CC BY
12СТРОИТЕЛЬСТВО. ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ И ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЙ
УДК 625.855(597)
ПРИМЕНЕНИЕ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ ЩЕБНЯ
ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Нгуен Дык Ши*, Нгуен Ван Лонг**
*Данангскийyниверситет технологии и образования (г. Дананг, Вьетнам) **Хошиминский университет транспорта (г. Хошимин, Вьетнам)
В статье обоснована необходимость исследования возможности применения отсева дробления щебня в бетоне для устройства покрытия автомобильных дорог. Приведены результаты экспериментального исследования влияния содержания отсевов дробления щебня на прочностные характеристики бетона класса В22.5. Результаты лабораторных испытаний показывают, что бетон В22.5 с содержанием отсева щебня от 25 % до 100 % по массе песка удовлетворяет требованиям для устройства покрытия автомобильных дорог III категории и ниже по 22TCN223-95 [12] и сельских дорог всех категорий по 4927/QB-BGTVT [13]. Предложены конструкции жестких дорожных одежд сельских дорог с плитами из бетона В22.5 с содержанием отсева щебня 100 % по массе песка.
Ключевые слова: цементобетонное покрытие, отсев дробления щебня, прочность на растяжение, прочность на сжатие, модуль упругости.
USING WASTE OF RUBBLE CRUSING IN CEMENT CONCRETE PAVEMENT CONSTRUCTION Nguyen Duc Sy*, Nguyen Van Long**
* Danang University of Technology and Education (Danang city, Viet Nam)
**Ho Chi Minh City University of Transport (Ho Chi Minh city, Viet Nam)
The article shows the necessity of studying the possibility of using stone dust in a mixture of concrete for road surface. Research result of the mechanical properties of concrete mixtures with various stone dust content corresponding to the concrete grade B22.5. The experimental results show that concrete with grade B22.5 with stone dust content instead of sand of 25% to 100% is satisfactory for surface road level III or lower according to 22TCN223-95 [12] and for all levels of rural transportation road according to 4927/QB-BGTVT [13]. Recommendation of hard surfaced pavement structure for rural transportation with concrete grade B22.5 using 100% stone dust to replace sand. Keywords: cement concrete pavement, waste of rubble crushing, tensile strength, compressive strength, elastic modulus.
Развитие дорожно-транспортной инфраструктуры играет важную роль в развитии экономики, культуры, политики и общества, особенно в сельских местностях. Как отмечено раньше в своей работе [1], большая часть территории Вьетнама занимает сельская местность, где проживают 65,4 % жителей страны. С целью развития местной дорожно-транспортной инфраструктуры в последние годы во Вьетнаме проводили процесс бетонирования сельских дорог. Широкое применение в дорожном строительстве бетон получил, благодаря многим своим преимуществам, перечисленным в [1] по сравнению с другими видами покрытий. Однако при изготовлении традиционного бетона требуется большое количество песка.
Поэтому в последние годы процесс добычи песка для производства бетона происходит очень сложно, и руководство этой деятельности по-прежнему ограничено, легко вызывает оползни речных берегов, осадки и загрязнение окружающей среды.
Кроме того, при производстве щебня фракции 1020 мм для традиционного бетона сбрасывается в окружающую среду большое количество смеси песчаной фракции размером от 0,14 до 5 мм (рис. 1) и пылеватой составляющей, что приводит к негативным воздействиям на неё, а также наносит значительные расходы карьерных предприятий на планирование свалки. Таким образом, исследование возможности применения отходов дробления щебня в качестве мелкого заполнителя в бетоне является актуальной задачей.
Рис. 1. Отходы при дроблении щебня
По данным исследований [2, 3], применение отходов дробления щебня в цементобетонных покрытиях уменьшает негативное воздействие на окружающую среду, решает проблему дефицита песка, а также снижает стоимости строительства автомобильных дорог. Это происходит в связи с сокращением расхода крупного заполнителя на 40-60 %, природного песка - на 30-50 %, снижением транспортных расходов и может составить 67,5 тыс. руб. на 1 км покрытия [4].
В данной статье приведены результаты экспериментального исследования влияния количества отсевов щебня на прочностные характеристики бетона. На основе этого исследования рекомендовано использовать бетон с отсевами щебня для устрой-
Гранулометрический сост
ства покрытия автомобильных дорог. Чтобы достичь поставленной цели, авторами были проведены лабораторные испытания бетона при изменении количества отсевов щебня.
В результате анализа научных работ и использования методов планирования эксперимента [2, 3, 4] построена программа исследования следующим образом: исследуемый бетон класса В22.5 (М300); выбранные содержания отсева щебня по массе песка: 0 % (обычный бетон), 25 %, 50 %, 75 % и 100 %.
При испытании были использованы следующие исходные материалы: отсев щебня (ОЩ) из каменного карьера Хоа Ан провинции Бинь Фыок, гранулометрический состав и технические характеристики которого приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.
Таблица 1
отсевов дробления щебня
Размер ячеек сит, мм Полные остатки, г Полные остатки, %
5 420 19.4
2.5 1018 47.1
1.25 1269 58.7
0.63 1542 71.3
0.315 1820 84.2
0.14 1966 90.9
< 0.14 2156 99.7
Сумма 2162 100
Таблица 2
Технические характеристики и свойства отсева щебня
Характеристики и свойства Вел.
Глинистые примеси, % 0
Истинная плотность, г/см3 2.708
Насыпная плотность, г/см3 1.413
Модуль крупности 3,52
• Щебень (Щ) из каменного карьера Хоа Ан провинции Бинь Фыок в соответствии с требованиями TCVN 7570-2006 [5].
• Песок (П) из песчаного карьера провинции Ан Жанг, имеющий модуль крупности Мк=2.38 и соответствующий требованиями ТСУЫ 7570-2006 [5].
• Цемент РСВ40 в соответствии с требованиями TCVN 6260-2009 [6].
Состав бетона был проектирован по [7]. По требованию 1951/QB-BGTVT [8], была выбрана величина осадки конуса бетонной смеси 4-6 см. Весовая пропорция компонентов для 1м3 бетона класса В22.5 приведен в таблице 3. При повышении содержания отсева щебня в бетон модуль крупности смеси ОЩ-П увеличивается, а её удельная поверхность уменьшается, что приводит к снижению количества цемента и воды.
Таблица 3
Состав бетона В22.5 с различными содержаниями отсева щебня
Смеси ОЩ -100 % ОЩ - 75 %, П - 25 % ОЩ - 50 %, П - 50 % ОЩ - 25 %, П - 75 % П -100 %
Ц, кг 377,5 377,5 388 388 398,5
ОЩ- П, кг 674,3 648,6 606,2 580,3 538,3
Щ, кг 1221,9 1241,8 1256,2 1277,3 1292,6
В, л 180 180 185 185 190
Инженерно-строительный вестник Прикаспия
Были произведены лабораторные испытания определения осадков конуса бетонных смесей. Результаты испытаний, приведенные в таблице 4,
свидетельствуют о том, что осадка проектируемых смесей находится в выбранных пределах значений и удовлетворяет требованиям 1951^В-БСТУТ [8].
Таблица 4
Осадка конуса бетонных смей
№ Смеси Осадка конуса
1 ОЩ -100 % 4,4
3 ОЩ - 75 %, П - 25 % 4,2
5 ОЩ - 50 %, П - 50 % 4.5
7 ОЩ - 25 %, П - 75 % 4,4
9 П-100 % 4,5
При испытаниях на определение прочности на сжатие и модуля упругости бетона с отсевами щебня были использованы цилиндрические образцы диаметром 150 мм и высотой 300 мм, а на растяжение - образцы-призмы размерами 150x150x600 мм.
Лабораторные образцы твердели в нормальных условиях, при температуре t=18±3°С и влажности 100 % в течение 28 суток. После набора прочности
Прочностные хар
образцы хранились в воздушно сухих условиях. Лабораторные испытания на определение прочности на сжатие, прочности на растяжение и модуля упругости бетона были проведены в соответствии с требованиями [9], [10] и [11] соответственно.
Результаты испытаний приведены в таблице 5 и на рис. 2-4.
Таблица 5
еристики бетона
Смеси Яж, МРа Ярас, МРа Е, 104МРа
ОЩ -100 % 30,94 4,01 2,17
ОЩ - 75 %, П - 25 % 32,04 4,12 3,21
ОЩ - 50 %, П - 50 % 32,69 4,17 3,42
ОЩ - 25 %, П - 75 % 33,06 4,20 3,26
П -100 % 33,54 4,22 3,62
Рис. 2. Зависимость прочности бетона В22.5 на сжатие от содержания отсева щебня
5
3.75
-Прочность бетона на растяжение —Требуемая прочность бетона на растяжение по 3230ЛЗЭ-ВОТУТ
25 50 75
Содержание отсева щебня. % Рис. 3. Зависимость прочности бетона В22.5 на растяжение от содержания отсева щебня
Модуль упругости бетона Требуемая модуль упругости бетона по 22ГСК 223-1995
3.0
0 25 50 75 100
Содержание отсева щебня, %
Рис. 4. Зависимость модули упругости бетона В22.5 от содержания отсева щебня
Результаты лабораторных испытаний показывают, что:
• при увеличении содержания отсева щебня модуль крупности смеси ОЩ-П увеличивается, а её удельная поверхность уменьшается, что приводит к ухудшению несущей способности структуры бетона. В результате этого прочностные характеристики бетона В22.5 уменьшаются;
• прочностные характеристики бетона В22.5 с содержанием отсева щебня от 25 % до 100 % по массе песка удовлетворяют требованиям, предъявляемым к бетонам, применяемым для устройства покрытия автомобильных дорог III категории и ниже по 22TCN223-95 [12] и сельских дорог всех категорий по 4927/QB-BGTVT [13];
• требуемое количество цемента уменьшается на 2-5 %, что приводит к снижению стоимости производства бетона (таблица 3).
На основе полученных данных, авторами рекомендовано применить бетон В22.5 с содержанием отсева щебня 100 % по массе песка для устройства покрытия автомобильных дорог III категории и ниже по 22TCN223-95 [12] и сельских дорог всех категорий по 4927/QB-BGTVT [13].
Авторами были предложены конструкции жестких дорожных одежд сельских дорог с плитами из бетона класса В22.5 (М300) с отсевами щебня:
• сельские дороги категории А: Конструкция дорожных одежд рассчитывается на осевую нагрузку 6т. (рис. 5);
• сельские дороги категории В: конструкция дорожных одежд рассчитывается на осевую нагрузку 2,5 т. (рис. 6);
• конструкции сельских дорог категорий С и В приведены на рис. 7-8.
Инженерно-строительный вестник Прикаспия
Рис. 5. Конструкция дорожных одежд сельских дорог категории А
Рис. 6. Конструкция дорожньх одежд сельских дорог категории В
Рис. 7. Конструкция дорожных одежд сельских дорог категории С
Рис. 8. Конструкция дорожных одежд сельских дорог категории О
Выводы
1. Обоснована необходимость исследования возможности применения отсева дробления щебня в бетоне для устройства покрытия автомобильных дорог.
2. При увеличении содержания отсева щебня прочностные характеристики бетона В22.5 уменьшаются.
3. Доказана возможность применения бетона В22.5 с содержанием отсева щебня от 25 % до 100 % по массе песка для устройства покрытия автомобильных дорог III категории и ниже по 22TCN223-
95 [12] и сельских дорог всех категорий по 4927/QB-BGTVT [13].
4. Предложено применение бетона В22.5 с содержанием отсева щебня 100 % по массе песка для устройства покрытия автомобильных дорог III категории и ниже по 22TCN223-95 [12] и сельских дорог всех категорий по 4927/QB-BGTVT [13].
5. Предложены конструкции жестких дорожных одежд сельских дорог с плитами из бетона В22.5 с отсевами щебня.
Список литературы
1. Нгуен Ван Лонг, Нгуен Дык Ши. Обоснование возможности применения сталефибробетона для устройства покрытия сельских дорог // Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань, 2G17. № 3 (21). С. 35-39.
2. Nguyên Thanh Sang, Trän Lê Thâng, Nghiên cúu sû dung dá mat thài tù mo dá Làm cot lieu cho bê tông cát.
3. Pham The Hiep (2014), Thuc nghiem sû dung dá nghien làm cot lieu min trong sàn xuât bê tông tai công ty VLXD 1B2B, Luân van thac sí ky thuât.
4. Методические рекомендации по применению отсевов дробления гороблагодатского рудоуправления для строительства цементобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Союздорнии. M., 19B5.
5. TCVN 7570:2006. Cot lieu cho bê tông và vûa - yêu cäu ky thuât.
6. TCVN 6260:2009 - Tiêu chuan xi mang Poóc lang Hon hop.
7. Quyet dinh 77B/199B/QD-BXD ngày G4/G9/199B. Ban hành Chi dan ky thuât Ngành Xây dung.
В. Quyet dinh 1951/QB-BGTVT ngày 17 tháng B nam 2G12. Quyet dinh ban hành quy dinh tam thôi ve ky thuât thi công và nghiem thu mat duông bê tông xi mang trong xây dung công trinh giao thông.
9. TCVN 3118:1993. Bê tông nang - Phuong pháp xác dinh cuông dô chiu nén.
10. TCVN 3119:1993. Bê tông nang - Phuong pháp xác dinh cuông dô chiu kéo khi uon.
11. TCVN 5276:1993. Bê tông nang - Phuong pháp xác dinh cuông dô lang tru và mô dun dàn hoi khi nén tính.
12. 22TCN 223-95 Áo duông cúng duông ô tô - Tiêu chuan thiet ke
13. Quyet dinh so 4927/QB-BGTVT ve viec ban hành "Huóng dan lua chon quy mô ky thuât duông giao thông nông thôn phuc vu chuong trinh muc tiêu quoc gia ve xây dung nông thôn mói giai doan 2010-2G2G".
© Нгуен Дык Ши, Нгуен Ван Лонг
Ссылка для цитирования:
Нгуен Дык Ши, Нгуен Ван Лонг. Применение отсевов дробления щебня для строительства цементобетонных покрытий автомобильных дорог // Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2G1B. № 1 (23). С. 16-21.
