Методические рекомендации по получению оптимальных составов щебеночно-песчано-цементных смесей
(утв. Распоряжением Минтранса России от 15.07.2003 № ОС-620-р)
Внимание
Документ утратил силу в связи с изданием распоряжения Росавтодора от 05.05.2022 № 1414-р. Введены в действие и рекомендованы к применению с 15 июля 2003 года распоряжением Минтранса РФ 15.07.2003 № ОС-620-р.
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ОПТИМАЛЬНЫХ СОСТАВОВ ЩЕБЕНОЧНО-ПЕСЧАНО-ЦЕМЕНТНЫХ СМЕСЕЙ
1. Разработан ФГУП «Союздорнии».
2. Внесен Департаментом строительства автомобильных дорог и методологии проектирования.
3. Принят и введен в действие распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации от 15.07.2003 № ОС-620-р.
Каменный материал, обработанный вяжущими, является одним из широко применяемых материалов для устройства слоев основания дорожной одежды, а при строительстве дорог низких технических категорий может быть использован и для устройства покрытия со слоем износа из черных смесей.
Настоящие Методические рекомендации содержат комплекс вопросов о требованиях к исходным материалам для приготовления щебеночно-песчано-цементной смеси (ЩПЦС) и смесям по ГОСТ 23558-94 для устройства слоев дорожной одежды из них.
Следует отметить, что ЩПЦС рекомендуется применять в качестве материала для устройства оснований при строительстве дорог I — V технических категорий и покрытий на дорогах IV — V категорий. Изложены требования к прочности на сжатие и морозостойкости ЩПЦС в зависимости от вида слоя, категории дороги и климатических условий ее расположения.
В Методических рекомендациях представлена методика подбора оптимальных составов ЩПЦС с использованием различных материалов, обеспечивающих необходимую прочность на сжатие и морозостойкость.
Для приготовления щебеночно-песчано-цементных смесей рекомендованы современные машины, имеющие высокий технический уровень как отечественного, так и зарубежного производства.
Вопросы устройства оснований и покрытий из ЩПЦС изложены в параллельно разрабатываемых «Методических рекомендациях по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных вяжущими».
Во всех случаях применения Рекомендаций необходима привязка их к местным условиям работы с учетом наличия дорожно-строительных машин и механизмов, местных материалов, уточнения работ и калькуляции затрат труда.
Рекомендации подготовили: зав. лабораторией каменных материалов (руководитель разработки) В.С. Исаев; зав. лабораторией технологии и механизации дорожных работ О.Б. Гопин; генеральный директор ФГУП «Союздорнии» В.М. Юмашев; вед. научн. сотрудник С.В. Дидич при участии зав. лабораторией дорожного бетона А.М. Шейнина и зам. зав. лабораторией дорожного бетона С.В. Эккеля.
1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для использования при подборе состава и приготовления щебеночно-песчано-цементных смесей (ЩПЦС), нормируемых ГОСТ 23558 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства».
1.2. Настоящие Рекомендации предназначены для использования при приготовлении щебеночно-песчано-цементных смесей (ЩПЦС) в смесительных установках.
1.3. Настоящие Рекомендации предназначены для контроля качества компонентов смеси и приготавливаемых ЩПЦС.
1.4. Перечень нормативных и рекомендательных документов, на основе которых разработаны настоящие Рекомендации и на которые имеются ссылки в настоящем документе, приведены в Приложении 1.
1.5. В настоящих Рекомендациях применены следующие термины и определения.
Щебень из горных пород — неорганический зернистый сыпучий материал с размером зерен св. 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.
Гравий из горных пород — неорганический зернистый сыпучий материал с размером зерен св. 5 мм, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей.
Природный песок — неорганический сыпучий материал с размером зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования обогатительного оборудования.
Дробленый песок — песок с размером зерен до 5 мм, изготавливаемый из скальных горных пород и гравия с использованием специального дробильно-размольного оборудования.
Фракционированный песок — песок, разделенный на две или более фракций с использованием оборудования.
Песок из отсевов дробления — неорганический сыпучий материал с размером зерен до 5 мм, получаемый из отсевов дробления горных пород при производстве щебня и из отходов обогащения руд черных и цветных металлов и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности.
Портландцемент и шлакопортландцемент — неорганический вяжущий материал по ГОСТ 10178-85.
ПАВ — поверхностно-активные вещества, растворимые в воде и обеспечивающие повышение характеристик ЩПЦС.
Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства — это обработанный материал — цементоминеральный материал (ШПЦС, ПЦС, ЩПЦМ, ПЦМ) — искусственный материал, получаемый смешением в карьерных смесительных установках песчано-щебеночных, песчано-гравийных, песчано-щебеночно-гравийных смесей, золошлаковых смесей и песка с цементом или другим неорганическим вяжущим и водой и отвечающий в проектные или промежуточные сроки нормируемым показателям качества по прочности и морозостойкости.
Щебеночно-песчано-цементные смеси (ЩПЦС), песчано-цементные смеси (ПЦС) — это искусственные смеси, получаемые смешением в смесительных установках щебня (гравия), песка, цемента и воды в запроектированных соотношениях.
Щебеночно-песчано-цементный материал (ЩПЦМ), песчано-цементный материал (ПЦМ) — обработанный материал, отвечающий в проектные сроки нормируемым показателям качества по прочности на сжатие и морозостойкости.
Основание (покрытие) — один из конструктивных слоев дорожной одежды.
1.6. Приготовление обработанных материалов рекомендуется осуществлять в стационарных или передвижных смесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания.
1.7. Область применения обработанных материалов в основаниях и покрытиях регламентируется нормативными документами для дорожного строительства.
2.1 Исходные материалы
2.1.1. В качестве компонентов смеси следует применять: щебень по ГОСТ 8267 фракции 5 — 20 или 5 — 20 и 20 — 40 мм, дозируемых раздельно; песок — по ГОСТ 8736.
2.1.2. Зерновой состав оптимальной щебеночно-песчаной смеси должен отвечать требованиям ГОСТ 23558-94. Наиболее целесообразно использовать смеси с максимальным размером зерен 20 и 40 мм, соответствующие кривым плотных смесей с коэффициентом сбега 0,65 — 0,75. Содержание пылевато-глинистых частиц в смеси не должно превышать 10% массы смеси. При этом содержание глинистых частиц должно отвечать требованиям ГОСТ 8267 и ГОСТ 8736.
2.1.3. Щебень и гравий, входящие в состав ЩПЦС, по морозостойкости, прочности, содержанию вредных компонентов и примесей, стойкости против силикатного и железистого распадов должны соответствовать требованиям ГОСТ 8267, ГОСТ 3344, ГОСТ 25592.
2.1.4. Песок природный и из отсевов дробления горных пород должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736, песок из шлаков — ГОСТ 3344, мелкозернистая золошлаковая смесь — ГОСТ 25592.
2.1.5 Для приготовления обработанных материалов следует применять следующие вяжущие материалы:
портландцемент и шлакопортландцемент по ГОСТ 10178, марок не ниже 400 — для покрытий и 300 — для оснований.
2.1.6. Для снижения расхода вяжущих материалов, повышения прочности, морозостойкости и улучшения технологических свойств следует применять химические добавки, удовлетворяющие требованиям соответствующих нормативных документов, утвержденных в установленном порядке.
Пластифицирующие добавки: лигносульфонаты технические (модифицированные) ЛСТ, ЛСТМ-2 по ТУ-13-0281036-05-89.
Щелочной сток производства капролактама ЩСПК (ПАЩ), ЩСПКМ-1 по ТУ 113-03-616-87.
Противоморозные, они же ускорители твердения: хлорид кальция, ХК, хлорид натрия, ХН, по ГОСТ 450-77 и ГОСТ 13830-91.
2.1.7. Вода для изготовления обработанных материалов и приготовления растворов химических добавок должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732.
2.2 Щебеночно-песчано-цементные материалы
2.2.1. Прочность обработанного материала в проектном возрасте (28 сут.) характеризуют маркой. Соотношение между маркой по прочности и прочности на сжатие должно соответствовать требованиям, указанным в табл. 1.
| Марка по прочности | Предел прочности, МПа (кгс/кв. см), не менее | |
| на сжатие | на растяжение при изгибе | |
| М 10 | 1,0 (10) | 0,2 (2) |
| М 20 | 2,0 (20) | 0,4 (4) |
| М 40 | 4,0 (40) | 0,8 (8) |
| М 60 | 6,0 (60) | 1,2 (12) |
| М 75 | 7,5 (75) | 1,5 (15) |
| М 100 | 10,0 (100) | 2,0 (20) |
1. Допускается определять прочность в установленные промежуточные сроки. При этом прочность в возрасте 7 сут. должна быть не менее 0,7 от нормируемого значения прочности в проектном возрасте (28 сут.).
2. Прочность на сжатие рекомендуется определять на образцах-цилиндрах, уплотненных методом стандартного уплотнения по ГОСТ 23558-94.
3. Прочность на растяжение рекомендуется определять методом раскалывания образцов-цилиндров по образующей. Соотношение между растяжением при раскалывании и растяжением при изгибе определяется по ГОСТ 23558-94.
2.2.2. Марку по морозостойкости обработанных материалов F 10, F 15, F 25, F 50, F 75 следует назначать по СНиП 2.05.02-85 в зависимости от категории дороги и климатических условий.
За марку по морозостойкости принимают установленное число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых допускается снижение прочности на сжатие не более чем на 25% от нормируемой прочности в проектном возрасте.
3.1. Подбор состава цементоминеральных материалов (ЩПЦС) следует производить заранее до начала строительства по ГОСТ 23558 и настоящим Рекомендациям.
При подборе следует стремиться получить смеси оптимального непрерывного зернового состава с наибольшими прочностью, плотностью и требуемой морозостойкостью при минимальном количестве вяжущего, что достигается правильно подобранным содержанием в смеси щебня, песка, цемента, воды и ПАВ.
3.2. Подбор состава смеси осуществляют в следующей последовательности: проведение подготовительных работ (получение исходных материалов, подготовка необходимых форм для изготовления образцов и т.п.); испытание исходных материалов; назначение не менее трех составов смесей для экспериментальной проверки с тремя расходами цемента; расчет оптимального зернового состава смесей; экспериментальное определение оптимальной влажности и максимальной плотности; изготовление и испытание образцов всех запланированных серий с тремя расходами цемента; обработка результатов испытаний; расчет производственного состава смеси.
3.3. Подготовительные работы. Выбор форм для образцов. Для подбора состава смесей и контроля качества производственной смеси используют следующие формы, приборы и способы изготовления образцов.
Для пескоцементных смесей используют цилиндр диаметром и высотой 50 мм. Уплотняют трамбованием гирей 2,5 кг, падающей с высоты 30 см, 20 ударами или прессованием на прессе под давлением 20 МПа (200 кгс/кв. см с выдержкой 3 мин.).
Для щебеночно-песчано-цементных смесей (цементоминеральных материалов — ЩПЦМ) с максимальным размером щебня 20 мм используют цилиндр диаметром и высотой 100 мм. Уплотняют трамбованием гирей 2,5 кг, падающей с высоты 30 см, 120 ударами или прессованием на прессе под давлением 20 МПа (200 кгс/кв. см) с выдержкой 3 мин.
Для цементоминеральных материалов с максимальным размером щебня 40 мм и содержанием в смеси фракции 20 — 40 мм до 30% используют те же формы, методы и режимы уплотнения, что и для смеси с максимальным размером зерен 20 мм. Большее количество крупного щебня в ЩПЦС использовать не рекомендуется.
Допускается использовать формы-кубы с ребром 100 мм при наличии в смеси щебня и с ребром 70 мм для песчаных смесей. Смесь уплотняют методом вибрации с пригрузом давлением 40 г/кв. см до полного оседания пригруза и появления влаги (ориентировочное время вибрирования — 50 — 60 с). На конкретных материалах целесообразно уточнить переходный коэффициент от прочности образца-цилиндра к образцу-кубу на стадии подбора состава смеси.
За базовый принимается образец с размером стороны 100 мм. При испытании смесь засыпают в три приема, штыкуя каждый слой 25 раз металлическим стержнем диаметром 12 мм, в форму малого прибора — в один прием, штыкуют 25 раз.
После этого смесь уплотняют одним из вышеуказанных способов. Изготовленные образцы хранят в камерах нормального твердения. Испытания образцов проводят на прессах согласно ГОСТ 23558.
3.4 Испытание исходных материалов.
Перед подбором составов смесей все исходные материалы следует испытать и установить соответствие их свойств требованиям действующих стандартов.
3.5 Назначение составов смесей для экспериментальной проверки.
Назначить три состава смеси с тремя расходами цемента, предположительно обеспечивающими проектные значения прочности и морозостойкости. Ориентировочные расходы цемента приведены в табл. 2.
| Вид заполнителя | Марка вяжущего | Дозировка вяжущего, % для получения обработанного материала марки (МПа) | |||||
| 1 | 2 | 4 | 6 | 7,5 | 10 | ||
| Песчано-щебеночные смеси оптимального зернового состава | 400 300 | 2 — 3 4 — 5 | 3 — 4 6 — 7 | 4 — 5 8 — 9 | 5 — 6 11 — 12 | 6 — 7 13 — 14 | 8 — 9 - |
| Песчано-гравийные смеси оптимального зернового состава | 400 300 | 3 — 4 5 — 6 | 4 — 5 7 — 8 | 5 — 7 9 — 10 | 6 — 8 12 — 13 | 7 — 9 14 — 16 | 9 — 10 - |
| То же, неоптимального зернового состава | 400 300 | 4 — 5 6 — 7 | 5 — 6 8 — 9 | 7 — 8 10 — 11 | 8 — 9 13 — 14 | 9 — 11 17 — 18 | - - |
| Пески гравелистые и крупные | 400 300 | 5 — 6 7 — 8 | 6 — 7 9 — 10 | 8 — 9 11 — 12 | 9 — 11 14 — 15 | 11 — 12 18 — 19 | - - |
| Пески мелкие и пылеватые | 400 300 | 6 — 7 8 — 9 | 7 — 8 10 — 11 | 9 — 10 12 — 13 | 12 — 13 15 — 16 | 13 — 14 19 — 20 | - - |
С целью сокращения расхода цемента на 1 — 1,5% рекомендуется использовать цементы марки 500 и пластифицирующие добавки типа ЛСТ в количестве 0,5 — 1% от массы цемента. Расход добавок следует уточнять при лабораторном подборе смеси на конкретных материалах.
3.6. Расчет оптимального зернового состава смесей. Рассчитать зерновые составы сухих смесей и установить оптимальные соотношения между щебнем, песком и цементом для трех составов смесей, наиболее близкие к оптимальным составам в табл. 2 ГОСТ 23558.
3.7. Экспериментальное определение оптимальной влажности и максимальной плотности.
Определить оптимальную влажность и максимальную плотность запланированных трех смесей по методике ГОСТ 23558.
3.8 Изготовление и испытание образцов.
Изготовить необходимое количество образцов из каждой запланированной смеси для определения: прочности при сжатии в 7 и 28 сут. (серии из 3 обр.), прочности на раскол в 7 и 28 сут. (серии из 3 обр.) и морозостойкости (серия из 6 обр.) в 28 сут. (для определения прочности при сжатии до и после n-го количества циклов замораживания-оттаивания).
Изготовленные образцы хранят в нормальных влажных условиях: в ваннах с гидравлическим затвором при температуре 18 — 20 °С и относительной влажности 90 — 100% или во влажном песке (опилках). По окончании сроков хранения (7 и 28 сут.) образцы замеряют, взвешивают для определения их плотности и замачивают в воде в течение 2 сут. (только 28-суточные) по методике ГОСТ 23558 для определения прочности на сжатие, на сжатие и раскол и морозостойкость (в 28 сут.). Испытание образцов производят по ГОСТ 10180. Морозостойкость разрешается определять на образцах-цилиндрах.
3.9 Обработка результатов испытаний.
Из полученных образцов рассчитать по ГОСТ 10180 среднее значение плотности, прочности и среднее значение коэффициента морозостойкости для каждой серии образцов.
Из трех испытанных составов, построив график в координатах «прочность-расход цемента», выбрать состав смеси, обеспечивающий проектные марки прочности и морозостойкости. Требуемое значение прочности на сжатие при подборе для проектной прочности по ГОСТ 23558 принимается по табл. 3.
| Марка прочности на сжатие | 20 | 40 | 60 | 75 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|
| Требуемое значение прочности на сжатие при подборе состава смеси, кгс/кв. см | 25 | 48 | 66 | 82 | 109 |
3.10. Расчет производственного состава смеси. На основе полученной максимальной плотности образцов пересчитать выбранный лабораторный состав смеси, в котором оптимальное количество воды рассчитано сверх 100% материалов (щебень, песок, цемент), на производственный состав, в котором сумма всех компонентов должна быть равна 100%.
В установленное количество воды в проектном составе смеси на смесительной установке следует вносить коррективы, учитывающие влажность заполнителей и возможные потери воды за счет испарения во время транспортирования, распределения и уплотнения смеси.
Форма карточки по подбору состава ЩПЦС приведена в Приложении 2.
4.1 Рекомендуемые смесительные установки
4.1.1. Щебеночно-песчано-цементные смеси приготавливаются в смесительных установках. По составу и технологическим свойствам ЩПЦС относятся к жестким смесям. Такие смеси приготавливают в установках циклического и непрерывного действия со смесителями принудительного перемешивания.
4.1.2. Для приготовления ЩПЦС могут быть использованы отечественные бетоносмесительные и грунтосмесительные установки с лопастными двухвальными смесителями, приведенные в Приложении 3.
4.1.3. В случае использования грунтосмесительных установок ДС-50Б и ДС-50Б-1 для исключения пыления цемента необходимо предусмотреть установку защитного кожуха на центральный транспортер.
4.1.4. Для приготовления ЩПЦС могут быть использованы зарубежные бетоносмесители, приведенные в Приложении 3. Они могут быть как лопастными двухвальными смесителями, так и чашечными планетарно-противоточными.
4.2 Подготовительные работы и пуск завода
4.2.1. Качество материалов для приготовления смеси проверяют по мере их поступления на завод в лаборатории внешним осмотром по данным паспортов и путем отбора и испытания проб.
4.2.2. До начала выпуска смеси лабораторией должен быть произведен подбор ее состава, обеспечивающий получение проектных марок прочности и морозостойкости ЩПЦС, согласованный и утвержденный в установленном порядке.
4.2.3. До начала выпуска смеси выполняют следующие работы: проверяют техническое состояние всех узлов установки, наличие цемента, воды, добавок в расходных емкостях, а также щебня и песка; выдают машинисту установки данные о составе смеси, подобранные лабораторией в соответствии с влажностью материалов; устанавливают измерительные устройства дозаторов в соответствии с составом смеси, за исключением дозатора воды.
4.2.4. После запуска завода при первых замесах подача воды в смеситель должна быть больше, чем предусмотрено в составе смеси, так как часть воды идет на увлажнение конструкции смесителя и разгрузочного устройства. Постепенно количество ее уменьшают до требуемого в соответствии с составом смеси.
4.3 Приготовление растворов добавок
4.3.1. Приготовление ЩПЦС с химическими добавками отличается от приготовления обычной бетонной смеси тем, что в бетоносмеситель следует подать необходимое количество добавки, установленное при подборе состава смеси.
4.3.2 При приготовлении ЩПЦС с использованием химических
добавок (ЛСТ, CaCl и NaCl), даже на современных 2
автоматизированных бетоносмесительных установках необходимо предусмотреть установку дополнительного оборудования для их хранения и приготовления рабочих (разбавленных) растворов с целью
обеспечения оптимальных условий для их дозирования.
4.3.3. Поверхностно-активная добавка ЛСТ поставляется на объект как в виде концентрированного (около 50%) водного раствора, так и в порошкообразном виде. Хлористые соли поставляют в виде кристаллического порошка.
Порошкообразный ЛСТ следует хранить в закрытых проветриваемых помещениях.
Кристаллические хлористые соли при длительном хранении на воздухе поглощают воду, поэтому их хранение должно исключать увлажнение.
4.3.4. Для введения в ЩПЦС необходимого количества добавки следует заранее приготавливать их водные растворы рабочей концентрации. Растворы должны приготавливаться в специальных емкостях путем растворения и последующего разбавления исходных продуктов. Для повышения скорости растворения продуктов рекомендуется подогревать воду до 40 — 70 °С и перемешивать растворы.
4.3.5. Рабочие растворы добавок готовятся их растворением в заданном количестве воды. После полного растворения продукта ареометром проверяют плотность полученного раствора и доводят до заданной плотности добавлением продукта или воды.
4.3.6. Для ЛСТ оптимальная концентрация раствора должна быть в пределах 10 — 20%.
Рабочий раствор вводят в смесь с одновременной подачей в нее воды затворения.
Для уменьшения ценообразования рекомендуется врезку трубопроводов в емкость производить в нижней части.
4.3.7 Для хлористых солей концентрация рабочего состава
2 — 3% сухого хлористого кальция CaCl и 3 — 5% сухого 2 хлористого натрия по отношению к воде.
4.3.8. Рабочие емкости должны быть оснащены насосом для подачи раствора и мешалкой. Вместимость каждой из рабочих емкостей должна обеспечить работу установки для приготовления ЩПЦС в течение 1,5 — 2,0 смен.
4.3.9. Концентрированные растворы хлористых солей вводят в смесь, как правило, с водой затворения.
Смешение воды и концентрированного раствора может быть осуществлено за счет неоднократного рециркуляционного перекачивания объема цистерны, а также с помощью барботирования. Для бесперебойной работы установки по приготовлению ЩПЦС необходимо предусмотреть наличие 2-расходных емкостей с рабочими растворами, которые обеспечат бесперебойный процесс приготовления ЩПЦС.
4.4 Настройка дозаторов
4.4.1. Для приготовления смеси заданного состава необходимо обеспечить точность работы дозаторов компонентов. Применяемые смесительные установки циклического и непрерывного действия соответственно оборудованы весовыми дозаторами циклического и непрерывного действия.
4.4.2. На установках циклического действия не требуется перенастройка дозатора в случае изменения сменного задания по выпуску смеси. Перенастройку дозаторов производят в случае изменения влажности щебня и песка, а также при изменении состава смеси.
На импортных бетоносмесительных установках, оборудованных приборами измерения влажности щебня и песка, на которых задание состава смеси осуществляется через компьютер, тарировка дозаторов происходит автоматически.
4.4.3. Установки непрерывного действия в зависимости от потребности в смеси могут быть отрегулированы на любую производительность, в пределах паспортных данных, путем изменения производительности дозаторов песка, щебня, цемента, воды и поверхностно-активных добавок. Поэтому дозаторы на установках непрерывного действия при любых изменениях как в материале, так и в производительности требуют немедленной тарировки.
Настройка дозаторов производят при изменении производительности установки, состава смеси, объемной массы и гранулометрического состава заполнителей.
4.4.4. При установившейся производительности установки непрерывного действия, неизменном составе смеси необходимо периодически производить тарировку дозаторов.
Настройка дозаторов производится путем отбора проб за определенное время (мин.), их последующим взвешиванием и установлением соответствия фактического расхода каждого компонента смеси проектному, при заданной производительности, работы смесительной установки. Из каждого дозатора отбирается не менее трех проб. Рассчитывается среднее значение расхода измеряемого компонента. Если масса проб не отклоняется более чем на 2% от проектной, считается, что при данном положении стрелки вариатора дозатор работает устойчиво. Аналогично производится тарировка остальных дозаторов.
4.4.5. Исправность дозаторов на всех применяемых установках проверяют ежедневно в начале смены представители лаборатории. Весовое устройство устанавливают в соответствии с составом смеси и влажностью заполнителей. Доступ к весовым шкафам и дозировочным устройствам разрешается только представителям лаборатории.
4.4.6. Точность дозирования составляющих материалов в смеси должна соответствовать величинам: отклонения от заданного расхода, % по массе для вяжущих — до 2; для заполнителей — до 5; для воды и водных растворов — до 2.
4.5 Приготовление смеси
4.5.1. Одноковшовыми автопогрузчиками щебень одной или двух фракций и песок подают из штабелей на открытой площадке в расходные бункеры смесительной установки.
Уровень наполнения бункеров материалами контролируется указателями уровня, установленными на всех бункерах.
4.5.2. Щебень и песок дозируется весовыми дозаторами, установленными под расходными бункерами, а подача цемента из расходного бункера — дозатором цемента.
4.5.3. Отдозированные материалы поступают на наклонный конвейер, а затем через загрузочную воронку подаются в смеситель. Одновременно в смеситель поступает необходимое количество воды и поверхностно-активных добавок. Для приготовления добавок используется специальная установка.
В смесителе составляющие интенсивно перемешиваются. Время перемешивания должно соответствовать требованиям инструкции по эксплуатации применяемой смесительной установки. Из смесителя готовая смесь попадает в накопительный бункер, откуда выгружается в автомобиль-самосвал и доставляется к месту укладки.
4.6 Остановка завода
4.6.1. В конце рабочего дня, по окончании выпуска смеси и остановки завода, весь состав бригады приступает к очистке узлов от просыпавшихся материалов. Машинист отключает дозаторы щебня, песка и цемента, пропускает через смеситель щебень фракции 20 — 40 (10 — 20) мм с водой и очищает смеситель от остатков смеси. Затем все агрегаты останавливают, прекращают подачу воды, после чего отключают всю установку. Все узлы завода очищают от пыли сжатым воздухом. В случае простоя установки во время рабочей смены более 1 — 1,5 ч необходимо очистить смеситель от остатков смеси.
4.6.2. В конце работы и в течение смены подъездную дорогу и территорию завода периодически поливают водой для осаждения пыли. Из-под смесителя бульдозером удаляют остатки смеси.
5.1. Приготовление смесей осуществляется в смесительных установках в соответствии с инструкциями по их эксплуатации.
5.2. Смеси, предназначенные для строительства слоев основания при пониженных температурах, следует готовить с подогревом воды («теплые» смеси) или без подогрева воды с введением хлористых солей или других противоморозных добавок («холодные» смеси). В этом случае смесительная установка должна быть оснащена системами подогрева воды и системами приготовления хлористых солей натрия и кальция или других противоморозных добавок. Заполнитель не должен содержать смерзшихся комьев и кусков льда.
5.3. Основания устраиваются при расчетной прогнозируемой среднесуточной температуре наружного воздуха от +5 до -10 °С.
5.4. Температура «теплой» смеси на выходе из смесителя должна быть не менее 35 — 40 °С, при этом температура воды — не более 70 °С.
5.5. Для приготовления смесей вначале готовят концентрированные растворы хлористых солей кальция и натрия, которые хранят в отдельных емкостях. Концентрированный водный раствор хлористого кальция (CaCl ) готовят плотностью не более
2
1,29 г/куб. см (0,427 кг безводной соли CaCl на 1 л воды), а 2
хлористого натрия (NaCl) - плотностью не более 1,15 г/куб. см (0,25 кг безводной соли NaCl на 1 л воды); при этом NaCl следует растворять в горячей воде. Другие противоморозные добавки готовят
по соответствующим рекомендациям по их применению.
Ориентировочное количество противоморозных добавок, вводимых в смесь с водой, следует принимать по табл. 4.
| Расчетная температура | Количество добавок солей, % (в скобках) | |
| воздуха, 0 °С | Массы воды, содержащейся в смеси по СНиП 3.06.03-85 | Массы цемента, содержащегося в смеси |
| От плюс 5 до 0 | «Теплые» смеси без солей | «Теплые» смеси без солей или «холодные» смеси с (0,5 — 2) NaCl или CaCl , 2 или (1 — 2) нитрита натрия, или (1 — 2) формиата натрия |
| От 0 до минус 5 | (5) NaCl или (3) CaCl 2 или (2) CaCl + (3) 2 NaCl | (3) NaCl + (2) CaCl или 2 (4 — 6) нитрита натрия или (2) формиата натрия |
| От минус 5 до минус 10 | (3) CaCl + (4) NaCl 2 | (4) NaCl + (2,5) CaCl или 2 (3,5) NaCl + (1,5) CaCl , 2 или (6 — 8) нитрита натрия, или (4) формиата натрия |
1. Расход добавок дан в расчете на сухой продукт и уточняется при подборе состава ЩПЦС для конкретных условий работ.
2. За расчетную температуру твердения следует принимать минимальную температуру воздуха в период укладки смеси или среднесуточную прогнозируемую температуру на 25 — 30 сут. (период твердения), если она ниже температуры в день укладки.
3. Выбор конкретных противоморозных добавок осуществляет производитель. Добавки вводят в смесь с водой затворения (например, в соответствии с «Пособием по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий». М., 1989 г.).
4. При расчетной температуре воздуха от +5 до 0 °С можно применять «теплые» смеси без добавок солей.
5.6. Транспортирование смесей, укладываемых при пониженных температурах, следует производить в утепленном и укрытом кузове самосвала, предохраняющем смесь от остывания и попадания осадков (снега, дождя).
5.7. При подборе состава смеси, используемой при пониженных температурах, следует руководствоваться нижеследующими особенностями твердения ЩПЦС. При использовании противоморозных добавок следует учитывать, что ЩПЦС (без специальных мер по обогреву и т.п.) за 28 сут. твердения при пониженных температурах наберет не более 70 — 85% проектной прочности (в зависимости от конкретного состава ЩПЦС и условий строительства). Недостающую прочность ЩПЦС наберет к 90 — 180 суткам, если к моменту замораживания ЩПЦС набрала не менее 50% проектной прочности.
5.8. При необходимости раннего открытия движения построечного транспорта и для более быстрого набора материалом критической прочности против раннего замораживания следует увеличить расход цемента на 10 — 20%, согласовав это с заказчиком и проектировщиком.
6.1 Работы по приготовлению смеси ведутся, как правило, в две смены.
6.2. Каждую смену смесительную установку обслуживает бригада, штатный состав которой утверждает главный инженер.
6.3. Перед началом работы должны быть проверены комплектность оборудования установки, отсутствие посторонних предметов около вращающихся деталей или на лентах конвейеров.
7.1. В случае начала дождя работы по приготовлению ЩПЦС следует приостановить.
7.2. В случаях поломки какого-либо механизма работу смесительной установки следует приостановить до окончания ремонта.
8.1. При производстве работ необходимо соблюдать следующие основные правила техники безопасности.
К работе допускаются лица, прошедшие специальное обучение, знающие требования безопасного ведения работ.
Все машинисты и рабочие должны быть обеспечены спецодеждой, индивидуальными средствами защиты.
8.2. Перед пуском установки необходимо опробовать работу агрегатов на холостом ходу.
На заводе должна быть оборудована надежная система звуковой сигнализации.
8.3. Открытые токоведущие части щитков, контактные части штепселей, соединений, выключателей и рубильников электрических машин должны быть защищены крышками или кожухами.
Очистку смесителя, смазку и ремонт узлов установки производят только после ее остановки.
При внезапной остановке одного из работающих узлов технологического комплекса следует немедленно отключить остальные узлы установки.
Необходимо обеспечить исправное состояние не только системы автоматики, но и механизмов местного пуска. При неисправности механизмов местного пуска работа автоматизированной смесительной установки не разрешается.
Пуск всех агрегатов и выключение электрических сетей посторонними лицами должны быть исключены.
8.4. При остановке смесителя более чем на 1,5 ч его необходимо очистить от смеси и промыть водой.
Во избежание попадания в бункера посторонних предметов над загрузочным отверстием должна быть установлена решетка.
8.5. При приготовлении смеси с химическими добавками рабочие должны пользоваться резиновыми рукавицами и предохранительными очками.
Перед остановкой смесителя необходимо прекратить подачу в него материалов. Механизмы установки в начале смены машинист должен включить только по указанию дежурного механика.
8.6. При приготовлении смеси необходимо руководствоваться «Правилами охраны труда при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог». М., Минстрой, 1993.
9.1. До начала производства работ должна быть проведена проверка наличия журнала производства работ; проверка наличия паспортов на поставляемый материал; проверка наличия журналов контроля качества исходных материалов и ЩПЦС, составленных в соответствии с требованиями распоряжения Росавтодора от 23.05.02 № 478-р; учеба с непосредственными исполнителями работ по контролю качества приготовления смеси и поверки оборудования.
9.2. До начала приготовления ЩПЦС лабораторией должен быть подобран состав смеси, обеспечивающий проектную прочность и морозостойкость ЩПЦС с учетом конкретных условий строительства (дальность транспортирования, среднесуточные и расчетные температуры твердения и др.), утвержденный руководителем строительной организации.
9.3. Контроль качества материалов подразделяется на входной, операционный и приемочный.
9.4. При входном контроле качество исходных материалов оценивается лабораторией по паспортам и дополнительно, при необходимости, собственным испытанием на соответствие материала требованиям ГОСТа и проекта. Особое внимание уделяется прочности, морозостойкости, зерновому составу и загрязненности материала. Результаты контроля фиксируются в лабораторном журнале. Объем, методы и периодичность контроля качества следующие:
- входной контроль поступаемой партии щебня (350 — 700 куб. м) лаборатория может осуществлять по паспорту или собственным испытанием, определяя по отобранным по ГОСТ 8267 пробам зерновой состав, прочность, морозостойкость, содержание пылеватых и глинистых частиц (ПГЧ);
- входной контроль поступаемой партии песка (350 — 700 куб. м) лаборатория может осуществлять по паспорту или собственными испытаниями по ГОСТ 8736;
- входной контроль каждой поступаемой партии цемента лаборатория потребителя может осуществлять по паспорту или собственными испытаниями по ГОСТ 310.
9.5. При операционном контроле качества приготовления смеси лабораторией регистрируется работа дозаторов и влажность выпускаемой смеси. Результаты контроля оформляются в специальном журнале.
9.6. При операционном контроле качество материала лабораторией проверяется изготовлением образцов на соответствие требованиям ГОСТа и проекта прочности и морозостойкости ЩПЦС, а также плотности. Результаты контроля по плотности, прочности и морозостойкости сравниваются с данными утвержденного «подбора состава ЩПЦС» и фиксируются в лабораторном журнале. Объем, методы и периодичность контроля качества должны соответствовать требованиям ГОСТ 23558-94. Изготовленные образцы должны твердеть при температуре +20 °С и при температуре твердения основания.
Допускаемая минимальная средняя прочность отдельных (не более 10%) серий образцов приведена в табл. 5. При этом средняя прочность по всем сериям (не менее 20) должна быть не ниже проектной марки.
| Марка прочности на сжатие | 20 | 40 | 60 | 75 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|
| Минимально допускаемая прочность отдельных серий образцов, кгс/кв. см | 15 | 30 | 46 | 58 | 78 |
Для контроля качества производственной смеси используют следующие формы, приборы и способы изготовления образцов.
Для пескоцементных смесей используют цилиндр диаметром и высотой 50 мм. Уплотняют трамбованием гирей 2,5 кг, падающей с высоты 30 см 20 ударами или прессованием на прессе под давлением 20 МПа (200 кгс/кв. см с выдержкой 3 мин.).
Для щебеночно-песчано-цементных смесей (цементо-минеральных материалов — ЩПЦМ) с максимальным размером щебня 20 мм используют цилиндр диаметром и высотой 100 мм. Уплотняют трамбованием гирей 2,5 кг, падающей с высоты 30 см 120 ударами или прессованием на прессе под давлением 20 МПа (200 кгс/кв. см) с выдержкой 3 мин.
Для цементоминеральных материалов с максимальным размером щебня 40 мм и содержанием в смеси фракции 20 — 40 мм до 30% используют те же формы, методы и режимы уплотнения, что и для смеси с максимальным размером зерен 20 мм. Большее количество крупного щебня в ЩПЦС использовать не рекомендуется.
Допускается для операционного контроля качества производственной смеси использовать формы-кубы с ребром 100 мм при наличии в смеси щебня и с ребром 70 мм для песчаных смесей. Смесь уплотняют методом вибрации с пригрузом давлением 40 г/кв. см до полного оседания пригруза и появления влаги (ориентировочное время вибрирования — 50 — 60 с). На конкретных материалах следует установить переходный коэффициент от прочности образца-цилиндра к образцу-кубу.
За базовый принимается образец с размером стороны 100 мм. При испытании смесь засыпают в три приема, штыкуя каждый слой 25 раз металлическим стержнем диаметром 12 мм, в форму малого прибора — в один прием, штыкуют 25 раз.
После этого смесь уплотняют одним из вышеуказанных способов. Изготовленные образцы хранят в камерах нормального твердения. Испытания образцов проводят на прессах согласно ГОСТ 23558.
- Образцы для контроля прочности ЩПЦС изготавливают по ГОСТ 23558-94 не реже чем один раз в смену. Количество образцов должно обеспечивать испытание их на прочность и морозостойкость, в расчетном возрасте и в 90 сут. и при твердении в условиях основания.
- Марку ЩПЦС по морозостойкости определяют периодически, но не реже одного раза в квартал, а также при подборе каждого нового состава.
9.7. Ежесменно, не менее двух раз в смену (утром и днем), следует контролировать температуру наружного воздуха.
9.8. В случае наличия при контроле качества замечаний по какому-либо из вышеприведенных контролируемых параметров делается запись в журнале производства работ.
9.9. При приемочном контроле проверяются результаты входного и операционного контроля, при необходимости проводятся дополнительные испытания. По результатам приемочного контроля приготовленной смеси составляется паспорт с указанием физико-механических свойств.
1. ГОСТ 3344-83. Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства.
2. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.
3. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний.
4. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.
5. ГОСТ 23558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.
6. ГОСТ 23732-79. Вода. Технические условия.
7. ТУ 13-0281036-89. Лигносульфонаты технические. Технические условия.
8. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги.
9. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги.
10. СНиП 4.02-91. Сборник сметных норм и расценок на строительные работы. Сборник 27. Автомобильные дороги.
11. Руководство по подбору и приготовлению щебеночно-песчано-цементных смесей. Москва, Союздорнии, 1991 г.
12. Регламент по устройству и контролю качества основания из ЩПЦС. Москва, Союздорнии, 2001 г.
13. Правила охраны труда при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог. М., Минстрой, 1993 г.
«» _______________ «» _______________
Щебеночно-песчаной смеси, обработанной цементом (ЩПЦС)
по ГОСТ 23558-94, марки прочности М, морозостойкости F,
приготавливаемой для устройства основания подразделениями
на а/д
| 1. Технологические данные: Смесительная установка | ||
| 2. Проектные данные: Предел прочности при сжатии, МПа Морозостойкость F, кол-во циклов | ||
| 3. Исходные данные: 3.1. Цемент М ______________ завода | Требования Факт | |
| ГОСТ 10178-85 Начало схватывания, час. мин. | ||
| Конец схватывания, час. мин. | ||
| Активность, МПа | ||
| Марка | ||
| 3.2. Песок природный _________ карьер ГОСТ 8736-93 Насыпная плотность, кг/куб. м | ||
| Модуль крупности | ||
| ПГЧ, % | ||
| Зерновой состав | ||
| 3.3. Щебень фракция _________ карьер ГОСТ 8267-93 Исходная порода | ||
| Насыпная плотность, кг/куб. м | ||
| Марка прочности М | ||
| Морозостойкость F, кол-во циклов | ||
| Зерновой состав | ||
| Материал | % | Наим. стат. | 20 | 10 | 5 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,16 | 0,05 | < 0,05 ПГЧ |
| Щебень 5 — 20 мм | 100 | Част | ||||||||||
| Песок Природ | 100 | Част | ||||||||||
| Цемент | 100 | Част | ||||||||||
| Щебень | Част | |||||||||||
| Песок | Част | |||||||||||
| Цемент | Част | |||||||||||
| Смесь 0 — 20 мм | 100 | Част | ||||||||||
| Смесь 0 — 20 мм | 100 | Полн | ||||||||||
| Смесь 0 — 20 мм | 100 | Полн | ||||||||||
| ГОСТ 23558-94 | До 10 | 20 — 40 | 35 — 65 | 50 — 80 | 60 — 85 | 70 — 90 | 75 — 95 | 80 — 97 | 85 — 100 | 0 — 15 | ||
Максимальная плотность _______________________________, г/куб. см.
Оптимальная влажность __________________________________________%.
Плотность скелета образца _____________________________ г/куб. см.
| Наименование показателей | Значение показателей, сут. | |
| 7 | 28 | |
| 1. Предел прочности при сжатии, МПа | ||
| 2. Морозостойкость, марка/К мрз | ||
| Материалы | Лабораторный состав, % (вода сверх 100% смеси) | Производственный состав, % (вода в 100% смеси) | Расход материалов на 1 куб. м смеси, кг |
|---|---|---|---|
| Щебень фр. 5 — 20 мм Песок природный Цемент Вода |
1. При изменении зерновых составов материалов соотношение компонентов смеси следует пересчитать и привести в соответствие с требованиями ГОСТ 23558-94.
2. Количество воды следует уточнить по наличию естественной влажности заполнителей и потерь воды до уплотнения смеси.
3. Количество цемента может быть уточнено после испытания образцов, изготовленных из первой партии производственной смеси.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЩЕБНЕ-ПЕСЧАНО-ЦЕМЕНТНЫХ СМЕСЕЙ
(ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК)
| Марка | Тип установки | Тип смесителя | Производительность, куб. м/ч | Тип склада минеральных материалов | Мощность, кВт | Объем смесителя, куб. м |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| АО «Бетонмаш» (Украина) | ||||||
| СБ-78 | Непрерывный Партерный | Лопастной Двухвальный | 60 | Открытый Штабельный | 58,3 | |
| СБ-145-2 | Циклический Партерный | Чашечный | 40 | То же | 90 | |
| СБ-145-4 | То же | 40 | 40 | То же | 90 | |
| *ДС-50Б | Непрерывный Партерный | Лопастной Двухвальный | 200 — 240 | То же | 152 | |
| *ДС-50Б-1 | То же | То же | 200 — 240 | То же | 170 | |
| Lanca (Финляндия) | ||||||
| Betomat 2R30 | Циклический Вертикальный | Чашечный | 240 | Бункер | 2 х 2,0 | |
| STETTER (Германия) | ||||||
| V M2 | Циклический Передвижной Партерный | Чашечный | 60 — 93 | Бункерный | ||
| Н 1 Н 1,25 Р 1,5 | То же | Чашечный | 58 73 83 | Открытый Штабельный | 100 120 140 | |
| H 1,25 Н 1,5 Н 2,0 | То же | Лопастной Двухвальный | 73 83 93 | То же | 120 140 160 | |
| СР60 СР130 | То же | Чашечный | 60 — 120 | То же | ||
| V-AG | Стационарный Вертикальный | Чашечный или лопастной двухвальный | 58 — 140 (58 — 125) | Бункера | ||
| LJEBHERR (Германия) | ||||||
| Betomix 1,0 | Циклический, Партерный или вертикальный | Чашечный | 55 | Бункера, Конуса | 1,0 | |
| Betomix 1,5 | То же | То же | 75 | То же | 1,5 | |
| Betomix 2,0 | То же | То же | 90 | То же | 2,0 | |
| Betomix 3,0 | То же | То же | 120 | То же | 3,0 | |
| Betomat 1R 1,0 | Циклический, Вертикальный | Чашечный | 55 | 1,5 | ||
| Betomat 1R 2,0 | То же | То же | 90 | 2,0 | ||
| Betomat 1R 3,0 | То же | То же | 120 | 3,0 | ||
| Betomat 2R | То же | То же | 110 | 2 х 1,0 | ||
| Wiggert + (Германия) | ||||||
| Mobutmat МО-60 МО-70 МО-80 МО-100 МО-110 | Циклический Передвижной | Чашечный | 60 70 80 100 110 | Открытый штабельный или бункера | 92 92 105 130 155 | 1,5 1,875 2,25 3,0 3,75 |
| МО 120 | То же | Лопастной Двухвальный | 120 | То же | 175 | 4,5 |
| CENTROMAT CL-65 CL-75 CL-101 | То же | Чашечный | 65 75 95 | Открытый со скреперной установкой | 87 107 143 | 1,8 2,25 3,0 |
Примечание. Грунтосмесительные установки, производительность в т/час.