МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ХИМИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ ЩСПК (б. ПАЩ-1) В ОСНОВАНИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ИЗ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОБРАБОТАННЫХ ЦЕМЕНТОМ

Утверждены замдиректора Союздорнии
канд. техн, наук В.М. Юмашевым

Одобрены Главзапсибдорстроем
Минтрансстроя (письмо № 6204 /26-46 от 22.08.86г.)

Москва 1987

Приведены сведения о применении химической добавки ЩСПК (б.ПАЩ-I) при строительстве оснований дорожных одежд из щебеночно-песчаных и песчаных смесей, обработанных цементом.

Изложены основные характеристики ЩСПК, способ подбора составов смесей, требования по приготовлению щебеночно-песчаных и песчаных смесей с этой добавкой и требования по технике безопасности при работе с ней.

Показано, что применение добавки ЩСПК позволяет снизить трудовые и финансовые затраты на приготовление смесей и устройство оснований.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

В практике строительства оснований дорожных одежд из местных материалов, обработанных цементом, большое внимание уделяется поверхностно-активным добавкам, введение которых повышает качество материала.

В Союздорнии на базе достижений физико-химической механики проведены исследования свойств щебеночно-песчаных и песчаных смесей, обработанных цементом с добавлением пластифицирующе-воздухововлекающей добавки ЩСПК (б. ПАЩ-1).

Исследованиями установлено, что применение добавки ЩСПК позволяет улучшить технологические свойства смесей, уменьшить расход цемента на 10-15% или увеличить прочность обрабатываемого материала на 15-20%, повысить его морозостойкость в 1,5-2 раза и расширить номенклатуру ПАВ, используемых при строительстве оснований.

В Методических рекомендациях изложены основные характеристики и свойства добавки, способ подбора состава смеси, требования к приготовлению смесей с добавкой ЩСПК.

Экономический эффект от введения добавки за счет экономии цемента составляет 0,72 тыс. руб. на 1 км основания. Народнохозяйственный эффект заключается в том, что за счет экономии 30 т цемента на 1 км основания достигается уменьшение расхода электроэнергии на 2755 кВт ч и топлива на 5,7 т.

Настоящие Методические рекомендации разработали канд. техн. наук В.С. Исаев, инж. Т.А. Ямашева, канд. техн. наук Н.Н. Янбых.

Замечания и предложения просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., Балашиха-6,Союздорнии.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Методические рекомендации разработаны с учетом СНиП 2.05.02-85, СНиП 3.06.03-85, ГОСТ 23558-79 и предназначены для использования при строительстве оснований автомобильных дорог и аэродромов из каменных материалов и песков, обработанных неорганическими вяжущими.

1.2. Добавку ЩСПК (б.ПАЩ-1) рекомендуется вводить в щебеночно-песчаные и песчаные смеси, главным образом, для улучшения их технологических свойств (удобообрабатываемости), экономии цемента, повышения плотности и морозостойкости обрабатываемого цементом материала.

1.3. Добавка ЩСПК по эффективности применения в каменных материалах, обработанных цементом, не уступает стандартной добавке СДБ, т.е. при оптимальных дозировках обеспечивает примерно одинаковые показатели их прочности и морозостойкости при равном расходе цемента.

Добавка ЩСПК более технологична, чем СДБ. При приготовлении рабочего раствора она не требует предварительного измельчения и обязательного подогрева. Стоимость ее примерно в 2 раза ниже стоимости СДБ. Кроме того, для ее производства имеется широкая сырьевая база.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ДОБАВКИ ЩСПК

2.1. Добавка ЩСПК является побочным продуктом производства капролактама и поставляется производственными объединениями (ПО) "Азот" Минудобрении СССР.

2.2. Добавка ЩСПК по химическому составу представляет собой водный раствор натриевых солей кислых побочных продуктов воздушного циклогексана.

2.3. Добавку ЩСПК производят в виде жидкого продукта от коричневого до темно-коричневого цвета без механических примесей, легкорастворимого в воде. По ГОСТ 12.1.007-76 ЩСПК относится к группе малоопасных веществ; она невзрывоопасна. По действию на организм человека через желудочно-кишечный тракт добавка малотоксична.

2.4. По физико-химическим показателям  ЩСПК должен соответствовать согласно ТУ 113-03-488-84 Минудобрений "ЩСПК - щелочной сток производства капролактама (отход производства капролактама)" следующим требованиям:

Массовая доля, %:

cyxoго вещества	24-45
натриевых солей органических кислот (в пересчете на адипинат натрия)	18-30
циклогексанола	Не более 0,8
циклогексанона	Не более 0,2
смолы	Не более 10
рН раствора	10-13
Плотность при 20°С, г/см3	1,1-1,2

2.5. ЩСПК следует содержать в закрытых металлических или железобетонных резервуарах, снабженных воздушками. Допускается хранить емкости как в складских помещениях, так и на открытом воздухе при -температуре не выше 50 и не ниже минус 25°С в течение 1 года со дня изготовления.

2.6. По истечении гарантийного срока хранения добавка ЩСПК перед использованием должна быть проверена на соответствие требованиям ТУ 113-03-488-84.

3. ПОДБОР СОСТАВОВ СМЕСЕЙ

3.1. Перед подбором составов смесей все используемые материалы следует испытать и установить соответствие их свойств требованиям ГОСТов.

3.2. При подборе состава смеси с требуемыми параметрами необходимо установить:

зерновой состав каменных материалов, соответствующий кривым плотных смесей и обеспечивающий максимальную плотность обработанных материалов. Для этого необходимо определить зерновые составы составляющих обработанной смеси и подобрать процентное содержание каждого компонента с таким расчетом, чтобы их сумма соответствовала кривым плотных смесей;

оптимальное количество воды в смеси с заданным содержанием вяжущего для получения максимальной плотности смеси выбранных каменных материалов и вяжущих;

оптимальное количество вяжущего в смеси, обеспечивающее ей заданные прочность и морозостойкость. При определении процентного содержания вяжущего за 100% принимают массу сухой смеси каменных материалов и вяжущего;

оптимальное количество добавки ПАВ, обеспечивающее требуемые характеристики обработанных материалов при минимальном расходе цемента.

3.3. Подобранные составы смесей должны обеспечивать проектные марки обработанного материала по прочности и морозостойкости в соответствии с ГОСТ 23558-79

Определение оптимального количества воды

3.4. Количество воды в каменных материалах, обработанных цементом, рекомендуется назначать из условия их оптимальной влажности и максимальной плотности. Ориентировочно количество воды в песчано-щебеночных смесях без добавок составляет 6-8%, в песчаных - 9-12%. При использовании добавки ЩСПК водопотребность уменьшается на 0,5-1,5%.

3.5. Оптимальную влажность и максимальную плотность материала определяют экспериментальным путем методом стандартного уплотнения. Материал уплотняют на малом или большом приборах Союздорнии для стандартного уплотнения, имеющих цилиндры вместимостью соответственно 0,1 и 1 л. На малом приборе уплотняют материалы, имеющие частицы мельче 5 мм, на большом - с частицами крупнее 5 мм, но не более 20 мм. Число ударов гири должно составлять 40 при изготовлении образцов диаметром и высотой 5 см и 75 - образцов диаметром и высотой 10 см. Опыт повторяют несколько раз, увеличивая с каждым разом влажность материала на 1-2% до тех пор, пока плотность уплотняемого материала не станет уменьшаться (первоначальное количество воды принимают 4-6% массы смеси).

3.6. Перед производственным изготовлением смесей оптимальный расход воды необходимо уточнять на образцах конкретных материалов.

Определение оптимального количества вяжущего и ЩСПК

3.7. Необходимое количество вяжущего, обеспечивающее требуемые свойства материалов, следует определять экспериментальным путем.

Для этого приготавливают 12 пробных составов смесей: по четыре состава соответственно без добавки и с добавкой ЩСПК в количестве 1; 2; 3% для каждой из трех смесей, отличающихся содержанием вяжущего на 1%  (например, 5; 6; 7% для пескоцемента марки 40).

Из каждого состава изготовляют образцы для определения прочности при сжатии, изгибе или расколе в возрасте 7 и 28 сут., а также морозостойкости в возрасте 28 сут. На каждый срок и вид испытаний готовят не менее трех образцов.

Образцы с момента изготовления до испытания хранят во влажной среде в специальной камере или в периодически увлажняемых песке, опилках и т.д.

По результатам контрольных испытаний выбирают тот состав, прочность и морозостойкость которого имеют отклонения от заданных не более +5-8% при минимальном расходе цемента.

3.8. Приготовление смесей и формирование образцов производят в соответствии с требованиями ГОСТ 23558-78

3.9. Ориентировочное содержание цемента в песчаных и щебеночно-песчаных смесях с добавкой ЩСПК и СДБ в зависимости от марки обработанного материала приведено в таблице.

Примечание. При использовании цемента марок 300 и 500 значения его расхода должны быть умножены на коэффициент соответственно 1,2; 0,9.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ВВЕДЕНИЯ ДОБАВКИ ЩСПК

4.1. Смеси каменного материала и песка, обработанных цементом с добавкой ЩСПК, рекомендуется готовить в смесительных установках.

4.2. Добавку ЩСПК следует вводить в смеситель в виде рабочего раствора заданной концентрации, приготовляемого на растворных узлах.

Прежде чем приготовить рабочий раствор ЩСПК, необходимо определить содержание в нем сухого вещества. Для этого пробу товарного продукта добавки (концентрированного раствора), поставляемого химзаводом, высушивают до постоянной массы в термостате при температуре; 105-110°С. Допускается определять массовую долю сухого вещества по корреляционной зависимости от плотности раствора ЩСПК, которая строится по результатам испытания конкретной добавки.

4.3. Рабочий раствор добавки следует готовить путем  растворения необходимого количества концентрированного раствора ЩСПК в рассчитанном объеме воды без предварительного нагрева. Пример приготовления рабочего раствора добавки ЩСПК приведен в приложении.

4.4. Приготовление смеси и технология устройства основания дорожных одежд, а также контроль качества производства работ при введении добавки ЩСПК должны соответствовать требованиям СНиП 3.06.03-85.

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ДОБАВКОЙ ЩСПК

5.1. Помещение, где выполняются работы с добавкой ЩСПК (б.ПАЩ-1), должно быть оборудовано обще обменной приточно-вытяжной вентиляцией.

5.2. Работы с ЩСИК должны производиться в резиновых перчатках и соответствующей спецодежде. При попадании добавки на кожу рекомендуется смыть ее обильной струей воды; при попадании в глаза - тщательно промыть их водой, а затем слабым раствором борной кислоты.

5.3. Запрещаются прием пищи, курение и применение огня в местах хранения и использования ЩСПК.

Приложение
ПРИМЕР ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО РАСТВОРА ДОБАВКИ ЩСПК

Необходимо определить количество сухого вещества и потребное количество рабочего раствора добавки ЩСПК для приготовления 1т пескоцементной смеси.

Для расчета принят следующий состав смеси (% по массе): песок - 90, цемент - 10,вода - 10 (сверх 100%), ЩСПК - 2 (от массы цемента в расчете на сухое вещество). Влажность песка 3%.

Для принятого состава на приготовление 1т (1000кг) требуется 1000-0,1 =100 кг (л) воды. В заполнителе (песке), необходимом для приготовления 1т смеси, содержится 1000-0,9-0,03=27 л воды.

Необходимое количество воды (с учетом ее содержания в заполнителе) составляет: 100-27=73 л.

Количество безводной добавки ЩСПК для приготовления 1т смеси при содержании 10% (100 кг) цемента в 1 т смеси составит: 100-0,02=2 кг.

В связи с тем, что добавка ЩСПК поставляется в виде раствора 20-45%-ной концентрации, необходимо определить содержание в нем сухого вещества. Принимаем его равным 30%. Следовательно, в 1кг раствора 30%-ной концентрации содержится 0,3 кг безводной добавки и 0,7 л воды.

Определяем потребное количество раствора ЩСПК 30%-ной концентрации для приготовления 1т смеси:

Количество воды, содержащейся в 6,6 кг концентрированного раствора добавки, составляет: 6,6-2=4,6 л.

Отсюда содержание воды для рабочего раствора добавки на 1 т смеси должно быть: 73-4,6=68,4 л.

Таким образом, для приготовления 1 т смеси необходимо: раствора добавки 30%-ной концентрации - 6,6кг, воды для разбавления - 68,4 л.

В зависимости от потребности и вместимости смесителя приготавливают рабочий раствор требуемого объема, который определяется умножением расхода раствора добавки и воды, необходимого для приготовления 1 т смеси, на производительность данного смесителя и количество часов работы. Например, при производительности смесительной установки 100 т/ч для одной смены работы (8ч) необходимо приготовить рабочий раствор в следующем количестве:

30%-ного раствора ЩСПК - 0,0066-100-8=5,28 (т);

воды для разбавления – 0,684·100-8=54.72 (т)

60 т

Раствор 30%-ной концентрации ЩСПК выливают в воду и хорошо перемешивают. Приготовленный рабочий раствор можно подавать дозатором воды в смеситель.