МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ всесоюзный дорожный НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ УКРЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИЯХ И ПОКРЫТИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Москва 1973

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ УКРЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИЯХ И ПОКРЫТИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Одобрены Техническим управлением Минтрансстроя СССР

Москва 1973

или другие типы нежестких покрытий верхние слои ос -нований из песчаных или супесчаных грунтов, укрепленных цементом и добавками сырой нефти либо ССБ или ГКЖ-94, то назначают конструкции дорожных одежд типа Г. В этом случае в качестве верхних слоев основа -ний применяют также более деформативные материалы , например, черный щебень ( h =6т8см). Нижние слои оснований устраивают из более жестких и менее дефор-мативных, но в то же время морозостойких цементо -грунтов, либо из цементогрунтов с добавками легкорао-творимых химических веществ или извести ^в18-г22см).

17. При строительстве дорог 1У-У категорий реко -мендуются конструкции дорожных одежд типа Д и Е.Эги конструкции в зависимости от интенсивности и состава движения, конкретных местных условий назначают двухслойными (тип Д) либо однослойными (тип Е).

При устройстве двухслойных конструкций в качестве верхнего слоя основания (покрытия) применяют более деформативные морозостойкие материалы (песчаные и супесчаные), цементогрунты с добавкой сырой нефти , ССБ или ГКЖ-94 (толщиной 13-15см). В качестве нижнего слоя основания назначают цементогрунты либо глинистые грунты, укрепленные цементом и добавкам и легкорастворимых химических веществ или извести.

Для однослойных конструкций (тип Е) толщиной 16-22см можно использовать все цементогрунты (п.2).

В конструкциях дорожных одежд типа Д и Е обяза -тельно устраивается слой износа из различных мине -ральных материалов, обработанных органическими вяжущими.

Материалы

18. В целях получения материалов повышенной мо -розостойкости и деформат явности рекомендуется укреплять цементом с добавкой ССБ или ГКЖ-94 песчано -

10

гравийные смеси различного гранулометрического состава, удовлетворяющие требованиям ВСН 164-69 пп.2.6-2.8, а также пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, в том числе пылеватые и одномерные, а также супесчаные грунты, в том числе и тяжелые супеси с числом пластичности 1-7.

19.    Добавки сырых, в том числе и высокосмолистых, нефтей применяют при укреплении песчаных и супесча -ных грунтов, удовлетворяющих требованиям ВСН 158-69.

20.    Добавки легкорастворимых химических веществ и извести используют при укреплении супесчаных и суглинистых грунтов, имеющих число пластичности не более 17, pH не ниже 4,5, количество гумуса не более 2% по весу грунта. Укрепляемые грунты могут быть различ -ных генетических возрастов и представлены разнообразными почвообразующими породами, характерными для Н-У дорожно-климатических зон.

Требования к грунтам в отношении допустимого содержания легкорастворимых солей при сульфатном и хлоридном засолениях устанавливают в соответствии с ВСН 158-69.

21.    Добавки ССБ при введении в дементогрунто ву ю смесь способствует удлинению сроков схватывания продуктов гидролиза и гидратации цемента. Регулируя количество добавки ССБ, можно увеличить технологичес -кие разрывы во времени между процессами увлажнения смеси до оптимальной влажности и окончательным уплотнением смеси до требуемой плотности.

Добавку ССБ вводят в цементогрунтовую смесь в виде водного раствора через распределительную систе -му грунтосмесительных машин при увлажнении смеси до оптимальной влажности.

Добавки ССБ в цементогрунтовые смеси даже при влажности на 30% ниже оптимальной способствуют получению требуемой плотности обычными средствами уп -лотнения, что важно для ведения работ в условиях жар-

11

кого и засушливого климата, особенно в 1У и У дорожно-климатических зонах.

Добавки ССБ вводят в грунт в количестве 0,15-Q29fc от веса укрепляемого грунта в сочетании с 8-12% цемента. Добавка ССБ должна удовлетворять требованиям ГОСТ 8518-57 'Концентраты сульфитно-спиртовой бар -ды'.

22.    Введение добавки ГКЖ-94 в цементогрунтовую смесь также позволяет удлинить сроки схватывания продуктов гидролиза и гидратации цемента. Кроме того , добавки ГКЖ-94 существенно уменьшают испарение воды из смеси, что является положительным фактором при производстве работ в условиях жаркого климата.

Количество добавки ГКЖ-94 назначают от0,05доЦ1% от веса грунта, а количество цемента - 8-12% по весу смеси.

ГКЖ-94 должна удовлетворять требованиям ГОСТ 10834-64 'Жидкость гидрофобизируюшая ГКЖ-94'.

23.    При укреплении цементом песчаных или супесчаных грунтов применяют добавки сырой нефти, обеспечивающие дементогрунтам наряду с повышенной морозо -стойкостью и повышенную деформативность.

При этом добавка сырой нефти, с одной сторо ны , обеспечивает прерывистую капиллярность в укрепляв -мых грунтах, что способствует практически весьма незначительному их водонасышению даже при малых количествах цемента (6% по весу смеси), с другой, существенно замедляет (более чем на 4 часа) процессы схватывания и твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента. Это позволяет при проведении работ увеличивать разрыв во времени между процессами увлажнения смеси и началом ее уплотнения до 6 час. и более.

24.    Рекомендуемые в качестве добавок для укрепления цементом песчаных или супесчаных грунтов сырые , в том числе высокосмолистые, нефти должны удовлет -ворять требованиям ВСН 158-69.

12

Удельный вес указанных органических веществ должен быть 0,8-0,9 г/см³ при 20°С, содержание фракций до 200°С 15-30% по весу, содержание парафина до 3% , асфальтенов 1-3%, селикагелевых смол 5-15%, молеку -лирный вес 200-220.

25.    Количество добавки сырой нефти и цемента на -значают с учетом гранулометрического состава укреп -ляемых грунтов и других свойств (п.19):

-    при укреплении различных разновидностей песчаных грунтов - 2-4% (по весу грунта) в сочетании с 6-10% цемента;

-    при укреплении супесчаных грунтов - 1-3% ( по весу грунта) в сочетании с 6-8% цемента.

26.    При укреплении цементом глинистых грунтов (су

песей, легких и тяжелых суглинков) применяют добавки легкорастворимых химических веществ типа каустичес -кой соды ( Ма ОН ), хлористого кальция ( Са С(₂    ),

сульфата натрия ( tf(J₂ $0f    )    или    извести,    представ    -

ленной в виде негашеной извести { СаО ) либо нега -шеной гидрофобной извести или гашеной извести Са(0Н)_г

Указанные добавки в оптимальных количествах придают цементогрунтам повышенную морозостойкость и выполняют при этом следующие функции:

-    ускоряют процессы твердения и структурообра-зования цементогрунтов;

-    обеспечивают насыщение и пересыщение порово-го пространства и поверхности частиц укрепляемых грунтов ионами Са и ОН , что способствует созда -нию в жидкой фазе смесей щелочной среды с pH = 12-13;

-    способствуют возникновению в грунтах допол -нительных новообразований, представленных в виде труднорастворимых соединений (типа гидросиликатов и алюмосиликатов кальция), создавая дополнительные структурные связи кристаллизационного типа, что позволяет получить цементогрунты с повышенной водо- и морозостойкостью.

13

27.    Рекомендуемые для практического применен и я добавки легкорастворимых химических веществ и извео-ти должны удовлетворять требованиям следующих государственных стандартов:

сода каустическая НаОН -ГОСТ 2263-59 "Натр едкий технический (сода каустическая)";

кальций хлористый СаС?₂ “ ГОСТ 450-58 "Каль -ций хлористый технический";

сульфат натрия На_г$0ц - ГОСТ 6318-68 "Натрий сернокислый" (сульфат натрия);

известь - ГОСТ 9179-70 "Известь строительная".

28.    При укреплении супесчаных, легко- и тяжелосу -глинистых грунтов (п.20) цементом количество добавок легкорастворимых химических веществ и извести назначают:

-    при укреплении супесчаных грунтов - 8-10% цемента и 0,5-1,0%    , СаС(₂ по весу сухо -

го грунта (добавка J^qOH Для супесчаных грунтов не рекомендуется);

-    при укреплении легких суглинков - 8-12% цемента, 0,5% НаОН и На $0ц и 1-1,5% GaCt_z по весу сухого грунта;

-    при укреплении тяжелых суглинков - 10-14% цемента, 0,5-1,0%    J/aOH и H(J₂S0if и 1-1,5% CoCf₂

по весу сухого грунта.

Примечание. В качестве примера на рис.2 приводятся данные об эффективности добавок различи ы х химических веществ.

Добавка извести при укреплении указанных разно видностей грунтов играет всегда положительную роль. Поэтому для указанных процентов цемента количест в о извести назначают в пределах 1-3% по весу сухо г о грунта.

29.    Добавка каустической соды ( Но ОН ) при ук -реплении гумусовых горизонтов чернозема и друг и х грунтов с добавками органических веществ не рекомендуется.

14

3. Технология работ 30. Технолог и я Г работ по устройст - ву конструктив н ы X *ч слоев дорожи ы х 1 1 одежд из цементо - V грунтов с добавка - 4 . ми сырой нефти $ Г либо легкораство - 1 !- римых химическ и х S -I! I? I веществ или извес -ти осуществляет с я в соответствии с ВСН 158-69 (пп.2.IS-г.30 и 3,16-3.23). 31. Технолог и я работ с применени - Величина химической додабки /. на су.чей грунт Рис.2. Зависимость предела проч -ности при сжатии водонасышенных образцов из глинистых цементогрун-тов, прошедших 15-кратное замораживание-оттаивание, от величины химических добавок в 120-суточном возрасте твердения образцов : 1- супесь *8% цемента + CaCff ; 2- супесь +8% цемента + HOfSOq • 3- суглинок легкий * 12% цемента* + Cq Of; ; 4-суглинок легкий + 12 % цемента * На, $0ц ; 5-суглинок легкий 4 12% цемента * НоОН » в-су -глинок тяжелый 4 14% цемента 4 ♦ CaCfg • 7-суглинок тяжелый 4 14% цемента 4 HatS0<f » 8-суглинок тяжелый 4 14% цемента * На ОН ем добавок ССБ или ГКЖ-84 не усложняется и может быть принята при укреп -ленки несвязных и малосвязных г рун -тов аналогичной технологии, обеспечи -вающей применение легкораствори м ы х химических веществ неорганического происхождения. В этом случае в зависимости    от свойств применяемых добавок уточняет с я 15

Гт Т - п Лу уо[ i \// Jll^v \ / li\ \ / <5 у i 1 i i / ,Н ! ! \|\ 1 0,5    1,0    (5    it

---

УДК 625.718:624.138.1

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УКРЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИЯХ И ПОКРЫТИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД. Союздорнии , М., 1973.

Предлагаются для производственного внедрения методы укрепления грунтов цементом, позволяю -щие увеличить их морозостойкость и деформатив -ность за счет введения добавок химических ве -ществ.

В качестве таких добавок рекомендуются при укреплении цементом:

песчаных и супесчаных грунтов - сырая нефть , сульфитно-спиртовая барда (ССБ), кремнийоргани-ческая жидкость ГКЖ-94;

глинистых грунтов (супесчаных, легко - и тяжелосуглинистых) - легкорастворимые химические вещества {НоОН, CaCH_{2 }} HqJ0₄ ) или известь.

Органические добавки (ССБ, ГКЖ-94, сырая нефть) способствуют также увеличению времени схватывания цементогрунтовой смеси.

Для дорог II—У категорий во II—У дорожно-кли -матических зонах рекомендуются примеры конструкций дорожных одежд, предусматривающие применение в качестве верхних и нижних слоев оснований цементогрунтов в сочетании с указанными добавками.

Приведены необходимая технология производства работ и требования к укрепленным материалам .

Рис.-2 , табл,- 1.

Предисловие

* Методические рекомендации по применению укреп -ленных грунтов в основаниях и покрытиях дорожных одежд' разработаны Союздорнии на основе результатов исследований, опытных работ, а также обобщения отечественного и зарубежного опыта строительства дорожных одежд с различными конструктивными слоями из укрепленных грунтов.

'Методические рекомендации' предусматривают применение в конструкциях дорожных одежд на дорогах П-У категорий во П-У дорожно-климатичес -к их зонах цементогрунтов с добавками сырой нефти, ССБ, кремнийорганичсских соединений или легкорастворимых неорганических химических веществ.

Указанные добавки повышают морозостойкость, а в ряде случаев и деформативность цементогрунтов,что является важным фактором в обеспечении трещиностойко -сти и долговечности дорожных одежд.

'Методические рекомендации' разработали доктор геол.-минер. наук, проф. В.М.Безрук, канд.техн. наук И.Л.Гурячжов и инж. А.С.Дудкин.

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

ЗАМ. ДИРЕКТОР А СОЮЗДОРНИИ кандидат технических наук

3

I. Общие положения

1.    Настоящие 'Методические рекомендации' дополняют и развивают 'Технические указания по комплексным методам укрепления грунтов цементом с применением добавок химических веществ при устройстве дорожных и аэродромных оснований и покрытий' ВСН 158-69 в части применения в конструкциях дорожных одежд матери -алов из цементогрунтов с добавками химических веществ при строительстве дорог II-III, а также 1У-У категорий во Г1—У дорожно-климатических зонах.

2.    В целях получения материалов повышенной морозостойкости рекомендуется укреплять портландцементом:

-    песчано-гравелистые, песчаные и супесча н ы е грунты с добавкой ССБ (сульфитно-спиртовой барды) или кремнийорганических соединений в виде ГКЖ-94;

-    песчаные и супесчаные грунты с добавкой сырой нефти;

-    глинистые грунты (супесчаные, легко- и тяже -

лосуглинистые) с добавкой легкорастворимых химических веществ ( fid ОН; CaCf?    )    или извести.

3.    Добавки химических веществ неорганического про-ис хождения в виде легкорастворимых химических веществ либо извести, а также добавки органического происхождения в виде сырых нефтей, ССБ и ГКЖ-94, применяемые при укреплении грунтов цементом, при соот -ветствуюшем комплексе технологических мероприятий обеспечивают:

а)    более высокую морозо- и водостойкость , а так -же деформативность цементогрунтов;

б)    экономию цемента на 20-30% по сравнению с оптимальной нормой расхода цемента для укрепляемого вида грунта.

4.    Конструктивные слои дорожных одежд из цементогрунтов с указанными добавками химических веществ

4

устраивают на дорогах II-I1I и низших категорий в районах с резко континентальным климатом, где предъяв -ляются весьма жесткие требования к морозостойкое т и и деформативности применяемых материалов.

5. Пригодность составов цементогрунтовых смесей устанавливают по таблице и результатам лаборатор н ы х испытаний, проводимых по методике, изложенной в приложении 2 СН 25-64 и в приложении 3 ВСН 158-69.

Физико-механические свойства укрепленных материалов

Показатели прочности Свойства песчано-гравийных смесей, песчаных и супесчаных це-ментогрунтов с добавкой ССБ или ГКЖ-94 песчаных и супесчаных це-ментогрунтов с добавкой сырой нефти глинистых це-ментогрунтов с добавкой легкорастворимых химических веществ или из- Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов в возрасте 28 суток, кгс/см^ . . . 60-40 40-20 40-20 Предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов в возрасте 28 су -ток, кгс/см^, не менее 10 6 6 Коэффициент морозостойкости в возрасте 28 су -ток, не менее...... 0,75 0,75 0,75

5

2. Требования к конструкциям и материалам

Конструкции

6.    Конструктивные слои дорожных одежд из цементо-грунтов повышенной морозостойкости и деформативнос -ти для дорог И-Ш категорий с капитальными или облегченными типами покрытий, а также 1У-У категорий рассчитывают в соответствии с "Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа" ВСН 46-72.

7.    Дорожные конструкции с асфальтобетонными и другими типами нежестких покрытий должны удовлетворять следующим требованиям:

а)    иметь достаточную сопротивляемость против образования трещин, которые могут возникнуть в монолитных слоях конструкций при воздействии транспорт н ы х нагрузок, температурных и других напряжений, а также в результате существенного различия теплофизических параметров слоя покрытия или основания и подстилаю -щих их других конструктивных слоев дорожной одежды.

Особенно важно обеспечить трещиностойкость верх -них слоев цементогрунтовых оснований, непосредственно подстилающих асфальтобетонные или другие виды нежестких покрытий;

б)    быть морозоустойчивыми, особенно в районах П-^ТЛ дорожно-климатических зон. При проектировании необходимо предусмотреть, чтобы в процессе промерзания и оттаивания не происходило неравномерных вертикальных смешений, которые могут вызвать образование различных неровностей на проезжей части, что существенно скажется на транспортно-эксплуатационных качест -вах и долговечности дорог;

в)    растягивающие напряжения при изгибе и прогибы в покрытиях из асфальтобетона или других видов нежестких материалов, а также в основаниях из цементо-грунтов не должны превышать допустимых при условии сохранения структуры материала и сплошности слоя;

6

г) толщина отдельного слоя должна обеспечив а т ь надежную работу его в конструкции в период эксплуа -тации. При этом общую толщину дорожной одежды на -значают исходя из условия, чтобы не возникали пластические смешения в подстилающих грунтах земляного полотна.

8.    Указанные выше требования п.7 (а) в части трещиностойкости конструкций дорожных одежд могут быть успешно выполнены только при осушествле н и и комплекса мероприятий, направленных на обеспечение устойчивости и стабильности во времени верхних слоев земляного полотна и его водно-теплового режима, монолитности и сохранения первоначальной структуры оснований и покрытий.

9.    Требования п.7 (в,г) выполняют в процессе расчета конструкций дорожных одежд с учетом специфических свойств применяемых материалов и их деформатив-ных модулей (упругости) и прочностных характеристик, приведенных в ВСН 46-72 и таблице настоящих 'Методических рекомендаций".

10.    Повышенная морозоустойчивость и трешиностой-кость верхних и нижних слоев оснований дорожных одежд из цементогрунтов с добавками химических веществ позволяет рекомендовать для производственного внедрения конструкции дорожных одежд, указанные на рис Л.

11.    Для обеспечения повышенной трешиностойк о с т и асфальтобетонных покрытий в качестве верхних слоев оснований на дорогах II категории используют битумо -минеральные смеси или грунты, комплексно укреплен -ные цементом и битумной эмульсией (ВСН 140-68) толщиной 15-18см (см.рис.1, тип А), а в качестве нижних слоев оснований - материалы достаточно высокой морозостойкости (песчаные и супесчаные грунты, укреп -ленные цементом с добавкой сырой нефти или те же грунты и песчано-гравийные смеси, укрепленные цементом с добавкой ССБ или ГКЖ-94).

7

12. При устройстве дорожных одежд на дорогах II

можно устраиват ь из черного шеб-ня или битумо-минер альных смесей толщиной 8см и более (см.рис, 1, тип Б). Одна ко в этом случае нижние слои оснований устраивают двухслойными с применением в первом (верх -нем) слое (А = 14f 16 см) более деформативно -го матери ала из песчаного или супесчаного грунта, укрепленн ого цементом и добавками сырой нефти или ССБ либо ГКЖ-94 , во втором (нижнем) слое (А « 15-5-17 см) -пео-чаного или супесчаного грунта или песчано-гравийной смеси, укрепленных цементом .

У казанные конструкции наиболее перспективно при -менять в районах с суровым резко континентальным климатом.

8

13.    При строительстве дорог II! категории устраивают конструкции дорожных одежд типа В и Г (см.рис.1).

При устройстве конструкций типа В непосредственно под асфальтобетонные покрытия укладывают более де-формативные и морозостойкие материалы из цементо грунта с добавкой сырой нефти или ССБ либо ГКЖ-94 толщиной 14-16 см.

В качестве нижних слоев оснований применяют песчано-гравийные смеси, песчаные или супесчаные грун -ты, укрепленные цементом, а также глинистые грунты , укрепленные цементом и добавками легкорастворим ы х химических веществ или извести, толщиной 15-18 см.

14.    При устройстве верхних слоев оснований в кон -струкции типа В необходимо учитывать вид укрепляв -мого грунта. Например, применение песчаных грунтов, укрепленных цементом и добавками сырой нефти ,в районах с резко континентальным климатом обеспечивает большую деформативность и морозоустойчивость кон -струкций, чем других грунтов (супесей различного состава), укрепленных таким же способом.

Поэтому для конструкций типа В во II дорожно-климатической зоне предпочтение следует отдавать песча -ным грунтам, укрепленным цементом и добавками сырой нефти или ССБ либо ГКЖ-94. Такой материал применяют в качестве вер> его слоя основания под ас -фальтобетонные или друг. типы нежестких покрытий.

15.    В III—У дорожно-кли этических зонах в качество верхних слоев оснований в к«. чструкции типа В, помимо песчаных грунтов, используют ■'акже и супесчаные грун-ты, укрепленные цементом и добавками сырой нефт и , ССБ или ГКЖ-94.

Нижние слои оснований устраивают из цементогрун -тов, которые применяются в условиях II дорожно-климатической зоны.

16.    Если при строительстве дорог III категории экономически невыгодно устраивать под асфальтобетонные

9