МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СОЮЗДОРНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ОСНОВАНИЯМИ ИЗ ТОЩЕГО БЕТОНА

Утверждены замдиректора Союэдоркин канд.техн.наук В.М. Юмашевым

Одобрены Главным управлением капитального строительства Ленгорнсполхома (Nj8/9S-18 от 18.04.85)

Москва 1986

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ОСНОВАНИЯМИ ИЗ ТОЩЕГО БЕТОНА. Союздорнии. М., 1986.

Предложены типы нежестких дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями и бетонными основания -ми, запроектированные исходя из новых принципов конструирования. Даны специальные требования к то шему бетону, указания по проектированию его состава и технологии строительства.

Табл.4.

© Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт, 1986

Для тощего бетона применяют шебеночно-песчаные, гравийно-песчаные и щебеночно-гравийно-песчаные смеси.

Щебень из природного камня, щебень из шлака, щебень из гравия, гравий, природный песок, а также песок из отходов дробления горных пород должны удовлетворять требованиям соответственно ГОСТ 8267-82, ГОСТ 3344-83, ГОСТ 10260-82, ГОСТ 8268 - 82, ГОСТ 8736-77. Марка щебня по пластичности частиц, образующихся в нем при истирании, - Пл. 1 (ГОСТ25607-83).

3.4.    Зерновой состав смесей должен удовлетворять требованиям табл.2.

При этом для обеспечения сдвигоустойчивости незатвердевшего материала и минимальной усадки в про -цессе твердения и эксплуатации допускается число пластичности отсева из частиц мельче 0,14 мм выше 2 (марка каменного материала по пластичности, в соответствии с ГОСТ 25607-83, - Пл.1).

Если применяемый для приготовления тощего бетона щебень удовлетворяет требованиям ГОСТ 8267-82, а зерновой состав песка - ГОСТ 8736-77, соотв етс тв и е зернового состава смеси требуемому по табл.2 необязательно.

3.5.    Для бетонных смесей с зернами до 70 мм, а также для составов с повышенным содержанием крупных зерен (в пределах требований табл. 2), применяют лег-коуплотняемый щебень осадочных пород с прочностью на сжатие не более 60 МПа.

3.6.    Для затворения тощего бетона следует приме -нять воду, соответствующую ГОСТ 23732-79.

Количество воды для затворения назначают из условия обеспечения оптимальной влажности бетонной смеси (ориентировочно 5-8% массы сухого заполнителя ) . Жесткость тощего бетона должна быть 90-120 с с тем, чтобы обеспечивать уплотнение ее не менее чем до 100% максимальной плотности, устанавливаемой в лаборатории.

to

Таблица 2

Номен клатуру- НОЯ круп ность зерен смеси, мм Содержание %, зерен мельче мм 70 40 20 10 5 2,5 1,25 0,63 0,28 0,14 0,071 70-0 95-100 68-80 37-67 26-57 19-51 16-46 13-40 11-32 8-23 4-14 0-5 40-0 95-100 58-80 36-66 25-56 18-50 15-43 12-35 8-25 4-15 0-5 20-0 95-ЮС 56-80 35-66 25-56 18-49 15-41 10-29 5-17 0-5 10-0 i 90-100 54-80 34-66 25-56 18-47 13-33 7-19 0-5

Таблица 3

Марка цемента по ГОбт 10178-76 Максимально допускаемый расход цемента, кг, на 1 м3 тощего бетона марок 75 100 150 300 120 180 240 400 по 160 210 500 100 140 180

3.7.    Расход цемента не должен превышать приве * денного в табл.З.

Если по данным подбора состава для получения про, ектной марки тошего бетона расход цемента превышает приведенный в табл.З, то необходимо улучшать каменные материалы (провести обогащение, дробление, промывку) или их заменять.

3.8.    Чтобы снизить водопотребность, улучшить структуру пор, отрегулировать сроки схватывания и твер -дения тошего бетона, применяют поверхностно-актив -ную добавку - сульфитно-дрожжевую бражку по ОСТ 81-79-74. Ориентировочное количество добавки -0,5-1% массы цемента.

В качестве ускорителя твердения бетона при производстве работ зимой применяют хлористый кальций (ГОСТ 450-77) с расходом до 3% массы цемента.

4. Проектирование состава тощего бетона

4.1. Состав тощего бетона проектируют расчетно -экспериментальным методом, определяя оптимальное содержание в 1 м бетона заполнителей, цемента, до -бавки ПАВ (при необходимости) и воды. Перед подбором смеси следует проверить качество всех компонентов в соответствии с пп. 3.3-3.7.

При проектировании состава:

рассчитывают соотношение масс крупного и мелкого заполнителей (далее условно крупный заполнитель будем называть щебнем, а мелкий - песком);

назначают оптимальную влажность и эксперимен тально определяют максимальную плотность смеси инертных заполнителей;

назначают ориентировочный расход цемента и экспериментально устанавливают зависимость прочности от его содержания;

уточняют состав тощего бетона по результатам испытания контрольных образцов.

13

4.2. Для расчета расхода щебня и песка предвари -тельно устанавливают:

зерновые составы щебня и песка; насыпную плотность щебня;

плотность зерен крупнозернистых каменных материа

лов;

плотность скелета песка; пустотность щебня.

Эти показатели определяют при испытании проб, отобранных с питателей цементобетонного смесителя или из штабелей на цементобетонном заводе.

4.3. Если в щебне содержится более 5% песчаных зерен,образовавшихся при погрузочно-разгрузочных работах, транспортировании и складировании, а в песке - более 5% гравийных (щебеночных) зерен, то, исходя из их фактических зерновых составов, устанавливают оптимальное соотношение масс щебня и песка таким, при котором с учетом возможного разброса в составах реальные гранулометрические кривые наилучшим образом вписались в диапазон показателей оптимальных смесей (см.табл.2). Для этого средний зерновой состав подобранной смеси (по теории вероятности - его матема -тическое ожидание) должен максимально приближаться к эталонному (табл.4) с показателями, соответствующими середине этого диапазона.

Оптимальное содержание крупной составляющей X (доли единицы) в двухкомпонентной смеси устанавли -вают по формуле

ос=

где

t - порядковый номер размерной фракции составленной смеси;

K_t,m_t,C_t - содержание этой фракции соответственно в крупной и мелкой составляющей и в эталонной смеси (по табл.4), %.

Таблица 4

Номенклатурная крупность зерен смеси, мм Содержание, %, зерен фракции, мм 120-70 70-40 о СЧ 1 О ЧГ 20-10 10-5 5-2,5 2,5-1,25 со со о 1 со сч •—< 0,63-0,28 тГ о 1 СО сч о 0,14-0,071 мельче 0,071 70-0 3 27 18 10 7 4 4 5 6 7 7 2 40-0 3 28 18 10 7 5 6 7 7 7 2 20-0 3 29 18 10 7 6 8 8 9 2 10-0 5 28 17 9 8 10 10 11 2

Оптимальное соотношение масс щебня и песка уста -навливают по формуле ос

⁰⁴ i-x

4.4. Если в щебне содержится менее 5% песчаных зерен, а в песке - менее 5% гравийных (щебеночных) зерен, либо до подачи в бетонный смеситель эти фракции отсеивают от исходных материалов, то ориентировочный расход крупного заполнителя (Що) в смеси тощего бетона можно определить по формуле

4 ООО ПК _t ^

J°Kp

где Л - пустотность щебня, доли единицы;

К - коэффициент раздвижки щебеночного каркаса растворной частью (рекомендуется назначать в пределах 1,5-1,65);

плотность соответственно насыпного щебня и его зерен.

15

4.5. Ориентировочный расход мелкого заполнителя (песка) устанавливают по формуле

По = 1000JV п ,

^где Рп - плотность скелета песка, уплотненного под статической нагрузкой 30 МПа,

и определяют оптимальное соотношение масс щебня и песка.

По

4.6. Количество воды в тощей бетонной смеси назначают из условия достижения максимальной плотности скелета уплотненного бетона (в пересчете на массу сухих материалов). Ориентировочно оптимальную влажность шебеночно-песчаной смеси ( W_c) назначают в зависимости от средней плотности зерен ( Рср )» устанавливаемой по формуле

Пр^и Лр “ 2,6 г/см³ W₀ = 5%; при 2,55 г/см^э< < 2,6 г/см³ W₀= 6%; при 2,5 г/см³<Д_р< 2,55 г/см³ W₀~l%; при 2,4 г/см^э< д_р< 2,5 г/см³ W₀=8%.

Если в щебеночно-песчаной смеси содержится более 5% частиц мельче 0,071мм (см.п.3.4), то оптимальную влажность увеличивают на 2%.

4.7. Для уточнения расхода щебня и песка в соот -ветствии с установленными показателями приготавливают смесь инертных материалов, в соответствии с оптимальной влажностью добавляют воду и изготовляют цилиндрические образцы. Уплотняют тощие бетонные смеси, как и асфальтобетонные, комбинированным методом по ГОСТ 12801-84, кроме операций по нагреву

16

УДК 625.855.3:625.731.2

Предисловие

В последние годы в практику дорожного строительства внедряют комбинированные дорожные одежды с асфальтобетонным покрытием и цементобетонным основанием. Наряду с положительным опытом строительст в а. и эксплуатации таких дорожных одежд наблюдается в определенных условиях их преждевременное разруше -ние, а выполнение предложений по утолщению конструктивных слоев приводит к неэкономичным решениям. Внедрение комбинированных дорожных одежд сдерживают также действующие нормативы по ограничению движения строительных автотранспортных средств по не -затвердевшему бетону.

Обобщение опыта применения комбинированных дорожных одежд на основе экспериментально-теоретиче -ских исследований по сопротивлению конструктивных слоев воздействию автомобильных нагрузок позволило разработать новые принципы проектирования и строи -тельства, допускающие образование трещин в основа -нии и исключающие их в асфальтобетонном покрытии.

Дорожные одежды рекомендуемых типов с оптималь» ным сочетанием толщин асфальто- и цементобетонных слоев применяют с 1976 г. в дорожном строитель с т ве г.Ленинграда: тресты "Лендорстрой"и "Лендорстрой-2* ежегодно укладывают 50-80 тыс.м³ с экономическим эффектом до 1 руб. на 1 м^. Опытно-производственное строительство таких дорожных одежд проведено трестами "Севзапдорстрой" и "Камдорстрой".

Настоящие "Методические рекомендации по применению технологичных конструкций нежестких дорожных одежд с основаниями из тощего бетона" разработали кандидаты технических наук А.О.Салль, П.И.Теляев

(Ленинградский филиал Союздорнии), Л.А.Марков ( Со-юздорнии), В.Л.Корюков и инж.В.В.Киселев (Белдорнии).

Замечания и предложения просим направлять по адресу: 143900, Московская обл., Балашиха-6, Союздор -нии или 191065, Ленинград, Д-65, ул.Герцена, 19, Ленинградский филиал Союэдорнии.

1. Общие положения

1.1.    "Методические рекомендации" содержат указания по проектированию и строительству дорожных одежа с основаниями из тощего бетона на дорогах 1-1У категорий, а также по проектированию составов и приготовлению бетонных смесей.

1.2.    Комбинированные дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями и цементобетонными основаниями перспективны, что обусловлено следующим:

традиционные щебеночные и гравийные основания уменьшают эксплуатационную надежность дорожных одежд и не обеспечивают требуемого уровня индустриализации скоростного строите ьетва; для таких оснований более эффек -тнвны смеси, обработанные вяжущими;

из-за дефицита битума практически исключается возможность повсеместной замены неукрепленных ос -нований асфальтобетонными и во взаимосвязи с предыдущим условием возникает необходимость расширить применение цемента в строительстве дорожных одежд, включая основания. Уменьшение толщины асфальтобе -тонных слоев при комплексном укреплении материалов основания цементом и битумом не избавляет от обще • го перерасхода битума на устройство нежесткой дорожной одежды (см. "Указания по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими" СН 25-74 и "Инструкцию по проектированию дорожных одежд нежесткого типа" ВСН 46-83) и по -этому не решает задачи экономии битума;

в большинстве районов страны отсутствуют кондиционные каменные материалы, необходимые для строи -тельства устойчивых против эрозии цементоб етон н ых покрытий; допуски к материалам для асфальтобетонных покрытий более широки, - это расширяет область применения комбинированных дорожных одежд;

5

при практикуемом строительстве дорог без устройства объездов, а также с дополнительными слоями основания из одномерных песков с пониженной сдвигоус-тойчивостью необходимы конструкционные материалы, обеспечивающие проезд построечного транспорта по све-жеуложенному основанию; цементогрунт и виброуплот -ненный высокомарочный бетон этому требованию не удовлетворяют (СНиП 111-40-78).

1.3.    К нежестким .относятся дорожные одежды, слои которых устраивают из асфальтобетона и из обработанных вяжущими материалов пониженной жесткости. Жесткость слоя основания из низкомарочного цементобетона толщиной 12-22 см уменьшается в процессе строительства и эксплуатации дороги в результате образования сетки тонких трещин от совместного воздействия повторных автомобильных нагрузок и температурно-усадочных напряжений. При этом в основании создается устойчивая трещиновато-блочная структура с блоками 0,5-1,5 м.

1.4.    Под тощим бетоном понимается дорожный бетон марок 75, 100, 150, состав которого подбирается из условия достижения в результате уплотнения катками вибрационного и статического действия максимальной плотности, сдвигоустойчивости смеси в незатвердев -шем состоянии, минимальной усадки при небольшом расходе цемента и воды.

По основанию из свежеуложенного тощего бетона допускается пропускать строительный транспорт для проведения дальнейших работ по устройству нежесткой дорожной одежды, а при определенных условиях - тран -зитное автомобильное движение с расчетной интенсив -ностью, приведенной к автомобилю группы А, до 200 авт./сут.

Для устройства такого основания применяют широко доступные машины и механизмы; устанавливать рельс-формы не обязательно. Тощий бетон укладывают без

6

швов расширения. Из способов ухода за твердею ш им материалом допускается поливка водой.

Применение подобранных зернистых смесей с ограниченным содержанием пылевато-глинистых частиц, полученных путем смешения материалов в установке, обеспечивает более широкую пространственную однород -ность и долговечность уложенных в конструкцию материалов по сравнению с цементогрунтами. Повышенные ровность и жесткость оснований из тощего бетона позволяют сократить до двух число вышеукладываемых асфальтобетонных слоев.

1.5.    Нежесткие дорожные одежды с основаниями из тошего бетона имеют более высокую несущую способность и поэтому рекомендуются для дорог, на которых ожидается проезд грузовых автомобилей с осевой нагрузкой не менее 100 кН, включая дороги в сельской местности, по которым предполагается нерегулярн ы й подвоз тяжелых грузов при капитальном строительстве.

1.6.    "Методические рекомендации по применению технологичных конструкций нежестких дорожных одежд с основаниями из тошего бетона" дополняют "Методические рекомендации по проектированию и строительству дорожных одежд с асфальтобетонными покрытия м и на основаниях из бетона разных марок" (М., 1971 ) и развивают "Инструкцию" ВСН 46-83, ГОСТ 8424-72 и главу СНиП Ш-40-78.

2. Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд с основаниями из тощего бетона

2.1. При конструировании верхних слоев дорожи о й одежды из монолитных материалов необходимо преду -смотреть, чтобы трещины основания не копировались в покрытии, для чего следует общую толщину асфальто -

7

местных песчано-щебеночных (гравийных) смесей при повышенном содержании в смесях пылевато-глинист ых частиц.

2.2.    Толшины асфальтобетонных слоев, основания из тощего бетона в. конструкции 1-го типа и трешинопре-рываюшей прослойки из щебня, обработанного цементно-песчаной смесью по способу пропитки, в конструкции 2-го типа назначают по табл Л. Двухслойный асфальтобетон предусматривает верхний слой из плотного ас -фальтобетона минимальной конструктивной толщиной 4 см для дорог I-II категорий и Зсм для дорог КМУка; тегорий и нижний слой из пористого асфальтобетона. При соответствующем технико-экономическом обосно -вании в нижнем слое допустима замена пористого асфальтобетона высокопористым (по ГОСТ 9128-84), при этом толщину слоя следует увеличивать в 1,2 раза.

Толщины оснований из щебня и песчано-шебеночной (гравийной) смеси в конструкции 1-го типа и из тощего бетона в конструкции 2-го типа назначают по ре -зультатам расчета прочности подстилающих слоев на сдвиг. Общую толщину дорожной одежды, включая допол-нительные песчаные слои, устанавливают по расчету прочности на сдвиг нижележащих грунтов земляного полотна в соответствии с ВСН 46-83; расчетный модуль упру -гости слоя из тощего бетона принимают 1200 МПа.

Примеры проектирования дорожных одежд со слоя -ми из тощего бетона приведены в прил.1.

2.3.    Дополнительные слои основания, кроме общих функций дренирования и морозозащиты, выполняют функции технологического слоя, по которому обеспечива -ется проезд построечного транспорта, укладочных и уплотняющих машин при устройстве основания из тощего бетона.

При укладке основания на подстилающие слои из одномерных песков с плотностью скелета в уплотненном состоянии менее 1,8 г/см³ предусматривают защитные

9

слои. Толшина этИЧ слоев из гравийно- и шебеночно -песчаной смесей, отсевов из магматических пород или крупных песков оптимального состава - 8-12см. Щебеночно-песчаный слой можно устраивать путем втапли-. вания в песок крупного щебня с расходом 8 м³ на ЮОм^ поверхности.

Защитные слои можно устраивать укреплением верхней части песчаного слоя (5-8 см) вяжущими: демен -том (2-4%), активной золой уноса (10-15%), битумной эмульсией (3-5%).

3. Требования к материалам для тощего бетона

3.1.    Для устройства основания применяют тощий бетон, как правило, марки 75 по пределу прочности при сжатии. Бетон марок 100 и 150 целесообразно использовать при укладке материалов в сложных погодных уо ловиях (атмосферные осадки, отрицательные темпера -туры) и при необходимости пропуска по дороге в процессе строительства интенсивного автомобильного движения (от 50 до 200 тяжелых автомобилей группы Л в сутки); повышение при этом расхода цемента требует технико-экономического обоснования с учетом эконо -мии на строительстве объездных дорог.

Так как расчет прочности слоя из тощего бетона на растяжение при изгибе (для нежестких дорожных одежд) не проводится, требований к пределу прочности на растяжение при изгибе не предъявляют.

3.2.    Марка тощего бетона для нежестких дорожных одежд по морозостойкости должна быть не ниже MP3 15 для дорог в 1У и У дорожно-климатических зонах, MP3 25 - во II и в III зонах и MP3 50 - в I зоне. Морозостойкость определяется по ГОСТ 10060-76.

3.3.    В качестве вяжущего для приготовления тощего бетона применяют цемент марки 300 и выше, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178-76.