Строительство оснований и покрытий из полимерцементогрунтовых смесей с применением ресайклера
Одним из методов строительства оснований и покрытий автомобильных дорог (промышленных площадок, автомобильных стоянок, тротуаров и т.п.) из полимерцементогрунтовых смесей с добавкой полимерно-минеральной композиции на основе редиспергируемых полимерных порошков и минеральных наполнителей Nicoflok (далее по тексту ПЦГС) является метод основанный на применении грунтосмесительных машин - ресайклеров. Рекомендуется применение холодного ресайклера WR 4500 фирмы Wirtgen (Германия), технические характеристики которого приведены ниже.
Расчет и строительство оснований и покрытий из ПЦГС, приготовленной методом смешения на месте, состоит из следующих повторяющихся технологических операций:
- Подготовка строительной площадки, оборудования, машин и механизмов, материалов для производства ПЦГС.
- Приготовление ПЦГС методом смешения на месте (холодный ресайклинг). Укладка ПЦГС.
- Уплотнение ПЦГС с обеспечением проектных отметок и уклонов.
- Уход за созреванием смеси.
Подготовка строительной площадки, оборудования, машин и механизмов, материалов для производства ПЦГС
Не менее чем за 10 дней до начала строительства рекомендуется провести подбор состава ПЦГС. Одновременно с этим производится пробное производство смеси методом смешения на месте, пробную укладку и уплотнение слоя, с целью уточнения технологических операций.
В это же время необходимо завершить доставку и складирование полимерно-минеральной композиции и цемента на приобъектном складе.
Подготовить земляное полотно (грунтовое основание) - обеспечить проектные отметки, уклоны и плотность. Основание должно соответствовать требованиям СНиП 3.06.03-85 по ровности и прочности и быть принято по акту скрытых работ. Место производства работ оградить в соответствии с требованиями ВСН 37-84 по схеме согласованной с соответствующими органами, или исключить транзитное движение полностью.
Необходимо учитывать, что производство работ по устройству слоев ПЦГС методом смешения на месте можно начинать только после установления постоянных среднесуточных положительных температур воздуха в районе строительства, оттаивания и просушивания рабочего слоя земляного полотна (грунтового основания). Производство работ необходимо заканчивать не ранее чем за 10 суток до установления постоянных отрицательных температур. В любом случае, до замерзания укрепленный материал должен набрать 70% проектной прочности.
Подготовка полимерно-минеральной композиции Nicoflok, цемента состоит в завозе и складировании материалов на приобъектном складе. Полимерно-минеральная композиция Nicoflok завозится в таре заводского изготовления со станции, принимающей контейнеры.
Niсoflok загружается в емкость ресайклера вручную. Цемент подвозится цементовозами и загружается пневмотранспортерами. Вода завозится поливомоечной машиной из естественных водоемов и закачивается насосом в емкость.
Приготовление ПЦГС методом смешения на месте (холодный ресайклинг). Укладка ПЦГС
WR 4500 создавалась как специальная машина для холодного ресайклинга. Ее ходовая часть - с двигателем мощностью 550 кВт, четырехгусеничная, с гидроприводом на каждую тележку. Рабочая масса этого ресайклера составляет 80 т. Ширина фрезерования - от 3000 до 4500 мм. Глубина фрезерования - 0…500 мм.
Основную фрезу дополняют: приемный бункер для минеральных материалов (3 м³); бункер для цемента (8 м³); водяной бак (3200 л); вспомогательная фреза с изменяемой шириной резания; расположенный вдоль машины двухвальный смеситель длиной 2000 мм; растворный узел для получения цементно-водной суспензии; системы дозирования цемента, полимерной добавки, воды; шнек для распределения ПЦГС и раздвижная уплотняющая плита. Площадка оператора расположена над шнеком в конце машины.
Дневная производительность машины составляет около 8000 м². Запаса материалов в самом ресайклере хватает на 1000 м². Дозаправка выполняется из поливомоечной машины, цементовоза. Оптимальная скорость производства и укладки смеси составляет 4,0 м/мин.
ПЦГС укладывается в один проход. Толщины слоя обрабатываемого грунта определяется расчетом дорожной одежды, но не должна быть менее 18 см.
Укладку слоя целесообразно вести на всю ширину покрытия (основания), исключая необходимость создания продольного шва сопряжения полос покрытия.
Дозированием цемента и полимерно-минеральной композиции с учетом скорости машины управляет электронный блок, который принимает входные сигналы с датчиков скорости и расходомера, воспроизводит их значения и значение нормы добавки на экране, управляет производительностью подачи и дает световой предупреждающий сигнал в случае, когда скорость машины не соответствует подаче. При остановке работ подача автоматически перекрывается, что исключает передозировку.
После укладки ПЦГС возможно выполнение чистовой планировки поверхности слоя автогрейдером.
Уплотнение ПЦГС с обеспечением проектных отметок и уклонов
Требуемый коэффициент уплотнения смеси определяется по СНиП 2.05.02-85 и СНиП 3.06.03-85, но во всех случаях не должен быть ниже 0,98.
Гладковальцовые катки для основного уплотнения смеси не применяются. Такие катки можно использовать для предварительной подкатки, предварительного уплотнения краевых полос.
Уплотнение смеси следует начинать непосредственно за укладчиком после распределения смеси на участке 5-10 м. Оптимальная длина захватки, на которой работают все катки в заданной очередности составляет 120-150 м.
Оптимальный отряд уплотняющей техники: легкий каток 2,5 тонны, средний каток 8 тонн (ДУ-100 без балластировки), тяжелый каток 14 тонн (ДУ-100 с балластировкой).
В любом случае, вес катков (а также состав отряда) может быть подобран сообразно подвижности смеси предварительными проходами. Катки не должны образовывать поперечные и продольные волны на поверхности слоя. Работу более легкого катка на захватке можно закончить, если идущий следом более тяжелый каток не создает волну на поверхности, подготовленной легким катком.
При уплотнении отрядом катков следует обеспечить плотность слоя, ровность поверхности, проектные уклоны и отметки.
Очередность движения уплотняющей техники: легкий, средний, тяжелый катки. Скорость продвижения отряда равна скорости движения укладчика.
Для обеспечения проектных поперечных уклонов все катки начинают уплотнение от краевых полос. Поперечное перекрытие следов - треть ширины одного пневматика.
Продольное продвижение катка по одному следу - треть длины следа пневматика. В этом случае каток не создает волны при наезде на неуплотненную впереди катка смесь, а также сзади отпечатка пневматика приостановке и реверсе назад.
Предварительно следует определить количество проходов катков имеющегося отряда путем пробного уплотнения на пионерной захватке.
Уплотнение заканчивать по мере достижения требуемого коэффициента уплотнения. Для этого необходимо выполнять лабораторное сопровождение.
При перерывах в работе устройство захватки должно быть полностью закончено, а катки удалены с уплотняемой полосы. При дождливой погоде работы следует прекратить, а свежеуложенный слой защитить слоем песка или грунта толщиной 5-7 см.
Уход за созреванием смеси
Уход состоит в обеспечении твердения материала при благоприятном термовлажностном режиме, в нарезке деформационных швов и их заделке для предотвращения проникновения атмосферных и поверхностных вод.
Обеспечение термовлажностного режима твердения целесообразно проводить путем покрытия уплотненного слоя нетканым материалом "Дорнит" с поливкой его водой. Материал многоразового использования, по мере продвижения строительства и окончания срока ухода за предыдущими захватками он перекладывается на последующие захватки.
Слой должен быть влажным при твердении минимум 5 суток после укладки. По достижении прочности слоя 70% от проектной, уход с поливкой водой можно прекратить.
Нарезка деформационных швов производится с целью предотвращения образования неконтролируемых усадочных трещин. Направление и форма трещин непредсказуема, в силу чего их следует провоцировать. Швы нарезают с шагом, равным ширине слоя, тем самым, создавая плиты, равнопрочные по периметру. Глубина шва может быть от 0,5 до 0,75 толщины слоя. Время нарезки швов определяется временем набора прочности на сжатие в 2.0 МПа (ориентировочно 3 суток, т.е. времени открытия движения легкого транспорта по покрытию), но не позже 10 суток со дня укладки слоя.
После набора 70% прочности проводится герметизация швов. Мастику или герметизирующий материал выбирают любой, отвечающий требованиям ГОСТ 30740-2000 "Материалы герметизирующие для швов аэродромных покрытий". Возможно применение мастик по ГОСТ 30707-95, ГОСТ 24064-80. 10296-79, 14791-79, 15836-79, ГОСТ 4.224-83 в соответствии с их классификацией по ГОСТ 25591-83.
Перед вводом герметика в шов его чистят и сушат струей воздуха из компрессора. Герметик вводится инжектором с соплом диаметром 5 мм на всю глубину шва.
Основные положения по обеспечению качества работ
Контроль качества строительных работ при расчете и устройстве оснований и покрытий из грунтов, укрепленных портландцементом с добавкой полимерно-минеральной композиции на основе редиспергируемых полимерных порошков и минеральных наполнителей Nicoflok, следует осуществлять в соответствии с требованиями СНиП 3.06.03-85. При этом особое внимание следует обращать на:
- контроль гранулометрического состава грунта, его насыпной плотности и естественной влажности. Испытанный и подобранный состав ПЦГС относится только для грунта определенного гранулометрического состава и не может быть распространен на другие грунты. Значения насыпной плотности и естественной влажности грунта определяют необходимое количество вводимого в грунт портландцемента и полимерно-минеральной композиции Nicoflok, необходимое количество добавляемой воды для достижения ПЦГС оптимальной влажности. Несоблюдение этих требований приведет к нарушению рецептуры ПЦГС, что сделает невозможным достижение проектных прочностных показателей конструктивного слоя.
- контроль качества смеси. Необходимо постоянно контролировать тщательность перемешивания и точность дозирования всех компонентов смеси: грунта, воды, портландцемента и полимерно-минеральной композиции Nicoflok. Смесь должна быть однородной. Проектные прочностные показатели конструктивного слоя обеспечиваются применением только однородной смеси и только заданной рецептуры. Не допускается выпуск смеси с влажностью не соответствующей оптимальной.
- контроль качества укладки и уплотнения ПЦГС. Необходимо контролировать толщину укладываемого слоя. Не допускается уменьшение толщины слоя ПЦГС, так как это соответственно приведет к снижению прочностных показателей конструктивного слоя. Уложенная и спрофилированная смесь должна быть сразу уплотнена при оптимальной влажности до коэффициента уплотнения не ниже 0,98. Недоуплотненная и недоувлажненная смесь не будет обладать проектными прочностными показателями.
- контроль качества ухода за уложенным слоем. Необходимо обеспечить безусловное соблюдение оптимального влажностного режима уплотненной смеси в период набора проектной прочности. Потеря влаги на протяжении первых пяти суток приведет к резкому снижению прочностных показателей конструктивного слоя. Необходимо исключить какое-либо движение по уплотненному слою ПЦГС пока им не будет набрана необходимая прочность.
Выполнение данных рекомендаций возможно только при условии непрерывного контроля качества всех технологических этапов производства, укладки, уплотнения смеси и ухода за уложенным слоем. Для этого на строительной площадке должна быть оборудована лаборатория в соответствии с требованиями "Технических спецификаций на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них" (подготовлены РоссдорНИИ, Утверждены распоряжением Россавтодор от 23.10.2000 г. №177-р), а также "Положения о службе лабораторного контроля" Россавтодора, утвержденного распоряжением Минтранса № ИС 562-р от 27.06.2002 г.
Несоблюдение основных требований по контролю качества работ, равно как и нарушение технологии строительства дорог, приведут к невозможности достижения проектных прочностных показателей устраиваемого конструктивного слоя.