Методичні рекомендації з проектування та влаштування теплоізоляційних шарів на ділянках автомобільних доріг, схильних до морозного здимання. Документ визначає вимоги до матеріалів, методи інженерного розрахунку дорожнього одягу та технологію робіт для запобігання промерзанню земляного полотна.
При будівництві на пучинонебезпечних ділянках слід використовувати тонкі шари полімерних утеплювачів або легких штучних заповнювачів для регулювання теплового режиму. Важливо дотримуватися розрахункових параметрів глибини промерзання для запобігання деформаціям дорожнього покриття.
Download document
.docx format · available to registered users
Одобрены Главным техническим
управлением Минтрансстроя
(№ 37-7-18 от 4/II-76 г.)
Москва 1976
Приведены рациональные конструкции дорожных одежд с различными видами теплоизоляции, требования к дорожным теплоизоляционным материалам, а также сведения о выпускаемых промышленностью полимерных теплоизоляторах и легких искусственных заполнителях. Даны рекомендации по проектированию теплоизоляционных композиций на основе местных материалов, отходов промышленности и грунтов. Освещены особенности производства работ по устройству дорожной одежды с теплоизолирующими слоями из разных материалов.
Приведены методы инженерного расчета и технико-экономического обоснования конструкций с теплоизолирующими слоями разного назначения: для предотвращения промерзания земляного полотна либо для уменьшения промерзания до глубины, допустимой по условиям пучения.
Предисловие
В последнее десятилетие в нашей стране и за рубежом ведутся исследования, направленные на разработку новых методов защиты земляного полотна от промерзания. Главной особенностью этих методов является возможность регулирования теплозащитных свойств конструкции в целях полного предотвращения промерзания земляного полотна или ограничения глубины промерзания допустимыми по условиям влагонакопления и пучения пределами. Реализуется эта возможность путем устройства сравнительно тонких слоев из материала с хорошими теплоизоляционными качествами.
Выполненные в последние годы теоретические и экспериментальные исследования, опытное строительство, результаты поиска новых теплоизоляционных композиций, создаваемых на основе местных материалов и грунтов, а также налаженный промышленностью выпуск высокоэффективных полимерных теплоизоляционных материалов (пенопласты, гранулы полистирола) позволили разработать «Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев на пучиноопасных участках автомобильных дорог».
В «Методических рекомендациях» приведены конструкции дорожных одежд с теплоизолирующими слоями, предназначенными для предотвращения промерзания земляного полотна либо для снижения глубины промерзания. Изложены требования к теплоизоляционным материалам, а также способы проектирования теплоизолирующих составов на основе местных материалов и грунтов, методы инженерного расчета и технико-экономического обоснования конструкций с теплоизолирующими слоями; приведены необходимые для этого расчетные значения теплофизических, деформационных и прочностных характеристик теплоизоляционных дорожно-строительных материалов и грунтов; рассмотрены способы экспериментального определения тепло физических характеристик. Даны рекомендации, учитывающие особенности производства работ по устройству дорожной одежды с теплоизолирующими слоями из разных материалов.
«Методические рекомендации» разработали М.Б. Корсунский (предисловие, разделы 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7; приложения 1, 4, 8, 7), П.Д. Россовский (разделы 1, 2, 3, 7; приложение 1), В.Н. Гайворонский (разделы 2, 3 в 7; приложения 1 и 4), Е.А. Золотарь (раздел 4; приложения 4 и 6) - Ленинградский филиал Союздорнии; Р.А. Агапова (разделы 2 и 7, приложение 1, п. 3 приложения 2 и п. 1 приложения 3), В.И. Рувинский (разделы 1 и 2; приложение 1 и п. 2 приложения 3) - Союздорнии; А.Я. Тулаев (разделы 1, 2, 3 и 7; приложение 1 и п. 1 приложение 2), Б.В. Дряшкаба (разделы 1, 2, 3 и 7; приложение 1 и п. 1 приложения 2) - МАДИ, Р.З. Порицкий (разделы 2, 3 и 7; приложение 1, п. 2 приложения 2 и п. 3 приложения 3) - Белдорнии. Координация работ и общее редактирование выполнены М.Б. Корсунским.
1. Общие положения
1.1. Настоящие «Методические рекомендации» следует учитывать при проектировании дорожных одежд с покрытиями усовершенствованного типа на пучиноопасных участках вновь сооружаемых или реконструируемых автомобильных дорог.
1.2. Признаки пучиноопасных участков, требования к морозоустойчивости земляного полотна и дорожной одежды, а также традиционные мероприятия по ее обеспечению приведены в «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-72.
1.3. Устройство теплоизолирующих слоев следует предусматривать на участках, где технически невозможны или экономически нецелесообразны традиционные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости конструкции (требуется слой из зернистых материалов очень большой толщины).
1.4. Теплоизолирующие слои устраивают из материалов с более эффективными теплозащитными свойствами, чем у грунтов и обычных дорожно-строительных материалов.
1.5. Для устройства теплоизолирующих слоев такие высокоэффективные материалы, как пенопласты, поскольку они еще дефицитны, целесообразно применять лишь в особо неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях: «мокрые» выемки, земляное полотно в нулевых отметках, насыпи в условиях, когда глубина промерзания больше расстояния от поверхности покрытия до уровня грунтовых вод или длительно застаивающихся поверхностных вод.
В других случаях могут быть использованы легкие бетоны, теплоизоляционные композиций из укрепленных вяжущими местных материалов (грунтов) или отходов промышленности и легких заполнителей (перлит, аглопорит, гранулы полистирола и измельченные отходы пенопласта, керамзит) и др.
1.6. Целесообразность применения тех или иных теплоизоляционных материалов устанавливают технико-экономическим сравнением различных вариантов теплозащиты. При этом должны быть рассмотрены также конструкции с традиционным морозозащитным слоем и сочетание его с теплоизоляцией.
1.7. С помощью теплоизоляции можно уменьшить глубину промерзания земляного полотна и ограничить допустимыми пределами размеры деформации пучения или полностью предотвратить промерзание подстилающего грунта и практически полностью исключить возможность его морозного пучения. Оптимально допустимую глубину промерзания назначают на основании сравнения вариантов, удовлетворяющих требованиям ВСН 46-72 к морозоустойчивости конструкций.
1.8. Толщину и расположение теплоизолирующего слоя в конструкции определяют теплотехническим расчетом, основанным на теоретическом решении нестационарной тепловой задачи применительно к слоистому полупространству с учетом результатов наблюдений за температурным режимом и промерзанием дорожных конструкций с теплоизоляцией.
При использовании пенопласта в теплотехнических расчетах следует принимать во внимание толщину его стандартных плит.
1.9. Толщину теплоизолирующего слоя, деформационные и прочностные характеристики его материала учитывают также при расчете дорожной конструкции на прочность, который выполняют в соответствии с указаниями ВСН 46-72.
При расчете конструкции на прочность следует учитывать, что с помощью теплоизоляции не только предотвращают или ограничивают промерзание, но и благоприятно воздействуют на водно-тепловой режим земляного полотна. В результате уменьшается влажность и улучшаются деформационные и прочностные характеристики подстилающего грунта. Все это при прочих равных условиях повышает прочность и устойчивость земляного полотна и дорожной одежды.
1.10. При проектировании конструкций с теплоизолирующими слоями наряду с настоящими «Методическими рекомендациями» следует руководствоваться указаниями СНиП II-Д.5-72/2/, ВСН 46-72/1/, «Методических рекомендаций» /3/.
Примечание. В конструкциях с теплоизоляцией, отвечающих требованиям ВСН 46-72 в отношении морозоустойчивости, возвышение низа дорожной одежды над уровнем грунтовых вод или длительно стоящих поверхностных вод может быть уменьшено по сравнению с нормами табл. 19 СНиП II-Д.5-72.
1.11. Теплоизолирующие слои в дорожной конструкции должны сохранять свои теплофизические, деформационные и прочностные свойства в течение продолжительного срока службы и способность противостоять вредным воздействиям мороза и колебаниям температуры, должны быть биостойкими и нетоксичными. Они должны обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать нагрузки от строительных транспортных средств, машин и механизмов, используемых для укладки и уплотнения вышележащих слоев дорожной одежды. Кроме того, следует предусмотреть, чтобы процесс устройства теплоизолирующих слоев не нарушал механизированный поток сооружения дороги.
2. Материалы для теплоизолирующих слоев
2.1. Для теплоизоляции дорожной конструкции могут быть применены: полимерные материалы (пенопласты); легкие бетоны, в которых содержатся пористые заполнители (керамзит, аглопорит, перлит гранулы полистирола); металлургические шлаки; золы уноса; золошлаковые смеси, как обработанные цементом, битумом или битумной эмульсией, так и необработанные; композиции из местных материалов или грунтов, легких заполнителей и вяжущих, приготовленные способом смешения в установке; битумоминеральные смеси, обычные и с легкими заполнителями.
Перечисленные смеси и исходные материалы должны удовлетворять требованиям к дорожно-строительным материалам действующих ГОСТ, СНиП и инструкций.
2.2. Лучшими теплоизоляционными свойствами в настоящее время обладают пенопласты. В зависимости от вида исходного полимера пенопласты разделяют на полистирольные (ПС-1, ПС-4, ПСБ, ПСБ-С), поливинилхлоридные (ПХВ-1, ПХВ-2), полиуретановые (ПУ-101, ППУ-9Н, ПУ-304Н, ППУ-3Н), фенолформальдегидные (ФФ) и др. Пенопласты имеют весьма малую объемную массу (обычно 20-100, реже до 200 кг/м3).
Пенопласты имеют замкнуто-пористую структуру и мало изменяются в объеме при замерзании в увлажненном состоянии, хорошо переносят воздействие мороза и многократные переходы температуры через нуль (коэффициент морозостойкости после 25 циклов промерзания-оттаивания при температуре замораживания -20 °С составляет 0,85 - 0,97), вполне удовлетворительно сопротивляются растягивающим напряжениям, сохраняют свои эксплуатационные свойства в достаточно широком интервале температур в течение длительного времени. В дорожной конструкции пенопласту предстоит работать при температурах от +20
