"Руководство по применению битумсодержащих песков и песчаников в дорожном строительстве"
(утв. Протоколом Минавтодора РСФСР от 02.08.1978 N 23)

Месторождения битумсодержащих пород, расположенные во многих районах РСФСР, представляют значительный резерв дорожно-строительных материалов. Пески и песчаники - наиболее распространенный вид битумсодержащих пород, использование которых позволяет снизить расход битума при строительстве и ремонте автомобильных дорог.

Настоящее "Руководство" разработано для применения битумсодержащих осадочных обломочных пород как рыхлых (песков), так и цементированных (песчаников), при строительстве и ремонте автомобильных дорог всех категорий в районах II - V дорожно-климатических зон.

В "Руководстве" нашли отражение результаты исследований битумсодержащих пород, выполненные Гипродорнии совместно с Казанским инженерно-строительным институтом и Ростовским филиалом Гипродорнии в соответствии с планом научно-исследовательских работ Минавтодора РСФСР. При этом учтены результаты работ, проводившихся ранее другими организациями (Краснодаравтодор, ЗДНИЛ РИСИ и др.).

Специфические особенности битумсодержащих пород отдельных месторождений (содержание и консистенция битума, качество минеральной части, однородность породы, условия залегания и разработки) следует учитывать при технико-экономическом обосновании эксплуатации месторождений.

В "Руководстве" рассмотрены следующие вопросы: классификация битумсодержащих песков и песчаников, рекомендуемые области их использования в дорожном строительстве, требования к ним, методы испытаний битумсодержащих пород, подбор составов смесей, способ производства работ и контроля качества, экономическая эффективность применения.

В приложениях даны примеры использования битумсодержащих песков и песчаников, рекомендуемые конструкции дорожных одежд.

"Руководство" составлено кандидатами технических наук А.В. Руденским, Н.С. Полосиной-Никитиной, инж. Л.В. Сидоровой (Гипродорнии), канд. техн. наук С.С. Фадеевым, инж. А.Г. Хуснутдиновым (КазИСИ), инж. А.И. Климовичем (Главдорцентр), кандидатами технических наук П.М. Давыдовой, Н.Г. Фридрихом (Ростовский филиал Гипродорнии).

Замечания и предложения по "Руководству" просим направлять по адресу: 109089, Москва, Ж-89, набережная Мориса Тореза, 34, Гипродорнии.

1.1. Битумсодержащие пески и песчаники представляют собой осадочные обломочные породы, включающие природный битум, образующийся при совместной миграции нефти и воды вследствие отделения от нефти наиболее активных смолисто-асфальтовых веществ с примесью адсорбированных ими тяжелых углеводородов.

1.2. Битумсодержащие осадочные обломочные породы разделяют на рыхлые - пески и сцементированные - песчаники.

1.3. Битумсодержащие пески и песчаники в зависимости от количества в них битума подразделены на породы:

с малым содержанием битума (менее 4% по массе); породы со средним содержанием битума (4 - 14% по массе); породы с повышенным содержанием битума (14 - 25% по массе); породы с высоким содержанием битума (более 25% по массе).

1.4. Битумсодержащие пески и песчаники включают природные битумы различной консистенции:

твердые с температурой размягчения выше 90 °C,

вязкие - с температурой размягчения 35 - 90 °C,

жидкие - с температурой размягчения ниже 35 °C.

2.1. Битумсодержащие пески и песчаники можно применять при строительстве и ремонте автомобильных дорог в естественном виде для устройства оснований и подстилающих слоев дорожных одежд, а также в качестве компонента асфальтобетонных и других смесей для устройства покрытий и оснований.

2.2. Выбор рационального способа применения битумсодержащих песков и песчаников зависит от качества породы, количественного содержания в ней битума и его консистенции.

2.3. Выбор способа применения осуществляют на основе технико-экономического анализа с учетом технологии добычи и переработки битумсодержащих пород, категории дороги, природно-климатических и эксплуатационных условий.

2.4. Битумсодержащие пески и малопрочные песчаники (прочностью менее 200 кгс/см² (2·10⁷ Па) целесообразно применять:

а) при малом содержании в породе битума любой консистенции для устройства подстилающих слоев дорожных одежд;

б) при среднем и повышенном содержании в породе битума жидкой консистенции для устройства укрепленных и неукрепленных <*> дорожных оснований;

--------------------------------

<*> Неукрепленные основания - из песков и песчаников без применения дополнительного количества вяжущего.

в) при малом, среднем и повышенном содержании в породе в качестве компонента асфальтобетонных смесей, в том числе при твердой и вязкой консистенции битума для приготовления горячих и теплых асфальтобетонных смесей, при жидкой консистенции битума для приготовления теплых и холодных асфальтобетонных смесей;

г) при среднем и повышенном содержании битума в песчанике, сцементированном природным минеральным вяжущим в качестве активированного минерального порошка.

2.5. Битумсодержащие прочные песчаники прочностью более 200 кгс/см² (2·10⁷ Па) целесообразно применять:

при малом содержании в породе битума любой консистенции в качестве щебня для устройства укрепленных и неукрепленных оснований дорожных одежд;

при малом, среднем и повышенном содержании в породе битума в качестве природно-гидрофобного щебня и песка - компонентов асфальтобетонных смесей для покрытий и оснований, в том числе при содержании битума твердой консистенции для приготовления горячих асфальтобетонных смесей, при содержании битума вязкой консистенции для приготовления горячих и теплых асфальтобетонных смесей и при содержании битума жидкой консистенции для приготовления теплых и холодных асфальтобетонных смесей.

2.6. Битумсодержащие пески и песчаники с высоким содержанием битума (более 25%) вязкой и жидкой консистенции целесообразно использовать для извлечения битума методами экстракционной, водно-термической или комбинированной обработки. Песок, оставшийся после частичного извлечения битума, можно использовать в соответствии с п. 2.4.

3.1. Битумсодержащие пески и песчаники, применяемые для устройства неукрепленных оснований, должны отвечать общим требованиям ВСН 184-75.

3.1.1. Минимальное содержание битума в породе при устройстве неукрепленных оснований должно быть 2% по массе.

3.1.2. Щебень, получаемый дроблением битумсодержащих песчаников, должен отвечать требованиям ГОСТ 8267-75.

3.1.3. Песчаные, щебеночные смеси, получаемые из битумсодержащих пород, предназначенные для устройства оснований по зерновому составу должны соответствовать требованиям СН 25-74. Если смеси не удовлетворяют этим требованиям, то в них добавляют материалы тех фракций, которых не достает до оптимального состава.

3.2. В битумсодержащий песок, предназначенный для устройства укрепленных оснований, для получения оптимального состава минеральной части целесообразно вносить добавки суглинка, зол уноса, золошлаковых смесей или молотый гранулированный шлак (ГОСТ 3476-74 и ГОСТ 3344-73).

3.3. Битумсодержащие пески и песчаники, применяемые для устройства оснований, укрепленных неорганическими вяжущими, должны отвечать требованиям СН 25-74, ВСН 184-75.

3.3.1. Для устройства дорожных оснований из битумсодержащих песков и песчаников, укрепленных неорганическими вяжущими, можно применять цемент (ГОСТ 10178-62) и известь (ГОСТ 9179-70).

3.4. Битумсодержащие пески и песчаники, применяемые для устройства оснований, укрепленных органическими вяжущими должны отвечать требованиям ВСН 123-77, СН 25-74.

3.5. Асфальтобетонные смеси, полученные с применением битумсодержащих песков и песчаников должны отвечать требованиям ГОСТ 9128-76.

3.5.1. В битумсодержащих песках и песчаниках, включающих более 4% природного битума по массе, подбор оптимального содержания вяжущего для асфальтобетона осуществляют с учетом количества битума в породах.

3.5.2. При использовании щебня из битумсодержащих песчаников со средним и повышенным содержанием битума для приготовления асфальтобетона допускается снижение требований к прочности горной породы согласно примечанию 2 п. 3.2. ГОСТ 9128-76.

3.6. В случае необходимости в дополнение к содержанию природного битума для приготовления асфальтобетонных смесей и устройства укрепленных оснований из битумсодержащих песков и песчаников следует использовать нефтяные дорожные битумы (ГОСТ 22245-76, ГОСТ 11955-74), нефтяные остаточные битумы по ТУ 38001200-74 и отвечающие требованиям "Технических указаний по применению нефтяных гудронов (остаточных битумов) в дорожном строительстве", а также пластификаторы (разжижители), предусмотренные к применению инструкциями ВСН 123-74, в том числе дизельное топливо, нефть, соляровое масло, экстракты селективной очистки масляных фракций и т.п.

4.1. Битумсодержащие пески испытывают в соответствии с ГОСТ 8735-76 /гранулометрический состав, объемная масса, объемная плотность и др./

4.1.1. Температура нагревания битумсодержащих песков и песчаников при испытании не должна превышать температуру размягчения содержащегося в породе битума вязкой или твердой консистенции.

4.1.2. Испытания битумсодержащих песков и песчаников при жидкой консистенции битума в породе проводят без нагревания.

4.2. Щебень, полученный из битумсодержащих песчаников испытывают в соответствии с ГОСТ 8269-76 /дробимость щебня при сжатии, истираемость, содержание пластинчатых зерен слабых пород, объемная масса, водопоглощение, морозостойкость и др./

4.3. Содержание битума в битумсодержащих песках и песчаниках определяют экстрагированием.

4.4. Для пород с повышенным содержанием жидкого битума следует проводить испытания на слеживаемость по ГОСТ 12801-77.

4.5. Асфальтобетонные смеси, приготовленные с применением битумсодержащих песков и песчаников испытывают в соответствии с ГОСТ 12801-77.

4.6. Смеси, приготовленные с применением битумсодержащих песков и песчаников, обработанных органическими вяжущими, испытывают согласно ВСН 123-74 и ВСН 25-74.

4.7. Смеси, приготовленные с применением битумсодержащих песков и песчаников, обработанных неорганическими вяжущими, испытывают в соответствии с ВСН 184-75.

5.1. Проектирование составов смесей с использованием битумсодержащих песков и песчаников производится с целью обеспечения требуемых характеристик материалов конструктивных слоев дорожных одежд при наименьшем расходе вяжущих материалов.

5.2. При подборе составов смесей все используемые исходные материалы следует испытать и установить соответствие их свойств требованиям ГОСТ, СНиП и настоящего "Руководства".

5.3. Подбор составов смесей с битумсодержащими породами включает следующие операции:

5.3.1. определение содержания битума в породе и его консистенции однородности породы, гранулометрического состава минеральной части;

5.3.2. подбор зернового состава смеси; при этом выявляется необходимость добавки других материалов, увеличивающих плотность смеси;

5.3.3. определение оптимального количества вяжущего путем приготовления и испытания серии образцов, содержащих различное количество вяжущего.

5.4. Вид вяжущего или пластификатора, добавляемого в смесь, назначают с учетом свойств битума, содержащегося в породе, вида конструктивного слоя, для которого материал предназначен, технологии производства работ.

При содержании в породе твердого и вязкого битумов, вводят добавку нефти, сланцевого масла, гудронов, экстрактов селективной очистки масляных фракций и т.п. Вязкость жидкого битума при необходимости может быть повышена добавкой твердого или вязкого нефтяного или природного битума.

5.5. При ориентировочном определении количества вяжущего, необходимого для приготовления асфальтобетонных смесей с применением битумсодержащих песков и песчаников, следует пользоваться формулой:

где С_опт. - содержание битума в асфальтобетонной смеси, устанавливаемое с учетом зернового состава смеси, % (ГОСТ 9128-76);

С_б - содержание битума в породе, %;

С_п - содержание битумсодержащего материала в составе асфальтобетонной смеси, %;

С_н - количество нефтяного битума дополнительно вводимого в асфальтобетонную смесь, %;

а - коэффициент, учитывающий вязкость битума (для битумов Т_кш = 30 - 90 °C а = 1, а при Т_кш > 90 °C а = 0,05 - 0,35).

Экономия нефтяного битума, достигаемая за счет применения битумсодержащего песка или песчаника, ориентировочно определяется по формуле:

6.1. Разработка карьеров битумсодержащих песков и песчаников.

6.1.1. Разработка карьера битумсодержащих песков и малопрочных песчаников производится:

6.1.1.1. при малом и среднем содержании битума в породе любой консистенции серийно выпускаемыми машинами (экскаваторами, бульдозерами, скреперами);

6.1.1.2. при повышенном содержании битума твердой и вязкой консистенции - бульдозерами и экскаваторами с емкостью ковша более 0,5 м³, а при жидкой консистенции битума - бульдозерами и экскаваторами, с принятием мер против прилипания (антиадгезионные смазки);

6.1.1.3. при высоком содержании битума в породе и жидкой его консистенции требуются специальные машины для разработки.

6.1.2. Разработка карьера битумсодержащих прочных песчаников производится:

6.1.2.1. при малом и среднем содержании битума любой консистенции взрывным способом с отбором породы экскаваторами, бульдозерами, скреперами;

6.1.2.2. при повышенном и высоком содержании битума в породе твердой и вязкой консистенции битума - экскаваторами, жидкой консистенции битума - экскаваторами и бульдозерами, располагаемыми вне карьера, с принятием мер против прилипания (антиадгезионные смазки).

6.2. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников к месту использования.

6.2.1. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников к месту использования допускается:

а) при малом и среднем содержании битума в породе любой консистенции в автомобилях, на железнодорожных платформах, баржах;

б) при повышенном и высоком содержании битума твердой и вязкой консистенции в автомобилях, на железнодорожных платформах, баржах, причем при повышенном содержании в породе битума жидкой консистенции в автомобилях и специальных контейнерах с принятием мер, предотвращающих прилипание (припудривание минеральным порошком, цементом, высевками и др.).

6.3. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников в пределах производственных предприятий.

6.3.1. Транспортирование битумсодержащих песков и песчаников в пределах производственных предприятий производится:

6.3.1.1. при малом и среднем содержании битума в породе любой консистенции ленточными, многоковшовыми и шнековыми транспортерами, а также внутризаводским транспортом (автопогрузчики и др.);

6.3.1.2. при повышенном содержании в породе битума жидкой консистенции транспортерами и автопогрузчиками, но с принятием мер, предотвращающих прилипание.

6.4. Битумсодержащие пески и песчаники с повышенным содержанием жидкого битума следует хранить в штабелях высотой не более 2 м под навесом.

7.1. Способы применения битумсодержащих песков и песчаников включают:

7.1.1. непосредственную укладку битумсодержащих песков и песчаников на земляное полотно автомобильной дороги или на нижние слои основания дорожной одежды (подстилающие слои, неукрепленные основания дорожных одежд);

7.1.2. устройство укрепленных оснований из холодных смесей методами смешения на дороге или в установке;

7.1.3. устройство оснований и покрытий из теплых и горячих асфальтобетонных смесей, приготовленных на АБЗ.

7.2. Подстилающие слои и неукрепленные основания устраивают с соблюдением требований СНиП III-Д.5-73.

7.3. Строительство укрепленных оснований осуществляют способом смешения на дороге или в установке в соответствии с "Указаниями по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами" СН 25-74 и "Инструкцией по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных органическими вяжущими материалами. ВСН 123-77".

7.4. Перед применением битумсодержащие пески и малопрочные песчаники должны быть размельчены. Размельчение можно производить прицепными катками, гусеницами тракторов или фрезами на специально подготовленной площадке с твердым покрытием.

7.5. При улучшении битумсодержащего песка гранулометрическими добавками их распределяют по поверхности земляного полотна и перемешивают автогрейдером круговыми проходами с поперечным перемещением смеси.

7.6. Основные операции по устройству укрепленного основания из битумсодержащего песка и песчаника способом смешения на дороге включают: размельчение, дозирование, распределение вяжущего и перемешивание его с битумсодержащим материалом. Эти операции могут быть выполнены дорожной фрезой за несколько проходов или многороторной грунтосмесительной машиной за один проход.

7.7. Разравнивание и профилирование смеси рекомендуется осуществлять автогрейдером круговыми проходами (10 - 12 проходов).

7.8. Уплотнение смеси рекомендуется осуществлять катками на пневматических шинах (10 - 12 проходов).

7.9. В карьерах по добыче битумсодержащего песка может быть установлена специальная передвижная смесительная установка производительностью 100 т/ч и более и грунтоизмельчающий агрегат.

7.10. Смесь, приготовленную в установке, вывозят на подготовленное основание и укладывают самоходным укладчиком или автогрейдером.

7.11. Строительство покрытий и оснований из асфальтобетона осуществляют в соответствии с "Руководством по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий" (М., "Транспорт", 1978).

7.12. При производстве работ с использованием песков и песчаников с повышенным содержанием битума жидкой консистенции с целью предотвращения прилипания породы к рабочим органам машины следует применять антиадгезионные смазки (ПМС-400, ПМС-200, ПЭС-5, К-21 и т.д.)

7.13. Антиадгезионные смазки в виде растворов полиорганосилоксановых масел в органических растворителях (пропеллент-фреон), выпускаемые в аэрозольной упаковке /ТУ-6-15-542-70/, наносят на поверхность рабочих органов машин 2 - 3 раза в смену. Антиадгезионные смазки термостойки, несовместимы с органическими полимерами, обладают низкой летучестью и химической инертностью.

8.1. Контроль за качеством работ необходимо организовать и осуществлять в соответствии с требованиями СНиП III-Д.5-73, ВСН 25-74 и ВСН 123-77.

8.2. При устройстве оснований из битумсодержащих песков и песчаников контролируют:

а) качество применяемых материалов и правильность их хранения;

б) проектный состав смесей и назначение добавок материала;

в) режим приготовления смеси, ее однородность и качество;

г) транспортирование и распределение материалов, уплотнение и отделку оснований и покрытий;

д) ведение технической документации по контролю качества материалов, приготовлению и укладке материалов, приемки основания и покрытия.

8.3. Все материалы, поступающие на строительство подвергают осмотру, затем отбирают пробы из каждой партии и испытывают в лаборатории в соответствии с действующими ГОСТ и ВСН.

8.4. Текущий контроль качества материалов выполняют на каждом километре строящегося основания и покрытия.

8.5. Контроль смесей осуществляют отбором не менее одной пробы на 250 м³ смеси.

8.6. Контроль толщины основания и покрытия осуществляют по оси дороги и на расстоянии 1 м от краев в трех поперечниках на 1 км.

8.7. Степень уплотнения покрытия контролируют путем отбора трех проб через каждые 100 м.

8.8. Ровность проверяют трехметровой металлической рейкой через каждые 100 м.

9.1. Экономический эффект от применения битумсодержащих песков и песчаников получают за счет снижения капитальных затрат на строительство автомобильных дорог, а также от сокращения потребности в нефтяном битуме.

9.2. Экономический эффект от снижения сметной стоимости достигается уменьшением расхода нефтяного битума, снижением транспортных расходов за счет применения местных песков и песчаников вместо привозных каменных материалов, а также увеличения срока службы дорожных покрытий.

9.3. Повышение срока службы дорожных покрытий за счет применения битумсодержащих песков и песчаников определяется более высокой тепло-водо- и погодоустойчивостью природного битума по сравнению с нефтяными битумами той же консистенции, отличной адгезией к каменным материалам, и более высокими дорожно-эксплуатационными свойствами природно-гидрофобного песка и щебня по сравнению с обычными материалами.

9.4. Расчет экономической эффективности применения битумсодержащих песков и песчаников производят в соответствии с утвержденными Минавтодором РСФСР "Методическими рекомендациями по определению экономической эффективности внедрения новой техники в дорожном строительстве" (1974), с учетом "Методических рекомендаций (основных положений) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений", утвержденных ГКНТ, Госпланом СССР, АН СССР в 1977 г.

9.5. Экономический эффект от внедрения битумсодержащих песков и песчаников в зависимости от условий разработки месторождений, качества породы и области ее применения составляет в среднем 2 - 5 тыс. руб. на 1 км дорожной одежды.

1. Применение битумсодержащих песков для приготовления теплых и холодных асфальтобетонных смесей /песчаных, мелко-средне- и крупнозернистых плотных и пористых/.

2. Применение битумсодержащих песков в холодных смесях.

1. Применение битумсодержащих песчаников в холодных смесях для устройства укрепленных оснований дорожных одежд:

а) с цементом,

б) с известью,

в) с гудроном,

г) с цементом и гудроном,

д) с известью и гудроном.

2. Применение битумсодержащих песчаников для приготовления теплых и холодных асфальтобетонных смесей (песчаных, мелкозернистых) для устройства покрытий и оснований дорожных одежд.

--------------------------------

<*> При содержании в песчанике битума более 8% для приготовления теплых смесей не требуется дополнительного введения вяжущего.

1. Применение битумсодержащих песчаников в горячих смесях для устройства неукрепленных оснований дорожных одежд.

2. Применение битумсодержащих песчаников для приготовления горячих асфальтобетонных смесей для устройства покрытий и оснований дорожных одежд.

1. Применение битумсодержащих песчаников в холодных смесях для устройства неукрепленных оснований дорожных одежд.

2. Применение битумсодержащих песчаников в горячих смесях для устройства укрепленных оснований дорожных одежд.

3. Применение битумсодержащих песчаников для приготовления горячих и теплых асфальтобетонных смесей для устройства покрытий и оснований дорожных одежд.

Примечание: компоненты асфальтобетона из битумсодержащего песчаника (песок, минеральный порошок), из битумсодержащего песка (песок).

Значения расчетных модулей упругости, принятые в таблице, соответствуют климатическим условиям средневолжского района. Для других районов значения модулей упругости принимают с учетом разработанных Гипродорнии "Рекомендаций по назначению расчетных значений модулей упругости асфальтобетонов для различных районов РСФСР" (М., 1978).