Визначення границі міцності укріпленого грунту мінеральним в'яжучим під час стиску і згину згідно стандарту.

 

Розглянуто на засіднні циклової

комісії будівництва доріг та ор-

ганізації перевезень

Протокол №___ від_____ 2012 р.

Голова ЦК ______ В.В.Кіселюк

 

Надвірна 2012р.

Загальні відомості.

При закріплені грунтів мінеральними в’яжучими необхідно дотримуватись показників фізико-механічних властивостей згідно таблиці:

 

Показники	Клас міцності
І	ІІ	ІІІ
Розрахункові значення мо- дулів пружності, МПа	800 - 500	500 - 250	250 - 80
Границя міцності при стис- ку водонасичених зразків, МПа	6 - 4	4 - 2	2 - 1
Границя міцності при роз- тягу водонасичених зразків, Мпа, не менше	1.0	0.6	0.2
Коефіцієнт морозостійкості (відношення границі міцнос- ті при стиску після заморо- жуванню-відтаюванню до границі міцності при стиску водонасичених зразків) не менше	0.75	0.7	0.6
Вологість зразків після ви- пробування на заморожуван- ня-відтаювання, % по масі, поверх оптимальної вологос- ті, не більше

 

Показники властивостей при закріплені грунтів портландцементом для зразків витриманих 28 діб.

 

Лабораторна робота № 29.

Визначення границі міцності міцності укріпленого грунту

Мінеральними в’яжучими під час стиску і згину

Згідно стандарту.

Мета роботи: визначити границю міцності при час стиску і згину зраз-

ків-балочок або зразків-циліндрів та зробити висновок про

відповідність показникам фізико-механічних властивостей.

 

Обладнання: прес, посудина ємкістю 2.5 л.

 

Х І Д Р О Б О Т И.

1. Отримані зразки кладуть у воду з температурою води 20 ± 2°С для водонасичення. Зразки витримують у воді 2 доби. Першої доби зразки занурюють на 1 / 3 висоти, а другої - повністю заливають водою.

2. Зразки виймають, витирають ганчіркою і випробовують на стиск.

Циліндричні зразки випробовують на гідравлічному пресі. Для цього зразки кладуть в центрі нижньої плити пресу і створюють навантаження при швидкості підйому нижньої плити пресу 3 мм за хвилину. Границю міцності при стиску вираховують по формулі:

 

R =,

де: Р - руйнуюче навантаження, Р (кгс);

S - площа зразка, см².

Границю міцності при стиску вираховують з точністю до 0.5 кгс / м².

3. Отримані дані порівнють з нормативними.

4. Границю міцності на згин балочок і половинок балочок визначають

аналогічно випробовуванню зразків-балочок, виготовлених із цементних розчинів (лабораторна робота Висновок:

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАДВІРНЯНСЬКИЙ КОЛЕДЖ

НАЦІОНАЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

 

 

Методичні вказівки до

 

ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 30.

Приготування сумішей і виготовлення зразків

З грунтів, які укріплені органічними

В’яжучими матеріалами.

 

Розглянуто на засіднні циклової

комісії будівництва доріг та ор-

ганізації перевезень

Протокол №___ від_____ 2012 р.

Голова ЦК ______ В.В.Кіселюк

 

Надвірна 2012р.

Загальні відомості.

При необхідності органічними в'яжучими можна укріпляти піски, супіски, піщані та пилуваті глини.

Для укріплення грунтів використовують рідкі бітуми, бітумні емульсії, рідкі кам'яновугільні дьогті, високосмолисті нафти і синтетичні смоли. В залежності від в'язкості використовують повільногустіючі і середньогустіючі бітуми марок СГ 25 /40, СГ 40 /70, СГ 70/ 130 ПГ (МГ) 25/40, ПГ (МГ) 40/70, МГ (МГ) 70/ 130. Застосування бітумів більшої в'язкості створює значні труднощі при перемішуванні. Бітуми можуть бути як заводського виготовлення, так і приготовлені на місці шляхом розрідження більш в'язких бітумів гасом, мазутом та іншими розріднювачами.

Для укріплення грунтів можуть використовуватися сланцеві бітуми і кам'яновугільні дьогті. Але внаслідок їх токсичності заборонено застосовувати для доріг, які проходять поблизу населених пунктів.

Взаємодія органічних в'яжучих із мінеральною частиною покращується за допомогою добавок до грунту - поверхневоактивних речовин (ПАР), як органічних так і мінеральних. ПАР є високомолекулярними сполученнями. В якості ПАР застосовують солі амонію та органічні сполуки. Найчастіше ПАР вводять в органічне в'яжуче.

Забезпечення максимальної міцності і водостійкості забезпечується при оптимальній кількості органічного в'яжучого і води. Підібрана суміш повинна відповідати вимогам згідно

таблиці № 1

Показники	Розрахункові значення модулів пружності,МПа
800-500	500-300	300-200	200-80
при укріплені бітумними емульсіями або рідкими бітумами разом з цемен- том або бітумними емуль сіями і карбамідними смолами	при укріпле- ні бітумними емульсіями з добавкою вапна	при укріпле- ні рідкими бітумами з добавкою або без до- бавки актив- них або по- верхнево-ак- тивних речо- вин
клас міцності
І	ІІ
Границя міцності при стис- ку водонасичених зразків при температурі 20°С, МПа, не менше	4.0 – 2.5	2.5 – 1.5	0.7	0.6
Границя міцності при стиску сухих зразків при темпера- турі 20°С, МПа, не менше	-	-	1.5	1.2
Границя міцності при стиску при температурі 50°С, МПа, не менше	2.0	1.2	0.9	0.7
Границя міцності при вигині водонасичених зразків при температурі 20°С, МПа, не менше	1.0	0.6	-	-
Коефіцієнт морозостійкості (відношення границі міцнос- ті при стиску після заморо- жуваняі-відтаювання до гра- ниці міцності при стиску во- донасичених зразків) не мен- ше	0.85	0.80	0.70	0.60
Водонасичення, % по об'єму, не більше			-	-
Набухання, % по об'єму, не менше	-	-

 

При підборі складу суміші орієнтовну кількість основного в'яжучого приймаємо згідно

таблиці № 2

 

Грунти	Орієнтовний розхід органічного в'яжучого
Рідкі нафтові бітуми (класу ПГ і СГ) і рід- ких сланцевих бітумів	Бітумна емульсія (по вмісту біту- му)	Кам'яно-ву- гільинй дьо- готь
Крупноуламкові незцементовані грунти, близькі до оптимального складу, піски гравелисті і серед- ньої крупності (різнозернисті), су- пісі, близькі до оптимального складу	3 -5 66 - 110	3 – 5 66 - 110	3 – 5 66 - 110
Крупноуламкові незцементовані грунти неоптимального складу, піски гравелисті крупні, середньої крупності і одного розміру дрібні, супісі пилуваті з числом пластич- ності менше 3	4 – 6 88 - 130	4 – 6 88 - 130	4 – 6 88 - 130
Супісі пилуваті легкі, важкі пилу- ваті, суглинки легкі і легкі пилува- ті	5 – 8 110 - 180	5 – 7 110 – 160	6 – 9 130 - 200
Суглинки важкі і пилуваті, глини піщані і пилуваті з числом плас- тичності не більше 22	8 – 10 180 - 220	6 – 7 130 - 160	8 – 13 180 - 286

 

Примітка: 1. Розхід в'яжучого вказаний в чисельнику - % від маси грунту,

в знаменнику – кг / м³.

2. При використанні в якості в'яжучого нафти розхід її такий же,

як і рідкого бітуму.

Проектування складу суміші проводять з врахуванням таких вимог:

- кількість гранулометричних добавок до суміші необхідно встанов-

лювати шляхом підбору до оптимального складу грунту;

- за оптимальну кількість в'яжучого приймають ту кількість в'яжу-

чого, при якій показники фізико-механічних властивостей відпові-

дають вимогам згідно таблиці № 1;

- ущільнення проводять при оптимальній вологості згідно

таблиці № 3

 

Грунти	Рідкі бітуми і дьогті з добавкою активних речовин	Бітумні емульсії з добавкою вапна
Вологість грунту при змі- шуванні	Оптималь- на воло- гість сумі- ші при ущільненні	Вологість грунту при змі- шуванні	Оптималь- на воло- гість сумі- ші при ущільнені
Крупноуламкові незцементовані грунти, близькі до оптимального складу, піски гравелисті крупні і середньої крупності (різномірні)	2 - 3	2 - 4	2 - 4	3 - 8
Крупноуламкові незцементовані грунти неоптимального складу, піс- кигравелисті крупні і середньої крупності (однорозмірні)	3 - 4	3 - 5	2 - 4	5 - 10
Піски дрібні, дрібні однорозмірні і пилуваті	4 - 5	5 - 6	4 - 6	8 - 12
Супісі легкі крупні, легкі пилуваті оптимального складу	3 – 6 0.2 – 0.3	4 - 5	5 – 7 0.3 – 0.4	8 - 14
Супісі важкі пилуваті, суглинки пи- луваті легкі	5 – 7 0.2 – 0.3	6 - 8	6 – 9 0.3 – 0.4	10 - 16
Суглинки важкі і важкі пилуваті	10 – 12 0.3 – 0.4	7 - 9	9 – 12 0.35 – 0.4	12 - 18
Глини піщані і пилуваті з числом пластичності не більше 22	12 – 15 0.3 – 0.4	9 - 12	-	-

 

Примітка: 1. Значення вологості в % від маси грунту або суміші дані в чи-

сельнику, в знаменнику - доля від границі текучості грунту,

при цьому мінімальні значення дані для легких різновидностей

грунтів, максимальні - для важких.

2. Вологість грунтів при змішуванні їх з рідкими бітумами або

дьогтями без добавок активних речовин або з добавками по-

верхнево-активних повинна бути меньше вказаних значень на

15 – 20 %.

 

Лабораторна робота № 30

Укріплення грунтів органічними в'яжучими матеріалами.

Мета роботи: підібрати оптимальне співвідношення грунту з рідким

бітумом для забезпечення міцності та водостійкості біту-

иогрунту.

 

Обладнання: сушильна шафа, сито з отворами 5 мм, вага, форма діамет-

ром 50.1 мм, гідравлічний прес.

 

Х І Д Р О Б О Т И.

 

1. Грунт в кількості 4 кг висушують до постійної маси в сушильній шафі.

2. Визначають вологість грунту.

3. Просіюють через сито 5 мм.

4. Якщо потрібно вводять зернові або активні добавки.

5. Всі матеріали перемішують і зволожують до оптимальної вологості.

6. Нагрівають рідкий бітум до робочої температури

- середньогустіючих - 50 – 80 °С;

- повільногустіючих - 60 - 100° С.

7. Нагрітий бітум вводять в грунт і ретельно перемішують.

8. Бітумогрунт укладають у форму і ущільнюють під тиском 30 МПа на

протязі 3 хвилин.

9. Зразки витримують на повітрі при кімнатній температурі на протязі 7 діб.

10.Після витримування зразків на повітрі, їх піддають випробуванню на

стиск та вигин.

Границю міцності при стиску визначають на зразках, витриманих на

протязі 2 годин при температурі випробування 20 або 50° С. При ви-

пробуванні зразків при температурі 50° С, їх витримують в термоста-

ті при постійній температурі і вологості. Водонасичені зразки випробо-

вують на міцність при стиску після визначення набухання та водонаси-

чення з додатковою витримкою їх у воді на протязі 10 хвилин при

(20±1)° С. Випробування зразків на стиск проводять аналогічно випро-

буванню зразків, укріплених мінеральними в'яжучими, а границю міц-

ності при вигині визначають аналогічно визначенню границі міцності

при вигині зразків-балочок, виготовлених з цементних розчинів. Грани-

цю міцності вираховують по формулі:

R =,

де: Р - руйнуюче навантаження, Р (кгс);

S - площа зразка, см².

Границю міцності при стиску вираховують з точністю до 0.5 кгс / м².

Отримані дані порівнюють з вимогами згідно таблиці № 1.

 

Висновок:

 

Питання для самоперевірки:

1. Бітумогрунт, визначення.

2. Які добавки застосовують при укріплені грунтів органічними в’яжучими?

3. Визначення границі міцності під час стиску бітумогрунтових зразків.

4. Перевага застосування бітумних емульсій для укріплення грунтів.

 

 

 

Загальні відомості.

Властивості матеріалів (виробів) - це їх особливості, які виявляються при взаємодії з явищами оточуючого середовища або з іншими матеріалами (виробами). Властивості будівельних матеріалів поділяють на фізичні, механічні, технологічні, експлуатаційні та інші, залежно від впливу, який спричиняє на матеріал навколишнє середовище.

Фізичні властивості поєднують характеристики фізичного стану матеріалу (істинну, середню, насипну густину), його будови та пов’язаної з нею пористості і відношення до різних фізичних процесів (взаємодії з водою, дією тепла, електричного струму та інше).

Істинна густина матеріалу (ρ) - маса одиниці об’єму матеріалу в абсолютному щільному стані, без пор та порожнин. Істинна густина гірської породи залежить від її мінерального складу. Для визначення істинної густоти необхідно знати масу породи і об'єм зразка в абсолютно щільному стані. Істинну густину гірських порід визначають з допомогою пікнометра або об'ємоміра.

Пікнометр являє собою плоскодонну скляну колбу з вузькою шийкою з певним об’ємом, що позначено спеціальною позначкою на шийці.

Об'ємомір Ле – Шательє- Кандло являє собою склянну колбу місткістю 120...150 см³ з вузькою градуйованою шийкою і в нижній частині сферичним розширенням. На шийці колби нижче розширення нанесена мітка, а вище - шкала з ціною поділки 0.1 см³. Об’єм шийки з розширенням між мітками складає 20 см³.

Середня густина матеріалу (ρ_т ) - це маса одиниці об’єму сухого матеріалу в природному стані з порами, пустотами і тріщинами. Середня густина гірської породи залежить від її мінерального складу і пористості. При визначенні середньої густини матеріалу можливі три випадки:

- зразок матеріалу має правильну геометричну форму (куб, паралелепі-

пед, циліндр);

- зразок матеріалу має неправильну форму;

- зразок матеріалу складається з великої кількості дрібних частинок (пі –

сок, цемент, щебінь) - сипучий, рихлий матеріал.

При визначенні середньої густини зразків правильної геометричної форми (куб або паралелепіпед) зразок зважують на вазі з необхідною точністю і визначають об’єм зразків. Для визначення об’єму зразків необхідно виміряти їх розміри звичайною металевою лінійкою з точністю до 1 мм. Кожну грань зразка виміряють в трьох місцях і знаходять середнє арифметичне значення. Об’єм зразка Vсм³ (куб або паралелепіпед) вираховують по формулі

V = а_ср·b_ср·h_ср,

де a_ср, b_ср, h_ср - середнє значення розмірів граней зразка, см. Якщо зразок має циліндричну форму, то проводять виміри взаємно перпендикулярних діаметрів нижньої, середньої і верхньої граней циліндра. За кінцевий результат приймають середнє арифметичне значення шести вимірів діаметрів, а за висоту циліндра приймають середнє арифметичне значення чотирьох вимірювань висоти. Об‘єм зразка-циліндра визначають по формулі

V = (π·d²_ср·h_ср) / 4,

де π = 3.14; d_ср - середній діаметр циліндра; h_cр - середня висота циліндра. Середня густина будівельних матеріалів завжди менша за істинну густину.

Результати випробувань порівнюють з даними таблиці № 1

Матеріали	Середня густина матеріалу, ρс, г/см^3	Істинна густина матеріалу, ρ, г/см^3
Габро	2.8....2.89	2.9
Граніт	2.6....2.7	2.65
Вапняк щільний	1.2....2.65	2.7
Діабаз	2.6....2.63	2.7
Пісковик	1.9....2.58	2.6
Кварцит	2.6....2.63	2.65

 

Для визначення середньої густоти на зразках неправильної геометричної форми беруть п’ять зразків і визначають методом гідростатичного зважування. Якщо матеріал пористий, то попередньо матеріал покривають парафіном.

Пористість - це ступінь заповнення об'єму матеріалу порами і пустотами. Пористість дає уявлення про сумарну кількість пор у гірській породі, але не характеризує розташування, діаметр, характер (відкриті чи закриті). Від пористості залежать ряд важливих властивостей матеріалу - міцність, щільність, водопоглинання, водонасичення, водонепроникність, морозостійкість, теплопровід –

ність і інші.

Водопоглинання - це здатність матеріалу вбирати воду при тривалому витримуванні його у воді при нормальному тиску і температурі 20 ± 2° С і утримувати її в порах. За показником водопоглинання розрізняють гірські породи з

- дуже великим водопоглинанням - W > 8 %;

- великим поглинанням - W

- середнього поглинання - W

- малого поглинання - W

- дуже малого поглинання -

 

 

Лабораторна робота № 1.