Министерство транспортного строительства
СССР

Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт
Союздорнии

ПРЕДЛОЖЕНИЯ
по комплексным методам укрепления грунтов,
применяемых при строительстве дорог II-IV категорий
в различных климатических условиях

Балашиха

Московской области

1967

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

Комплексные методы сочетают в себе коренное качественное воздействие на грунт основного вяжущего материала, например, портландцемента с добавками других активных веществ, изменяющих коллоидно-химическую природу и среду грунта и создающих наиболее благоприятные условия для протекания процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента, что способствует получению более прочной структуры цементогрунта.

Возможность широкого применения указанных методов в настоящее время практически доказана и обеспечена выпуском грунтосмесительных и других машин, с полной комплексной механизацией производства работ по укреплению грунтов цементом с химическими и другими добавками.

"Предложения по комплексным методам укрепления грунтов, применяемых при строительстве дорог II-IV категорий в различных климатических условиях дополняют "Указания по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами" СН 25-64. Внедрение настоящих "Предложений" позволит значительно расширить область применения грунтов, не поддающихся эффективному укреплению за счет использования связных тяжелых грунтов различных генетических типов. При этом предусматривается введение тех или иных химических веществ, позволяющих устранить вредное влияние специфических свойств отдельных видов грунтов и тем самым создать нормальные условия твердения цементогрунтовых смесей и обеспечить требуемую прочность цементогрунта. В ряде случаев применение предлагаемых способов укрепления может обеспечить существенную экономию цемента - 20-40 % по сравнению с установленной нормой расхода вяжущего для данной разновидности грунта, без всякого ущерба, для его прочностных и других свойств.

"Предложения" составлены докт. геол.-минер. наук, проф. В.М. Безруком и инж. И.Л. Гурячковым с участием инж. Л.Д. Тимофеевой.

Все замечания по данным "Предложениям" просьба направлять по адресу: Балашиха-6 Московской обл., Союздорнии.

ЗАМ. ДИРЕКТОРА СОЮЗДОРННИ

кандидат технических наук                                                                                 - Н. Горелышев

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО КОМПЛЕКСНЫМ МЕТОДАМ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДОРОГ II-IV КАТЕГОРИЙ В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ. Союздорнии, Балашиха Московской обл., 1967. "Предложения" составлены докт. геол.-минерал. наук В.М. Безруком и инж. И.Л. Гурячковым при участии инж. Л.Д. Тимофеевой

Изложены рекомендации по эффективному укреплению цементом с добавкой химических веществ грунтов различного генезиса и гранулометрического состава.

При этом предусматривается, что введение добавок химических веществ в грунты позволяет устранить или существенно ослабить вредное влияние специфических свойств отдельных видов грунтов. Даны сведения по рекомендуемым расчетным модулям деформации и упругости грунтов, укрепленных цементом с добавкой химических веществ.

Даны соответствующие рекомендации по технологии производства работ с применением линейных специализированных отрядов дорожных машин с использованием грунтосмесительных машин типа Д-391 или дорожных фрез Д-530, стационарных установок С-543 (Д-709) или Д-370, а также сведения по технике безопасности при работе с химическими веществами.

Табл. - 6, прилож. - 3

I. Устройство земляного полотна и требования
к грунтам, обрабатываемым цементом
и другими химическими веществами

Для создания устойчивых, прочных и долговечных конструктивных слоев дорожных одежд из грунтов, укрепленных цементом с добавкой различных химических веществ, при строительстве дорог II-IV категорий во II-V дорожно-климатических зонах, необходимо при сооружении земляного полотна строго руководствоваться СНиП П-Д.5-62 и "Инструкцией по сооружению земляного полотна автомобильных дорог" ВСН 97-63.

1. При этом необходимо также учитывать следующее.

а) При производстве работ по устройству конструктивных слоев дорожных одежд из глинистых грунтов, укрепленных цементом, нельзя допускать переувлажнения грунтов земляного полотна, на которых предусматривается устройство слоев из укрепленных грунтов. Особенно важно это учитывать в районах II или III дорожно-климатических зон, характеризующихся частым выпадением атмосферных осадков.

В целях предохранения земляного полотна от излишнего переувлажнения необходимо при послойном профилировании и уплотнении грунта обеспечивать постоянный крутой поперечный профиль земляного полотна-50-70 %,.

Перед обработкой грунтов цементом по ширине проезжей части излишек грунта срезается ножом автогрейдера и перемещается на обочины, после чего земляному полотну придается требуемый по проекту поперечный профиль. Такой способ сооружения обеспечивает земляному полотну не только высокую требуемую плотность, но и предохраняет его от переувлажнения, способствуя быстрому просыханию, что создает необходимые условия для проезда строительного транспорта по земляному полотну в период незатяжных дождей.

б) При сооружении земляного полотна с использованием грунтов, содержащих легкорастворимые соли, необходимо верхнюю часть земляного полотна отсыпать из грунтов слабо или среднезасоленных, пригодных для укрепления цементом. Это позволит предотвратить проникание солей земляного полотна в укрепленный слой дорожной одежды.

в) При сооружении земляного полотна из засоленных грунтов, в которых уровень грунтовых вод расположен вблизи от поверхности (выше 1-1,5 м), необходимо отсыпать верхнюю часть земляного полотна из грунтов, пригодных для укрепления цементом. При этом верхнюю часть следует укреплять молотой негашеной или негашеной гидрофобной известью, взятой в количестве 2-4 % по весу, что позволит предотвратить избыточное увлажнение и дальнейшее засоление верхних слоев земляного полотна, подстилающих конструктивные слои дорожной одежды из цементогрунта.

г) Работы по укреплению засоленных, в том числе и сильносолонцеватых, грунтов должны проводиться в сроки, когда влажность грунтов наиболее близка к оптимальной и их легче размельчать и уплотнять.

Такими наиболее рациональными сроками рекомендуется считать следующие: на солончаках с высоким уровнем грунтовых вод при глинистых грунтах - лето и осень (до начала дождей); на солончаках с высоким уровнем грунтовых вод при песчаных грунтах - весна, начало лета; на солонцах и такырах - весенне-летний период, после просыхания поверхностного слоя грунтов.

При этом следует иметь в виду, что работы по укреплению грунтов цементом в IV-V дорожно-климатических зонах можно проводить либо зимой и ранней весной, либо поздней осенью, когда влажность грунтов не более 0,8 влажности границы текучести и температура воздуха не ниже - 10 °С. Однако при этом необходимо в отдельных случаях вводить добавки химических веществ, связывающих избыточную влажность, превышающую оптимальную.

2. В условиях строительства цементогрунтовых слоев дорожных одежд во II-V дорожно-климатических зонах из глинистых грунтов необходимый для укрепления грунт должен подаваться на подготовленное земляное полотно не ранее, чем за одну и, в крайнем случае, за две смены до его обработки цементом. Перед обработкой слои таких грунтов профилируют и уплотняют до плотности 0,80-0,85 от стандартной. Указанное мероприятие весьма облегчает размельчение грунта и способствует получению требуемого агрегатного состава грунта.

3. При устройстве слоев дорожной одежды из цементогрунтов с использованием засоленных грунтов необходимо с целью уточнения количества и вида тех или иных солей, находящихся в грунте перед его обработкой, вычерчивать по данным изысканий солевой профиль, что позволит не только правильно назначать высоту насыпей и глубину резервов, но и более точно применять те или иные методы укрепления грунтов цементом.

4. При сооружении земляного полотна во II-V дорожно-климатических зонах из песчано-гравелистых, песчаных или супесчаных грунтов грунт отсыпают и уплотняют послойно до верхней отметки цементогрунтового основания. В этом случае обрабатывают грунты грунтосмесительными машинами непосредственно на дороге и движение автомобильного транспорта по земляному полотну не ограничивается. Перед обработкой грунта цементом исправляют поперечный и продольный профили 3-4 круговыми проходами автогрейдера с последующей прикаткой поверхности проезжей части.

5. На участках, где земляное полотно сооружается из суглинков (пылеватых или непылеватых) с числом пластичности от 12 до 17 и глин с числом пластичности от 17 до 22, грунт отсыпают с послойным уплотнением и требуемой плотностью до нижней отметки цементогрунтового основания. После этого движение любого вида транспорта закрывается. Перед обработкой грунта цементом исправляют поперечный и продольный профили, если это необходимо. Затем скреперами или другими транспортными средствами грунт в требуемом объеме вывозят на проезжую часть, профилируют и уплотняют до плотности 0,80-0,85 от стандартной.

В процессе устройства цементогрунтового основания или покрытия проезд по обочинам разрешается только транспортным машинам, подающим цемент, воду или химические реагенты к грунтосмесительным машинам.

6. В целях выполнения указанных выше требований необходимо на стадии рабочего проектирования уточнять состав и свойства обрабатываемых цементом грунтов и грунтов, отсыпаемых в насыпь, и в зависимости от полученных результатов вносить соответствующие коррективы в технологию производства работ.

7. При проведении работ в сухой жаркий период верхняя часть земляного полотна и слой разрабатываемого грунта обязательно увлажняют до влажности 0,8-0,9 от оптимальной.

II. Добавки химических веществ, рекомендуемые
при укреплении грунтов во П-Ш дорожно-климатических
зонах в зависимости от свойств укрепляемых грунтов.

8. При производстве работ во П-Ш дорожно-климатических зонах по строительству конструктивных слоев дорожных одежд из цементогрунтов с добавкой различных химических веществ необходимо учитывать ряд специфических особенностей, присущих характерным грунтам и природным условиям указанных климатических зон, агрессивно влияющих на протекание процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента. Важнейшими из этих особенностей являются:

- повышенная кислотность грунтов (рН = 4,5-5,5) и наличие в гумусовом горизонте (10-20 см) почв подзолистого и полуболотного типов кислых легко подвижных гумусовых веществ;

- повышенное содержание гумуса (в среднем 7-9 %) в верхнем горизонте выщелоченных черноземов. Кислая реакция среды (рН = 6-6,5);

- повышенное содержание (более 20 %) в поглощающем комплексе катионов Na у солонцов различного типа; крупные включения обломков горных пород (валунов, гальки в моренных отложениях), часто вызывающие поломки рабочих органов машин ;

- частое избыточное увлажнение грунтов, что затрудняет производство работ и препятствует получению высокой плотности цементогрунта при его уплотнении;

глубокое промерзание земляного полотна в сильные морозы, что вызывает необходимость придания цементогрунту повышенной морозостойкости и водоустойчивости.

9. Указанные отрицательно действующие на твердение цемента факторы, присущие некоторым перечисленным выше видам грунтов, могут быть в значительной степени ослаблены или же совсем ликвидированы, если укреплять грунты добавками портландцемента и другими химическими веществами.

Такие комплексные методы сочетают в себе не только коренное качественное влияние на тонкодисперсную часть грунта основного вяжущего вещества (цемента), но и воздействие тех или иных химических и других веществ, существенно изменяющих среду и структуру грунта в направлении создания в нем наиболее благоприятных условий для протекания процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента. Под действием таких химических веществ, как известь, каустическая сода, сернокислые соли натрия, магния и железа и др., происходит коренное изменение физико-химических, свойств грунта, повышается прочность и морозоустойчивость цементогрунта, улучшаются условия обработки грунта и ускоряются процессы формирования более прочной структуры цементогрунта.

10. При выборе химических веществ (табл. 1) следует учитывать свойства грунта: его гранулометрический состав, кислотность, наличие гумуса или карбонатов, преобладание того или иного иона в поглощающем комплексе грунта, степень увлажнения обрабатываемого слоя грунта и свойства и особенности химического реагента, поскольку они по-разному влияют на конечную прочность грунта, укрепленного цементом.

11. Основным назначением добавок химических веществ при укреплении грунтов во II-III дорожно-климатических зонах является создание условий, устраняющих повышенную кислотность, повышенное содержание гумуса, а также солонцеватости грунтов (для отдельных районов). Наиболее универсальной и эффективной добавкой является известь, используемая в виде молотой негашеной извести, гидрофобной негашеной или гидратной извести, Са (0Н)₂.

Добавка извести способствует коагуляции тонкодисперсной части грунта, резко уменьшает его гидрофильность н степень дисперсности. При этом благодаря насыщению порового пространства и поверхности частиц грунта гидратами окиси кальция Са(0Н)₂ обеспечиваются наиболее благоприятные условия для протекания процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента.

Известь при избыточном увлажнении грунта (в особенности молотая негашеная) химически связывает часть воды, способствует изменению консистенции грунта и повышает величину его оптимальной влажности, что позволяет укреплять цементом переувлажненные грунты. При этом ориентировочно считают, что введение 2-3 % молотой негашеной извести в грунт позволяет связать 5-6 % воды, находящейся в грунте.

12. Для несцементированных обломочных кислых грунтов (рН < 6): песчано-гравийные смеси, пески гравелистые, крупнозернистые, мелкозернистые или мылеватые, - в которых не содержится большого количества глинистых частиц, известь можно заменить добавкой 0,5-1 % каустической соды (NаОН) или соды (Nа₂С0₃).

Для указанных выше несцементированных обломочных гумусированных грунтов известь можно заменить добавкой хлористого кальция (СаСl₂) или сернокислого натрия или железа (N₂S0₄, - FeS0₄) либо хлорного железа (FeCl₃), а для грунтов данного вида, но солонцеватых, известь заменяют добавкой хлористого кальция (CaCl₂) или полуводного гипса (CaSO₄× 0,5 H₂O).

С увеличением глинистых частиц их вредное действие на цемент возрастает. Поэтому глинистые грунты, в особенности суглинки и глины, характеризующиеся кислотностью (pH< 6) или повышенным содержанием гумуса либо солонцеватостью, рекомендуется укреплять добавками извести или полуводного гипса и легкорастворимых солей, способствующих ускорению процессов твердения и формированию более прочной структуры цементогрунта.

При выборе добавок следует учитывать эффективность их действия на те или иные разновидности грунтов и возможность получения их для данного строительного объекта. Количество и вид добавка устанавливают в лабораторных условиях, по методике, изложенной в ''Указаниях" СН 25-64 (приложение П).

13. При укреплении глинистых разновидностей грунтов (супесей, суглинков, глин), взамен указанных в табл. 1 солей, можно применять добавку жидкого стекла или синтетического полимера - полиакриламида.

Добавка полиакриламида придаёт цементогрунту гидрофобные свойства, что является важным фактором в повышении морозоустойчивости цементогрунта.

Таблица 1

Рекомендуемые добавки химических веществ в зависимости от кислотности грунта, наличия в нем карбонатов кальция и гранулометрического состава грунта

Примечание. Оптимальную дозировку портландцемента и добавку химических веществ назначают по методике изложенной в «Указаниях» СН 25-64 (приложение II) . При этом учитывают рекомендуемый расчетный модуль деформации или модуль упругости в соответствии с табл. 2 и 3.

14. При строительстве конструктивных слоев дорожных одежд из укрепленных грунтов во П-Ш дорожно-климатических зонах объектами укрепления могут быть различные почвенные горизонты (соответствующие требованиям "Указаний" СН 25-64, глава 2, раздел А), которые выходят на поверхность земляного полотна при его возведении, включая и почвообразующие грунты. Поэтому очень часто, особенно в районах с пересеченным рельефом местности, где необходимо устройство выемок и значительных насыпей, в качестве материала для укрепления могут быть использованы почвообразующие грунты, представленные в основном разнообразными моренными отложениями в виде красно-бурых валунных грубопесчанистых глин, покровных палево-бурых тяжелых суглинков.и глин, нередко имеющих лёссовидный характер.

15. Укрепление цементом указанных разновидностей глинистых грунтов будет наиболее эффективным только при применении комплексных методов. В качестве добавок могут быть рекомендованы следующие химические вещества:

В неблагоприятных погодных условиях П-Ш дорожно-климатических зон наиболее приемлемыми составами для укрепления грунтов следует считать:

Известь с добавкой растворимых солей, как-то: CaCl₂ либо Nа₂С0_3, K₂С0₃, MgS0₄ FeS0₄

или NaOH. Применение сернокислых солей магния или железа будет наиболее целесообразным при увлажнении грунтов сверх оптимальной влажности.

16. При укреплении суглинков и глин данными добавками химических веществ необходимо иметь в виду, что они не только существенно улучшают структуру грунта, делают его более пригодным для укрепления цементом, но и способствуют лучшему размельчению грунта до требуемого агрегатного состава.

17. Наиболее эффективно поддаются укреплению цементом почвообразующие глинистые грунты, характерные для III дорожно-климатической зоны, представленные в большинстве случаев лёссами и лёссовидными суглинками.

Эффективность их укрепления цементом обусловлена наличием ряда свойств, способствующих протеканию процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента. К таким свойствам относятся:

- наличие пористой, хорошо поддающейся размельчению структуры;

- наличие в значительных количествах углекислого кальция (CaCO₃) и щелочной реакции среды (рН » 7,5).

При укреплении цементом данных грунтов с добавкой извести Са(0Н)₂ либо СаО; Nа_гSiO₃ или NаOH, либо Nа_гС0₃; K_гС0₃ или  Na₂S0₄; MgS0₄, FeSO₄ либо CaCl_2. указанные выше свойства становятся еще более благоприятными для формирования структуры цементогрунта, что обусловливает получение высокой механической прочности, водо- и морозоустойчивости цементогрунта.

При таком способе укрепления дозировка цемента может быть снижена на 3-4 % по сравнению с установленными нормами расхода вяжущего для данного типа грунта.

18. При укреплении различных песчаных грунтов, характеризующихся открытой пористостью, и в особенности при укреплении мелких и пылеватых песков, рекомендуется применять добавку золы уноса или золошлаковых смесей бурых углей или торфа, что способствует повышению плотности смесей, а при комплексном сочетании добавок цемента, золы уноса и солей обеспечивается повышенная прочность и морозоустойчивость такого цементогрунта. Добавка золы уноса составляет обычно 15-25 %, а добавка портландцемента - 6-8 % от веса смеси.

Добавку золы, уноса или золошлаковой смеси и цемента рекомендуется сочетать с введением добавок различных солей, что не только существенно повышает прочность и морозоустойчивость цементогрунта, но и позволяет уменьшить дозировку цемента. Составы смесей устанавливаются на основе лабораторных испытаний.

III. Добавки химических веществ, рекомендуемые
при укреплении грунтов в IV-V дорожно-
климатических зонах в зависимости от
свойств укрепляемых грунтов

19. В IV-V дорожно-климатических зонах при строительстве конструктивных слоев дорожных одежд из цементогрунтов, устроенных с добавкой различных химических веществ, необходимо учитывать ряд специфических особенностей, присущих грунтам и природным условиям указанных климатических зон, в той или иной мере влияющих на протекание процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента.

Важнейшими из этих особенностей являются:

а) повышенное содержание гумуса (в среднем 6-10 %) и большая глубина гумусовых горизонтов (0,8-1,0 м) в обыкновенных и тучных черноземах;

б) наличие в солонцеватых и засоленных почвах значительного количества солей разного состава, среди которых наиболее часто встречаются CaCO₃, Ca(HCO₃)_2, СаSO₄, Na₂S0_4, NaCl, NаHSO₄ NHCO_3, Nа₂С0₃ а также в небольших количествах соли CaCl₂ MgCl₂ и др. В зависимости от состава солей и количественного их содержания присутствующие в грунте соли оказывают положительное, нейтральное или отрицательное действие на протекание процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента;

в) высокая дневная температура и малая относительная влажность воздуха в летний период, что способствует быстрому и сильному испарению влаги из укрепляемого грунта. Указанные условия, а также малая влажность обрабатываемого грунта препятствуют оптимальному протеканию процессов гидратации и твердения цементогрунта.

20. Указанные выше грунтовые и природные специфические особенности, характерные для IV-V дорожно-климатических зон, могут быть существенно ослаблены или же совсем устранены при применении комплексных методов, сочетающих в себе введение в грунт, помимо портландцемента, тех или иных химических веществ, способствующих получению необратимых форм связности и сцепления и обусловливающих необходимую механическую прочность и водоустойчивость цементогрунта.

21. При укреплении гумусированных глинистых грунтов, характеризующихся наличием щелочной или нейтральной реакции среды (рН ³ 7), рекомендуется, наряду с добавкой извести или половодного гипса (см. п. 12), использовать также добавки хлористого кальция (CaCl₂), хлорного или сернокислого железа (FeCl₃), либо сернокислого натрия (Na₂S0_4,).

22. При укреплении цементом несцементированных обломочных или глинистых грунтов, содержащих легкорастворимые соли, следует иметь в виду, что эффективность их укрепления цементом зависит от количественного содержания в них той или; иной соли. Эффективное укрепление грунтов, имеющих хлоридный (преобладает NaCl) или сульфатный (преобладает Na₂S0₄ ) тип засоления, достигается при содержании в грунтах хлористых солей до 4 %, а сернокислых солей (Na₂S0₄ и MgS0₄ )-до 2 %.

При большем содержании этих солей вопрос о допустимости укрепления грунтов цементом решают после проведения специальных лабораторных исследований, включающих введение в грунты тех или иных добавок, нейтрализующих или значительно ослабляющих вредное действие солей. Такими добавками могут быть: молотая негашеная известь или гидрофобная известь, полуводный гипс, хлорное или сернокислое железо, хлористый кальций, жидкое стекло (Na₂SiO₃).

Наиболее эффективным будет укрепление цементом указанных видов грунтов, содержащих легкорастворимые соли углекислого натрия (Nа₃С0₃). В таком грунте после введения в него цемента и воды в нужном количестве создается резко щелочная среда (рН = 12-13),что способствует более интенсивному протеканию процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента, сопровождающихся быстрым нарастанием прочности в цементогрунтовых смесях в заданные промежутки времени.

23. При укреплении цементом несцементированных обломочных или глинистых грунтов, содержащих сернокислые соли натрия (Na₂S0₄), необходимо применять в зависимости от степени засоления добавки молотой негашеной извести, гидрофобной извести, хлористого кальция, полуводного гипса.

Следует иметь в виду, что в условиях IV-V дорожно-климатических зон действие добавки хлористого кальция будет более универсальным. Данная соль будет способствовать эффективному укреплению цементом различных грунтов, включающих в себя: глинистые грунты с рН ³ 7, солонцеватые различного гранулометрического состава, гумусированные с щелочной реакцией среды. Кроме того, добавка хлористого кальция позволит улучшить условия твердения и производства работ, осуществляемых поздней осенью или зимой при пониженных или отрицательных температурах воздуха. При производстве работ ранней весной, особенно в V дорожно-климатической зоне, когда днем можно ожидать повышенную положительную температуру воздуха, или при производстве работ летом хлористый кальций, благодаря своей большой гигроскопичности, обеспечит сохранение оптимальной влажности в слое цементогрунта.

IV. Рекомендуемые расчетные модули деформации
и модули упругости грунтов, укрепленных
портландцементом или портландцементом
и добавками других химических веществ

24. При выборе конструкции дорожной одежды и назначении толщины конструктивных слоев цементогрунта и др. материалов руководствуются СНиП П-Д.5-82, "Инструкцией" ВСН 46-60, а также "Указаниями" СН 25-64. Расчетные модули деформации и модули упругости цементогрунта, в зависимости от гранулометрического состава грунта и других его свойств, а также дозировки портландцемента мерки "400" принимают по табл. 2 и 3.

Приведенные в табл. 2 и 3 расчетные значения модуля деформации и модуля упругости даны для грунтов, укрепленных цементом, отвечавших по своей прочности а физическим свойствам требованиям "Указаний" СН 25-64, и для грунтов, укрепленных комплексными добавками цемента и различных химических веществ. Дозировки последних устанавливают при лабораторном подборе составов смесей.

В случае применения портландцемента марки "600" расчетные значения модуля, деформации или модуля упругости при разных дозировках цемента повышают на 10 %.

Рекомендуемые расчетные модули деформации (кг/см²) грунтов, укрепленных портландцементом или портландцементом и добавками извести и других химических веществ во II-V дорожно-климатических зонах (при добавке портландцемента М-400)

Таблица 2

Примечания: 1. Меньшие значения модуля деформации в песчано-гравийных и щебенистых грунтах принимают для материалов, содержащих крупные фракции (> 5мм), относящиеся к 3-4 классу прочности; большие значения модуля деформации принимают для материалов, содержащих крупные фракции (>5мм), относящиеся к 1-2 классу прочности.

2. В случае приготовления смесей в стационарных установках типа С-543, Д-370 или Д-709, расчетные значения модуля деформации принимают на 10 % выше, чем для машин Д-391.

3. Меньшие значения модуля деформации принимают для II-III дорожно-климатических зон; большие значения модуля деформации - для 1V-V дорожно-климатических зон.

Таблица 3

Рекомендуемые расчетные значения модуля упругости (кг/см²) грунтов, укрепленных портландцементом или портландцементом и добавками извести и других химических веществ во II-V дорожно-климатических зонах (при добавке портландцемента М-400)

Примечания: 1. Меньшие значения модуля деформации в песчано-гравийных и щебенистых грунтах принимают для материалов, содержащих крупные фракции (> 5мм), относящиеся к 3-4 классу прочности; большие значения модуля деформации принимают для материалов, содержащих крупные фракции (>5мм), относящиеся к 1-2 классу прочности.

2. В случае приготовления смесей в стационарных установках типа С-543, Д-370 или Д-709, расчетные значения модуля деформации принимают на 10 % выше, чем для машин Д-391.

3. Меньшие значения модуля деформации принимают для II-III дорожно-климатических зон; большие значения модуля деформации - для 1V-V дорожно-климатических зон.

Для накопления экспериментальных данных при подборе составов смесей рекомендуется, кроме модуля деформации, определять также модуль упругости цементогрунта.

25. При назначении модуля деформации или упругости грунтов земляного полотна, подстилающих конструктивные слои дорожных одежд из цементогрунта, укрепленного комплексными добавками, расчетный модуль деформации грунта земляного полотна в сухих местах при глубине залегания грунтовых вод более 5 м может быть повышен до 15-20 % - для II дорожно-климатической зоны, до 30-40 %-для Ш-IV дорожно-климатических зон и до 50 % - для V зоны по отношению к значениям модуля деформации грунта, принятому по "Инструкции" ВСН 46-60.

26. Чтобы повысить прочность покрытия по краям проезжей части, основания из цементогрунта, укрепленного комплексными добавками, устраивают шире на 0,5-0,75 м с каждой стороны по отношению к конструктивным слоям дорожных одежд, устраиваемым на цементогрунтовом основании.

V. Технология производства работ

27. В целях обеспечения высокой производительности и высокого качества работ при применении комплексных методов укрепления грунтов на строительных объектах необходимо организовать линейные специализированные отряды машин (см. табл. 4-5) с использованием в качестве ведущих однопроходных грунтосмесительных машин типа Д-891 или дорожных фрез Д-530 или Д-878.

28. Цементогрунтовую смесь повышенного качества можно приготавливать в притрассовых карьерах в местах залегания супесчаных, песчаных и песчано-гравийных грунтов или в местах, где имеются отходы камнедробления.

Таблица 4

Состав отряда для укрепления грунтов минеральными вяжущими материалами с ведущей машиной - дорожной фрезой типа Д-530 или Д-678 (рекомендуется при обработке суглинков, супесей, песчаных и гравелистых грунтов)

Ориентировочная годовая производительность отряда с двумя ведущими дорожными фрезами Д-530 при укреплении:

легких грунтов - 45 тыс. м³;

средних грунтов - 35 тыс. м³;

тяжелых грунтов - 25 тыс. м³ смеси в плотном теле.

Таблица 5

Состав отряда для укрепления грунтов цементом и другими добавками с ведущей машиной - грунтосмесителем Д-391 (рекомендуется при обработке глин, тяжелых и легких суглинков и супесей)

Примечания: 1. Ориентировочная годовая производительность отряда с ведущей машиной Д-391 при укреплении:

легких грунтов (песок и легкие супеси) - 70 тыс. м³ ,

средних грунтов (легкие суглинки) – 50 тыс. м³;

тяжелых грунтов (тяжелые суглинки и глины) - 30 тыс. м³ в плотном теле.

2. При работе с известью в состав отряда включается распределитель цемента типа Д-343-Б или другой марки.

Смеси приготавливают в смесительных установках типа С-543 (Д-709) либо в смесителях Д-370. Составы отрядов машин с использованием таких установок указаны в табл. 6.

29. При значительных объемах работ и укладке цементогрунта в два слоя наиболее целесообразно иметь два отряда машин. Для устройства нижнего слоя используют отряд с ведущей машиной Д-391, Д-530 или Д-678, а для устройства верхнего слоя используют отряд с приготовлением смеси в карьере со смесительной установкой С-543 (Д-709) или Д-370. Укладку смеси производят с помощью распределителя щебня типа Д-337.

30. Технология производства работ по комплексному укреплению грунтов с использованием того или иного отряда машин, указанного в табл. 4, 5, 6, выполняется путем последовательного осуществления Отдельных технологических операций в соответствии с рекомендациями "Указаний" СН 25-64. В приложениях 1, 2, 3 приводятся примерные технологические схемы производства работ с использованием однопроходной грунтосмесительной машины, дорожной фрезы или смесительной установки.

31. При комплектовании отдельных отрядов машин по комплексному укреплению грунтов особое внимание уделяется бесперебойному снабжению цементом, химическими добавками и водой грунтосмесительных машин и установок с учетом количественного расхода и особенностей применяемых вяжущих веществ и химических добавок. Количество транспортных машин и резервных емкостей для хранения материалов в объеме работ на 1-2 смены назначают с учетом производительности отрядов и расходом всех материалов в одну смену.

32. При каждом из указанных выше отрядов необходимо создавать полевые лаборатории, обеспечивающие требуемый подбор составов смесей и технический контроль производства работ на всех стадиях приготовления слоя цементогрунта.

Таблица 6

Состав отряда для укрепления грунтов минеральными вяжущими материалами с ведущей машиной - смесителем Д-370 при смешении на дороге

Ориентировочная годовая производительность отряда с ведущей грунтосмесительной машиной Д-370 при укреплении:

легких грунтов - 35 тыс. м³;

средних грунтов - 32 тыс. м³;

тяжелых грунтов - 30 тыс. м³ смеси в плотном теле.

33. Завершающей стадией, обеспечивающей в конечном итоге получение цементогрунтов заданных прочностных и других показателей, является своевременный и длительный уход за уплотненным слоем цементогрунта. Длительное сохранение оптимальной влажности в слое цементогрунта может быть обеспечено:

а) нанесением защитной пленки битумной эмульсии либо этинолевого лака с присыпкой слоем песка 1-2 см;

б) засыпкой песком (3-4 см) поверхности цементогрунта с периодическим увлажнением песка в течение 20-25 суток, В дальнейшем при устройстве покрытия слой рыхлого песка удаляется на обочины.

VI. Техника безопасности при работе с химическими веществами

35. При производстве работ по укреплению грунтов цементом с добавками химических веществ необходимо соблюдать общие правила техники безопасности, принятые на дорожных работах, а также некоторые дополнительные правила, учитывающие специфику добавок.

36. Для обеспечения мер безопасности при работе с химическими веществами необходимо учитывать, что некоторые из применяемых веществ являются вредными для организма человека. Наиболее вредными являются каустическая сода (NaOH), известь гашеная (Сa(0Н)₂) и негашеная (СаО). Эти добавки вызывают ожоги и другие кожные заболевания, а также оказывают вредное действие на дыхательные пути и слизистые оболочки. Такие химические вещества, как углекислый натрий (Na₂CO₃), поташ K₂CO₃, хлорное железо (FeСl₃), сульфат железа (FeSO₄), сульфат магния (MgSO₄), хлористый кальций (СаСl), являются менее токсичными.

37. Рабочие, страдающие кожными заболеваниями или заболеваниями дыхательных путей, к работе по укреплению грунтов цементом с химическими добавками не допускаются.

Если у лиц, занятых на этих работах обнаружено значительное раздражение кожи или дыхательных путей, то их нужно немедленно переводить на другую работу до полного выздоровления.

38. Лица, работающие с цементом, известью и химическими добавками, должны иметь плотно прилегающую спецодежду из пылезащитной ткани (комбинезон, шлем, капюшон), резиновые сапоги и брезентовые рукавицы, респираторы и противопыльные очки.

39. Погрузка и разгрузка извести, цемента и незатаренных химических веществ должна производиться механизированным способом. Цемент и известь необходимо транспортировать в цементовозах, грузить в баки распределительных или смесительных машин пневматическим способом (через специальные рукава) с герметизацией горловины, предупреждающей распыление.

40. Погрузка и выгрузка незатаренных химических веществ осуществляется на автомобильном транспорте с наветренной стороны.

41. К погрузке и выгрузке химических веществ допускаются рабочие, обеспеченные пыленепроницаемой спецодеждой с противопыльными очками, респираторами, брезентовыми рукавицами.

К погрузочно-разгрузочным работам не допускаются подростки, беременные женщины и кормящие матери.

42. Внесение в грунт цемента, извести и химических добавок происходит через распределительные устройства грунтосмесительных машин. Распределительные устройства машин должны быть герметизированы, все механизмы, через которые проходят сыпучие материалы (известь, цемент), особенно гибкие шарниры, должны быть покрыты брезентовыми кожухами.

43. Перемешивание добавок извести и цемента с грунтом должны выполнять машины, снабженные хорошо подогнанными кожухами на рабочих органах. Снимать и поднимать кожухи во время работы запрещается.

44. Рабочие, обслуживающие цементовозы, распределители цемента, фрезы и т.д., при распределении цемента и извести с грунтом должны иметь плотно прилегающую спецодежду, противопыльные очки, респираторы, брезентовые рукавицы и во время работы находиться с наветренной стороны.

45. Химические вещества, применяемые при комплексном укреплении грунтов (NaOH, Na₂CO₃, Na₂SO₄, MgSO₄, СаСl_2, FeСl₃, FeSO₄) вводятся в грунт в виде растворов через распределительные системы грунтосмесительных машин.

46. При приготовлении растворов указанных выше химических веществ необходимо соблюдать требования:

а) приготовление растворов должно производиться в открытых емкостях, оборудованных механическими мешалками, загрузочными приспособлениями и насосами для перекачки растворов;

б) емкости, в которых производится перемешивание, должны иметь ограждения (решетки, заборы), исключающие возможность несчастных случаев, а также выбрасывание брызг и пены, которые могли бы попасть на работающих;

в) лица, работающие на этой операции, должны быть обеспечены надлежащей спецодеждой (комбинезон, прорезиненный фартук с нагрудником, резиновые перчатки и сапоги, прорезиненные нарукавники;

47. Рабочие, занятые с химическими веществами на производстве, должны знать порядок очистки емкостей и транспорта от химических веществ. Оставшиеся химические вещества и смывные воды должны быть собраны в специально отведенных местах. Ямы для закапывания остатков химических веществ, растворов, промывных вод должны устраиваться не ближе 200 м от жилья, животноводческих ферм, колодцев, поверхностных водоемов.

Место расположения указанных ям согласовывается с органами санитарно-эпидемиологической службы.

48. При попадании на кожу и в глаза таких веществ, как CaO, Ca(OH)_{2 ,} Na₂CO₃, NaOH, КОН, Na₂SO_4, СаСl₂, т.е. веществ, имеющих щелочную реакцию, необходимо пораженный участок промыть водой, а затем - слабым раствором кислот (уксусной, лимонной и т.д.).

При попадании таких веществ, как FeСl₃, FeSO₄ после промывания водой необходимо обработать пораженный участок слабым раствором щелочи.

При попадании в глаза тех или иных веществ после оказания первой помощи необходимо пострадавшего срочно направить в медпункт.

VII. Приложения

Приложение 1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА № 1

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из грунта, укрепленного цементом с добавкой химических веществ, с помощью однопроходной грунтосмесительной машины Д-391

Потребность в машино-сменах на 1 км

Примечания: 1. Растворный узел и вместе с ним технология приготовления растворов разрабатывается на месте с учетом местных условий.

2. При работе с известью в отряд должен входить распределитель цемента Д-343-Б или другой марки для распределения извести.

Приложение 2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА № 2

Устройство однослойного дорожного основания или покрытия толщиной 16 см из грунта, укрепленного цементом с добавкой в грунт извести, с помощью фрезы Д-530 на тракторе С-100

Потребность в машино-сменах на 1 км

Приложение 3

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА № 3

Приготовление цементогрунтовой смеси для устройства дорожного основания или покрытия толщиной 14 см из песчаного грунта, укрепленного 10 % цемента, в стационарной установке С-543 или Д-370

Потребность в машино-сменах на 1 км

Примечания: 1. В свободное от основной работы время бульдозер Д-492 с трактором С-100 используют на устройстве подъездных путей в карьере.

2. В числителе данные относятся к установке С-543; в знаменателе - к Д-370.