Для устройства дорожных оснований и покрытий можно применять все виды и разновидности крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов [ 23]. При этом крупнообломочные грунты не должны иметь частиц крупнее 40 мм, суммарное количество частиц от 2 до 25 мм не должно быть более 70 % по массе, для частиц мельче 0,5 мм число пластичности Wпл должно быть не более 12.
Жирные глины с числом пластичности более 27 непригодны для укрепления любыми видами вяжущих. Непригодны также грунты с содержанием гумусовых веществ более 2 % для дорожных одежд во II дорожно-климатической зоне и 4 % - в III... V климатических зонах.
При подборе составов смесей крупнообломочных грунтов руководствуются кривыми оптимального зернового состава (рис. 8.3.1). В смесях, близких к оптимальному составу, отклонения содержания отдельных фракций не должны быть более 10 %. Допускается применение крупнообломочных грунтов с прерывистой гранулометрией, если наибольшие и наименьшие размеры не выходят за пределы кривых оптимальных смесей.
Рис. 8.3.1. Кривые оптимального гранулометрического состава крупнообломочных грунтов, укрепляемых вяжущими материалами, при максимальном содержании частиц размером:
1 - 5 мм, 2 - 15 мм; 3 - 25 мм, 4 - 40 мм
Требования к минеральному вяжущему устанавливаются в зависимости от назначения конструктивного слоя в дорожной одежде и дорожно-климатической зоны проложения дороги. Рекомендуется применять портландцементы М-400 для покрытий и М-300 для основания дорог во II и III зонах; портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент М-200 для нижнего слоя основания во II... V зонах, для основания и покрытия в IV- V зонах. Предпочтение следует отдавать портландцементам алитовым (не менее 40 % 3 CaOSiО2 трехкальциевого силиката с содержанием не более 10 % трехкальциевого алюмината 3 CaOAI2О3) с удельной поверхностью не ниже 4000 см2/г.
Известь можно применять I и II сортов как гашеную так и негашеную. Предпочтение отдают негашеной извести. В гашеной извести чистой окиси кальция должно быть более 70 %. Расход минеральных вяжущих для укрепления грунта приведен в табл. 8.3.2.
Таблица 8.3.2
Расход минеральных вяжущих
| Грунты | Расход (ориентировочный), % массы смеси (в числителе), кг на м3 грунта (в знаменателе) | |||||
| портландцемента, шлакопортландцемента | извести | известково-шлакового цемента | ||||
| для верхнего слоя основания или покрытия | для нижнего слоя основании | для верхнею слоя основания или покрытия | для нижнего слоя основании | для верхнею слоя основания или покрытия | для нижнего слоя основании | |
| Крупнообломочные, гравийные, дресвяные, щебенистые, грунтогравийные, грунтощебенистые смеси, пески гравелистые, крупные, средние, близкие к оптимальному составу | 4...8 80...180 | 3...6 60...120 | 3...6 60...120 | 3...4 60...80 | ||
| Супеси (близкие к оптимальному составу) легкие крупные, пылеватые; суглинки | 8...12 160...240 | 4...7 80...140 | 6...8 100...140 | 4...6 70..100 | ||
| Пески и супеси с числом пластичности не менее 3 при добавке золы уноса или золошлаковой смеси (15...25 % массы смеси) | 4...7 80...140 | 3...4 60...80 | 2...4 35...80 | 2...3 35...60 | ||
Назначение активных добавок к основному вяжущему приведено в табл. 8.3.3.
Таблица 8.3.3
Активные добавки для улучшения свойств грунтов, укрепляемых минеральными вяжущими
| Основное вяжущее для укрепления грунта | Добавки к укрепляемой грунтовой смеси и их назначение |
| Портландцемент | Известь гашеная и негашеная - для повышения прочности при укреплении кислых глин, тяжелых суглинков, супесей и песков при водородном показателе рН менее 7; засоленных грунтов; грунтов с влажностью на 4...6 % больше оптимальной Хлористый кальций, хлористый нутрий, углекислый калий - для приготовления и укладки укрепленною грунта при температурах воздуха ниже +5°С и отрицательных; при укреплении тяжелых суглинков; кислых и гумусированных грунтов Водные растворы жидкого стекла, сернокислого магния, сернокислого и углекислого натрия, каустической соды - для ускорения и увеличения прочности укрепленною грунта Жидкий битум, сырая высокосмолистая нефть - для повышения морозостойкости крупнообломочных и песчаных грунтов неоптимального зернового состава Хлорное железо, сернокислое железо - для повышения водо- и морозостойкости при укреплении глин и суглинков |
| Известь | Жидкое стекло, хлористый кальций, хлорное или сернокислое железо, сернокислый натрий, каустическая сода - для ускорения твердения, повышения прочности и водоустойчивости при укреплении глинистых грунтов |
Органические вяжущие материалы применяют с учетом климатических условий района строительства, назначения конструктивного слоя в дорожной одежде, минералогического и зернового состава укрепляемого грунта (табл. 8.3.4).
Таблица 8.3.4
Органические вяжущие материалы, применяемые для укрепления грунтов
| Виды вяжущих | Рекомендуемые марки вяжущих |
| Нефтяные жидкие битумы | Классы СГ, МГ, МГО марок 25/40, 40/70, 70/130 |
| Разжиженные нефтяные битумы | Приготавливаемые из вязких битумов марок БНД 40/60, 60/90, 90/130 с использованием разжижителей: для класса СГ - масел сланцевого или каменноугольного, керосина, моторного топлива; для класса МГ - дёгтя, дорожного мазута, сырой нефти. Вязкость  , не более 100 с
|
| Сланцевые жидкие битумы | Марки С 12/30, С 20/35, С 35/70, С 70/130 |
| Битумные эмульсии | Анионные прямого типа, медленно распадающиеся из вязких битумов марок БНД 200/300, 130/200, 90/130, 60/90, 40/60. Содержание битума в эмульсии 35...55 % |
| Каменноугольные жидкие дегти | Марки Д-2, Д-3, Д-4, Д-5 |
| Битумные пасты | По свойствам близкие к эмульсиям на твердых эмульгаторах |
| Высокосмолистые нефти | Содержание фракции, вскипающих при температурах до 360°С в количестве до 35 %. Вязкость , не менее 7 с
|
Для повышения качества грунтов, укрепленных органическими вяжущими материалами, вводят различные добавки в зависимости от используемого вяжущего и вида грунта (известь, сланцевая зола, зола уноса, амины, синтетические жирные кислоты и др.).
Расход органических вяжущих для укрепления грунтов дан в табл. 8.3.5.
Таблица 8.3.5
Ориентировочный расход органических вяжущих для укрепления грунтов
| Укрепляемые грунты | Расход, % от массы грунта (в числителе), кг на 1 м3 грунта (в знаменателе) | ||
| жидкого нефтяного битума, сланцевого битума | битумной эмульсии (по содержанию битума) | каменноугольного дегтя | |
| Крупнообломочные, несцементированные, близкие к оптимальному составу, пески гравелистые, супеси, близкие к оптимальному составу | 3...5 66...1 10 | 3...5 66...1 10 | 3...5 66...110 |
| Крупнообломочные, неоптимального состава, пески гравелистые, супеси пылеватые с числом пластичности менее 3 | 4...6 88...130 | 4...6 88..130 | 4...6 88...130 |
| Супеси легкие пылеватые, тяжелые пылеватые, суглинки легкие и легкие пылеватые | 5...8 110...180 | 6...7 130...160 | 8...13 180...290 |
| Суглинки тяжелые и суглинки тяжелые пылеватые, глины песчаные и пылеватые с числом пластичности более 22 | 8...10 180...220 | 6...7 130...160 | 8...13 180...290 |
Свойства грунтов, укрепленных различными вяжущими, приведены в табл. 8.3.6...8.3.8
Таблица 8.3.6
Расчетные значения модуля упругости
| Способ укрепления грунта | Модуль упругости, Па по классам прочности | ||
| I | II | III | |
| Минеральными вяжущими | 5000...8000 | 2500...5000 | 800...2500 |
| Битумной эмульсией совместно с цементом или карбомидной смолой | 5000...8000 | 4000...5000 | - |
| Битумной эмульсией | 2000...3000 | 2000...3000 | 2000...3000 |
| Жидким битумом или дегтем | 800...2000 | 800...2000 | 800...2000 |
Таблица 8.3.7
Физико-механические свойства грунтов, укрепленных минеральными вяжущими (в том числе с добавками других веществ)
| Физико-механические свойства | Показатели по классам прочности | ||
| I | II | III | |
| Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов, Па | 60...40 | 40...20 | 20...10 |
| Предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов не менее, Па | |||
| Допустимые напряжения на растяжение при изгибе, Па | |||
| Коэффициент морозостойкости, не менее | 0,75 | 0,70 | 0,65 |
| Влажность образца после испытания па замораживание-оттаивание, % массы, не более сверх оптимальной для уплотнения |
Таблица 8.3.8
Физико-механические свойства грунтов, укрепленных битумными эмульсиями и жидкими битумами совместно с цементом
| Физико-механические свойства | Показатели по классам прочности | |
| I | II | |
| Предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов при 20°С, Па | 40...25 | 25...15 |
| Предел прочности при сжатии при 50°С, Па | ||
| Предел прочности на растяжение при изгибе водонасыщенных образцов при 20°С, Па, не менее | ||
| Коэффициент морозостойкости, не менее | 0,85 | 0,80 |
| Водонасыщение, % объема, не более | 3,0 | 5,0 |