МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО УСТРОЙСТВУ ОСНОВАНИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ИЗ ГРУНТОВ И
КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОБРАБОТАННЫХ СЛАНЦЕВЫМИ ЗОЛАМИ
УНОСА, В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Москва 1989

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

Одобрены зам. министра транспортного строительства
В.В. Алексеевым
(решение № АВ-861 от 02.12.87)

Москва 1989

Приведены рекомендации по устройству оснований дорожных одежд из грунтов и каменных материалов, обработанных сланцевыми золами уноса Прибалтийского бассейна, при отрицательных и пониженных положительных температурах воздуха.

Содержат требования к исходным и обработанным золой уноса грунтам и материалам, рекомендации по проектированию составов смесей. Показаны особенности производства работ с зологрунтами в зависимости от типа обрабатываемого грунта и температуры воздуха. Приведены основные требования по технике безопасности при строительстве.

Содержание

Предисловие

Настоящие "Методические рекомендации по устройству оснований дорожных одежд из грунтов и каменных материалов, обработанных сланцевыми золами уноса, в зимних условиях" разработаны Ленинградским филиалом Союздорнии на основе проведенных экспериментальных исследований и опытно-производственного строительства оснований дорожных одежд в зимнее время из грунтов и каменных материалов, обработанных цементом или различными медленнотвердеющими вяжущими.

В Методических рекомендациях приведены требования к исходным и обработанным сланцевой золой грунтам и материалам, даны рекомендации по проектированию составов смесей, показаны особенности технологии устройства оснований дорожных одежд из зологрунтов в зависимости от вида грунта, температуры воздуха и принятого способа укрепления (смешением или пропиткой).

Технико-экономические расчеты подтверждают целесообразность применения сланцевых зол уноса для обработки грунтов и материалов в целях продления строительного сезона. Экономический эффект, рассчитан на примере построенного опытного участка в условие Северо-запада СССР, составил 8,2 тыс. руб. на 1 км дороги благодаря продлению строительного сезона и замене цемента сланцевой золой уноса.

Методические рекомендации разработаны кандидатами технических наук М.Г. Мельниковой, Ю.М. Васильевым и инж. А.В. Лесниковым.

В научно-исследовательских и опытных работах участвовали инженеры В.П. Агафонцева, В.И. Каравашкова и С.В. Корниец.

Замечания и предложения по данной работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, Союздорнии или 191065, г. Ленинград, ул. Герцена, 19, Ленинградский филиал Союздорнии.

1. Общие положения

1.1. Настоящие Методические рекомендации разработаны в развитие и дополнение СНиП 3.06.03-85 и "Технических указаний по использованию зол уноса и золошлаковых смесей от сжигания различных видов твердого топлива для сооружения земляного полотна и устройства дорожных оснований и покрытий, автомобильных дорог" ВСН 185-75 (М.: Оргтрансстрой, 1976) в вопросах, касающихся укрепления грунтов минеральными вяжущими материалами при пониженных положительных и при отрицательных температурах воздуха.

1.2. Методическими рекомендациями следует руководствоваться при устройстве оснований дорожных одежд (а также морозозащитных слоев и верхних слоев земляного полотна) из грунтов и каменных материалов, обработанных сланцевыми золами уноса Прибалтийского бассейна с добавками хлористых солей, при отрицательных (до минус 20°С) и пониженных положительных (не выше 5°С) температурах воздуха в северо-западных районах II дорожно-климатической зоны на дорогах II - V категорий (при технико-экономическом обосновании - и в других районах страны).

1.3. В зологрунтовые смеси в обязательном порядке следует вводить хлористые соли (СaСl₂ или СaСl₂ + NaCl) с целью улучшить технологические и физико-механические свойства материала и ускорить процессы твердения.

1.4. Конструирование дорожных одежд со слоями из зологрунтов следует выполнять в соответствии с "Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа" ВСН 46-83 (М.: Транспорт, 1985).

1.5. Земляное полотно, подготовленное для устройства конструктивных слоев дорожных одежд при отрицательных или пониженных положительных температурах, должно удовлетворять требованиям соответствующих глав СНиП 3.06.03-85.

2. Требования к материалам

2.1. Обрабатывать сланцевыми золами уноса при пониженных положительных и при отрицательных температурах воздуха способом смешения на месте допускается крупнообломочные грунты оптимального и неоптимального составов, включая различные естественные смеси - песчано-гравийные, грунтово-гравийные, грунтово-щебеночные (размер зерен не должен превышать 40 мм); все типы песчаных и супесчаных грунтов, а также суглинистые грунты с числом пластичности не более 12. Классификацию грунтов следует принимать по ГОСТ 25100-82 и СНиП 2.05.02-85.

2.2. Для устройства оснований дорожных одежд из щебня, обработанного в верхней части сланцевой золой уноса способом пропитки, рекомендуется использовать фракционированный щебень с зернами размером 40 - 70 (70 - 120) мм, удовлетворяющий требованиям СНиП 2.05.02-85 к материалам для щебеночных оснований, устраиваемых способом пропитки пескоцементной смесью.

2.3. Сланцевые золы уноса - побочный продукт сжигания на ТЭС горючих сланцев Прибалтийского бассейна; следует использовать золы сухого отбора непосредственно от электрофильтров или циклонов ТЭС. Удельная поверхность сланцевой золы для обработки грунтов при устройстве оснований дорожных одежд на дорогах II - III категорий должна быть не менее 2000 см²/г. При устройстве оснований на дорогах IV - V категорий или морозозащитных слоев и верхних слоев земляного полотна на дорогах всех категорий может быть использована сланцевая зола с удельной поверхностью не менее 1200 см²/г.

2.4. Вводимые в зологрунтовые смеси добавки хлористого кальция и хлористого натрия для улучшения технологических и физико-механических свойств материала должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов и технических условий.

2.5. Количество вводимых в смесь хлористых солей (СaСl₂ или СaСl₂ + NaCl в соотношении 1:1) следует назначать в зависимости от температуры воздуха при производстве работ и типа обрабатываемого материала согласно табл. 1. При указанной концентрации хлористых солей улучшаются физико-механические свойства обработанного материала и ускоряются процессы твердения.

Таблица 1

Примечания: 1. Рабочий раствор солей следует определять, руководствуясь СНиП 3.06.03-85 и приложением к настоящим Методическим рекомендациям.

2. Порядок введения добавок хлористых солей в зависимости от температуры воздуха приведен в разд.4.

Общее количество солей не должно превышать 1,5 % массы сухой смеси.

2.6. Обработанные сланцевой золой уноса грунты, используемые для устройства верхних слоев оснований дорожных одежд, должны отвечать требованиям, предъявляемым к материалам I - II классов прочности, для нижних слоев оснований и морозозащитных слоев - требованиям II-III классов прочности, для верхних слоев земляного полотна - требованиям III класса прочности по табл. 3.5 СНиП 2.05.02-85.

3. Проектирование составов смесей

3.1. Подбор составов смесей из грунтов, обработанных сланцевой золой уноса, для устройства конструктивных слоев дорожных одежд в зимних условиях аналогичен подбору составов для обычных условий и производится в соответствии с Техническими указаниями ВСН 185-75 с учетом следующего дополнения: до момента изготовления образцов смесь грунта с золой уноса и водой после тщательного перемешивания должна быть выдержана в плотно закрытом сосуде определенное время (с целью предотвратить интенсивное увеличение объема образца в результате гашения в золе свободной извести). Время выдерживания зависит от вида исходного грунта и составляет 24 ч для несвязного и 4 ч для связного»

3.2. Ориентировочное содержание вяжущего в смеси при лабораторном подборе (для производства работ способом смешения) назначают в зависимости от исходного грунта и удельной поверхности сланцевой золы (табл. 2). Количество сланцевой золы для обработки щебня в верхней части способом пропитки составляет 40 - 50 кг на 1 м² основания (уточняют опытным путем в начале производства работ).

Таблица 2

Примечание. К I классу прочности относятся обработанные сланцевой золой уноса, крупнообломочные грунты и пески (гравелистый, крупный и средней крупности). Остальные типы обработанных грунтов относятся ко II и к III классам прочности (по СНиП 2.05.02-85) в зависимости от дозировки золы.

4. Устройство оснований (дорожных одежд из зологрунтов при пониженных положительных и при отрицательных температурах

4.1. Устройство оснований дорожных одежд из грунтов и каменных материалов, обработанных сланцевыми золами уноса, при пониженных положительных и при отрицательных температурах воздуха осуществляется согласно СНиП 3.06.03-85 и Техническим указаниям ВСН 185-75 в отношении производства работ с грунтами, обработанными минеральными вяжущими, с. учетом нижеперечисленных особенностей.

4.2. Для строительства используют смеси, приготовленные на месте производства работ двумя способами: смешением грунта с золой уноса на всю толщину слоя (типовой способ) и пропиткой слоя из щебня сланцевой золой не на полную глубину.

Величину сменной захватки следует определять с таким расчетом, чтобы доставка грунта и перемешивание его с золой (или пропитка) были выполнены в течение одной смены.

4.3. При обработке щебеночного слоя золой уноса способом пропитки выполняют следующие технологические операции.

По подготовленному подстилающему слою распределяют фракционированный щебень, разравнивают его, тщательно планируют автогрейдером и прикатывают легким катком с целью обеспечить проезд построечного транспорта. Золу равномерно распределяют по поверхности щебеночного слоя с помощью распределителя цемента или цементовоза, приспособленного для этой цели, и несколькими проходами автогрейдера разравнивают таким образом, чтобы зола почти полностью проникла в межщебеночные пустоты, (глубина пропитки должна составить 8 - 10 см). Затем поверхность поливают раствором соли из поливочной машины при поднятых вверх соплах и тщательно уплотняют.

4.4. В диапазоне температур воздуха от 5 до минус 15°С сланцевыми золами уноса разрешается обрабатывать крупнообломочные, песчаные, супесчаные и суглинистые (с числом пластичности не более 12) грунты способом смешения, а фракционированный щебень - способом пропитки.

При температуре минус 15°С и ниже обрабатывать можно крупнообломочные и песчаные грунты, а также фракционированный щебень способами смешения и пропитки соответственно.

4.5. Хлористые соли следует вводить в смесь в виде водных растворов рабочей концентрации, которые приготавливают, разбавляя концентрированные растворы солей (см. приложение к настоящим Методическим рекомендациям).

4.6. Порядок введения водных растворов солей зависит от температуры воздуха. При температуре воздуха от 5 до минус 15°С растворы солей вводят в момент строительства до замерзания смеси.

4.7. Уплотнение зологрунтовой смеси при пониженных положительных температурах следует начинать через 1 сут. после увлажнения, чтобы предупредить появление дефектов в укрепленном слое в результате гашения в золе свободной извести и происходящего при этом интенсивного увеличения объема материала (по этой же причине начинать устройство асфальтобетонного покрытия на укрепленном слое разрешается не ранее чем через 15 сут.); при отрицательных температурах воздуха уплотнять зологрунтовую смесь следует немедленно после введения растворов солей, с тем, чтобы закончить уплотнение до смерзания материала. Если в результате резкого понижения температуры добиться максимальной плотности не удалось, сделать это необходимо после оттаивания смеси.

4.8. Движение колесного транспорта по слою разрешается сразу после уплотнения.

Чтобы предохранить слой из мелкозернистых грунтов от разрушения при движении транспортных средств, необходимо засыпать его песком слоем 6 - 8 см. Если в качестве обрабатываемого материала использован крупнообломочный грунт или фракционированный щебень, то защитный слой можно не устраивать. В любом случае скорость движения транспорта следует ограничить до 30 км/ч; движение должно регулироваться по всей ширине слоя.

4.9. При наступлении постоянных положительных температур в весеннее время за укрепленным слоем необходимо обеспечить постоянный уход в течение 15 сут.

4.10. Перед устройством покрытия или другого вышележащего слоя с зологрунтового основания необходимо убрать песчаную засыпку.

В случае нарушения ровности зологрунтового слоя в результате зимней эксплуатации следует исправлять эти деформации, допуская при этом рыхление слоя с последующим обязательным уплотнением.

5. Контроль качества работ

5.1. При устройстве конструктивных слоев дорожных одежд при пониженных положительных и при отрицательных температурах воздуха необходимо контролировать:

качество исходных материалов;

подготовленность мест укладки;

распределение материалов, укладку их в слой;

приготовление смеси и уплотнение;

уход за устроенным основанием;

качество готового основания.

5.2. Контроль качества исходных материалов заключается в проверке их соответствия требованиям нормативных документов и настоящих Методических рекомендаций.

5.3. Контроль за подготовленностью мест укладки предусматривает проверку соответствия земляного полотна или нижележащих слоев требованиям СНиП 2.05.02-85.

5.4. При распределении материалов и укладке их в слой контролируют:

толщину слоя с учетом коэффициента запаса на уплотнение материала;

расход сланцевой золы и равномерность ее распределения по слою;

качество перемешивания (при производстве работ способом смешения);

глубину пропитки щебня золой (при способе пропитки);

количество и концентрацию вводимого раствора хлористых солей;

качество уплотнения и уход за уложенным слоем.

Контроль осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 3.06.03-85.

5.5. Качество смеси оценивают по результатам испытания образцов, приготовленных в соответствии с Техническими указаниями ВСН 185-75 из проб смеси с места строительства и выдержанных 90 сут. в нормальных условиях.

5.6. Принимать готовое основание следует перед устройством покрытия или вышележащего слоя дорожной одежды.

Основание должно быть однородным, плотным, иметь ровную и чистую поверхность с уклонами, соответствующими уклонам покрытия. Отклонения размеров основания от проектных должны быть в пределах, допускаемых СНиП 3.06.03-85.

6. Техника безопасности

6.1. Техника безопасности работ при устройстве оснований из грунтов, обработанных сланцевой золой уноса, при пониженных положительных и при отрицательных температурах воздуха должна быть обеспечена в соответствии с "Правилами техники безопасности в строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог" (М.: Транспорт, 1978) и СНиП III-40-80 с учетом следующих дополнений:

все рабочие снабжаются теплой одеждой, а для обогрева обслуживающего персонала в непосредствен ной близости от места производства работ следует временно оборудовать отапливаемое помещение, в котором должна быть аптечка с медикаментами против обмораживания;

рабочих, занятых на работах с хлористыми солями, необходимо обеспечивать спецодеждой, рукавицами, защитными очками.

6.2. В связи с увеличением электропроводности смесей из обработанных грунтов с добавками солей требуется особенно тщательно соблюдать меры предосторожности при работе с электроприборами.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Пример подбора рабочего раствора хлористых солей

Необходимо определить состав и потребное количество рабочего раствора солей для приготовления 1 м³ зологрунтовой смеси.

На приготовление 1 м³ смеси требуется 177 л воды. Расчетная температура воздуха - минус 7°С. Количество солей - 5% NaCl + 5 % CаCl₂ (массы воды, содержащейся в смеси). В грунте, необходимом для приготовления 1 м³ смеси, содержится 46,5 л воды.

Порядок расчета рабочего раствора солей

Определяем количество безводных солей в рабочем растворе для приготовления 1 м³ смеси: безводной соли NaCl потребуется 177·0,05 = 8,85 кг; безводной соли CаCl₂ - 177·0,05 = 8,85 кг.

Определяем потребное количество растворов этих солей.

Хлористый натрий применяется в виде раствора плотностью 1,079 г/см³ (табл. 1 данного приложения), В 1 кг такого раствора содержится 0,11 кг безводного NaCl. Отсюда общее количество раствора NaCl на затворение 1 м³ смеси составляет:

8,85:0,11 = 80,5 кг

или, при переводе в объемную дозировку,

80,5:1,079 = 74,61 л.

Хлористый кальций применяется в виде раствора плотностью 1,102 г/см³. В 1 кг такого раствора содержится 0,12 кг безводного CаCl₂ (табл. 2 настоящего приложения). Следовательно, общее количество раствора, содержащего 8,85 кг безводного CаCl₂, составит:

Таблица 1

Таблица 2

8,85:0,12 = 73,75 кг

или

73,75:1,102 = 66,82 л.

Определяем количество воды, вводимое с концентрированными растворами солей.

С раствором хлористого натрия воды вводится

80,5 - 8,85 = 71,65 кг (л),

а с раствором хлористого кальция -

73,75 - 8,85 = 64,9 кг (л).

Таким образом, общее количество воды, вводимое с солевыми растворами для приготовления 1 м³ смеси, составит:

71,65 + 64,9 = 136,55 кг (л).

Поскольку в обрабатываемом грунте содержится 46,5л воды, для приготовления 1 м³ смеси требуется воды

177 - 46,5 = 130,5 л.

Таким образом, рассчитанное количество воды, вводимое с солевыми растворами, превышает потребное для приготовления 1 м³ смеси. В связи с этим необходимо повысить концентрацию солевых растворов или одного из них, например, раствора хлористого кальция.

Принимаем плотность раствора хлористого кальция 1,29 г/см³. В 1 кг такого раствора содержится 0,31 кг безводного CаCl₂ (см. табл. 2 данного приложения). Следовательно, общее количество раствора (на 1м³ смеси), содержащего 8,85 кг безводного CаCl₂, составит:

8,85:0,31 = 28,55 кг

или

28,55:1,29 = 22,13 л.

Определяем количество воды, вводимое с раствором хлористого кальция:

28,55 - 8,85 = 19,7 кг (л).

Общее количество воды, вводимое с солевыми растворами для приготовления 1 м³ смеси:

71,65 + 19,7 = 91,35 кг (л) < 130,5 л.

Отсюда количество воды для рабочего раствора солей на 1 м³ смеси составит:

130,5 - 91,35 = 39,15 л.

Таким образом, для приготовления 1 м³ смеси необходимо:

раствора NaCl (плотность 1,079 г/см³) - 74,61 л;

раствора CаCl₂ (плотность 1,29 г/см³) - 22,13 л;

воды для разбавления - 39,15 л.

Раздельное введение этих составляющих неудобно, поэтому их предварительно смешивают, а затем рабочий раствор обеих солей вводят в зологрунтовую смесь

Объем раствора на приготовление 1 м³ зологрунтовой смеси

74,61 + 22,13 + 39,15 = 135,89 л.