Факультет

Студентам

Посетителям

Основные дорожно-строительные материалы

Для устройства дорожных одежд используют различные дорожно-строительные материалы.

Наиболее распространенными и дешевыми из них являются грунты дорожной полосы, а также притрассовых и специально найденных карьеров. Помимо этого, используют гравийные смеси, щебень, шлаки, булыжник или органические и минеральные вяжущие для стабилизации и укрепления грунтов (под стабилизацией понимают сохранение в неблагоприятных условиях свойств грунта, присущих его сухому состоянию). Для снижения себестоимости работ по устройству дорожных одежд следует широко использовать различные местные материалы и отходы промышленности.

Грунты обычно состоят из минеральных частиц трех видов: песчаных (0,05—2 мм), пылеватых (размером 0,005—0,05 мм) и глинистых (меньше 0,005 мм). Грунтом с оптимальным зерновым составом (оптимальный грунт) называют такой, в котором все песчаные частицы (70—80%), образующие скелет, касаются друг друга, промежутки между ними заполняют пылеватые частицы (15—25%), а между последними — глинистые (3—8%). Такие грунты имеют наибольшую плотность, медленно размокают и оказывают наибольшее сопротивление внешнему давлению. Грунты оптимального состава встречаются и природные, но большей частью их образуют путем добавления в определенной пропорции (указанной в проекте дороги) песка к глинистым и суглинистым грунтам и суглинка к сыпучим песчаным.

Основными видами глинистых грунтов являются глины (содержание глинистых частиц больше 25%), суглинки (12—25%) и супеси (3—12%). Если в суглинках и супесях пылеватых частиц больше, чем песчаных, то в название грунта добавляется определение пылеватые.

Песчаные грунты или пески разделяют на гравелистые (25—50% зерен крупнее 2 мм), крупные (более 50% зерен крупнее 0,5 мм), средней крупности (более 50% зерен крупнее 0,25 мм) и мелкие (более 75% зерен не крупнее 0,1 мм). В песчаных грунтах глинистых частиц должно быть не более 3%.

Крупнообломочные грунты разделяют на щебенистые (более 50% зерен крупнее 10 мм) и дресвяные (более 50% зерен крупнее 2 мм).

Гравийные материалы представляют собой естественную рыхлую горную породу или искусственную смесь из округлых обломков прочных горных пород различной крупности — преимущественно от 2 до 70 мм.

Различают гравий сортовой, оптимальную гравийную смесь, дробленый гравий и карьерный гравийный материал. В зависимости от размера гравий делится на фракции: очень мелкий (5—10 мм), мелкий (10—20 мм), средний (20—40 мм) и крупный (40—70 мм). Для верхнего слоя дорожных одежд применяют гравий размером не больше 40 мм, для нижнего — максимальный размер может быть 70 мм, но не более 2/3 толщины слоя. Наибольшей плотностью и прочностью обладает гравийный материал, у которого свободное пространство между плотно уложенными крупными частицами заполнено частицами меньшего размера. Такие оптимальные смеси обычно получают путем добавления той или иной фракции к карьерному гравийному материалу.

Щебень получают в результате дробления скальных пород. Этот материал имеет широкое применение в дорожном деле. Размер щебеночных частиц от 2 до 70 мм. При сортировке щебень разделяют на сортовой и рядовой. Сортовой по крупности разделяют на крупный (40—70 мм), средний (20—40 мм), мелкий, или клинец (10—20 мм), очень мелкий, или каменную мелочь (5—10 мм), и высевки (0—5 мм).

Булыжник и шашка: булыжник представляет собой валунный грубоокатанный камень размером до 25 см, перенесенный к месту нахождения водой или ледником (более крупный валунный камень раскалывают до нужного размера); применяемая для мощения дорог шашка представляет продукт искусственного разрушения горных пород. По форме она приближается к усеченной пирамиде, причем лицо и постель почти параллельны друг другу. Наиболее дешевый сорт шашки имеет квадратную лицевую сторону (10—15 см) и высоту 12—16 см.

Каменные материалы в зависимости от физико-механических свойств и главным образом от прочности делятся на классы. Прочность определяют раздавливанием на прессе кубика камня и оценивают давлением, вызывающим разрушение. Плотность характеризуется объемным весом. Водопоглощением называют свойство материала впитывать и удерживать воду; оно определяется степенью заполнения пор каменного материала водой. Морозостойкость определяется числом циклов замораживания (до —20° С) и оттаивания, выдерживаемых без понижения прочности.

Минеральные вяжущие материалы используют главным образом в виде цемента и извести. При укреплении грунтов их смешивают с улучшаемой средой. В результате сложных физико-химических процессов улучшаются механические свойства грунта, значительно увеличивается (в 6—10 раз) их прочность. Для укрепления грунтов используют портландцемента марки не ниже 400. Марка — предел прочности при сжатии кубиков со сторонами 70,7 мм, изготовленных из раствора с соотношением цемента к песку 1:3.

Известь получают путем обжига известняка или других горных пород, содержащих углекислый кальций (CaCO3). Материал, полученный в виде кусков, называют негашеной известью, или кипелкой. При обработке ее водой получают гашеную известь (пушенку) в виде тонкого порошка. Марка извести по прочности должна быть не ниже 25 кг/см2. Применяют известь I и II сорта. Практически пушенку следует применять не позже чем через месяц после гашения. Грунт, укрепленный известью, является недостаточно морозостойким, поэтому такие дорожные одежды следует применять в южных районах (III, IV и V дорожно-климатические зоны).

Органические вяжущие материалы используют в основном в виде битумов и дегтя. В результате обволакивания поверхности минеральных частиц грунта или каменных материалов пленками органического вяжущего материала, заполнения ими мелких грунтовых пор, а также взаимодействия между частицами грунта и вяжущим грунт приобретает устойчивость и хорошее сцепление частиц; водонепроницаемость и прочность его почти не зависят от переменных условий водного режима. Поверхность дорог, устроенных с применением органических вяжущих, становится водонепроницаемой и обеспыленной. Сдвигов минеральных частиц под колесами машин почти не наблюдается.

При строительстве дорог применяют вязкие битумы, твердые или полутвердые марок от БНД 200/300 до БНД 40/60, жидкие среднегустеющие марок от СГ 15/25 до СГ 130/200 и медленногустеющие марок от МГ 25/40 до МГ 130/200.

Буквы марок обозначают: БНД — битум нефтяной дорожный, СГ и МГ — средне — и медленногустеющий; цифры — показатели его вязкости. Чем выше цифровые значения, тем более вязким является битум.

Битумы применяют в разогретом виде. Из жидких битумов среднегустеющие следует применять в северных районах, медленногустеющие — в южных. Меньшее применение на дорогах находят каменноугольные дегти.

В настоящее время кроме битумов и дегтей для укрепления грунтов применяют также отходы и полуфабрикаты химической промышленности: сульфитно-бардяной концентрат с хромовыми отвердителями, фосфорную кислоту и другие фосфорсодержащие материалы, фурфурол-анилин и пр.

Местные материалы применяют только в отдельных местах. Незначительная стоимость, даже при меньшей прочности, позволяет использовать их для устройства дорожных одежд. К таким материалам относятся котельные и металлургические шлаки, болотная руда, горелые породы, ракушка и пр.

Шлаки металлургические представляют собой хороший дорожно-строительный материал в районах развитой металлургической промышленности. Наиболее пригодны для использования вместо щебня и гравия кислые доменные и мартеновские шлаки — плотные, однородные по окраске, с кристаллической структурой. Шлаки пониженной прочности, имеющие большой налет и раковинное строение, можно использовать для нижних слоев дорожных одежд. Наличие слоя шлака в дорожных одеждах уменьшает их промерзание зимой, что способствует уменьшению пучин и сокращению периода распутицы. Для устройства дорожных одежд применяют котельные (топочные) шлаки, хотя их прочность из-за наличия золы и несгоревших кусков угля меньше. Можно использовать также шлаки, не имеющие в своем составе комьев грунта и содержащие мелкие зерна (меньше 2 мм), но не более 20%.

Болотная руда залегает слоями небольшой толщины под растительным слоем. Получаемый из нее щебень можно использовать в нижних слоях дорожных одежд при прочности на сжатие не ниже 50 кг/см2.

Горелые породы — это грунты, находящиеся в отвалах угольных шахт, обожженные при самовозгорании оставшегося в породе каменного угля. Горелые породы хорошего качества имеют плотную структуру, гладкую камневидную поверхность, могут использоваться для дорожных одежд, но из-за слабой износостойкости требуют устройства защитного слоя. Крупные глыбы горелых пород нужно предварительно разбивать.

Ракушка — материал морского и речного происхождения, имеющийся в южных районах и залегающий слоями до 1 м. Обычно ракушка бывает смешана с галькой, песком или песчано-глинистыми грунтами. Этот материал можно использовать для устройства оснований дорожных одежд.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: