ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

роспвтопор

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДБОРУ СТАБИЛИЗАТОРОВ ГРУНТОВ И ГРУНТОВЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР)

МОСКВА 2017

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Рекомендуемые мокша ю.1 и стабид шито ров грунтов и стабилизированных грунтовых смесей для дорожною строительства

1.Область применения

Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее-методический документ) предназначен для дорожных строительных организаций, предприятий- изготовителей стабилизаторов грунтов, проектных и научно-исследовательских организаций строительного комплекса, образовательных учреждений, а также других заинтересованных лиц. ОДМ распространяется на грунты и грунтовые смеси, обработанные по технологии стабилизации, комплексной стабилизации, комплексного укрепления грунтов для дорожного строительства ¹

ОДМ 218.3.076-2016

жидкость - воздух, жидкость - жидкость. Способность ПАВ концентрироваться на межфазных границах является их фундаментальным свойством.

3.3.11    Морозостойкость:    Способность    материалов выдерживать

многократное попеременное охлаждение до температур ниже 0°С и оттаивание без признаков разрушения или значительного снижения прочности( ГОСТ 10060.0).

3.3.12    Поверхностное натяжение: Является следствием сил когезии в жидкости, т.е. он связано с силами притяжения между молекулами, по

природе это дисперсионные, диполь-дипольные и индукционные взаимодействия, а также водородные связи; поверхностное натяжение жидкостей эквивалентно свободной поверхностной энергии, и его можно выражать в единицах энергии эрг/см¹ или мДж/м¹.

3.3.13    Предел прочности грунта на одноосное сжатие. К, МПа: Отношение нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади первоначального поперечного сечения.

3.3.14    Стабилизация грунтов: Технологический процесс получения материалов на основе грунтов и стабилизаторов, обеспечивающий Изменение водно-физических свойств грунтов (снижение оптимальной влажности, повышение плотности, уменьшение пучинообразования и т.п.) с осуществлением производства работ как на дороге, так и в смесительных установках с последующим уплотнением при оптимальной влажности.

3.3.15    Слепень засоленности грунта: Характеристика, определяющая количество воднорастворимых солей в грунте (в основном, хлоридов и сульфатов) %.

3.3.16    Степень водонроницаемосги: Характеристика, отражающая способность грунтов пропускать через себя воду и количественно выражающаяся в коэффициенте фильтрации Кф, м/сут.

3.3.17    Размокаемосгь грунта: Способность грунта терять в воде

ОДМ 218.3.076-2016

связность и характеризуется временем и характером размокаяия.

3.3.18    Пучинистость:    Местное    поднятие    поверхности    грунта,

дорожного покрытия, вызванное увеличением объема пучинистых грунтов при их промерзании.

3.3.19    Набухание грунта: Процесс увеличения объема грунта, сопровождаемый развитием давления при взаимодействии с водой или растворами. Величину набухания образцов определяют по приращению объема образца после полного водонасыщения его водой, выраженному в %о отношению к первоначальному его объму.

3.3.20    Степень морозной пучнннстостн грунта: Характеристика пучинистости грунта при промерзании, оценивается относительной деформацией морозного пучения, которая определяется по специальной методике.

3.3.21    Структура грунта: 11ространственная организация компонентов грунта, характеризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количественное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных элементов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия структуры) и определяющаяся составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов грунта.

3.3.22 Укрепление грунтов и других местных материалов: Совокупность мероприятий (внесение вяжущих и других веществ, последовательное выполнение всех предусмотренных технологаческих операций), обеспечивающих в конечном итоге коренное изменение структуры и свойств укрепляемых материалов с приданием им требуемой прочности, водо- и морозостойкости, осуществляется в дорожном и аэродромном строительстве.

3.3.23 Фильтрация: Пропускание жидкости в структуру материала или сквозь нее с одновременным сдерживанием грунтовых и подобных им

12

ОДМ 218.3.076-2016

частиц.

3.3.24 Число пластичности 1_Р: Разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W] и на границе раскатывания W_p.

4. Классификация грунтов по степени их пригодности для ра {личных видов стабилизации и комплексного укрепления грунтов.

Грунты, обработанные стабилизаторами, следует подразделять на грунты: стабилизированные, комплексно стабилизированные и комплексно укрепленные - рисунки 1,2 (Приложение) [3]. Стабилизированные грунты получают по технологии перемешивания грунтов при оптимальной влажности с малыми дозами стабилизаторов-актнвных добавок, не являющимися вяжущими. Комплексно стабилизированные грунты получают по той же технологии, но с использованием, помимо добавок стабилизаторов, еще и до 2% вяжущих (органических или минеральных). И наконец, комплексно укрепленные грунты отличаются от комплексно стабпиизир(хшнных содержанием вяжущих более 2%.

4.2    Все разновидности грунтов и стабилизаторы, используемые для их обработки, по своим химическим свойствам должны быть совместимы вне зависимости от вида этой обработки и элемента дорожной конструкции, где данный грунт предполагается использовать. Общие условия химической совместимости грунтов и стабилизаторов следует определять по дорожной классификации стабилизаторов (Приложение, рис. 2) [2].

4.3    После определения вида грунта и выбора совместимой с ним группы стабилизаторов по их виду (катионные, анионные или универсальные), следует дополнительно, провести лабораторные исследования, связанные с тем, что при том или ином виде химической

ОДМ 218.3.076-2016

активности реальный грунт может иметь различный гранулометрический состав, а главное, содержать различное количество тонко-дисперсной части (пылеватые и глинистые частицы) и других составляющих своей структуры.

4.4    Выполненные исследования показывают, что на эффективность стабилизированных и комплексно укрепленных грунтов, в конечном счете, оказывают следующие показатели естественных грунтов:

-    содержание глинистых частиц, %;

-    содержание песчаных частиц, %;

-    число пластичности;

-    водородный показатель, pH;

-содержание гумусовых веществ,%;

-    содержание гипса, %;

-    содержание легкорастворимых солей: хлоридов и сульфатов, %;

-емкость обмена, мг-экв. на 100 г грунта.

4.5    Следует учитывать, что степень пригодности естественных грунтов для их стабилизации и укрепления, оцениваемая с позиций использования их с максимальной функциональной эффективностью в том или ином элементе дорожной конструкции, зависит от взаимного, наиболее благоприятного, количественного сочетания указанных в п 4.4 показателей.

4.6    Рекомендуемые параметры этих величин, а также степень пригодности фунтов к способу их обработки (стабилизации, комплексной стабилизации и комплексного укрепления) приведены в таблице 1.

4.7    Данные требования позволяют, не выполняя специальных

лабораторных работ, произвести более полно, а следовательно и более обоснованно, предварительный отбор и оценку фунтов на предмет целесообразности их обработки стабилизаторами и вяжущими. Причем, по критериям, которые являются основополагающими как при выборе видов природных фунтов, так при определении их свойств для практическою применения    в    различных    дорожных    конструкциях.

ОДМ 218 3.076-2016 Таблица 1.

№ я/ я	Наименование показателей грунтов	Вилы обработки фунта, степень их пригодности
		CiaGiLTiiiaiiHM грунтов		Комплексная стабилн Шинн грунтов		Комплексное укрепление ipyinoB
		Наиболее пригодны	11риголны	Наиболее пригодны	11ри годны	Наиболее пригодны	11рн годны
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Содержание глинистых частиц,% [‘ОСТ 25100	3-12	12-15	3-15	12-25	3-25	12-30
2.	Содержание песчаных часгиц,% от веса сухого грунта <2-0 05 мм)	20-50	Нс менее 20	Болес 50	Болес 40	Более 50	Болес 40
3.	Число пластичности ГОСТ 5180	3- 12	12-17	3-17	12- 20	3- 20	12-22

4. Водородный показатель, pH. ГОСТ 26423 6-8 5-10 6-8 5-10 6-8 5-10 5. Содержание гумусовых веществ,% Не более 1 11е более 2 11е более 1 11е более 2 11е более 2 1 !е более 4 [ОСТ 23740. ГОСТ 23593 6. Содержание гипса.% Не более 2 Не более 2 Нс более 3 Не более 3 Не более 10 Не более 10 ГОСТ4013 7. Содержание легко- растворимых солей,% -хлориды; Не более 2 Не более 1 Не более 2 Не более 3 Не более 3 11е более 3 сульфаты. отсутствуют Не более 1 Не более 1 Не более 1 Не более 2 11е более 4 ГОСТ 26425, ГОСТ 26426

ie

ОДМ 218.3.076-2016

определения прочности по контрольным образцам.

ГОСТ 12071-2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.

ГОСТ    12536-2014.    Межгосударственный    стандарт.    Грунты.    Методы

лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.

ГОСТ 20276-2012. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости.

ГОСТ 23161-2012. Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности.

ГОСТ 23558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.

ГОСТ    12248-2010.    Межгосударственный    стандарт.    Грунты.    Методы

лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. ГОСТ 25100    -    2012.    Межгосударственный    стандарт.    Грунты.

Классификация.

ГОСТ 25584-90. Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации.

ГОСТ 8269.1-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы химического анализа.

ГОСТ 26262-2014. Грунты. Методы полевого определения глубины сезонного оттаивания.

ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки.

ГОСТ 30416- 2012. Межгосударственный стандарт. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.

з

ОДМ 218.3.076-2016

3. Термины и определения.

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями, учитывающие ГОСТ 2 9213-91 (ИСО 896-77) и соответствующие требованиям рекомендаций [1-

5].

3.1. Термины и определения, относящиеся к элементам дорожной конструкции.

3.1.1    Дорожная конструкция: Многослойная система, состоящая из дорожной одежды и земляного полотна под дорожной одеждой.

3.1.2    Дорожная одежда: Искусственная конструкция в пределах

проезжей части автомобильной дороги, состоящая из дорожного покрытия и слоев основания (одного или нескольких) воспринимающая многократно повторяющееся воздействие транспортных    средств и

погодно-климатических факторов, обеспечивающая    передачу

возникающих усилий на грунт земляного полотна.

3.1.3    Дополнительные слон основания (морозозащитные, теплоизоляционные, дренирующие и др.): Слои между основанием и подстилающим грунтом на участках с неблагоприятными погодно климатическими и грунтово-гидрологическими условиями.

3.1.4    Земляное полотно: Дорожное сооружение, служащее основанием для размещения конструктивных слоев дорожной одежды и других элементов дороги, строится в виде насыпей или выемок, а на косогорах - в виде полунасыпи - полувыемки и к земляному полотну относятся связанные с ним водоотводные сооружения: кюветы, канавы, резервы, дренажные устройствам ширина земляного полотна - расстояние между бровками - нормируется в зависимости от категории дорог.

3.1.5    Насыпь: Геотехническое сооружение, имеющее заданный поперечный профиль, устраиваемое из природных или техногенных

4

ОДМ 218.3.076-2016

грунтов путем их послойной отсыпки и уплотнения до требуемой степени плотности различными способами.

3.1.6    Основание: Несущая прочная часть одежды, обеспечивающая совместно, с покрытием перераспределение и снижение давления на расположенные ниже дополнительные слои или грунт земляного полотна (подстилающий грунт).

3.1.7    Основание из укрепленных грунтов: Конструктивный нижний слой дорожной одежды, устроенный из грунтов, обработанный органическими или неорганическими вяжущими в присутствии различных добавок или без них с помощью грунтосмесительной техники или в стационарной установке с вывозом смеси на дорогу и уплотненный, устраивается под усовершенствованные покрытия, а на дорогах IV и V категорий.

3.1.8    Покрытие: Верхняя часть одежды, воспринимающая усилия

от колес автотранспортных средств и подвергающиеся непосредственному у воздействию    атмосферных факторов. Может устраиваться из

укрепленных грунтов при строительстве местных и внутрихозяйственных дорог с защитным слоем износа.

3.1.9    Рабочий слой: Верхняя часть земляного полотна, располагающаяся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5м от поверхности покрытия проезжей части.

3.1.10    Стабильные грунты и слон насыпи: Слои, отсыпанные из сыпучих (или сыпучемерзлых), а также талых связных непучинистых грунтов, плотность которых в насыпи соответствует нормам.

3.2 Термины н определения, относящиеся к материалам (стабилизаторам и грунтам).

5

ОДМ 218.3.076-2016

3.2.1 Анионные (аннопактивные) ИЛИ: ПАВ. которые в водных щелочных растворах диссоциируют с образованием отрицательн заряженного иона (аниона), применяются в качестве стабилизаторов при обработке грунтов. ПАВ, состоящие из гидрофильной части (содержат карбоксильные, сульфонатные, сульфатные или фосфатные группы) и гидрофобной части (алкильные или алкиларильные группы, содержащие в гидрофобной цепи 12-18 атомов углерода).

3.2.2    Амфолитныс (амфотерные) ПАВ: ПАВ, которые в водных растворах в зависимости от среды проявляют разные свойства: в кислой -катионные, в щелочной -анионные, являются универсальными стабилизаторами при обработке грунтов.

3.2.3    Вяжущее вещество (матер нал): Активная добавка, вступающая в химическую реакцию с грунтом и/или грунтовыми водами и образующее с грунтом новые структу рные связи.

3.2.4    Вяжущее вещество цементною типа: Цемент, известь, гипс, печной шлак, зольная пыль, торфяная зола, кремнеземная пыль и иные материалы, используемые для химического укрепления грунтов.

3.2.5    Грунт:    Горные породы, техногенные образования,

представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

3.2.6    Грунт органическою происхождения: Грунт, содержащий органические вещества.

3.2.7    Грунт земляного полотна: Естественный или техногенный грунт, уплотненный до требуемой степени плотности и служащий основанием для конструкции дорожной одежды.

3.2.8    Диспергаторы: Поверхностно-активные вещества, активные на границе двух несмешивающихся жидкостей или на твердых поверхностях

6

ОДМ 218.3.076-2016

раздела, не образующие структур ни в объеме, ни в поверхностных слоях.

3.2.9 Моногенные поверхностно- активные вещества:    ПАВ,

которые при растворении в воде диссоциируют на ионы-анионы или катионы (в зависимости от того, какими ионами обусловлена поверхностная активность вещества), применяется для обработки грунтов в дорожном строительстве.

3.2.10    Катионактивнме ИЛ В: ПАВ , которые при диссоциации в кислых растворах образуют положительно заряженные ионы - катионы, используются в качестве стабилизаторов при обработке грунтов. ПАВ, содержащие атом азота, несущий положительный заряд, т.е. это амины или четвертичные аммониевые соединения, четвертичные аммониевые соединения нечувствительны к изменению pH.

3.2.11    Микроэмульсни: Смеси масла, воды и ПАВ, состоят из отдельных агрегатов, разделенных монослоем ПАВ, это термодинамически устойчивые системы, размеры агрегатов составляют ~10 нм, образуются при высокой концентрации ПАВ, межфазные пленки «масло»- вода могут иметь большую кривизну.

3.2.12 Минеральные    добавки: Высокодисперсныс материалы, природного или искусственного происхождения, содержащие в своем составе минералы.

3.2.13    Неионогенные (ненонные): ПАВ, которые в водных растворах не образуют ионов, но растворимость их обусловлена наличием функциональных групп, имеющих сродство к воде; ПАВ, содержащие в качестве полярных групп полиэфирные, либо поли гидроксильные фрагменты.

3.2.14    Поверх110С1но-акг11вные вещества (ПАВы): Химические соединения или полимерные добавки, которые адсорбируются на поверхностях раздела жидкостей (например,воды) и влияют на их физико-химические или химические свойства, применяются в дорожном

7

ОДМ 218.3.076-2016

или аэродромном строительстве.

3.2.15    Связный грунт: Грунт, сохраняющий вязкость в процессе изменения его формы и характеризуемый тем или иным числом пластичности более 1.

3.2.16    Стабилизаторы: Многокомпонентные системы, включающие своем составе, в основном, поверхностно-активные вещества как ионогенного типа, так и неионогенного и обладающие свойствам гидрофобизаторов, суперпластификаторов, полимеров, применяемые строительстве для обработки грунтов с целью изменения их воднофизических свойств.

3.2.17    Стабилизаторы структурированные: То же, что и стабилизаторы, но содержащие в своем составе вяжущие (до 2-х%, более 2-х %), для ускорения взаимодействия ПАВ с грунтом, применяются для изменения водно-физических и физико-механических свойств грунтов.

3.2.18    Стабилизаторы иаиоструктурые: Стабилизаторы кагионактивные, анионактивные, универсальные, включающие в своем составе добавки с наночастицами (природные - песчаные или грунтовые порошки, искусственные порошковые смеси).

3.2.19 Стабилизаторы универсальные: стабилизаторы амфолитные по п.3.2.2.

3.2.20 Эмульсин: Это дисперсии одной жидкости в другой; при этом эти две жидкости не смешиваются друг с другом, капли жидкости в эмульсии образуют дисперсную фазу, а окружающая их жидкость дисперсионную среду. Эмульсии делят на два основных типа: «масло» в воде и вода в «масле». «Масло» подразумевает органическую фазу. Эмульсии неустойчивы и во времени расслаиваются, размеры капель эмульсии относительно большие:    1-И0    мкм.    Они    стабилизируются

умеренным количеством ПАВ (5-^-6% в расчете на водную фазу), кривизна межфазной поверхности «масло»-вода небольшая.

8

ОДМ 218.3.076-2016

3.2.21 Эмульгаторы:    ПАВ    (поверхностно-активные    вещества),

понижающие межфазное натяжение до низких значений и быстро диффундирующие ко вновь возникающей межфазной поверхности, т.к. только при условии образования монослоя ПАВ она будет устойчива к коалесценции (примеры: ал кил сульфаты, алкилсульфонаты, соли жирных кислот, лецитин и др.).

3.3 Термины и определении, от носящиеся к свойствам, явлениям, характеристикам и технологическим процессам.

3.3.1    Адсорбция ПАВ на межфазных границах: Движущей силой адсорбции ПАВ на поверхностях и на межфазных границах является

снижение свободной энергии границы раздела, стремление ПАВ концентрироваться на межфазных границах является их фундаментальным свойством. Чем сильней эта способность, тем выше эффективность ПАВ. Степень концентрирования ПАВ на поверхности зависит от их строения и природы контактирующих ПАВ. Эффективное ПАВ должно иметь низкую растворимость в жидких фазах. ПАВ, нерастворимые в воде и в неполярных жидкостях, локализуются на межфазных границах и очень эффективно снижают межфазное натяжение.

3.3.2    Гидроизоляция: Предотвращение или ограничение перемещения жидкостей.

3.3.3    Гранулометрический состав: Количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах.

3.3.4    Динамическое поверхностное натяжение: Это изменение поверхностного натяжения до момента достижения равновесия, при равновесии компонент с более низким поверхностным натяжением адсорбируется на поверхности, а поверхностное натяжение раствора

понижается.

1

Нормативные ссылки.

В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 125-79. Вяжущие гипсовые. Технические условия.

ГОСТ 3344-83. Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительства.

ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний.

ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.

ГОСТ    10060-2012.    Межгосударственный    стандарт.    Бетоны.    Методы

определения морозостойкости.

ГОСТ    10180-2012.    Межгосударственный    стандарт.    Бетоны.    Методы