Техника безопасности при работе с химическими веществами. 1- Добавки химических веществ, рекомендуемые при укреплении грунтов во П-Ш дорожно-климатических зонах в зависимости от свойств укрепляемых грунтов.

Содержание

1- Добавки химических веществ, рекомендуемые
при укреплении грунтов во П-Ш дорожно-климатических
зонах в зависимости от свойств укрепляемых грунтов.

2- Добавки химических веществ, рекомендуемые
при укреплении грунтов в IV-V дорожно-
климатических зонах в зависимости от
свойств укрепляемых грунтов.

3- Рекомендуемые расчетные модули деформации
и модули упругости грунтов, укрепленных
портландцементом или портландцементом
и добавками других химических веществ

Технология производства работ.

Техника безопасности при работе с химическими веществами

6 - СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Добавки химических веществ, рекомендуемые
при укреплении грунтов во П-Ш дорожно-климатических
зонах в зависимости от свойств укрепляемых грунтов.

8. При производстве работ во П-Ш дорожно-климатических зонах по строительству конструктивных слоев дорожных одежд из цементогрунтов с добавкой различных химических веществ необходимо учитывать ряд специфических особенностей, присущих характерным грунтам и природным условиям указанных климатических зон, агрессивно влияющих на протекание процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента. Важнейшими из этих особенностей являются:

- повышенная кислотность грунтов (рН = 4, 5-5, 5) и наличие в гумусовом горизонте (10-20 см) почв подзолистого и полуболотного типов кислых легко подвижных гумусовых веществ;

- повышенное содержание гумуса (в среднем 7-9 %) в верхнем горизонте выщелоченных черноземов. Кислая реакция среды (рН = 6-6, 5);

- повышенное содержание (более 20 %) в поглощающем комплексе катионов Naу солонцов различного типа; крупные включения обломков горных пород (валунов, гальки в моренных отложениях), часто вызывающие поломки рабочих органов машин;

- частое избыточное увлажнение грунтов, что затрудняет производство работ и препятствует получению высокой плотности цементогрунта при его уплотнении;

глубокое промерзание земляного полотна в сильные морозы, что вызывает необходимость придания цементогрунту повышенной морозостойкости и водоустойчивости.

9. Указанные отрицательно действующие на твердение цемента факторы, присущие некоторым перечисленным выше видам грунтов, могут быть в значительной степени ослаблены или же совсем ликвидированы, если укреплять грунты добавками портландцемента и другими химическими веществами.

Такие комплексные методы сочетают в себе не только коренное качественное влияние на тонкодисперсную часть грунта основного вяжущего вещества (цемента), но и воздействие тех или иных химических и других веществ, существенно изменяющих среду и структуру грунта в направлении создания в нем наиболее благоприятных условий для протекания процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента. Под действием таких химических веществ, как известь, каустическая сода, сернокислые соли натрия, магния и железа и др., происходит коренное изменение физико-химических, свойств грунта, повышается прочность и морозоустойчивость цементогрунта, улучшаются условия обработки грунта и ускоряются процессы формирования более прочной структуры цементогрунта.

10. При выборе химических веществ (табл. 1) следует учитывать свойства грунта: его гранулометрический состав, кислотность, наличие гумуса или карбонатов, преобладание того или иного иона в поглощающем комплексе грунта, степень увлажнения обрабатываемого слоя грунта и свойства и особенности химического реагента, поскольку они по-разному влияют на конечную прочность грунта, укрепленного цементом.

11. Основным назначением добавок химических веществ при укреплении грунтов во II-III дорожно-климатических зонах является создание условий, устраняющих повышенную кислотность, повышенное содержание гумуса, а также солонцеватости грунтов (для отдельных районов). Наиболее универсальной и эффективной добавкой является известь, используемая в виде молотой негашеной извести, гидрофобной негашеной или гидратной извести, Са (0Н)₂.

Добавка извести способствует коагуляции тонкодисперсной части грунта, резко уменьшает его гидрофильность н степень дисперсности. При этом благодаря насыщению порового пространства и поверхности частиц грунта гидратами окиси кальция Са(0Н)₂обеспечиваются наиболее благоприятные условия для протекания процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента.

Известь при избыточном увлажнении грунта (в особенности молотая негашеная) химически связывает часть воды, способствует изменению консистенции грунта и повышает величину его оптимальной влажности, что позволяет укреплять цементом переувлажненные грунты. При этом ориентировочно считают, что введение 2-3 % молотой негашеной извести в грунт позволяет связать 5-6 % воды, находящейся в грунте.

12. Для несцементированных обломочных кислых грунтов (рН < 6): песчано-гравийные смеси, пески гравелистые, крупнозернистые, мелкозернистые или мылеватые, - в которых не содержится большого количества глинистых частиц, известь можно заменить добавкой 0, 5-1 % каустической соды (NаОН)или соды (Nа₂С0₃).

Для указанных выше несцементированных обломочных гумусированных грунтов известь можно заменить добавкой хлористого кальция (СаСl ₂ ) или сернокислого натрия или железа (N₂S0₄, - FeS0₄) либо хлорного железа (FeCl₃), а для грунтов данного вида, но солонцеватых, известь заменяют добавкой хлористого кальция (CaCl ₂ ) или полуводного гипса (CaSO₄ × 0, 5 H₂O).

С увеличением глинистых частиц их вредное действие на цемент возрастает. Поэтому глинистые грунты, в особенности суглинки и глины, характеризующиеся кислотностью (pH< 6) или повышенным содержанием гумуса либо солонцеватостью, рекомендуется укреплять добавками извести или полуводного гипса и легкорастворимых солей, способствующих ускорению процессов твердения и формированию более прочной структуры цементогрунта.

При выборе добавок следует учитывать эффективность их действия на те или иные разновидности грунтов и возможность получения их для данного строительного объекта. Количество и вид добавка устанавливают в лабораторных условиях, по методике, изложенной в ''Указаниях" СН 25-64 (приложение П).

13. При укреплении глинистых разновидностей грунтов (супесей, суглинков, глин), взамен указанных в табл. 1 солей, можно применять добавку жидкого стекла или синтетического полимера - полиакриламида.

Добавка полиакриламида придаёт цементогрунту гидрофобные свойства, что является важным фактором в повышении морозоустойчивости цементогрунта.

14. При строительстве конструктивных слоев дорожных одежд из укрепленных грунтов во П-Ш дорожно-климатических зонах объектами укрепления могут быть различные почвенные горизонты (соответствующие требованиям " Указаний" СН 25-64, глава 2, раздел А ), которые выходят на поверхность земляного полотна при его возведении, включая и почвообразующие грунты. Поэтому очень часто, особенно в районах с пересеченным рельефом местности, где необходимо устройство выемок и значительных насыпей, в качестве материала для укрепления могут быть использованы почвообразующие грунты, представленные в основном разнообразными моренными отложениями в виде красно-бурых валунных грубопесчанистых глин, покровных палево-бурых тяжелых суглинков.и глин, нередко имеющих лёссовидный характер.

15. Укрепление цементом указанных разновидностей глинистых грунтов будет наиболее эффективным только при применении комплексных методов. В качестве добавок могут быть рекомендованы следующие химические вещества:

Таблица1

В неблагоприятных погодных условиях П-Ш дорожно-климатических зон наиболее приемлемыми составами для укрепления грунтов следует считать:

Известь с добавкой растворимых солей, как-то: CaCl₂ либо Nа₂С0_3, K₂С0₃, MgS0₄ FeS0₄

или NaOH. Применение сернокислых солей магния или железа будет наиболее целесообразным при увлажнении грунтов сверх оптимальной влажности.

16. При укреплении суглинков и глин данными добавками химических веществ необходимо иметь в виду, что они не только существенно улучшают структуру грунта, делают его более пригодным для укрепления цементом, но и способствуют лучшему размельчению грунта до требуемого агрегатного состава.

17. Наиболее эффективно поддаются укреплению цементом почвообразующие глинистые грунты, характерные для III дорожно-климатической зоны, представленные в большинстве случаев лёссами и лёссовидными суглинками.

Эффективность их укрепления цементом обусловлена наличием ряда свойств, способствующих протеканию процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента. К таким свойствам относятся:

- наличие пористой, хорошо поддающейся размельчению структуры;

- наличие в значительных количествах углекислого кальция (CaCO₃) и щелочной реакции среды (рН» 7, 5).

При укреплении цементом данных грунтов с добавкой извести Са(0Н)₂ либо СаО; Nа_гSiO₃ или NаOH, либо Nа_гС0₃; K_гС0₃ или Na₂S0₄; MgS0₄, FeSO₄ либо CaCl_2. указанные выше свойства становятся еще более благоприятными для формирования структуры цементогрунта, что обусловливает получение высокой механической прочности, водо- и морозоустойчивости цементогрунта.

При таком способе укрепления дозировка цемента может быть снижена на 3-4 % по сравнению с установленными нормами расхода вяжущего для данного типа грунта.

18. При укреплении различных песчаных грунтов, характеризующихся открытой пористостью, и в особенности при укреплении мелких и пылеватых песков, рекомендуется применять добавку золы уноса или золошлаковых смесей бурых углей или торфа, что способствует повышению плотности смесей, а при комплексном сочетании добавок цемента, золы уноса и солей обеспечивается повышенная прочность и морозоустойчивость такого цементогрунта. Добавка золы уноса составляет обычно 15-25 %, а добавка портландцемента - 6-8 % от веса смеси.

Добавку золы, уноса или золошлаковой смеси и цемента рекомендуется сочетать с введением добавок различных солей, что не только существенно повышает прочность и морозоустойчивость цементогрунта, но и позволяет уменьшить дозировку цемента. Составы смесей устанавливаются на основе лабораторных испытаний.

2. Добавки химических веществ, рекомендуемые
при укреплении грунтов в IV-V дорожно-
климатических зонах в зависимости от
свойств укрепляемых грунтов

19. В IV-V дорожно-климатических зонах при строительствеконструктивных слоев дорожных одежд из цементогрунтов, устроенных с добавкой различных химических веществ, необходимо учитывать ряд специфических особенностей, присущих грунтам и природным условиям указанных климатических зон, в той или иной мере влияющих на протекание процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента.

Важнейшими из этих особенностей являются:

а) повышенное содержание гумуса (в среднем 6-10 %) и большая глубина гумусовых горизонтов (0, 8-1, 0 м) в обыкновенных и тучных черноземах;

б) наличие в солонцеватых и засоленных почвах значительного количества солей разного состава, среди которых наиболее часто встречаются CaCO₃, Ca(HCO₃)_2, СаSO₄, Na₂S0_4, NaCl, NаHSO₄ NHCO_3, Nа₂С0₃ а также в небольших количествах соли CaCl₂ MgCl₂ и др. В зависимости от состава солей и количественного их содержания присутствующие в грунте соли оказывают положительное, нейтральное или отрицательное действие на протекание процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента;

в) высокая дневная температура и малая относительная влажность воздуха в летний период, что способствует быстрому и сильному испарению влаги из укрепляемого грунта. Указанные условия, а также малая влажность обрабатываемого грунта препятствуют оптимальному протеканию процессов гидратации и твердения цементогрунта.

20. Указанные выше грунтовые и природные специфические особенности, характерные для IV-V дорожно-климатических зон, могут быть существенно ослаблены или же совсем устранены при применении комплексных методов, сочетающих в себе введение в грунт, помимо портландцемента, тех или иных химических веществ, способствующих получению необратимых форм связности и сцепления и обусловливающих необходимую механическую прочность и водоустойчивость цементогрунта.

21. При укреплении гумусированных глинистых грунтов, характеризующихся наличием щелочной или нейтральной реакции среды (рН ³ 7), рекомендуется, наряду с добавкой извести или половодного гипса (см. п. 12), использовать также добавки хлористого кальция (CaCl₂), хлорного или сернокислого железа (FeCl₃), либо сернокислого натрия (Na₂S0_4, ).

22. При укреплении цементом несцементированных обломочных или глинистых грунтов, содержащих легкорастворимые соли, следует иметь в виду, что эффективность их укрепления цементом зависит от количественного содержания в них той или; иной соли. Эффективное укрепление грунтов, имеющих хлоридный (преобладает NaCl) или сульфатный (преобладает Na₂S0₄) тип засоления, достигается при содержании в грунтах хлористых солей до 4 %, а сернокислых солей (Na₂S0₄ и MgS0₄)-до 2 %.

При большем содержании этих солей вопрос о допустимости укрепления грунтов цементом решают после проведения специальных лабораторных исследований, включающих введение в грунты тех или иных добавок, нейтрализующих или значительно ослабляющих вредное действие солей. Такими добавками могут быть: молотая негашеная известь или гидрофобная известь, полуводный гипс, хлорное или сернокислое железо, хлористый кальций, жидкое стекло (Na₂SiO₃).

Наиболее эффективным будет укрепление цементом указанных видов грунтов, содержащих легкорастворимые соли углекислого натрия (Nа₃С0₃). В таком грунте после введения в него цемента и воды в нужном количестве создается резко щелочная среда (рН = 12-13), что способствует более интенсивному протеканию процессов твердения продуктов гидролиза и гидратации цемента, сопровождающихся быстрым нарастанием прочности в цементогрунтовых смесях в заданные промежутки времени.

23. При укреплении цементом несцементированных обломочных или глинистых грунтов, содержащих сернокислые соли натрия (Na₂S0₄), необходимо применять в зависимости от степени засоления добавки молотой негашеной извести, гидрофобной извести, хлористого кальция, полуводного гипса.

Следует иметь в виду, что в условиях IV-V дорожно-климатических зон действие добавки хлористого кальция будет более универсальным. Данная соль будет способствовать эффективному укреплению цементом различных грунтов, включающих в себя: глинистые грунты с рН ³ 7, солонцеватые различного гранулометрического состава, гумусированные с щелочной реакцией среды. Кроме того, добавка хлористого кальция позволит улучшить условия твердения и производства работ, осуществляемых поздней осенью или зимой при пониженных или отрицательных температурах воздуха. При производстве работ ранней весной, особенно в V дорожно-климатической зоне, когда днем можно ожидать повышенную положительную температуру воздуха, или при производстве работ летом хлористый кальций, благодаря своей большой гигроскопичности, обеспечит сохранение оптимальной влажности в слое цементогрунта.

3.Рекомендуемые расчетные модули деформации
и модули упругости грунтов, укрепленных
портландцементом или портландцементом
и добавками других химических веществ

24. При выборе конструкции дорожной одежды и назначении толщины конструктивных слоев цементогрунта и др. материалов руководствуются СНиП П-Д.5-82, " Инструкцией" ВСН 46-60, а также " Указаниями" СН 25-64. Расчетные модули деформации и модули упругости цементогрунта, в зависимости от гранулометрического состава грунта и других его свойств, а также дозировки портландцемента мерки " 400" принимают по табл. 2 и 3.

Приведенные в табл. 2 и 3 расчетные значения модуля деформации и модуля упругости даны для грунтов, укрепленных цементом, отвечавших по своей прочности а физическим свойствам требованиям " Указаний" СН 25-64, и для грунтов, укрепленных комплексными добавками цемента и различных химических веществ. Дозировки последних устанавливают при лабораторном подборе составов смесей.

В случае применения портландцемента марки " 600" расчетные значения модуля, деформации или модуля упругости при разных дозировках цемента повышают на 10 %.

Таблица 2

Рекомендуемые расчетные модули деформации (кг/см²) грунтов, укрепленных портландцементом или портландцементом и добавками извести и других химических веществ во II-V дорожно-климатических зонах (при добавке портландцемента М-400)

Таблица3

Рекомендуемые расчетные значения модуля упругости (кг/см²) грунтов, укрепленных портландцементом или портландцементом и добавками извести и других химических веществ во II-V дорожно-климатических зонах (при добавке портландцемента М-400)

Для накопления экспериментальных данных при подборе составов смесей рекомендуется, кроме модуля деформации, определять также модуль упругости цементогрунта.

25. При назначении модуля деформации или упругости грунтов земляного полотна, подстилающих конструктивные слои дорожных одежд из цементогрунта, укрепленного комплексными добавками, расчетный модуль деформации грунта земляного полотна в сухих местах при глубине залегания грунтовых вод более 5 м может быть повышен до 15-20 % - для II дорожно-климатической зоны, до 30-40 %-для Ш-IV дорожно-климатических зон и до 50 % - для Vзоны по отношению к значениям модуля деформации грунта, принятому по " Инструкции" ВСН 46-60.

26. Чтобы повысить прочность покрытия по краям проезжей части, основания из цементогрунта, укрепленного комплексными добавками, устраивают шире на 0, 5-0, 75 м с каждой стороны по отношению к конструктивным слоям дорожных одежд, устраиваемым на цементогрунтовом основании.