоях покрытия и основания.

8.4. Морозостойкость материала в основании может быть меньше, чем в покрытии, что в количественном отношении зависит от климатических условий, толщины покрытия и его теплопроводности.

8.5. Прочность при изгибе и модуль упругости материала в основании могут быть в 2-3 раза меньше, чем в покрытии при любых возможных температурах.

8.6. Рекомендуемые схемы конструкций дорожных одежд с основаниями из каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими, для дорог I-V категорий приведены в приложении 16.

8.7. Дорожные одежды рассчитывают в соответствии с "Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа" ВСН 46-72 (М., "Транспорт", 1973).

8.8. В основу расчета положены следующие наиболее важные в данном случае условия прочности:

в расчетный период не должно достигаться предельное равновесие по сдвигу в подстилающем грунте и в слабосвязанных материалах конструктивных слоев одежды;

напряжения в монолитных слоях одежды не должны превосходить допустимых из условия сохранения структуры материала;

растягивающие напряжения и прогибы не должны превышать допустимых из условия сохранения сплошного слоя с учетом повторности нагрузок;

толщина отдельных слоев должна быть достаточной для того, чтобы обеспечивалось надлежащее формирование слоя и надежная его работа.

8.9. В расчетах учитывают как деформативные (модули упругости), так и прочностные (сопротивление сдвигу, растяжению) характеристики материалов и грунтов, что существенно повышает надежность конструкций.

8.10. Для расчета толщины дорожной одежды, в том числе для расчета толщины каждого конструктивного слоя основания, принимают расчетные параметры, приведенные в настоящих "Методических рекомендациях".

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Выход и переработка доменных шлаков по заводам СССР

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Выход и переработка сталеплавильных шлаков по заводам СССР

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Химический состав доменных шлаков

Продолжение

Примечание. Вид выплавляемого чугуна-передельный и литейный.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Группировка сталеплавильных шлаков по химическому составу

Продолжение

Примечание. Для шлаков типов II,IV-VII над чертой приведены данные для скачиваемого или первичного шлака, под чертой - для конечного.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Активность шлакового вяжущего без добавок активатора

Время твердения, сутки

Рис. 1. Влияние тонкости измельчения шлака на его активность:

1 - удельная поверхность 3000 см²/г; 2 - 2000 см²/г; 3 - 1700 см²/г; 4 - 1200 см²/г; 5 - 300см²/г; 8-100см²/г (неизмельченный шлак)

Время твердения, сутки

Рис. 2. Изменение активности шлаков разных заводов (S = 3000 см₂/г) во времени:

1 - константиновского; 2 - череповецкого; 3 - завода "Азов-сталь”; 4 - магнитогорского; 5 - косогорского; 6 - макеевского; 7 - новотульского; 8 - нижнетагильского; 9 - нижнесалдинского

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Рис. 3 Корреляционные зависимости между активностью образцов шлакового вяжущего:

а-в 28-суточном возрасте и проваренных в течение 3 час;

б-в 28-суточном и 7-суточном возрастах

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Рис. 4. Корреляционные зависимости между активностью шлака в 28-суточном возрасте и прочностью в возрасте: а-90 суток; 6-180 суток.

Приложение 6

Активность шлакового вяжущего с добавкой цемента

Содержание активатора цемента,%

Рис. 1. Влияние содержания цемента на активность шлакового вяжущего с различной удельной поверхностью:

1-3000см²/г; 2-1200см²/г; 3-300 см²/г; 4-100 см²/г

Время твердения сутки

Рис. 2. Изменение активности шлакового вяжущего с различной удельной поверхностью во времени:

1-3000 см²/г; 2-1700см²/г; 3-1200см²/г ; 4-300 см²/г; 5-100 см²/г

 

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²                                            Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Рис. 3. Корреляционные зависимости между активностью образцов шлака:

а-в 28-суточном возрасте и пропаренных в течение 3 час; б-в 28суточном и 7-суточном возрастах

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²                                            Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Рис. 4. Корреляционные зависимости между активностью шлакового вяжущего в 28-суточном возрасте и прочностью в возрасте:

а-90 суток; б-380 суток

Приложение 7

Активность шлакового вяжущего с добавкой извести

Количество извести, %

Рис 1. Влияние содержания извести на активность шлакового вяжущего с различной удельной поверхностью:

1-2000см²/г; 2-1200см²/г; 3-300см²/г; 4-100см²/г (недробленый шлак)

Время твердения, сутки

Рис. 2. Изменение активности шлакового вяжущего с различной удельной поверхностью во времени:

1-3000см²/г; 2-1200см²/г; 3-100ом²/г (недробленый шлак)

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²                             Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Рис. 3. Корреляционные зависимости между активностью образцов шлакового вяжущего:

а-в 28-суточном возрасте и пропаренных в течение 3 час; б-в 28-суточном и 7-суточном возрастах

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²                             Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Pиc. 4. Корреляционный в зависимости между активностью шлакового вяжущего в 28-суточном возрасте и прочностью в возрасте:

а-80 суток; б-360 суток

Приложение 8

Рис. 1. Влияние крупности (I), природы (II) и формы зерен (III) заполнителя на прочность обработанных смесей с активатором цементом:

а - составы с недробленым шлаком (S = 100 cм²/г); б - составы с измельченным шлаком (S = 1200 см²/г):

1-известь; 2-гранит; 3-шлак; 4-гравий; 5-шебень

Рис. 2. Зависимость прочности обработанных смесей от загрязненности (1), прочности (II) заполнителя и соотношения между крупным и мелким заполнителем (III)

Приложение 9

Влияние на предел прочности при сжатии обработанных смесей процентного содержания шлака, цемента в тонкости измельчения шлака

Время твердения, сутки

Рис. 1. Изменение предела прочности при сжатии смесей с различной удельной поверхностью шлакового вяжущего во времени:

1-3000 см²/г; 2-1700 см²/г; 3-1200 см²/г; 4-300 см²/г; 5-100 см²/г

Содержание в шлаке частиц мельче 0,071 мм, %

Рис. 2. Зависимость предела прочности при сжатии смесей с различным содержанием шлакового вяжущего (а) и цемента (б) от тонкости его измельчения:

1-20 % шлака + 2 % цемента; 2-10 % шлака + 2 % цемента; 3-5 % шлака + 2 % цемента; 4-3 % цемента; 5-2 % цемента; 6-1 % цемента; 7-0 % цемента

Содержание шлакового вяжущего в смеси, %

Рис. 3. Корреляционные зависимости между пределом прочности при сжатии обработанных смесей в возрасте 28 суток (а) и 90 суток (б) и содержанием вяжущего различных марок: 1-100; 2-200; 3-300

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²     Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Рис. 4. Корреляционные зависимости между пределами прочности при сжатии обработанных смесей в возрасте: а-7 и 28 суток; 6-28 и 90 суток

Приложение 10

Корреляционные зависимости между пределом прочности при сжатии и расколе в возрасте 28 суток (а), в возрасте 90 суток (б), между пределом прочности при сжатии и изгибе (в): 1-го ВСН 184-78; 2-по ГОСТ 8424-72

ПриложенИе 11

Предел прочности R²⁸_сж, кгс/см²

Корреляционные зависимости между пределом прочности при сжатии обработанных смесей с пределом прочности при сжатии циклов попеременного заморажавания-оттаивания для смесей с дробленым шлаком и цементом в возрасте 28 суток (а), то же в возрасте 60 суток (б), с недробленым шлаком и цементом в возрасте 60 суток (в).

Приложение 12

Рис. 1. Технологическая схема приготовления шлакового вяжущего

Содержание частиц в шлаке мельче 0,071 мм, %

Рис. 2. Зависимость производительности вибромельницы (1) и шаровой мельницы (2) от тонкости измельчания шлака

Приложение 13

Примерная схема приготовления обработанной смеси

1 - склад материалов; 2 - автопогрузчик; 3 - расходные бункеры с дозаторами; 4 - склад вяжущих; 5, 6 - транспортер; 7 - бак для воды; 8 - смеситель; 9 - поливомоечная машина; 10 - накопительный бункер; 11 - автосамосвал; 12 - цементовоз.

Приложение 14

Примерная технологическая схема устройства основания из обработанных смесей автогрейдером с обеспечением требуемой ровности асфальтоукладчиком Д-699 со следящей системой.

Приложение 15

Примерная схема устройства основания из обработанных смесей универсальным укладчиком Д-724 с обеспечением требуемой ровности длиннобазовым планировщиком ДС-515

Приложение 16

Схемы конструкций дорожных одежд с основаниями из необработанных природных каменных материалов (а), из природных каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими (б); из легких искусственных каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими (в): 1 - асфальтобетон мелкозернистый (для дорог IV категории с поверхностной обработкой 10 мм); 2 - асфальтобетон крупнозернистый; 3 - фракционированный щебень, обработанный битумом; 4 - щебень, уложенный способом заклинки; 5 - цементобетон марок 75; 100; 125; 6 - песок (морозозащитный слой) соответственно для I, II и III типов местности; 7 - каменные материалы, обработанные неорганическими вяжущими; 8 - легкие искусственные каменные материалы, обработанные неорганическими вяжущими.