ПРЕДИСЛОВИЕ

«Методические рекомендации по строительству оснований и покрытий из виброукатанного цементобетона» направлены на расширение условий применения цементобетонов и повышение их экономичности и эксплуатационной устойчивости.

Настоящие Методические рекомендации базируются на научно-исследовательских и экспериментальных данных , результатах опытно-производственного строительства и обследования объектов, выполненных трестами «Лендорстрой» , «Лендорстрой-2» , Северным управлением строительства , ПО «Ленавтодор» , «Архангельскавтодор» , Калининским и Пермским агропромдорстроями , Череповецким НПО «Астра».

Методические рекомендации разработали кандидаты технических наук А.О. Салль , В.П. Серов , инженеры С.К. Зайцева , Г.П. Иванов.

Замечания и предложения по настоящей работе просьба направлять по адресу: 143900 , Московская обл. , г. Балашиха-6 , ш. Энтузиастов , 79 , Союздорнии или 191065 , г. Санкт-Петербург , ул. Герцена , 19 , Ленинградский филиал Союздорнии.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. «Методические рекомендации по строительству оснований и покрытий из виброукатанного цементобетона» содержат указания по проектированию и строительству оснований и облегченных покрытий из виброукатанного бетона, а также по проектированию составов и приготовлению бетонных смесей.

1.2. Под облегченными бетонными покрытиями понимаются покрытия из цементобетона с толщиной и прочностью ниже, чем предусмотрено СНиП 2.06.02-85 для капитальных типов дорожных одежд. Допуская, пониженные показатели уровня надежности и срока службы , следует предусмотреть строительство дорожных конструкций нового класса - с применением бетонных покрытий в дорожных одеждах облегченного типа. Ленинградским филиалом Союздорнии предлагаются два мало распространенных и изученных вида покрытий, которые имеют определенные преимущества перед традиционными покрытиями из виброукладываемых смесей.

1.3. Настоящие Методические рекомендации предусматривают изготовление цементобетона с повышенной плотностью щебеночно (гравийно) - песчаного каркаса, что достигается за счет уменьшения содержания в смеси цемента и воды и более интенсивного уплотнения по сравнению с практикуемыми традиционными более пластичными виброукладываемыми смесями и нормативными методами их уплотнения.

1.4. Покрытия из виброукатанного цементобетона рекомендуется укладывать в дорожные одежды облегченного типа сельских дорог , дорог общей сети III-IV категорий и на первой стадии при стадийном строительстве дорог I-II категорий и городских магистралей.

1.5. Эффективность покрытия из виброукатанного бетона по сравнению с традиционным покрытием из виброуложенного бетона с уплотнением бетоноукладочными машинами , площадочными вибраторами , виброрейками и др. определяется:

экономией цемента (в 1 , 5-2 , 0 раза);

существенным снижением стоимости трудовых и энергетических затрат на укладку бетонной смеси;

возможностью пропуска автомобильного транспорта по не затвердевшему бетону и укладки его при отрицательной температуре;

повышением устойчивости к усадочным воздействиям и действию воды и мороза.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

2.1. Толщина покрытия из виброукатанного бетона должна быть: не менее 16 см - при отсутствии защитного слоя , 14 см - при устройстве поверхностной обработки и 12 см - при укладке защитного асфальтобетонного слоя.

2.2. В основании дорожной одежды следует предусматривать укладку несущего слоя из сдвигоустойчивых материалов и при необходимости дополнительного песчаного слоя.

Дорожная одежда должна обеспечивать сдвигоустойчивость земляного полотна, а ее верхняя часть, включающая покрытие и несущий слой основания , - сдвигоустойчивость песчаного слоя; проверку сдвигоустойчивости осуществляют согласно «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-83 (М.: Транспорт , 1985).

2.3. При расчете на прочность модуль упругости слоя из виброукатанного бетона принимают в зависимости от класса бетона: B_btb 4 , 0 - 1660 МПа , B_btb 3 , 6 - 1600 МПа , B_btb 3 , 2 - 1520 МПа , B_btb 2 , 8 - 1420 МПа , B_btb 2 , 0 - 1140 МПа , B_btb 1 , 6 - 930 МПа , B_btb 1 , 2 - 780 МПа.

2.4. Дорожные одежды с покрытиями из виброукатанного бетона относят к типу облегченных , допуская возможность образования сетки трещин с размерами ячеек не менее 0 , 5-1 , 5 м и возникновения малых остаточных вертикальных деформаций , не превышающих пределов нормативных допусков по ровности проезжей части; расчетный показатель уровня надежности К_н = 0 , 85 и минимальный коэффициент прочности К_пр = 0 , 9.

Предельное состояние трещиновато-блочного бетонного покрытия определяется моментом образования выбоин и поверхностной эрозии. Сопротивление облегченного покрытия выбоинообразованию определяется массой цементобетонных блоков , взаимным зацеплением берегов и защемлением (расклинкой) нижнего щебеночного слоя , прочно связанного с верхним бетонным слоем. Сопротивление возникновению поверхностной эрозии зависит от прочности и морозостойкости бетона; при этом сопротивление выдергиванию из общего монолита отдельных зерен и агрегатов повышается за счет защемлено - напряженного состояния интенсивно уплотненного песчано-щебеночного остова.

2.5. Минимальный класс бетона назначают по табл. 1.

Таблица 1

Защитный поверхностный слой	Класс бетона по категориям дороги
Защитный поверхностный слой	I, II, III_П , городские магистрали	III, IV_П , I_С , улицы	IV, II_С , III_С , местные проезды
Без защиты	B_btb 4 , 0 (R_и 50)	B_btb 3 , 6 (R_и 45)	B_btb 3 ,2 ( R_и 40)
Поверхностная обработка	B_btb 3 , 2 (R_и 35)	B_btb 2 , 8 (R_и 35)	B_btb 2 , 4 , В_btb 2 , 0 (R_и 30)
Асфальтобетон	B_btb 2 , 2	B_btb 1 , 6	B_btb 1 , 2 (R_и 15)

Примечание. В скобках указана нормативная прочность на растяжение при изгибе.

3. МАТЕРИАЛЫ

3.1. В качестве вяжущих для приготовления бетона применяют цемент марок 300 и выше , удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178-85.

3.2. Для приготовления бетона составляются щебеночно-гравийно-песчаные , гравийно-песчаные и щебеночно-песчаные смеси , удовлетворяющие по зерновому составу требованиям табл. 2.

Таблица 2

Нормативная крупность зерен , мм	Содержание , % , в смеси зерен мельче данного размера , мм
Нормативная крупность зерен , мм	40	20	10	5	2,5	1,25	0,63	0,28	0,14	0,071
70-0	60-80	37-67	26-57	19-51	16-46	13-40	11-32	8-23	4-14	0-5
40-0	95-100	58-80	36-66	25-56	18-50	15-43	12-35	8-25	4-15	0-5
20-0	-	95-100	56-80	35-66	25-56	18-49	15-41	10-29	5-17	0-5
10-0	-	-	95-100	54-80	34-66	25-56	18-47	13-33	7-19	0-5

Примечание. Содержание в смеси зерен размером 70 мм - 95-100%

Допускается применять смеси прерывистого зернового состава, удовлетворяющего требованиям табл. 2 , и природные крупнозернистые песчано-гравийные смеси с содержанием зерен крупнее 5 мм до 20%. При этом требуемое количество более мелких фракций устанавливают по нижней строке табл. 2.

3.3. Жесткость песчаной цементобетонной смеси, должна быть не менее 30с, а щебенистой - не менее 90с. При принятых технологических приемах укладки и уплотнения смесей требования к укладываемости факультативны.

3.4. Оптимальное соотношение масс щебня и песка устанавливают в зависимости от их зернового состава согласно « Методическим рекомендациям по применению технологических конструкций нежестких дорожных одежд с основаниями из тощего бетона» (Союздорнии. М. , 1986). Ориентировочно оно составляет 1:1.

3.5. Марка щебня по пластичности частиц , образующихся в нем при измельчении , Пл. 1 согласно ГОСТ 25607-83. Для бетонных смесей с размером зерен 0-70 мм, а также для составов с повышенным содержанием крупных зерен (в пределах требований табл. 1) применяется легко уплотняемый щебень осадочных пород. Для бетона , укладываемого без защитного слоя , марка щебня по дробимости, должна быть не ниже 600. Возможность применения менее прочного щебня требует опытной проверки.

3.6. Расход цемента марки 400 и воды назначают по табл. 3 и уточняют по данным лабораторных испытаний образцов ( прил. 1).

При использовании увлажненных каменных материалов расход воды уменьшают с учетом их фактической влажности. Для песчано-гравийного цементобетона расход ц5емента и воды (ориентировочный) увеличивают в 1 , 4-1 , 8 раза.

При использовании увлажненных каменных материалов расход воды уменьшают с учетом их фактической влажности. Для песчано-гравийного цементобетона расход цемента и воды (ориентировочный) увеличивают в 1 , 4-1 , 8 раза.

3.7. Визуально оптимальность соотношения масс составляющих оценивается при изготовлении образцов предлагаемым способом (см. прил. 1) , при этом поверхность штампа ударника , соприкасающаяся с уплотняемым материалом , после требуемого уплотнения должна выглядеть увлажненной, но без признаков выделения цементного молока. Окончательная оценка оптимальности состава может быть установлена после определения прочности образцов.

Таблица 3

Класс бетона	Расход компонентов , кг/м³
Класс бетона	цемента	воды
4,0	200	90
3,6	180	85
3,2	160	80
2,8	140	75
2,4	120	70
2,0	100	65

4. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

4.1. Бетонную смесь приготавливают в стационарных смесителях принудительного перемешивания. Продолжительность транспортирования бетонной смеси не должна превышать 30 мин при температуре воздуха от 20 до 30 ° С и 1 ч - при 20 ° С и ниже.

4.2. Смесь вывозят автомобилями-самосвалами на подготовленное основание; при толщине слоя бетонной смеси более 10 см по кромкам покрытия устанавливают упорные доски, сборно-разборную металлическую опалубку или рельс-форму.

Если бетонную смесь укладывать без боковых упоров, то ширина ее распределения должна быть увеличена на 50 см (по 25 см с каждого края).

Смесь распределяют и разравнивают асфальтоукладчиком, щебнераспределителем или автогрейдером; уплотнение начинают катком на пневматических шинах, средним гладковальцовым катком или виброкатком с выключенной вибрацией за 3-4 прохода по одному следу. Окончательное уплотнение осуществляют тяжелым самоходным виброкатком с включенной вибрацией; требуемое число проходов по каждому следу виброкатка массой 6-9 т - не менее 40, 9-12 т - не менее 30, 12-15 т - не менее 20. Укатку ведут в традиционной последовательности, начиная от краев и перемещаясь к середине, перекрывая параллельные следы. Рабочая скорость виброкатка - 1,5-2 км/ч; на завершающем этапе после 10-15 проходов она может быть увеличена до 5 км/ч.

Для повышения ровности уплотняемой поверхности целесообразно использовать тяжелый трехвальцовый каток.

4.3. Сменная строительная захватка определяется производительностью ведущего механизма (виброкатка) и при ширине покрытия 7-10 м составляет 100-150 м. В конце смены или суточной работы устанавливают поперек на всю ширину проезжей части упор из обрезной доски, которую оставляют в покрытии до затвердевания бетона, а затем скалывают с поверхности на глубину 3-4 см; образовавшийся шов заливают битумной мастикой.

4.4. Швы в уплотненном слое не нарезаются; в процессе эксплуатации роль температурных (компенсационных) швов выполняют поперечные трещины температурно-усадочного происхождения, возникающие через 10-20 м.

4.5. Уход за твердеющим бетоном при его укладке в сухую и жаркую (или ветренную) погоду либо при отрицательной температуре воздуха (но не ниже минус 15 ° С) осуществляют путем розлива по поверхности пленкообразующих материалов, например битумной эмульсии или нефтяного гудрона с расходом 0,6-0,8 л/м, или россыпью песка (легкой супеси) слоем 4-6 см.

Если защитный поверхностный слой (поверхностная обработка или ее первый этап - розлив битума, асфальтобетона) устраивают сразу после укладки цементобетонной смеси, то можно обойтись без ухода за ним независимо от погодных условий.

Технология работ в неблагоприятных погодных условиях должна предусматривать уплотнение смеси до момента возможного ее частичного высыхания или замерзания.

Движение построечного транспорта по виброукатанному бетону не ограничивается; при интенсивности движения до 200 автомобилей группы А в сутки его следует регулировать по ширине проезжей части.

5. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА

5.1. Текущий контроль, за производством работ, осуществляют в соответствии со СНиП 3.06.03-85.

5.2. Ровность поверхности покрытия проверяют толчкометром ТХК-2 или трехметровой рейкой. Показатель ровности уложенного бетонного покрытия облегченной дорожной одежды по толчкометру должен быть не более 100 см/км; при измерении рейкой, укладываемой в продольном направлении по полосе наката, среднеарифметическое значение максимальных просветов должно составлять не более 3 мм.

5.3. Прочность цементобетона проверяют по данным испытаний кернов, выбуренных из покрытия через 20 сут после его укладки ( прил. 2). Установленный испытаниями класс цементобетона должен быть не менее проектного.

5.4. Прочность поверхностного цементобетонного слоя проверяют по данным испытаний ударником пенетрационного действия ( прил. 3). Установленная прочность на растяжение при изгибе должна составлять не менее 0,7 проектной нормативной прочности для щебенистого цементобетона и не менее 0,5 - для песчаного.

Приложение 1

Изготовление и испытание лабораторных цементобетонных образцов

Физико-механические свойства виброукатанного цементобетона определяют на цилиндрических образцах, получаемых трамбованием смесей в стальных формах. Форма представляет собой полый стальной цилиндр с внутренним диаметром 10,1 см, высотой 18 см и толщиной стенок 1,2 см. В форму вставлен сплошной цилиндрический вкладыш высотой 4 см, который свободно перемещается внутри формы и размещается перед засыпкой материала в ее нижней части.

Навеску бетонной смеси массой 1800-2000 г (меньшие значения - для песчаных смесей) засыпают в форму в два приема, тщательно штыкуя каждый из слоев стальным стержнем толщиной 2 см и длиной 20 см. Затем поверхность выравнивают и на нее устанавливают уплотняющий штамп (наковальню) типа ударника Союздорнии ( ГОСТ 22733-77). Это устройство обеспечивает уплотнение гирей массой 5 кг, сбрасываемой с высоты 50 см.

Ударное уплотнение осуществляют ритмично, удерживая направляющий стержень в вертикальном положении; цикл подъема и падения гири от 1 до 2 с; общее число ударов на образец - 400.

После снятия ударного устройства на форму насаживают полый стальной цилиндр с внутренним диаметром 10,5 см и образец ан прессе осторожно выдавливают из формы. Образец, предназначенный для испытаний, должен иметь высоту 10,1 ± 0,2 см; при иной высоте, установленной пробной формовкой, навеску корректируют пропорционально отношению требуемой высоты к высоте, зафиксированной при пробной формовке.

Изготовленные образцы выдерживают 26 сут в камере воздушно-влажного хранения и затем 2 сут - в воде, погружая образец в воду в первые сутки на 1/3 высоты, а во вторые - полностью. После этого образцы испытывают на растяжение при расколе по ГОСТ 10180-78. По данным испытаний трех образцов определяют среднеарифметическое показателей прочности, соответствующее нормативной прочности Р_р.

Класс бетона по прочности на растяжение при изгибе определяют по формуле

где К - отношение коэффициента перехода от прочности на растяжение при расколе к прочности на растяжение при изгибе (по ВСН 139-80 К=1,7) к коэффициенту перехода от марочной прочности к классу бетона (по ГОСТ 18105.0-80 К=1,28);

Плотность бетона определяется по ГОСТ 12730.1-78, а водопоглощение - по ГОСТ 12730.3-78.

Приложение 2

Контроль прочности уложенного цементобетона

На затвердевшем бетонном покрытии выбуривают не менее пяти кернов диаметром 15-16 см по полосам наката в стороне от возможных трещин и швов. Для своевременного водонасыщения перед испытанием (см. прил. 1) рекомендуется выбуривать керны в 26-суточном возрасте.

Испытание на растяжение при расколе водонасыщенных кернов осуществляют по ГОСТ 22733-77 или ВСН 139-80; при правильной цилиндрической форме поверхности кернов с высотой не более 16 см допустимо испытывать без прокладок и подливок из цементного теста.

Класс бетона устанавливают как при испытании лабораторных образцов (см. прил. 1).

Результаты испытания кернов не в 28-суточном возрасте приводятся к расчетному возрасту по формуле

где R_t - прочность по данным испытаний;

t - время твердения до момента испытания; 7 t 300.

Приложение 3

Контроль прочности поверхностного слоя уложенного бетона

Прочность поверхностного слоя уложенного бетона контролируют ударником пенетрационного действия. Основным рабочим органом прибора служит стальной конус высотой 3 см и диаметром основания 3,4 см, ввинченный в стержень, который направляет падающую гирю массой 5 кг с высоты 50 см.

Косвенной характеристикой прочности служит число ударов n , необходимых для полного погружения конуса в затвердевший цементобетон.

Для исключения погрешностей при установлении глубины и момента полного погружения служит П-образный фиксатор, ножки которого устанавливаются на испытуемой конструкции в стороне от разрушений в заранее подготовленной, очищенной от грязи и пыли бетонной поверхности. Место установки фиксатора помечают при помощи краски или мела.

Перед испытанием штангенциркулем фиксируют зазор между площадкой фиксатора и ударной платформой, затем фиксатор снимают, сбрасывают гирю и вновь определяют зазор между площадкой фиксатора и ударной площадкой.

Испытания на участке осуществляют не менее чем в пяти местах. За расчетное число ударов n принимается его среднеарифметическое значение.

При испытании высокопрочных бетонов можно ограничить число ударов (до 100), измеряя затем фактическую глубину частичного погружения конуса h₁₀₀ (см). В этом случае число ударов n , необходимое для полного погружения конуса, рассчитывают по формуле

Нормативную прочность на растяжение при изгибе (МПа) рассчитывают:

для щебенистого бетона марок R_и 20, R_и 15 lgR_и =0,68 lg n - 1,15; R_и 25, R_и 30 lgR_и =0,61 lg n - 1,02; R_и 35, R_и 55 lg R_и =0,56 lg n - 0,9;

для песчано-гравийного бетона марок R_и 15, R_и 20 lgR_и =0,68 lg n - 1,26; R_и 25, R_и 30 lgR_и =0,61 lg n - 1,12; R_и 35, R_и 55 lgR_и =0,56 lg n - 0,97.

В натурных условиях фактическую измеренную прочность бетона следует корректировать с учетом степени его увлажнения. К установленной прочности вводятся коэффициенты: для оптимально увлажненного бетона или в сырую погоду - 0,95, для высохшего бетона в сухую солнечную погоду - 0,8-0,9.

При проведении испытаний не в нормативном 28-суточном возрасте показатель прочности уточняют по формуле прил. 2.

Рекомендации Методические рекомендации по строительству оснований и покрытий из виброукатанного цементобетона