Министерство
строительства и эксплуатации Государственный дорожный проектно-изыскательский и РУКОВОДСТВО (Вводится впервые)
Москва. 1979 ПРЕДИСЛОВИЕ Месторождения битумсодержащих пород, расположенные во многих районах РСФСР, представляют значительный резерв дорожно-строительных материалов. Пески и песчаники - наиболее распространенный виц битумсодержащих пород, использование которых позволяет снизить расход битума при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Настоящее «Руководство» разработано для применения битумсодержащих осадочных обломочных пород как рыхлых (песков), так и цементированных (песчаников), при строительстве и ремонте автомобильных дорог всех категорий в районах II - V дорожно-климатических зон. В «Руководстве» нашли отражение результаты исследований битумсодержащих пород, выполненные Гипродорнии совместно с Казанским инженерно-строительным институтом и Ростовским филиалом Гипродорнии в соответствии с планом научно-исследовательских работ Минавтодора РСФСР. При этом учтены результаты работ, проводившихся ранее другими организациями (Краснодаравтодор, ЗДНИЛ РИСИ и др.). Специфические особенности битумсодержащих пород отдельных месторождений (содержание и консистенция битума, качество минеральной части, однородность породы, условия залегания и разработки) следует учитывать при технико-экономическом обосновании эксплуатации месторождений. В «Руководстве» рассмотрены следующие вопросы: классификация битумсодержащих песков и песчаников, рекомендуемые области их использования в дорожном строительстве, требования к ним, методы испытаний битумсодержащих пород, подбор составов смесей, способ производства работ и контроля качества, экономическая эффективность применения. В приложениях даны примеры использования битумсодержащих песков и песчаников, рекомендуемые конструкции дорожных одежд. «Руководство» составлено кандидатами технических наук А.В. Руденским, Н.С. Полосиной-Никитиной, инж. Л.В. Сидоровой (Гипродорнии), канд. техн. наук С.С. Фадеевым, инж. А.Г. Хуснутдиновым (КазИСИ), инж. А.И. Климовичем (Главдорцентр), кандидатами технических наук П.М. Давыдовой, Н.Г. Фридрихом (Ростовский филиал Гипродорнии). Заместитель директора Гипродорнии по научной работе доцент, канд. техн. наук А.П. Васильев Замечания и предложения по «Руководству» просим направлять по адресу: 109089, Москва, Ж-89, набережная Мориса Тореза, 34, Гипродорнии. СОДЕРЖАНИЕ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ1.1. Битумсодержащие пески и песчаники представляют собой осадочные обломочные породы, включающие природный битум, образующийся при совместной миграции нефти и воды вследствие отделения от нефти наиболее активных смолисто-асфальтовых веществ с примесью адсорбированных ими тяжелых углеводородов. 1.2. Битумсодержащие осадочные обломочные породы разделяют на рыхлые - пески и сцементированные - песчаники. 1.3. Битумсодержащие пески и песчаники в зависимости от количества в них битума подразделены на породы: с малым содержанием битума (менее 4 % по массе); породы со средним содержанием битума (4 - 14 % по массе); породы с повышенным содержанием битуме (14 - 25 % по массе); порода с высоким содержанием битума(более 25 % по массе). 1.4. Битумсодержащие пески и песчаники включают природные битумы различной консистенции: твердые с температурой размягчения выше 90 °С, вязкие - с температурой размягчения 35 - 90 °С, жидкие - с температурой размягчения ниже 35 °С. 2. ОБЛАСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ БИТУМСОДЕРЖАЩИХ
|
|
где Сопт. - содержание битума в асфальтобетонной смеси, устанавливаемое с учетом зернового состава смеси, % (ГОСТ 9128-76);
Сб - содержание битума в породе, %;
Сп - содержание битумсодержащего материала в составе асфальтобетонной смеси, %;
Сн - количество нефтяного битума дополнительно вводимого в асфальтобетонную смесь, %;
а - коэффициент, учитывающий вязкость битума (для битумов Ткш = 30 - 90 °С а = 1, а при Ткш > 90 °С а = 0,05 - 0,35).
Экономия нефтяного битума, достигаемая за счет применения битумсодержащего песка или песчаника, ориентировочно определяется по формуле:
|
6.1. Разработка карьеров битумсодержащих песков и песчаников.
6.1.1. Разработка карьера битумсодержащих песков и малопрочных песчаников производится:
6.1.1.1. при малом и среднем содержании битума в породе любой консистенции серийно выпускаемыми машинами (экскаваторами, бульдозерами, скреперами);
6.1.1.2. при повышенном содержании битума твердой и вязкой консистенции - бульдозерами и экскаваторами с емкостью ковша более 0,5 м3, а при жидкой консистенции битума - бульдозерами и экскаваторами, с принятием мер против прилипания (антиадгезионные смазки);
6.1.1.3. при высоком содержании битума в породе и жидкой его консистенции требуются специальные машины для разработки.
6.1.2. Разработка карьера битумсодержащих прочных песчаников производится:
6.1.2.1. при налом и среднем содержании битума любой консистенции взрывным способом с отбором породы экскаваторами, бульдозерами, скреперами;
6.1.2.2. при повышенном и высоком содержании битума в породе твердой и вязкой консистенции битума - экскаваторами, жидкой консистенции битума - экскаваторами и бульдозерами, располагаемыми вне карьера, с принятием мер против прилипания (антиадгезионные смазки).
6.2. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников к месту использования.
6.2.1. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников к месту использования допускается:
а) при малом и среднем содержании битума в породе любой консистенции в автомобилях, на железнодорожных платформах, баржах;
б) при повышенном и высоком содержании битума твердой и вязкой консистенции в автомобилях, на железнодорожных платформах, баржах, причем при повышенном содержании в породе битума жидкой консистенции в автомобилях и специальных контейнерах с принятием мер, предотвращающих прилипание (припудривание минеральным порошком, цементом, высевками и др.).
6.3. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников в пределах производственных предприятий.
6.3.1. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников в пределах производственных предприятий производится:
6.3.1.1. при малом и среднем содержании битума в породе любой консистенции ленточными, многоковшовыми и шнековыми транспортерами, а также внутризаводским транспортом (автопогрузчики и др.);
6.3.1.2. при повышенном содержании в породе битума жидкой консистенции транспортерами и автопогрузчиками, но с принятием мер, предотвращающих прилипание.
6.4. Битумсодержащие пески и песчаники с повышенным содержанием жидкого битума следует хранить в штабелях высотой не более 2 м под навесом.
7.1. Способы применения битумсодержащих песков и песчаников включают:
7.1.1. непосредственную укладку битумсодержащих песков и песчаников на земляное полотно автомобильной дороги или на нижние слои основания дорожной одежды (подстилающие слои, неукрепленные основания дорожных одежд);
7.1.2. устройство укрепленных оснований из холодных смесей методами смешения на дороге или в установке;
7.1.3. устройство оснований и покрытий из теплых и горячих асфальтобетонных смесей, приготовленных на АБЗ.
7.2. Подстилающие слои и неукрепленные основания устраивают с соблюдением требований СНиП III-Д.5-73.
7.3. Строительство укрепленных оснований осуществляют способом смешения на дороге или в установке в соответствии с «Указаниями по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами» СН 25-74 и «Инструкцией по устройству, покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных органическими вяжущими материалами. ВСН 123-77».
7.4. Перед применением битумсодержащие пески и малопрочные песчаники должны быть размельчены. Размельчение можно производить прицепными катками, гусеницами тракторов или фрезами на специально подготовленной площадке с твердым покрытием.
7.5. При улучшении битумсодержащего песка гранулометрическими добавками их распределяют по поверхности земляного полотна и перемешивают автогрейдером круговыми проходами с поперечным перемещением смеси.
7.6. Основные операции по устройству укрепленного основания из битумсодержащего песка и песчаника способом смешения на дороге включают; размельчение, дозирование, распределение вяжущего и перемешивание его с битумсодержащим материалом. Эти операции могут быть выполнены дорожной фрезой за несколько проходов или многороторной грунтосмесительной машиной за один проход.
7.7. Разравнивание и профилирование смеси рекомендуется осуществлять автогрейдером круговыми проходами (10 - 12 проходов).
7.8. Уплотнение смеси рекомендуется осуществлять катками на пневматических шинах (10 - 12 проходов).
7.9. В карьерах по добыче битумсодержащего песка может быть установлена специальная передвижная смесительная установка производительностью 100 т/ч и более и грунтоизмельчающий агрегат.
7.10. Смесь, приготовленную в установке, вывозят на подготовленное основание и укладывают самоходным укладчиком или автогрейдером.
7.11. Строительство покрытий и оснований из асфальтобетона осуществляют в соответствии с «Руководством по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий» (М., «Транспорт», 1978).
7.12. При производстве работ с использованием песков и песчаников с повышенным содержанием битума жидкой консистенции с целью предотвращения прилипания породы к рабочим органам машины следует применять антиадгезионные смазки (ПМС-400, ПМС-200, ПЭС-5, К-21 и т.д.)
7.13. Антиадгезионные смазки в виде растворов полиорганосилоксановых масел в органических растворителях (пропеллент-фреон), выпускаемые в аэрозольной упаковке /ТУ-6-15-542-70/ наносят на поверхность рабочих органов машин 2 - 3 раза в смену. Антиадгезионные смазки термостойки, несовместимы с органическими полимерами, обладают низкой летучестью и химической инертностью.
8.1. Контроль за качеством работ необходимо организовать и осуществлять в соответствии с требованиями СНиП III-Д.5-73, ВСН 25-74 И ВСН 123-77.
8.2. При устройстве оснований из битумсодержащих песков и песчаников контролируют:
а) качество применяемых материалов и правильность их хранения;
б) проектный состав смесей и назначение добавок материала;
в) режим приготовления смеси, ее однородность и качество;
г) транспортирование и распределение материалов, уплотнение и отделку оснований и покрытий;
д) ведение технической документации по контролю качества материалов, приготовлению и укладке материалов, приемки основания и покрытия.
8.3. Все материалы, поступающие на строительство подвергают осмотру, затем отбирают пробы из каждой партии и испытывают в лаборатории в соответствии с действующими ГОСТ и ВСН.
8.4. Текущий контроль качества материалов выполняют на каждом километре строящегося основания и покрытия.
8.5. Контроль смесей осуществляют отбором не менее одной пробы на 250 м3 снеси.
8.6. Контроль толщины основания и покрытия осуществляют по оси дороги и на расстоянии 1 м от краев в трех поперечниках на 1 км.
8.7. Степень уплотнения покрытия контролируют путем отбора трех проб через каждые 100 м.
8.8. Ровность проверяют трехметровой металлической рейкой через каждые 100 м.
9.1. Экономический эффект от применения битумсодержащих песков и песчаников получают за счет снижения капитальных затрат на строительство автомобильных дорог, а также от сокращения потребности в нефтяном битуме.
9.2. Экономический эффект от снижения сметной стоимости достигается уменьшением расхода нефтяного битума, снижением транспортных расходов за счет применения местных песков и песчаников вместо привозных каменных материалов, а также увеличения срока службы дорожных покрытий.
9.3. Повышение срока службы дорожных покрытий за счет применения битумсодержащих песков и песчаников определяется более высокой тепло- водо- и погодоустойчивостью природного битума по сравнению с нефтяными битумами той же консистенции, отличной адгезией к каменным материалам, и более высокими дорожно-эксплуатационными свойствами природно-гидрофобного песка и щебня по сравнению с обычными материалами.
9.4. Расчет экономической эффективности применения битумсодержащих песков и песчаников производят в соответствии с утвержденными Минавтодором РСФСР «Методическими рекомендациями по определению экономической эффективности внедрения новой техники в дорожном строительстве» (1974), с учетом «Методических рекомендаций (основных положений) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений», утвержденных ГКНТ, Госпланом СССР, АН СССР в 1977 г.
9.5. Экономический эффект от внедрения битумсодержащих песков и песчаников в зависимости от условий разработки месторождений, качества породы и области ее применения составляет в среднем 2 - 5 тыс. руб. на 1 км дорожной одежды.
Примеры использования
1. Применение битумсодержащих песков для приготовления теплых и холодных асфальтобетонных смесей /песчаных, мелко- средне- и крупнозернистых плотных и пористых/.
2. Применение битумсодержащих песков в холодных смесях.
Таблица 1
Рекомендуемые составы теплых асфальтобетонных смесей
Наименование смесей |
Щебень фракции (мм), % |
Песок битумсодержащий, % |
Минеральный порошок, % |
Битум БНД 130-120 |
|||
20 - 40 |
10 - 20 |
5 - 10 |
0 - 5 |
||||
Крупнозернистая пористая |
36 |
15 |
9 |
25 |
15 |
- |
3,5 |
Среднезернистая пористая |
- |
41 |
18 |
16 |
20 |
5 |
2,6 |
Среднезернистая плотная |
- |
22 |
18 |
35 |
20 |
5 |
4,0 |
Мелкозернистая плотная |
- |
- |
35 |
35 |
22 |
8 |
4,6 |
Песчаная плотная |
- |
- |
- |
22 |
70 |
8 |
3,3 |
Таблица 2
Рекомендуемый состав холодного асфальтобетона
Наименование смеси |
Щебень фракции (мм), % |
Песок битумсодержащий, % |
Минеральный порошок, % |
Битум СГ 70/30 |
||
10 - 20 |
5 - 10 |
0,5 |
||||
Мелкозернистая плотная |
16 |
24 |
22 |
30 |
8 |
2,5 |
Таблица 3
Рекомендуемые составы холодных черных смесей
Наименование смесей |
Щебень фракции (мм), % |
Песок битумсодержащий, % |
Минеральный порошок, % |
Деготь Д-4 |
Гудрон |
||
10 - 20 |
5 - 10 |
0 - 5 |
|||||
Среднезернистая плотная |
14 |
12 |
39 |
35 |
- |
4,1 |
- |
Мелкозернистая плотная |
- |
12 |
38 |
40 |
5 |
4,3 |
- |
То же |
- |
12 |
38 |
40 |
5 |
- |
4,3 |
Примеры использования
1. Применение битумсодержащих песчаников в холодных смесях для устройства укрепленных оснований дорожных одежд:
а) с цементом,
б) с известью,
в) с гудроном,
г) с цементом и гудроном,
д) с известью и гудроном.
2. Применение битумсодержащих песчаников для приготовления теплых и холодных асфальтобетонных смесей (песчаных, мелкозернистых) для устройства покрытий и оснований дорожных одежд.
Таблица 1
Ориентировочное количество вяжущего для укрепления
оснований из битумсодержащих песчаников
Способы укрепления |
Вид вяжущего |
Расход вяжущего, % |
1.*Укрепление органическими вяжущими |
битум (гудрон) |
2 - 5 |
2. Укрепление неорганическими вяжущими |
известь цемент |
2 - 6 4 - 10 |
3. Комплексное укрепление: |
|
|
а) цементом и гудроном |
цемент |
3 - 6 |
гудрон |
3 - 5 |
|
б) известью и гудроном (битумом) |
известь |
1 - 3 |
гудрон |
2 - 4 |
________
*)При содержании в песчанике битума более 8 % для приготовления теплых смесей не требуется дополнительного введения вяжущего.
Таблица 2
Рекомендуемые составы холодных смесей из
битумсодержащих песчаников для оснований
дорожных одежд
Наименование смесей |
Песчано-гравийная смесь, % |
Доломитовые высевки, % |
Песчаник битумсодержащий, % |
Битумсодержащий песчаник с обработанной битумом песчано-гравийной смесью |
40 - 60 |
- |
60 - 40 |
Битумсодержащий песчаник с обработанными битумом доломитовыми высевками |
- |
35 - 30 |
65 - 70 |
Таблица 3
Рекомендуемые составы теплых асфальтобетонных смесей
Наименование смесей |
Доломитовые высевки, % |
Минеральный порошок, % |
Песчаник битумсодержащий,% |
Битум вязкий 60/90, % |
Мелкозернистая |
65 - 40 |
- |
35 - 60 |
3 - 6 |
Песчаная |
- |
10 - 15 |
85 - 90 |
3,5 - 7 |
Таблица 4
Рекомендуемые составы холодных асфальтобетонных смесей
Наименование смесей |
Песчано-гравийная смесь, % |
Доломитовые высевки, % |
Минеральный порошок из битумсодержащего песчаника, % |
Песчаник битумсодержащий, % |
Гудрон, % |
Мелкозернистая |
|
|
|
|
|
а) |
20 - 35 |
- |
10 - 15 |
55 - 65 |
до 5,5 |
б) |
- |
35 - 50 |
8 - 12 |
42 - 53 |
до 6 |
Песчаная |
- |
- |
10 |
90 |
до 5,5 |
Примеры использования
1. Применение битуме о держащих песчаников в горячих смесях для устройства неукрепленных оснований дорожных одежд.
2. Применение битумсодержащих песчаников для приготовления горячих асфальтобетонных смесей для устройства покрытий и оснований дорожных одежд.
Таблица 1
Рекомендуемые составы горячих смесей из битумсодержащих
песчаников для
оснований дорожных одежд
Наименование смесей |
Гранитные высевки, % |
Минеральный порошок, % |
Песчаник битумсодержащий, % |
Гудрон, % |
Экстракт селективной очистки масляных фракций, %, масло ПН-6 |
Битумсодержащий песчаник, обработанный пластификаторами: |
|
|
|
|
|
а) гудроном |
- |
- |
100 |
5 - 10 |
- |
б) экстрактом, масло ПН-6 |
- |
- |
100 |
- |
4 - 7 |
Битумсодержащий песчаник с минеральным порошком |
- |
20 - 15 |
80 - 85 |
- |
5 - 9 |
Битумсодержащий песчаник с гранитными высевками |
50 - 30 |
- |
50 - 70 |
- |
4 - 6 |
Таблица 2
Рекомендуемые
составы горячих асфальтобетонных смесей с использованием
битумсодержащего песчаника для покрытий дорожных одежд
Наименование смесей |
Щебень фракций 5 - 10 мм, % |
Песок, % |
Минеральный порошок, % |
Песчаник битумсодержащий, % |
Битум 60/90, % |
Гудрон, % |
Экстракт селективной очистки масляных фракций, % |
Мелкозернистая |
30 - 40 |
- |
5 - 10 |
50 - 65 |
- |
4 - 6 |
- |
30 - 40 |
- |
5 - 10 |
50 - 65 |
1 - 2 |
- |
3 - 4 |
|
30 - 40 |
- |
5 - 10 |
50 - 65 |
3 - 4 |
- |
- |
|
30 - 40 |
- |
5 - 10 |
50 - 65 |
- |
- |
4 - 6 |
|
Песчаная |
- |
10 - 15 |
15 - 10 |
70 - 75 |
- |
- |
5 - 6 |
|
|
15 - 10 |
85 - 90 |
- |
6 - 6,5 |
- |
|
- |
60 |
10 |
30 |
- |
4 - 6 |
- |
Примеры использования
1. Применение битумсодержащих песчаников в холодных смесях для устройства неукрепленных оснований дорожных одежд.
2. Применение битумсодержащих песчаников в горячих смесях для устройства укрепленных оснований дорожных одежд.
3. Применение битумсодержащих песчаников для приготовления горячих и теплых асфальтобетонных смесей для устройства покрытий и оснований дорожных одежд.
Таблица 1
Ориентировочное количество вяжущего для укрепления
оснований из битумсодержащих песчаников
Способы укрепления |
Вид вяжущего |
Расход вянущего, % |
Укрепление органическими вяжущими |
битум |
1 - 2 |
гудрон |
2 - 3 |
|
экстракт селективной очистки масляных фракций |
2 - 4 |
Таблица 2
Рекомендуемые составы горячих и теплых асфальтобетонных
смесей с использованием битумсодержащего песчаника для
покрытий дорожных одежд
Наименование смесей |
Щебень фракций 5 - 10 мм, % |
Песок, % |
Минеральный порошок, % |
Песчаник битумcoдержащий, % |
Битум 60/90, % |
Гудрон, % |
Мелкозернистая |
35 - 40 |
- |
5 - 10 |
35 - 50 |
3 - 5 |
- |
35 - 40 |
- |
5 - 10 |
35 - 50 |
- |
4 - 6 |
|
|
|
10 - 15 |
70 - 90 |
3 - 6 |
- |
|
Песчаная |
- |
20 - 25 |
5 - 10 |
65 - 70 |
3 - 5 |
- |
Рис. 1. Конструкции дорожных одежд из битумсодержащих песков и песчаников:
1 - верхний слой покрытия,
горячий и теплый асфальтобетон II
и III марки; 2 -
нижний слой покрытия, горячий и теплый асфальтобетон IV марки;
3 - верхний слой покрытия - холодный асфальтобетон; 4 - основание -
битумсодержащий песчаник, укрепленный цементом;
5 - основание - битум содержащий песчаник, укрепленный известью; 6 - основание
- битумсодержащий песчаник, укрепленный
гудроном, жидким битумом или нефтью; 7 - основание - битумсодержащий песчаник,
укрепленный гудроном и известью;
8 - подстилающий слой - битумсодержащий песчаник, песок
Примечание: компоненты асфальтобетона из битумсодержащего песчаника (песок, минеральный порошок), из битумсодержащего песка (песок).
Таблица 1
Расчетные значения модулей упругости конструктивных
слоев дорожных одежд, устраиваемых с использованием
битумсодержащих песчаников
Материал конструктивного слоя |
Модуль упругости, кгс/см2, 105 Па |
Асфальтобетон горячий и теплый плотный мелкозернистый II и III марки |
7000 - 10000 |
Асфальтобетон горячий и теплый IV марки |
5000 - 8000 |
Асфальтобетон холодный |
4000 - 7000 |
Битумсодержащий песчаник, укрепленный цементом |
3000 - 4000 |
Битумсодержащий песчаник, укрепленный известью |
1500 - 2500 |
Битумсодержащий песчаник, укрепленный гудроном (битумом) |
2500 - 4000 |
Битумсодержащий песчаник, укрепленный комплексно: |
|
а) гудроном (битумом) и цементом |
3000 - 4500 |
б) гудроном (битумом) и известью |
3000 - 4500 |
Битумсодержащий песчаник |
1000 - 1500 |
Значения расчетных модулей упругости, принятые в таблице, соответствуют климатическим условиям средневолжского района. Для других районов значения модулей упругости принимают с учетом разработанных Гипродорнии «Рекомендаций по назначению расчетных значений модулей упругости асфальтобетонов для различных районов РСФСР» (М., 1978).
ВСН 184-75 Минтрансстрой СССР |
Технические указания по устройству оснований дорожных одежд из каменных материалов не укрепленных и укрепленных неорганическими вяжущими. |
СН 25-74 Госстрой СССР |
Указания по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами. |
ГОСТ 8267-75 |
Щебень из естественного камня для строительных работ. |
Шлаки доменные и электротермофосфорные для производства цемента. |
|
ГОСТ 3344-73 |
Щебень шлаковый доменный и сталеплавильный для дорожного строительства. |
Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и их разновидности. |
|
ГОСТ 9179-70 |
Известь строительная. |
ВСН 123-77 Минтрансстрой СССР |
Инструкция по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных органическими вянущими материалами. |
Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетонные. Технические условия. |
|
Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия. |
|
ГОСТ 11955-74 |
Битумы нефтяные дорожные жидкие. |
ГОСТ 8735-76 |
Песок для строительных работ. Методы испытаний. |
Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний. |
|
ГОСТ 12801-77 |
Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний. |
Автомобильные дороги. Правила производства и приемки работ. Приемка в эксплуатацию. |
|
Минтрансстрой СССР |
Руководство по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий. |