МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ КЕРАМДОРА В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Одобрены техническим управлением Минавтодора РСФСР

Москва 1974

Даны технология получения керамдора, требования к нему и условия применения его в различных слоях дорожной конструкции, контроль, качества керамдора.

Разработаны на основе результатов исследований Ленинградского и Омского филиалов Союздорнии и опыта применения керамических каменных материалов в дорожном строительстве в СССР и за рубежом.

Табл. - 2.

Содержание

Предисловие

Использование больших объемов привозного щебня и гравия значительно удорожает дорожное строительство. В районах, где отсутствуют прочные каменные материалы, целесообразно применять искусственные каменные материалы, по физико-механическим свойствам не уступающие природным и имеющие меньшую стоимость. Одним из них является керамический материал керамдор.

Технология получения керамдора разработана на основе исследований Ленинградского и Омского филиалов Союздорнии, НИИкерамзита и других организаций с учетом особенностей производства керамзитового гравия и плотной керамики. Основные положения технологии производства керамдора изложены в «Методических рекомендациях по технологии производства керамдора для применения в конструкциях дорожных одежд» (М., 1972).

Исследование свойств керамдора и возможностей его применения в дорожном строительстве проводилось с учетом требований к щебню для укладываемых покрытий (из асфальтобетонной и битумоминеральной смесей, цементобетона и т.д.) в Ленинградском и Омском филиалах Союздорнии.

«Методические рекомендации по применению керамдора в дорожном строительстве» составили канд. техн. наук В.М. Галузин при участии Г.С. Уревич (Ленинградский филиал Союздорнии), В.М. Бескровного и Т.А. Трусова (Омский филиал Союздорнии) под общим руководством доктора технических наук, профессора А.А. Калерта.

Замечания и пожелания по данной работе просьба направлять по адресу: 143900 Московской обл., Балашиха-6, Союздорнии или Ленинград, ул. Герцена-19, Ленинградский филиал Союздорнии.

1. Общие положения

1. Керамдор представляет собой искусственный щебень*, получаемый путем обжига гранулированных глинистых грунтов во вращающихся печах.

Частицы керамдора имеют плотную структуру обеспечиваюшую необходимую прочность и морозостойкость.

Поверхность частиц керамдора обусловливает достаточное сцепление с органическими вяжущими материалами и с цементным камнем.

В качестве сырья для получения керамдора можно использовать пластичные глины и суглинки (легкоплавкие глины, применяемые в строительной керамике для производства кирпича, дренажных труб и т.п.), уплотненные глины, аргиллиты, глинистые сланцы.

В зависимости от вида сырья керамдор можно получать тремя способами: мокрым, пластическим и сухим. Наиболее рационален пластический способ; позволяющий использовать глины и суглинки с широким диапазоном дисперсности и пластичности.

Целесообразность производства и применения керамдора в местных условиях необходимо обосновывать технико-экономическим расчетом. (Ориентировочная себестоимость 1 м³ керамдора 5-10 руб).

* Керамдор включает понятия «керамдоровый щебень», «керамдоровый гравий» и, как производный продукт, «керамдоровый песок».

2. Технология получения керамдора

5. Технологический процесс получения керамдора пластическим способом осуществляется путем последовательного выполнения следующих операций:

а) добыча глинистой породы;

б) пластическая переработка сырья;

в) изготовление гранулированного сырца;

г) сушка сырца;

д) обжиг полуфабриката;

е) охлаждение керамдора;

ж) рассев и складирование керамдора.

6. Свойства сырья можно улучшать добавками песка, супеси или другого материала подобной дисперсности, глины, суглинка или какого-нибудь химического соединения.

7. Увлажненная до оптимальной влажности и тщательно перемешанная однородная глинистая масса из глиномешалки поступает в ленточный пресс для получения гранулированного сырца.

8. Сырые гранулы высушивают в сушильном агрегате до необходимой остаточной влажности за счет тепла отходящих газов вращающейся печи. При получении керамдорового щебня целесообразно вместо сушильных барабанов использовать ленточные конвейерные сушила, обеспечивающие сохранение исходного гранулометрического состава и остроугольности сырца.

9. После сушки полуфабрикат подается в бункер "сухих гранул, откуда поступает во вращающиеся печи (различной длины 22; 40 м) для обжига за один и два цикла прокаливание и спекание.

Начальная температура обжига в зависимости от состава сырья и влажности полуфабриката находится в пределах 250-700ºС, температура прокаливания 600-850ºС. Конечная температура (в зоне спекания) 1050-1200ºС.

10. После обжига керамдор поступает в холодильное устройство барабанный или шахтный холодильник.

11. После охлаждения керамдор подается на сортировочное устройство для рассева на фракции и направляется на склад готовой продукции, в силосы или бункеры.

3. Требования к керамдору

12. Керамдор в зависимости от крупности зерен подразделяется на фракции 20-40, 10-20 и 5-10 мм.

Допускается поставка керамдора фракций 5-15, 10-15, 15-20, 25-40 мм и в виде смеси двух и более фракций.

Частицы керамдора менее 5 мм (керамдоровый песок) могут быть получены путем дробления крупных зерен.

13. Качество керамдора определяют визуально и по результатам лабораторных испытаний.

Визуальная оценка состоит в определении:

степени обожженности (по цвету керамдора);

характера поверхности и структуры зерен (остеклование, трещины; «черная середина», вспучивание и т.д.);

прочности (по характеру разрушения на крупные куски или с образованием значительного количества мелочи).

Лабораторными испытаниями (по методикам ГОСТ 8269-64) определяют: объемный вес зерен, водопоглощение, дробимость, износ, морозостойкость.

14. Основным критерием качества керамдора является плотность, характеризуемая показателями объемного веса и водопоглощения;

в зависимости от этих величин керамдор разделяют на марки (табл. 1).

Таблица 1

15. Поверхность зерен не должна быть оплавленной, остеклованной, Керамдор не должен содержать засоряющих примесей; количество слабых зерен не превышает 10 %.

Слабыми следует считать зерна недостаточно обожженные, значительно отличающиеся от основной массы материале по цвету, виду излома (пористость, «черная середина» и т.п.) и прочности (визуально).

16. В зависимости от применения, керамдор должен удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 2.

Таблица 2

Требования к керамдору

При несоответствии показателей дробимости и износа возможность применения керамдора определяет величина дробимости.

4. Применение керамдора

Керамдор можно применять вместо природного щебня (гравия) Для всех видов дорожных работ при строительстве оснований и покрытий капитального, усовершенствованного облегченного и переходного типов на автомобильных дорогах I-V категорий.

Керамдор в качестве заменителя природного щебня (гравия) применяется в основном в асфальтобетонных и битумоминеральных смесях, в цементобетоне, при устройстве дорожных оснований.

Керамдор можно использовать также при устройстве шероховатых тонкослойных покрытий, в том числе, с применением полимерных вяжущих материалов, а керамдор II-III марок для устройства морозозащитных слоев.

Керамдор в смесях с органическими вяжущими материалами

19. В смесях с органическими вяжущими материалами керамдор следует применять при устройстве слоем из асфальтобетонных и битумноминеральных смесей, а также в виде щебня, обработанного вяжущим («черный щебень»).

20. Керамдор в асфальтобетонных и битумно-минеральных смесях используют:

в качестве минеральной составляющей (с размером зерен 25-0,071, 15-0,071 мм и т.п.);

щебеночной составляющей минеральной части (25-5, 15-5 мм и т.п.);

в виде добавки с целью получить требуемый гранулометрический состав (20-15, 15-10 мм и т.п.).

21.В ряде случаев целесообразно применять керамдор в минеральных смесях с прерывистой гранулометрией.

По показателям физико-механических свойств и гранулометрическим составам: асфальтобетонные и битумоминеральные смеси с керамдором должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9128-67 и ГОСТ 17060-71.

В качестве вяжущих материалов для приготовления горячих смесей следует применять обычные вязкие битумы БНД-60/90 и БНД-90/130, для приготовления теплых смесей вязкие битумы БНД-130/200 и БНД-200/300.

22. В составе асфальтобетонной смеси для верхнего слоя дорожной одежды нужно применять керамдор с водопоглощением не более 5 %.

23. Сцепление битума с поверхностью керамдора определяется по ГОСТ 12801-71. При отсутствии остаточного сцепления следует применять поверхностно-активные вещества и активаторы в соответствии с ВСН 59-68.

24. Применение дробленого керамдора (фракции 5-10 мм или керамдорового песка) вместо природных материалов позволяет улучшить физико-механические свойства асфальтобетона. Но это должно быть проверено лабораторными испытаниями.

25. Материалы, применяемые в асфальтобетонных и битумоминеральных смесях с керамдором (песок, минеральный порошок и битум), должны отвечать требованиям ГОСТ 9128-67 или ГОСТ 17060-71.

26. При использовании керамдора II-III марок необходимо учитывать разницу объемного веса керамдора и природных материалов. Фактическое количество керамдора в минеральном составе смеси в этом случае равно:

где γ_к - объемный вес керамдора, г/см ;

γ - объемный вес щебня (гравия), г/см ;

К_п - проектируемое, исходя из требований обеспечения максимальной плотности, количество крупного заполнителя, %.

Например, подобран следующий состав смеси:

керамдор фракции 5-15 мм - 40 %, γ_к =2,10 г/см³;

песок 50 %, γ_п = 2,60 г/см³;

минеральный порошок 10 %, γ = 2,62 г/см³ .

Разница в объемном весе песка и минерального порошка не окажет существенного влияния на запроектированную плотность минеральной части смеси.

Весовое содержание керамдора должно быть скорректировано следующим образом:

Тогда окончательный состав смеси, обеспечивающий запроектированную плотность минеральной части, будет:

керамдор фракции 5-15 мм - 32,3 %;

песок - 50 %;

минеральный порошок - 10 %,

27. Приготовление смесей с керамдором, качество смесей и устройство конструктивных слоев должно соответствовать требованиям ВСН 93-73, ВСН 123-65 и ВСН 153-68.

28. Приготовление смесей с керамдором контролируется один раз в сутки путем визуального осмотра и определения насыпного веса, водопоглошения и объемного веса.

Керамдор в цементобетоне

29. Цементобетон с керамдором можно применять для устройства покрытий и оснований капитального типа на автомобильных дорогах I-III категорий.

30. Материалы для устройства цементобетонных покрытий и оснований (цемент, поверхностно-активные добавки, мелкий заполнитель и вода) должны соответствовать требованиям ГОСТ 8424-72 и СНиП 1-Д.2-70. Для устройства покрытий должен применяться портландцемент не ниже марки «400», для оснований не ниже марки «300».

31. Марки бетона с керамдором и их назначение для различных видов покрытий, а также основные характеристики бетонной смеси водоцементное отношение и удобоукладываемость принимают по ГОСТ 8424-72.

32. Марка бетона по морозостойкости для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий на дорогах I-II категорий в районах со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца ниже -15ºС должна быть не менее М_рз 150. Для нижнего, слоя двухслойных покрытий и оснований усовершенствованных капитальных покрытий в этих же районах марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже М_рз.100.

33. Бетонные смеси заводского приготовления должны соответствовать требованиям ГОСТ 8424-72 и ГОСТ 7473-61.

34. Состав бетона рассчитывают по методу абсолютных объемов в соответствии с ВСН 139-68.

При назначении состава дорожного цементобетона расход портландцемента марок «400»-«500» должен находиться в пределах 300-420 кг на 1 м³ бетонной смеси.

Для получения удобообрабатываемой бетонной смеси следует учитывать водопотребность керамдора путем пробных замесов.

35. Качество запроектированных бетонных смесей оценивается по результатам испытаний контрольных образцов бетона на сжатие, растяжение при изгибе и морозостойкость.

36. Цементобетонные покрытия и основания в летний период устраивают в соответствии с правилами производства работ, изложенными в ВСН 139-68, СНиП II-Д.5-72, СНиП III-Д.5-73 и ГОСТ 8424-72.

37. При температуре воздуха во время укладки бетона ниже 3ºС устройство бетонных покрытий проводится в соответствии с ВСН 120-65.

38. При сооружении бетонных покрытий должен осуществляться систематический контроль за соблюдением требований ВСН 139-68.

Керамдор для устройства оснований дорожных одежд

39. При устройстве оснований можно применять как неукрепленный керамдор, так и керамдор, укрепленный цементом, битумом и другим вяжущим или совместно цементом и битумом (битумной эмульсией). Керамдор без укрепления вяжущими следует применять в соответствии со СНиП III-Д.5-73.

40. Основания с керамдором, укрепленным вяжущими материалами, обладают высокой прочностью и устойчивостью, что позволяет устраивать их на дорогах большой грузоподъемности.

41. Гранулометрические составы укрепленных материалов должны соответствовать требованиям СН 25-64. Количество вяжущего для мелкозернистых и среднезернистых смесей должно быть (по весу): цемента - 3-6 %, битума - 3-4 %.

42. Для приготовления смесей применяются как природные, так и искусственные пески (отходы дробления, керамдоровый песок), удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8736-67, а также СНиП 1-Д.2-70 и ВСН 143-68.

В цементоминеральных смесях, а также в смесях при комплексном укреплении цементом и битумом, следует использовать портландцемент или шлакопортландцемент марки «300» и выше, отвечающий требованиям ГОСТ 10178-62*.

Для укрепления смесей комплексным методом (цементом и битумом) следует применять жидкие битумы марок МГ-40/70, МГ-70/130, МГ-130/200 и СГ-40/70, СГ-70/130, СГ-130/200, отвечающие требованиям ГОСТ 11955-66. Для цементоминеральных смесей, а также для ухода за основанием используют питьевую воду.

43. Материалы на основе керамдора, укрепленные малыми дозами цемента или комплексным методом, должны обеспечивать надлежащую прочность, водо- и морозостойкость слоя основания в зависимости от климатических условий и интенсивности движения.

Керамдор, укрепленный цементом, должен удовлетворять требованиям ВСН 164-69. Керамдор, укрепленный цементом в комплексе с жидким битумом, должен отвечать требованиям ВСН 140-68.

44. Перед подбором составов смесей испытывают все используемые материалы и устанавливают соответствие показателей свойств требованиям нормативных технических документов (ВСН 164-69, ВСН 140-68, СН 25-64).

При проектировании составов определяют:

гранулометрический состав керамдора и необходимое количество добавок;

количество вяжущего;

оптимальную влажность и максимальную плотность принятого состава;

показатели физико-механических свойств контрольных образцов.

45. Контрольные образцы, выдержанные в нормальных условиях, испытывают через 7 и 28 суток. Морозостойкость образцов из смесей оценивают отношением предела прочности при сжатии в возрасте 28 суток после замораживания и оттаивания к прочности водонасыщенных образцов, которое должно быть не менее 0,7; потеря образцов в весе должна быть не более 5 %.

По результатам испытаний образцов устанавливают пригодность смесей данного состава.

46. Производство работ по устройству оснований из смесей с керамдором, укрепленным вяжущими материалами, а также контроль качества производства работ осуществляются в соответствии с ВСН 164-69, ВСН 140-68 и СН 25-64.

5. Контроль качества керамдора

47. Качество керамдора оценивают по результатам испытаний, перечисленных в п. 14. Величины показателей свойств должны соответствовать требованиям табл. 1.

Испытывается проба (12-15 кг) партии керамдора (не более 200 т), полученной потребителем одновременно железнодорожным составом или баржей. При доставке керамдора автомобильным транспортом контрольная проверка качества проводится при изменении вида материала (по цвету, характеру поверхности и т.п.). При стабильности качества испытывается проба, взятая из каждых 200 т керамдора.

При поставке керамдора раздельно по размерам зерен испытывают зерна каждого размера, а при необходимости смесь в соответствии с принятым составом.

Текущий контроль качества керамдора проводится один раз в сутки путем визуального осмотра (см. п. 13) и определения насыпного веса, объемного веса зерен и водопоглощения.

При использовании керамдора в асфальтобетоне, цементобетоне и для других видов дорожно-строительных работ контролируется соответствие показателей свойств требованиям соответствующих технических документов и п. п. 14-16 настоящих «Методических рекомендаций».

Керамдор следует транспортировать и хранить раздельно по маркам и фракциям в условиях, исключающих его загрязнение глиной, известью и другими веществами.