Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Под ред. Васильева А.П

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 14.6. График зависимости коэффициента уплотнения К

от температуры асфальтобетонной смеси Т

в начале уплотнения

Т а б л и ц а 1 4 . 8

Техническая характеристика катков для уплотнения слоев дорожной одежды из каменных материалов

Период уплотнения

Класс прочности материала

очень прочный прочный

средней

прочности

слабый

очень

слабый

Первый - обжимка

россыпи, выравнивание

поверхностного слоя

ДУ-47Б, ДУ-55

(0,2-0,3); ДУ-52

(0,2-0,3)

ДУ-47Б, ДУ-55

(0,2-0,3); ДУ-52

(0,2-0,3)

ДУ-47Б, ДУ-55

(0,2-0,3); ДУ-52

(0,2-0,3)

ДУ-47Б, ДУ-55

(0,2-0,3)

ДУ-47Б,

ДУ-55

(0,2-0,3)

Второй (после поливки

водой) - упрочнение до

жесткости

ДУ-47Б с

вибратором

(0,8-1,0); ДУ-52

(0,8-1,0); ДУ-

48Б

ДУ-47Б с

вибратором; ДУ-55

(0,6-0,8); ДУ-52 с

вибратором (0,6-

0,8); ДУ-48Б

ДУ-47Б с

вибратором; ДУ-

55 (0,6-0,8), ДУ-

52 с вибратором

(0,6-0,8)

ДУ-47Б с

вибратором;

ДУ-55 (0,4-0,6);

ДУ-52 (0,4-0,6)

ДУ-47Б,

ДУ-55

(0,2-0,3)

Третий (после поливки

водой) - образование

плотной коры за счет

расклинивания мелким

щебнем (расклинцовка)

ДУ-48Б, ДУ-

49А

ДУ-48Б (0,3-0,8);

ДУ-49Б

ДУ-49А ДУ-47Б ДУ-47Б

П р и м е ч а н и я : 1. В скобках указано рекомендуемое давление воздуха в шинах (МПа).

2. Техническая характеристика катков: ДУ-55 - самоходный пневмоколесный, масса 20 т, линейное давление

750 Н/см, второй валец вибрационный, давление в шинах 0,3-0,8 МПа; ДУ-47Б - каток вибрационный

двухвальцовый с гладкими вальцами, масса 6-8 т, линейное давление 40 Н/см; ДУ-49А, ДУ-49Б -

трехвальцовый статический, вальцы гладкие, масса 11-18 т, линейное давление 350 Н/см; ДУ-48Б -

трехвальцовый статический пневмоколесный, масса 16 т.

ГЛАВА 15. Строительство дорожных оснований и покрытий из необработанных каменных материалов и

каменных материалов и грунтов, обработанных неорганическими вяжущими

15.1. Развитие методов применения грунтов и местных каменных материалов в слоях дорожных одежд

Первыми покрытиями дорог были: щебёночные устраиваемые методом заклинки, булыжные и брусчатые

мостовые. Последние не получили широкого развития в связи с большим объемом ручных работ по их

устройству. В настоящее время такие покрытия устраиваются, как правило, на площадях, тротуарах для

создания декоративной поверхности. Появились искусственные брусчатые материалы различного цвета и

формы, что еще более повысило их декоративность.

Основное развитие получили щебеночные покрытия. Рост интенсивности автомобильного движения показал

целесообразность использования этого типа слоя в основании дорожных одежд на дорогах с высокой

интенсивностью движения, а также в покрытиях на дорогах с малой интенсивностью движения.

С целью максимального использования местных материалов и снижения стоимости строительства

оснований дорожных одежд М.М. Филатовым, В.М. Безруком, И.И. Черкасовым и др. были разработаны

способы укрепления грунтов и технологии устройства оснований их этих материалов.

Развитие автомобильного транспорта в последние десятилетия потребовало совершенствования

конструкций дорожных одежд и способов их строительства, в том числе слоев оснований дорожных одежд из

каменных материалов, которые основывались на теоретических положениях о требованиях к слоям дорожных

одежд (выдвинутых и обоснованных А.К. Бируля, Н.Н. Ивановым, В.Ф. Бабковым, М.И. Волковым, А.М.

Кривисским, Н.В. Горелышевым, В.К. Некрасовым, А.Я. Тулаевым, Ю.М. Васильевым, А.П. Васильевым, В.Д.

Казарновским и другими), основными из которых являются:

способность слоя выдерживать нагрузку от проезжающего автотранспорта, то есть иметь необходимую

прочность применяемых материалов и модуль упругости слоя, предотвращающих образование неровностей и

колей на покрытии;

способность материала слоя выдерживать воздействие климатических факторов (замораживание-

оттаивание, водонасыщение-высушивание), то есть иметь материал с необходимой морозостойкостью;

способность материала слоя воспринимать колебания температуры наружного воздуха и обеспечивать

предотвращение возникновения температурных трещин в слое;

к этим требованиям необходимо добавить требования, связанные с различными экономическими,

техническими, технологическими требованиями такими как необходимость повышения темпов строительства и

необходимость использования местных материалов и отходов промышленности.

В результате многолетних работ ученых-дорожников были разработаны новые конструкции, материалы и

технологии строительства слоев дорожных одежд из каменных материалов без вяжущих, а также каменных

материалов и грунтов, обработанных неорганическими вяжущими. Проведенные в последние десятилетия в

Союздорнии (B.C. Исаев, Б.С. Марышев, А.О. Салль, В.С. Цветков, В.М. Юмашев и др.) совместно с МАДИ

(А.К. Славуцкий, Н.А. Фидловский, Е.И. Феоктистов и др.), Росдорнии (О.А. Закурдаев, Л.Б. Каменецкий, Ю.Н.

Розов, В.М. Ольховиков и др.), и с другими организациями исследования позволили расширить номенклатуру

применяемых материалов, усовершенствовать требования к материалам и слоям, а также технологию

строительства с использованием различных машин и механизмов и контроля качества производства работ. К

основным достижениям можно отнести создание следующих основных конструкций и технологий их

строительства.

Щебёночные основания и покрытия, устраиваемые методом заклинки. Расширена номенклатура фракций

применяемого щебня. Уточнены необходимая прочность и морозостойкость щебня, а также расчетные

параметры слоя.

Разработаны способы устройства оснований из широко распространенного низкомарочного щебня.

Морозостойкость такого материала повышается обработкой его различными гидрофобизаторами в процессе

устройства слоя.

Щебёночные слои с пропиткой верхней части неорганическими вяжущими. В развитие традиционных

щебёночных слоев, устраиваемых методом заклинки, для повышения их несущей способности предложено

производить расклинку слоя не мелким щебнем, а различными неорганическими вяжущими (цементопесчаная

смесь, литая цементопесчаная смесь, гранулированный доменный шлак, активный фосфогипс). Установлены

оптимальные расходы вяжущего, расчетные параметры слоя, а также технологии его устройства.

Слои оснований или покрытий из щебёночно (гравийно)-песчаных смесей. Предложены различные

зерновые составы смеси, установлены расчётные параметры слоев из них, уточнены требования к прочности и

морозостойкости материала в зависимости от категории дороги и климатических условий ее расположения,

уточнены технологии строительства с использованием различных машин. Проведенные работы позволяют

создавать слои типа минерального бетона.

Для повышения плотности и несущей способности слоя из щебеночно (гравийно)-песчано-грунтовых

смесей разработана технология обработки используемых материалов жидкими стабилизаторами

(пластифицирующими поверхностно-активными веществами). Установлены виды и оптимальные расходы

стабилизаторов, степень повышения плотности и модуля упругости слоя. Разработана технология устройства

стабилизированного слоя.

Слои из активных отходов промышленности. Установлены параметры материала и слоя из доменных

шлаков, белитовых шламов и фосфогипса. Использование этих материалов, обладающих естественной

активностью, позволяет получать монолитные слои.

Основания из каменных материалов, обработанных цементом - цементоминеральных материалов

(ЩПЦС, ПЦС). Разработаны требования к цементоминеральным материалам, их прочности, морозостойкости.

Установлены закономерности влияния марки и расхода цемента, количества воды, а также характеристик

заполнителя (прочность, крупность, зерновой состав) на марку прочности цементоминерального материала.

Определены расчётные параметры слоя, а также оптимальные технологии строительства.

Шлакоминеральные основания. Разработаны оптимальные составы каменных материалов, обработанных

шлаковым вяжущим (гранулированным доменным шлаком с различными активаторами) различных марок

прочности, установлены модули упругости этих слоев. Разработаны технологии строительства слоев из

шлакоминеральных материалов.

Основания из щебёночных или цементоминеральных смесей, укладываемых в ячейки из

пространственных георешеток. Разработанная конструкция повышает модуль упругости традиционных

щебёночных слоев и увеличивает трещиностойкость слоев из обычных цементоминеральных материалов.

Брусчатые и мозаичные мостовые. В развитие традиционных брусчатых мостовых из природных горных

пород разработана брусчатка различной формы и цвета, как правило, из цементопесчаной смеси. Установлены

необходимая прочность и морозостойкость брусчатки.

В проведении исследований и разработке вышеописанных материалов, конструкций и технологий

строительства оснований и покрытий дорожных одежд принимали участие сотрудники Союздорнии и его

филиалов, Росдорнии, Гипродорнии, Госдорнии, Союздорпроекта, МАДИ, СибАДИ, РИСИ, ВИСИ, Гипромеза,

Уралниичма, Вниистрома и др.

15.2. Строительство слоев из щебеночных материалов

Строительство щебеночных слоев методом заклинки. При проектировании щебеночных покрытий и

оснований, устраиваемых методом заклинки, применяют щебень по ГОСТ 8267-93, ГОСТ 3344-83, фракций 40-

70 мм в качестве основного материала, и фракций 10-20 и 5-10 мм в качестве расклинивающего с суммарным

расходом последнего 25 м

/1000 м

. При устройстве оснований для расклинки допускается применение фракции

5-20 мм и смесей № 12 и 13 по ГОСТ 25607-94.

Марки по прочности и морозостойкости каменных материалов должны соответствовать требованиям табл.

15.1. Прочность расклинивающего материала может быть на марку ниже основного. Слои оснований из щебня

карбонатных пород марок 400 и ниже допускается устраивать без использования расклинивающего материала.

Т а б л и ц а 1 5 . 1

Свойства каменных материалов

Для

покрытий

Для

оснований

категория автомобильной

дороги

IV V I-III IV, V

Марка по прочности на раздавливание в цилиндре в водонасыщенном

состоянии, не ниже:

\ \ \ \

щебня из изверженных пород 1000 800 800 600

из осадочных пород 800 600 600 300

из шлаков фосфорных, черной и цветной металлургии 800 600 600 300

щебня и гравия 800 600 600 400

Марка по истираемости ИII ИIII ИIII ИIV

Марка по морозостойкости для районов со среднемесячной температурой

воздуха наиболее холодного месяца, °С

\ \ \ \

от 0 до -5 15 15 15 -

от -5 до -15 25 25 25 15

от -15 до -30 50 50 50 25

ниже -30 75 75 75 50

Для уточнения модулей упругости щебеночных оснований, устраиваемых методом заклинки, в Союздорнии

были проведены эксперименты на материалах различного генезиса и прочности. При этом использовали

легкоуплотняемый известняковый щебень с маркой по прочности 400-800, трудноуплотняемый гранитный

щебень с маркой по прочности 1000-1200, щебень шлаковый с маркой по прочности 600-1000.

Результаты исследований показали, что трудноуплотняемый щебень - это, как правило, щебень из

изверженных и метаморфических магматических пород марки 1000 и более, щебень из гравия прочностью 800

и более и шлаки остеклованной структуры. Легкоуплотняемый щебень - это щебень из изверженных и

метаморфических пород марки прочности менее 1000, щебень из гравия прочностью менее 800, шлаки

пористой структуры, щебень из осадочных пород.

Для заклинки использовали мелкий щебень, песчано-гравийную и щебеночную смесь. Результаты работ

приведены в табл. 15.2.

Т а б л и ц а 1 5 . 2

Материал конструктивного слоя и материал для расклинки

Модуль упругости, МПа

слоя из легкоуплот-

няемого щебня

слоя из трудноуплот-

няемого щебня

Щебень фракционированный 40-80 мм с заклинкой: \ \

фракционированным мелким щебнем размером 10-20 и 5-10 мм 450 350

отсевами дробления 300-350 200-250

известняковой мелкой смесью или активным мелким шлаком 400 300

мелким высокоактивным шлаком 450 400

асфальтобетонной смесью 500 450

Результаты испытаний, приведенные в табл. 15.2, показывают влияние на модуль упругости качества

основного щебня, а также характеристики расклинивающей фракции. Данные табл. 15.2 наиболее полно и

точно характеризуют несущую способность оснований, устраиваемых по методу заклинки, из различных

материалов, применяемых в практике дорожного строительства.

Наряду со стандартными фракциями щебня в практике строительства применяется щебень других фракций.

Модули упругости слоя из таких материалов приведены в табл. 15.3. Основание укладывается на готовый и

принятый в установленном порядке нижележащий слой дорожной одежды. Минимальная толщина

распределяемого слоя должна в 1,5 раза превышать размер наиболее крупных частиц щебня. Максимальные

толщины уплотняемого слоя приведены в табл. 15.4.

Т а б л и ц а 1 5 . 3

Основная фракция щебня, мм 70-40 70-20 60-25 40-20 40-20

Расклинивающая фракция щебня, мм 5-20 5-10 5-10 5-10 5-20

Модуль упругости, МПа 370 360 350 270 250

Т а б л и ц а 1 5 . 4

Каток Масса катка, т Толщина слоя, см

С гладкими вальцами 10 и более 22

На пневмошинах 15 и более 30

Вибрационный и комбинированный До 10 22

Вибрационный и комбинированный 16 и более 30

Объем каменного материала для устройства основания в насыпном виде определяется с учетом

коэффициента запаса на уплотнение 1,2-1,4, и уточняется пробной укаткой на первом этапе строительства.

Щебеночное основание устраивают в два этапа:

распределение основного щебня проектной толщиной с учетом коэффициента запаса расхода на уплотнение

и его уплотнение;

распределение расклинивающего щебня и окончательное уплотнение основания.

Распределение основного - крупного - щебня производят укладчиком или автогрейдером с обеспечением

требуемой ровности. Распределение мелкого - расклинивающего - щебня рекомендуется производить навесным

на самосвал щебнераспределителем мелкого щебня типа T-224-I или БД-130, используемым для устройства

поверхностной обработки. Уплотняют щебень катками любого типа от края к середине с перекрытием следа.

Общее минимальное количество проходов катков по одному следу приведено к табл. 15.5.

Т а б л и ц а 1 5 . 5

Каток

Рекомендуемая марка

катка

Минимальное количество проходов на этапах

уплотнения

1 2

Гладковальцовый статистического

действия

ДУ-93 10 20

С пневматическими шинами ДУ-100 10 20

С комбинированными вальцами ДУ-64, ДУ-99 6 12

С вибрационными вальцами ДУ-63, ДУ-98 4 8

Для уменьшения трения между щебенками и ускорения взаимозаклинивания при укатке следует

производить в летнее время полив щебня водой, ориентировочный расход 15-25 л/м

для 1-го этапа, 10-12 л/м

для 2-го этапа. В процессе строительства должен осуществляться контроль качества материалов и

устраиваемого слоя.

Укрепление слоя из низкомарочного щебня его гидрофобизацией. Одним из наиболее распространенных

местных каменных материалов являются материалы из осадочных карбонатных пород. Щебень, получаемый из

этих месторождений, характеризуется значительным разнообразием прочности. Распространение, основные

карьеры и характерные колебания прочности горной породы приведены в табл. 15.6.

Т а б л и ц а 1 5 . 6

Районы распространения каменных материалов из осадочных карбонатных пород

Экономический район Карьер

Прочность материала месторождения, %

прочный, > 60

МПа

средний, 30-60

МПа

слабый, < 30

МПа

Северо-западный

Кикеринский,

Псковстройматериалы

8,7

58,0

63,6

20,0

27,7

22,0

Центральный

Калужский

Мышегский

Муратовский

Караблинский

Рождественский

Алексинский

67,3

64,7

69,8

60,0

54,7

57,4

14,2

12,6

22,3

18,6

18,5

35,3

30,2

27,4

23,0

24,0

Центрально-

Черноземный

Елецкий

Хмельницкий

Ольшанский

Задонский

Лавский

68,4

67,0

56,5

59,0

70,5

16,0

15,7

22,5

17,0

12,5

15,6

17,3

21,0

24,0

17,0

Северный Кавказ

Жирновский Быстрогорский

Апанасовский

72,6

66,5

62,7

10,4

18,5

17,3

17,0

15,0

20,0

Волго-Вятский Кировский 57,5 24,5 18,0

Поволжский

Кам-Исмагилово

Сокский

Чапаевский

Ново-Тарьяльский

79,0

32,1

53,0

74,4

4,0

55,9

30,0

8,6

17,0

12,0

17,0

Уральский Саткинский 88,3 5,7 6,0

Материал с маркой прочности ниже 400 имеет, как правило, недостаточную для дорожных конструкций

морозостойкость. Это исключает возможность применения широко распространенного известнякового щебня в

дорожных одеждах.

В результате работ, проведенных в Союздорнии, МАДИ, Гипродорнии и других организациях предложено

обрабатывать щебень различными гидрофобизирующими жидкостями. Как показали результаты исследований,

обработка щебня гидрофобизаторами уменьшает его водопоглощение и увеличивает морозостойкость до марок,

которые могут найти применение в дорожных одеждах. В качестве гидрофобизаторов могут найти применение

петролатум, жидкий битум, отработанное моторное масло, кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11.

Обработка петролатумом малопрочного щебня в течение 0,5-5,0 мин позволила снизить водопоглощение с

14 до 1,5 %, потери при испытании в полочном барабане - с 78 до 26-36 %, повысить морозостойкость до Мрз

100 по сравнению с показателями малопрочного необработанного петролатумом щебня.

Значительный эффект проявляется при обработке щебня 10 %-ной концентрацией раствора ГКЖ при

времени обработки не менее 5 мин. При этом показатель водопоглощения снижается с 6 до 2 %,

морозостойкость повышается с 15 (необработанный щебень) до 75-100 циклов (обработанный щебень),

водостойкость увеличивается в 2 раза.

Значительное улучшение свойств обработанного гидрофобизатором щебня дает возможность рекомендовать

его при условии щадящей технологии уплотнения для устройства слоев основания автомобильных дорог III-V

категорий. Для увеличения сроков службы основания следует обеспечивать соответствующий водоотвод.

Аналогичные результаты получены при обработке малопрочного известнякового щебня отработанным

машинным маслом в количестве 3-5 % массы щебня. Обобщенные результаты проведенных работ

представлены в табл. 15.7.

Т а б л и ц а 1 5 . 7

Обрабатываемый щебень

Применяемые

гидрофобизаторы

Повышение марки морозо-

стойкости щебня после обработки

Марка прочности 200-400

Марка морозостойкости 10-15

Петролатум, ГКЖ-10, ГКЖ -11,

отработанное масло, жидкий битум,

нефтяной гудрон

на 1-3 марки

Для устройства оснований из низкомарочного щебня (М 200-М 400), обработанного гидрофобизаторами,

рекомендуется использовать фракцию 40-70 мм или 20-70 мм. Заклинка мелким щебнем такого материала не

требуется.

Работы по устройству слоя основания включают выполнение следующих основных операций: разбивка в

плане и высотных отметок устраиваемого основания; завоз и распределение щебня по нижележащему слою. В

случае укладки щебня на песчаный подстилающий слой работы по распределению щебня ведут «от себя»;

розлив гидрофобизирующей жидкости; уплотнение слоя.

Минимальная толщина распределяемого слоя должна в 1,5 раза превышать размер наиболее крупных частиц

щебня. Максимальные толщины уплотняемого слоя приведены в табл. 15.4.

Объем каменного материала для устройства слоя в насыпном виде определяется с учетом коэффициента

запаса на уплотнение 1,2-1,4 и уточняется пробной укаткой на первом этапе строительства.

Розлив гидрофобизирующей жидкости производится по распределенному слою щебня. Уплотнение

щебеночного слоя осуществляют катками любого типа в соответствии со СНиП 3.06.03-85 от края к середине с

перекрытием следа. Общее минимальное количество проходов катков по одному следу приведено в табл. 15.8.

Т а б л и ц а 1 5 . 8

Каток Рекомендуемая марка катка Количество проходов

Гладковальцовый статического

действия

ДУ-93 20

С пневматическими шинами ДУ-100 20

С комбинированными вальцами ДУ-64, ДУ-99 12

С вибрационными вальцами ДУ-63, ДУ-98 8

Качество уплотнения щебеночного основания проверяют путем контрольного прохода гладко-вальцового

катка массой 10-13 т по всей длине построенного участка. После прохода катка на поверхности слоя не должны

оставаться следы и возникать волны перед вальцом, а положенная под валец щебенка должна раздавливаться.

Щебеночные слои с пропиткой верхней части неорганическими вяжущими. На основе работ,

проведенных в Союздорнии, МАДИ и других организациях, в практике дорожного строительства используется

новый тип основания - щебеночное, обработанное в верхней части пескоцементной смесью. Основными

преимуществами, обусловившими широкое внедрение этой конструкции, являются:

плавно убывающий модуль упругости по глубине слоя в соответствии с уменьшением напряжения в

конструкции от колеса автомобиля, обосновывающий возможность уменьшить расход вяжущего по глубине

слоя;

повышенная по сравнению с щебеночными основаниями несущая способность (модуль упругости),

позволяющая снизить толщину конструкции (уменьшить ее материалоемкость на 10-20 %);

уменьшенный на 10-20 % расход цемента по сравнению с пескоцементными основаниями;

возможность использования менее прочных местных каменных материалов по сравнению с щебеночными

основаниями;

повышенная несущая способность в раннем возрасте по сравнению с пескоцементным основанием из-за

каркасности материала, что обеспечивает пропуск построечного транспорта без деформации конструкции;

возможность стадийного строительства: вывозка щебня зимой и окончательное устройство оснований

летом, что, в свою очередь, приводит к уменьшению потребности в автомобильном транспорте в летнее время;

возможность использовать дешевые смесительные установки небольшой производительности для

скоростного строительства оснований или полностью отказаться от смесительных установок при обработке

щебеночного слоя одним вяжущим без песка, например, гранулированным шлаком, активной золой уноса,

активным фосфогипсом.

Несущая способность конструкции щебеночного основания, обработанного в верхней части

неорганическими вяжущими, характеризуемая средним модулем упругости слоя Е

ср

, зависит от величины

модуля упругости Е

и прочности Р верхней, обработанной части слоя, и модуля упругости нижней,

необработанной части слоя Е

, а также их толщины (h

- толщина верхней части слоя, h - общая толщина слоя).

Результаты определения среднего модуля упругости приведены в табл. 15.9.

Результаты расчетов показывают, что модуль упругости возрастает, а общая толщина конструкции

уменьшается при увеличении глубины пропитки слоя вяжущим и росте модуля упругости верхней

обработанной части слоя, то есть при увеличении марки применяемого пескоцемента или другого вяжущего.

В случае сохранения постоянной общей толщины слоя при увеличении глубины пропитки от 0,25 до 0,75

толщины слоя требуемая прочность пескоцемента может быть уменьшена с 10 до 4 МПа, а расход цемента - с

18 до 10 % по массе пескоцементной смеси.

При сохранении одной глубины пропитки слоя толщину последнего можно уменьшить, например, с 21 до 15

см при увеличении прочности пескоцемента с 4 до 10 МПа. Для устройства слоя целесообразно использовать

щебень фракции 40-70 и 70-120 мм.

Т а б л и ц а 1 5 . 9

Величина среднего модуля упругости слоя Е

ср

, МПа

/h Е

, МПа

Отношение Е

(МПа)/марка прочности Р

800/75 600/60 400/40

0,25

200 350 300 250

300 425 375 325

400 500 450 400

0,50

200 500 400 300

300 550 450 350

400 600 500 400

0,75

200 650 500 350

300 675 525 375

400 700 550 400

Как правило, для строительства оснований применяют известняковый щебень, имеющий более широкое

распространение и, следовательно, меньшую дальность транспортировки к объекту строительства. При

строительстве оснований на дорогах I-II категорий минимальная марка прочности щебня 600, на дорогах III

категории - 400 и IV-V - 200.

В зависимости от климатических условий и категории дороги к щебню предъявляются различные

требования по морозостойкости: максимальная - Мрз 50, минимальная - Мрз 15.

Для получения требуемого модуля упругости верхней обработанной части слоя, зависящего от прочности

при сжатии щебеночно-пескоцементного материала, в щебень вводят пескоцемент определенной прочности от

4 до 10 МПа; расход цемента 10-18 % массы смеси. Для повышения пластичности смеси и уменьшения расхода

цемента на 10-20 % в смесь целесообразно вводить поверхностно-активные вещества: СДБ ориентировочно 0,5-

1,5 %, ЩСПК в пределах 1,5-2,5 % массы цемента. Вместо цемента может быть использовано шлаковое

вяжущее на основе шлаков черной металлургии или зольное вяжущее на основе зол уноса ТЭЦ. В качестве

активаторов шлаков и зол наибольшее применение находит также цемент. Ориентировочный расход шлака или

золы 10-20 %, цемента 4-10 % массы смеси. Высокоактивные шлаки и золы можно применять в чистом виде

(без цемента) для обработки верхней части щебеночного слоя. В этом случае отпадает необходимость в

смесительных установках.

Расход пескоцемента зависит от глубины пропитки и пустотности щебня. При изменении глубины пропитки

от 5 до 15 см расход пескоцемента составляет 2,5-9,0 м

на 100 м

поверхности щебеночного слоя.

При устройстве щебеночных (гравийных) оснований, обработанных не на полную глубину пескоцементной

смесью методом пропитки (вдавливанием), целесообразно применять пескоцементную смесь с влажностью на

20-40 % больше или меньше оптимальной влажности. Пескоцементную смесь вводят в щебеночный слой

вибрацией или давлением. Щебень укладывают и планируют распределителем или автогрейдером и увлажняют

водой из расчета 3-10 л/м

. При необходимости для обеспечения проезда построечного транспорта щебень

прикатывают гладковальцовым катком массой 6-8 т за 1-2 прохода по одному следу. Приготовленную в

установке пескоцементную смесь распределяют по поверхности щебня укладчиком.

Пропитку щебеночного слоя на глубину до 5 см осуществляют 2-3 проходами катка на пневматических

шинах; пропитку щебеночного слоя на глубину до 7 см осуществляют методом вибрации профилировщиком с

вибробрусом. При использовании метода вибрации и давления для пропитки на глубину до 10 см применяют

вибрационный каток (1-2 прохода по одному следу). Окончательное уплотнение основания после пропитки

щебеночного слоя смесью осуществляют катками на пневматических шинах за 12-16 проходов. После

окончательного уплотнения за построенным основанием осуществляют уход.

Контроль качества. Контроль качества материалов и устраиваемого слоя подразделяется на входной,

операционный и приемочный.

При входном контроле качество в каждой поставляемой партии (700 м

) материала (щебня) оценивается

лабораторией по паспортам или собственными испытаниями на соответствие требованиям ГОСТа и проекта.

Особое внимание уделяется прочности, морозостойкости, зерновому составу и загрязненности материала.

Результаты контроля фиксируются в лабораторном журнале. Пример записи в журнале результатов

определения физико-механических свойств щебня приведен в табл. 15.10.

Т а б л и ц а 1 5 . 1 0

Зерновой состав, полные

остатки на ситах, мм

Содержание пылевато-глинистых

частиц, % массы

Прочность Морозостойкость

D 0,5 (D ± d) d

потери

массы, %

марк

потери массы,

марка

0-20 40-60 70-85 до 5 до 20 600 до 10 25

П р и м е ч а н и е . D - максимальный размер зерна щебня, d - минимальный размер щебня

При операционном контроле качества материала на каждых 8000 м

устраиваемого слоя проверяется

соответствие ГОСТу и проекту зернового состава материала и его загрязненности. Результаты контроля

фиксируются в лабораторном журнале. При операционном контроле качества устраиваемого слоя проверяются:

высотные отметки, ровность, поперечный уклон, ширина, толщина слоя и качество уплотнения. Качество

уплотнения щебеночного основания проверяют путем контрольного прохода гладко-вальцового катка массой

10-13 т по всей длине построенного участка. После прохода катка на поверхности слоя не должны оставаться

следы и возникать волны перед вальцом, а положенная под валец щебенка должна раздавливаться. Результаты

контроля фиксируются в лабораторном журнале. Оценка всех показателей должна проводиться не реже чем

через 100 м. Требования СНиП 3.06.03-85 к сдаваемому участку приведены в табл. 15.11.

Т а б л и ц а 1 5 . 1 1

№°п/п Показатель Величина показателя

1 Отклонения от проектной ширины 90 % замеров до ± 10 см

2 Отклонения от проектной толщины 90 % замеров до ± 10 мм

3 Отклонения от проектного поперечного уклона 90 % замеров до ± 0,005

4 Ровность (просветы под 3 метровой рейкой) 90 % замеров до 5 мм

5 Уплотнение Отсутствие следа от прохода катка

6 Отклонение высотной отметки 90 % замеров до ± 10 мм (± 50 мм)

П р и м е ч а н и е : Цифры в скобках - при использовании машин без следящих систем

При приемочном контроле качества данные испытаний, замеров оформляются в вышеуказанных

документах; при необходимости проводятся дополнительные контрольные испытания и замеры.

При наличии отклонений параметров от допусков, превышающих требования ГОСТа, СНиП и проекта, в

журнале производства работ делают специальную запись для последующего устранения отмеченных

недостатков до приемки готового слоя.

15.3. Строительство слоев из щебеночно-песчаных и других смесей

Строительство слоев из щебеночно (гравийно)-песчаных смесей. При проектировании щебеночных и

гравийных покрытий и оснований из плотных смесей применяемые материалы должны отвечать требованиям

ГОСТ 25607-94 и ГОСТ 3344-83. Рекомендуемые зерновые составы смесей приведены в табл. 15.12.

Т а б л и ц а 1 5 . 1 2

№ смеси

Максимальный размер

зерен, мм

Содержание частиц, %

крупнее, мм мельче, мм

5 2,5 0,16 0,05

Смеси для покрытий ГОСТ 25607-94

40 45-70 55-80 8-25 7-20

20 25-50 35-65 10-35 8-25

Смеси для оснований ГОСТ 25607-94

120 (70) 65-85 75-90 0-5 0-5

80 (70) 65-85 75-90 0-5 0-5

80 (70) 40-75 50-85 5-10 0-5

40 70-85 75-85 3-7 0-5

20 60-85 70-95 3-10 3-8

20 40-60 55-70 5-10 0-4

Смесь из неактивных и слабоактивных шлаков ГОСТ 3344-83

70 65-85 - 5-10 -

70 40-75 - 5-10 -

40 70-85 - 5-10 -

20 40-60 - 5-10 -

Марки по прочности и морозостойкости щебня и гравия, входящих в состав смесей согласно СНиП 2.05.02-

85, должны соответствовать требованиям табл. 15.13.

В гравийный материал марки Др 12 и выше, содержащий более 50 % зерен с гладкой поверхностью,

рекомендуется добавлять щебень (щебень из гравия) в количестве не менее 25 % по массе для лучшей его

уплотняемости и повышения несущей способности покрытия.

В щебне из изверженных и метаморфических пород марок 800 и выше и осадочных пород марок 600 и выше

для щебеночных покрытий дорог IV, V категорий содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой

форм не должно превышать 15 % по массе, а для оснований дорог I-III категорий - 35%.

Т а б л и ц а 1 5 . 1 3

Свойства каменных материалов

Для

покрытия

Для оснований

категория автомобильной

дороги

IV V I, II III IV, V

Марка по прочности на раздавливание щебня в цилиндре в водонасыщенном

состоянии, не ниже, для:

\ \ \ \ \

изверженных пород 800 600 800 600 600

осадочных пород 600 400 600 400 200

гравия и щебня из гравия 800 600 800 600 400

шлаков фосфорных, черной и цветной металлургии 600 400 600 400 200

Марка по истираемости не ниже ИIII ИIII ИIII ИIII ИIV

Марка по морозостойкости для районов со среднемесячной температурой

воздуха наиболее холодного месяца, °С:

\ \ \ \ \

от 0 до -5 15 15 15 - -

от-5 до-15 25 25 25 15 -

от -15 до -30 50 50 50 25 15

ниже -30 75 75 75 50 25

Для уточнения величины модуля упругости слоя из щебеночных и гравийных смесей, влияния

максимальной крупности материала, зернового состава смеси и количества мелкозернистых частиц в

Союздорнии были проведены эксперименты на различных щебеночно-песчаных и гравийно-песчаных смесях.

Из указанных материалов готовили смеси разных зерновых составов, рекомендованных ГОСТ 25607-94 и ГОСТ

3344-83, и других составов, используемых в дорожном строительстве. В результате экспериментов,

проведенных по стандартной методике, были рассчитаны модули упругости слоев из щебеночно-песчаных и

гравийно-песчаных материалов и сгруппированы по типам применяемых смесей, представленные в табл. 15.14.

Т а б л и ц а 1 5 . 1 4

Материал слоя

Расчетные значения модуля

упругости, Е, МПа

назначение смесей

номер смеси и максимальная

крупность зерен щебня, мм

при щебне при гравии

Для покрытий (ГОСТ 25607-94)

- 40

- 20

300

290

280

265

Для оснований (ГОСТ 25607-94)

- 60

- 80

- 40

- 20

280

275

260

240

260

240

230

220

200

180

Из неактивных и слабоактивных и

шлаков (ГОСТ 3344-83)

- 70

- 40

- 20

275

260

250

210

Слой укладывается на готовый и принятый в установленном порядке нижележащий слой дорожной одежды.

Минимальная толщина распределяемого слоя должна в 1,5 раза превышать размер наиболее крупных частиц

щебня. Максимальная толщина уплотняемого слоя должна составлять значения, приведенные в табл. 15.4.

Объем каменного материала для устройства слоя в насыпном виде определяется с учетом коэффициента

запаса на уплотнение, 1,2-1,4 и уточняется пробной укаткой на первом этапе строительства.

Подобранный щебеночный материал может быть получен: непосредственно с предприятия-поставщика

(карьера); путем смешения необходимых компонентов в специальной смесительной установке на промбазе

строительной организации; смешением автогрейдером необходимого количества компонентов в заданном

соотношении непосредственно на дороге.

Для получения подобранного щебеночного материала путем смешения на дороге на готовый нижележащий

слой основания вывозят и распределяют ровным слоем необходимое количество более крупного материала,

затем к нему добавляют последовательно более мелкие материалы. Спланированные материалы перемешивают

автогрейдером до образования однородной смеси, которую затем распределяют по всей ширине дороги,

поливают и укатывают.

В качестве мелкой (мельче 5 мм) составляющей подобранного щебеночного материала можно использовать

отсевы дробления или природный песок. В отдельных случаях для устройства основания можно применять

известняковый щебень фракций 5-40 мм или 5-7 мм, в котором частиц мельче 5 мм обычно содержится 5-10 %.

В процессе уплотнения этот щебень дробится, что увеличивает количество таких частиц до требований норм.

Уплотнение щебня в данном случае целесообразно производить только вибрационными катками. Возможность

использования щебня фракций 5-40 и 5-70 мм определяют по результатам пробного уплотнения с отбором и

анализом проб готового основания. Уплотнение подобранного щебеночного материала осуществляют катками

любого типа в соответствии со СНиП 3.06.03-85 от края к середине с перекрытием следа. Общее минимальное

количество проходов катков различного типа по одному следу приведено в табл. 15.15.

Т а б л и ц а 1 5 . 1 5

Каток Рекомендуемая марка катка Количество проходов

Гладковальцовый статического

действия

ДУ-93 20

С пневматическими вальцами ДУ-100 20

С комбинированными вальцами ДУ-64, ДУ-99 12

С вибрационными вальцами ДУ-63, ДУ-98 8

Для уменьшения трения между щебенками при укатке производят в летнее время полив уплотняемого слоя

водой, ориентировочный расход 25-35 л/м

В процессе строительства должен осуществляться контроль качества материалов и устраиваемого слоя,

который подразделяется на входной, операционный и приемочный. При входном контроле качество материала

(щебня) оценивается по паспортам или собственными испытаниями на соответствие требованиям ГОСТа и

проекта. Особое внимание уделяется прочности, морозостойкости, зерновому составу и загрязненности

материала. Результаты контроля фиксируются в лабораторном журнале. Пример записи в журнале результатов

определения физико-механических свойств щебня приведен в табл. 15.16.

Т а б л и ц а 1 5 . 1 6

Зерновой состав, полные остатки на

ситах, мм

Содержание

пылевато-

глинистых частиц, %

массы

Прочность Морозостойкость

70 40 20 5 менее 5

потери

массы, %

марк

потери

массы, %

марк

По ГОСТ 25607-94 До 5 До 20 600 До 10 25

При входном контроле в каждой партии (700 м

) контролируют прочность, морозостойкость, зерновой

состав, содержание пылевато-глинистых частиц (ПГЧ). При операционном контроле на каждые 8000 м

контролируют зерновой состав и ПГЧ. Результаты контроля фиксируются в лабораторном журнале. При

операционном и приемочном контроле качества устраиваемого слоя проверяются высотные отметки, ровность,

поперечный уклон, ширина, толщина слоя и качество уплотнения. Объем, периодичность и требования

аналогичны приведенным в п. 15.2.

Стабилизация слоя из щебеночно-песчано-грунтовых смесей. В последние годы в США, Канаде,

Австралии, Мексике, ЮАР рекламируются основания дорожных одежд без вяжущих из различных местных

материалов, обработанных специальными жидкими стабилизаторами, такими как Роудбонд (Рб), Перма-Зум (P-

ZIIX), ионный стабилизатор грунта (ИСС-2500), стабилизатор грунта (СГ) и РРП.

Следует отметить, что метод обработки материалов стабилизаторами не нов. Так, ещё в 50-60 гг. прошлого

века в СССР проводились аналогичные исследования В.М. Безруком, И.И. Черкасовым и Л.Л. Марковым с

использованием для обработки грунтов различных высокомолекулярных материалов-полимеров, например,

диотадецилдиметиламмоний хлоридов, который по принципу взаимодействия с материалом близок к

зарубежным стабилизаторам. Однако, как показывает анализ отечественной научно-технической литературы,

эффективность и надежность стабилизации грунтов недостаточно изучена и дальнейшие исследования не

проводились.

Стабилизаторы отличаются между собой составом. Роудбонд - это растворимая в воде эмульсия на основе

сульфированного масла; Перма-Зум - органический материал, содержащий протеин (белки, состоящие только

из аминокислот); ИСС - органический материал, получаемый на основе комбинированной серной и буферной

кислот.

Главная функция этих стабилизаторов заключается в химическом изменении поверхности частиц,

обеспечивающих возможность уменьшить количество воды, снизить силы сцепления между частицами грунта,

что создает условия для повышения степени уплотнения материала и в дальнейшем недопущения его

переувлажнения. Эти стабилизаторы (концентраты, поставляемые фирмами), свободно растворяются в

холодной воде, как правило, разбавляются в цистерне поливомоечной машины в соотношении 1:500. Расход

концентрата стабилизатора ориентировочно 0,1-0,3 см

(г) на 1 кг обрабатываемого материала.

Обработка гравийно (щебёночно)-песчано-грунтовых смесей стабилизаторами по данным фирм позволяет

создавать прочные, водоустойчивые конструкции, которые могут заменять традиционные дорожные

конструкции.

Применение стабилизаторов уменьшает оптимальную влажность, набухание, усадку, пылеобразование,

уплотняющее усилие, толщину конструктивных слоев, трудоемкость, затраты на строительство, затраты на

содержание. Применение стабилизаторов увеличивает плотность материала, несущую способность, прочность

при сжатии и сдвиге, водонепроницаемость слоя.

Технология строительства оснований, обработанных стабилизаторами, не требует специального

оборудования или машин. Оценивать качество дорожных оснований, обработанных стабилизаторами,

рекомендуется по величине несущей способности, характеризуемой модулем упругости устраиваемого слоя.

С целью изучения влияния различных, как зарубежных (П-3, Рб, СГ, РРП, ИСС), так и отечественных (СДБ,

ЛСТ, РОГ) стабилизаторов-пластификаторов на характеристики обработанных ими материалов и выявления

возможности и целесообразности их использования в дорожном строительстве России с учетом специфических

климатических условий нашей страны Союздорнии совместно с Росдорнии провел специальные исследования.

Анализ результатов проведенных к настоящему времени исследований по изучению свойств материалов,

обработанных различными стабилизаторами, показал, что эффективность использования стабилизаторов

целесообразно оценивать по повышению показателей плотности и несущей способности, по снижению

оптимальной влажности и набухания в процессе капиллярного водонасыщения.

Установлено, что для каждого вида стабилизатора необходимо найти оптимальную его дозировку для

обработки материалов, при которой возможно получение обработанного материала с наибольшими

показателями плотности и несущей способности для конкретного материала. Обобщенные данные по влиянию

обработки смесей стабилизаторами на их показатели приведены в табл. 15.17.