ВСН 185-75, страница 5

— границы пластичности и число пластичности глинистых грунтов (по ГОСТ 5183—64 “Метод лабораторного определения границы раскатывания” и по ГОСТ 5184—64 “Метод лабораторного определения границы текучести”);

— оптимальную влажность и максимальную плотность (п. 5.2).

В качестве дополнительных характеристик по специальным методикам определяют: величину рН, содержание гумуса в гумусированных грунтах, количество солей и их состав в засоленных грунтах, состав обменных катионов и обменную способность грунтов.

5.2. Оптимальную влажность и максимальную плотность грунта определяют экспериментальным путем и устанавливают графически по зависимости между плотностью (объемной массой скелета грунта g_ск и влажностью его при уплотнении W).

Наибольшая плотность соответствует уплотнению грунта при определенной оптимальной влажности W₀.

Для построения кривой стандартного уплотнения определяют объемную массу одинаковых по размеру образцов, изготовленных при одинаковом стандартном режиме уплотнения, но при разной влажности на малом или большом приборе Союздорнии для стандартного уплотнения. В малом и большом приборах уплотняют грунты, содержащие частицы крупнее 5 мм в количестве не более 5 %. Методика стандартного уплотнения грунтов на большом приборе описана в СН 449-72.

Крупнообломочные грунты, содержащие от 20 % и более частиц размером от 10 до 40 мм, испытывают в специальных цилиндрах — формах емкостью 3—5 тыс. см³ или производят перерасчет оптимальной влажности и плотности с учетом содержания крупных частиц по “Указаниям” СН 449-72.

Малый прибор стандартного уплотнения состоит из подставки с двумя закрепляющими винтами, разъемного цилиндра объемом 0,1 л, направляющей цилиндрической насадки, плунжера, передающего ударную нагрузку гири весом 2,5 кг, направляющего стержня, рукоятки и вкладыша. Перед употреблением цилиндр и насадку смазывают керосином.

Для определения g_ск и W₀ отбирают среднюю пробу воздушносухого грунта, измельченного и просеянного через сито с отверстиями 5 мм, массой около 1,5 кг и помещают в хорошо закрывающийся широкий сосуд.

Наименьшая влажность в начале первого опыта уплотнения должна несколько превышать влажность грунта в воздушносухом состоянии, поэтому взятую пробу грунта в воздушносухом состоянии смачивают водой (4—6 % от массы грунта) и тщательно перемешивают.

От увлажненного грунта отбирают навеску 250—260 г. Непосредственно перед уплотнением из нее берут контрольную пробу на влажность, после чего грунт всыпают в разъемный цилиндр, предварительно вставленный в подставку с насадкой и зажатый винтами.

В форму вставляют плунжер с направляющим стержнем, и грунт, заключенный в форму, уплотняют последовательными ударами гири, падающей с высоты 30 см. Число ударов гири должно составлять: для песчаных и супесчаных грунтов — 15, для суглинков и глин — 25.

После уплотнения пробы грунта плунжер и насадку осторожно снимают и тщательно срезают ножом излишки грунта заподлицо с краями разъемного цилиндра. Цилиндр вынимают, взвешивают вместе с образцом грунта с точностью до 0,1 г и, вычитая массу цилиндра, определяют чистую массу образца грунта. Опыт с уплотнением повторяют несколько раз, причем каждый раз увеличивают влажность грунта на 2 % до тех пор, пока не начнет появляться устойчивое уменьшение массы уплотненного грунта.

Объемную массу скелета грунта вычисляют по формуле

(1)

где g_ск — объемная масса скелета грунта, г/см³;

W — влажность пробы грунта, % к массе сухого грунта;

g_вл — объемная масса влажного грунта, г/см³,

q — масса образца влажного грунта, г.

По результатам опытов строят график, откладывая по оси ординат объемные массы скелета грунта g_ск, по оси абсцисс — влажность грунта W. Наивысшая точка кривой соответствует максимальной плотности g_ск и соответственно оптимальной влажности W₀ уплотняемого грунта (табл. 7).

Таблица 7

Ориентировочные значения оптимальной влажности

Для одноразмерных песков обычно не получают четко выраженного максимума на кривой, поэтому для таких грунтов определяют оптимальную влажность и плотность на смесях с оптимальным количеством вяжущих (цемента, золы уноса). В этом случае оптимальная влажность составляет, как правило, не менее 10—12 %.

Испытание вяжущих материалов

(зол уноса, золошлаковых смесей, цемента и извести)

5.3. Свойства вяжущих материалов определяют в соответствии с требованиями следующих ГОСТов:

— зол уноса или золошлаковых смесей — ГОСТ 310—60 (удельную поверхность), ГОСТ 5382—65 (содержание свободной СаО, содержание сернистых и сернокислых соединений и потерю при прокаливании);

— цемента (портландцемента, шлакопортландцемента и других видов) — ГОСТ 310—60;

— извести — ГОСТ 9179—70.

Применяемые добавки хлористого кальция (СаСl₂), каустической соды (NаОН) должны соответственно удовлетворять требованиям ГОСТ 4141—66 “Кальций хлористый кристаллический” (или ГОСТ 450—70 “Кальций хлористый технический”), сода каустическая NаОН — ГОСТ 2263—59.

Приготовление смесей

5.4. Подготовка грунтов. Грунты высушивают до воздушносухого состояния.

Песчаные и глинистые грунты просеивают через сито с отверстиями 5 мм (глинистые грунты предварительно размельчают). Крупнообломочные грунты просеивают через сито с отверстиями 40 и 25 мм.

Влажность грунта определяют путем высушивания навесок грунта в термостате до постоянной массы при температуре 105°С.

В случаях, когда проектом предусмотрено улучшение зернового (гранулометрического) состава грунта, вносят соответствующие добавки (песок, гравий, щебень, отходы камнедробления, золы уноса или золошлаковые смеси и др.).

Грунт с этими добавками смешивают без увлажнения.

5.5. Ориентировочные значения оптимальной влажности для исходных грунтов по табл. 7 уточняют для смесей грунтов с золами уноса или золошлаковыми смесями*, применяемыми без или в сочетании с цементом или известью.

Воздушносухой грунт перемешивают с золой уноса или золо-шлаковой смесью без или в сочетании с добавками цемента или извести и осуществляют другие операции, необходимые для определения оптимальной влажности и максимальной плотности смеси в соответствии с п. 5.2.

5.6. Приготовление смеси грунта с золой уноса, применяемой в качестве самостоятельного вяжущего, осуществляют в следующем порядке:

В воздушносухой грунт вносят золу уноса, смесь перемешивают и увлажняют (с учетом содержащейся в грунте влаги) до оптимальной влажности.

Смесь тщательно перемешивают в лабораторной лопастной мешалке в течение 4—6 мин или вручную.

После этого смесь выдерживают в герметически закрытом сосуде в течение 4—5 ч. После указанного срока выдерживания изготовляют образцы.

5.7. Приготовление смеси грунта с золой уноса или золошлаковой смесью, применяемыми в сочетании с цементом или известью, осуществляют в следующем порядке.

В воздушносухой грунт вносят золу уноса или золошлаковую смесь, перемешивают то или иное из указанных веществ с грунтом, затем добавляют цемент или известь и снова перемешивают. Далее смесь увлажняют до оптимальной влажности и перемешивают ее в лабораторной лопастной мешалке (п. 5.6). В случае применения зол уноса или золошлаковых смесей в сочетании с цементом после перемешивания смеси в лопастной мешалке сразу же изготовляют образцы.

_____________

* Золошлаковые смеси для укрепления грунтов применяют в соответствии с п. 1.4, б только в сочетании с цементом или известью.

В случае применения зол уноса или золошлаковых смесей в сочетании с известью, смесь после лопастной мешалки должна быть выдержана в герметически закрытом сосуде в течение 4—5 ч так же, как указано в п. 5.6. После чего разрешается изготовлять образцы.

5.8. Приготовление смеси грунта с золой уноса, применяемой в качестве самостоятельного вяжущего в сочетании с добавками хлористого кальция или соды каустической, осуществляют в том же порядке (п. 5.6). При этом добавку хлористого кальция или соды каустической вводят в смесь в виде раствора при увлажнении смеси до оптимальной влажности.

Затем перемешивают смесь в лопастной мешалке, после чего также выдерживают в герметически закрытом сосуде в течение 4—5 ч. Затем изготовляют образцы.

5.9. Ориентировочные добавки зол уноса или золошлаковых смесей, применяемых без или в сочетании с добавками цемента или извести (пп. 3.13—3.16), уточняют подбором, приготовляя 3—4 пробные смеси, отличающиеся по содержанию вяжущего на 1—3 %.

Масса каждой смеси из глинистых и песчаных грунтов равна 2—3 кг, а из крупнообломочных с крупностью зерен 25 мм — 10—12 кг, с крупностью зерен 40 мм — 25—30 кг.

Из этих смесей изготовляют по 6 образцов (п. 5.6) и испытывают их. Минимальную добавку вяжущего, обеспечивающую свойства материала в соответствии с требованиями табл. 1, принимают за оптимальную.

Изготовление образцов и их испытания

5.10. Для определения физико-механических свойств укрепленных грунтов изготовляют образцы-цилиндры и образцы-балочки уплотнением смеси в стальных формах.

Образцы-цилиндры изготовляют в полых цилиндрических формах с двумя вкладышами размерами в зависимости от зернового состава грунтов (табл. 8).

Таблица 8

Размеры форм и образцов

Примечание. Формы диаметром 150 мм имеют съемные кольца-насадки высотой 50 мм и плунжер.

Внутреннюю поверхность формы и вкладыши перед укладыванием смеси смазывают керосином или машинным маслом. В форму вставляют нижний вкладыш, который должен выступать из формы на 1,5—2 см для двустороннего уплотнения смеси.

Смесь через металлическую воронку насыпают в форму. Для равномерного распределения смеси ее штыкуют ножом или шпателем, затем вставляют в форму верхний вкладыш. Форму со смесью ставят на нижнюю плиту пресса, подводят верхнюю плиту до соприкосновения с верхним вкладышем и включают электромотор масляного насоса пресса.

Нагрузку уплотнения для глинистых и песчаных грунтов подбирают с таким расчетом, чтобы получить максимальную плотность образцов при оптимальной влажности на приборе стандартного уплотнения.

Влажность смеси при ее уплотнении не должна отличаться от установленной оптимальной влажности больше чем на ±2 %.

Плотность готовых образцов не должна отличаться от максимальной, определенной по методу стандартного уплотнения, более чем на ±2 %. Ориентировочно нагрузка уплотнения составляет 100—150 кгс/см².