Исследование свойств кббпри воздействии сдвиговых нагрузок

Полетаев Ю. А.; Люпаев Б. М.; Ликомаскин А. И.; Морозов А. А.; Пивкин П. И.

строительные конструкции

исследование свойств кбб

при воздействии сдвиговых нагрузок

Ю. А. Полетаев, Б. М. люпаев, А. И. ликомаскин,

А. А. Морозов, П. И. Пивкин

При воздействии динамических и статических нагрузок от автомобилей в дорожной одежде из щебня возникают горизонтальные смещения слоев щебня. Исследованы высокопрочные при сдвиге конструкции одежды из каркасного бесцементного бетона, в котором щебень расклинцован песком.

В Мордовии для строительства и ремонта автомобильных дорог используется щебень местных или ближайших карьеров. Он имеет порой невысокую прочность, что в большинстве случаев является причиной недолгосрочной работы дорожной одежды. Так как закупка щебня в других регионах России экономически не выгодна, необходимо решение, отвечающее экономическим требованиям и простоте с технологической точки зрения.

Выходом, исходя из опытов, является применение каркасного бесцементного бетона (КББ) [2; 5; 4], состоящего из каркаса, образованного уплотненным щебнем, пустоты в котором заполнены песком. Данный материал — это рационально подобранная смесь щебня и песка, оптимальное процентное соотношение которой подбиралось по ходу испытаний. При работе КББ на сжатие его деформация на порядок меньше, чем щебеночного основания [1]. Деформативность и несущая способность КББ при работе на сдвиг мало изучены [3; 6].

Для изучения работы на сдвиг этого материала были проведены специальные исследования.

/ /

Рисунок 1 Устройство для определения сопротивления срезу в момент задания обжимной нагрузки прессом

Была разработана и запатентована сдвиговая установка, позволяющая испытывать КББ в условиях, максимально приближенных к

реальным. Сдвиговая установка представляет собой соединение трех цилиндров диаметром каждый по 15 см и общей длиной 35 см. Средний цилиндр, смещаясь под давлением пресса, создает сдвиг в двух параллельных плоскостях (рис. 1, 2).

Рисунок 2

Устройство для определения среза в момент задания сдвигающей нагрузки прессом

Испытания проводились при оптимальном соотношении по объему 2 : 1 щебня фракций 40, М400 и песка. Для определения сопротивления материала использован широкий спектр нагрузок. В цилиндрах КББ обжимается до 600 кг (нагрузка от катка) и разгружается. После этого КББ механически обжимается пружинами до 50, 100, 200 кг (обжимающая нагрузка эквивалентна нагрузке от асфальта, легкового и грузового автомобилей). Приложение сдвигающей нагрузки производилось этапами до смещения среднего цилиндра относительно крайних на 5 мм. Результаты приведены в табл. 1—6.

Данные испытания (рис. 3) показали, что КББ значительно превышает по показателям

э-'

I

□ 10*20 □ 20*40

Прк*км ная нагрузка при 200

Рисунок 3

Испытания на сдвиг КББ и щебня разных фракций

щебень, уложенный обычным способом, и крупность фракции также сказывается на прочности материала. В целом технология укладки КББ проста, удобна и экономически выгодна, так как его несущая способность вдвое выше, чем у обычного щебеночного основания.

Сравнительное исследование свойств КББ, щебня и щебеночно-песчаной смеси при воздействии сдвиговых нагрузок. В связи с тем, что КББ новый материал и не использовался в массовом строительстве, сравним его с широко применяемым материалом, а именно с щебеночно-песчаной смесью. Подобные смеси широко используются в строительстве оснований автомобильных дорог и аэродромов согласно ГОСТу 25697-94 для устройства покрытий, укрепления обочин автомобильных дорог, а также на щебень, применяемый для устройства покрытий и оснований по способу заклинки.

Смеси должны соответствовать требованиям ГОСТа для строительства оснований. В данном эксперименте будет использоваться смесь под номером С6. Она применяется для строительства оснований с непрерывной гранулометрией. Наибольший размер зерен — 40. Данная смесь соответствует щебню и КББ фракции 20—40. Все эксперименты будут производиться при максимальных условиях эксплуатации: обжатии 600 кг (табл. 7—9). Для удобства изготовления смеси полный остаток на ситах переведем на частный остаток.

Для примера приведем показания для щебня и КББ (табл. 10—11).

5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500

ш

I

я

□ щ ПС

□ Щ еб ень

□ КББ

Пркжк^ная нагруэв

Рисунок 4 Испытания на сдвиг КББ, щебня и щебеночно-песчаной смеси

Из результатов (рис. 4) очевидно, что КББ намного превосходит по прочностным характеристикам все остальные материалы.

нагрузка, в

9 000

8 000

7 000

нагрузка,в

0

Испытания на сдвиг КББ со щебнем фракции 10—20, М300 и песка (2 : 1)

Таблица 1