ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

УДК 691.16

Federal State Budget Educational Institution of Higher Education

«The Siberian State Automobile and Highway University (SibADI)», Omsk, Russia

Annotation. The article discusses the advantages and disadvantages of heavy cement concrete for the construction of road and airfield pavements. The requirements for road cement concrete and materials for its preparation are given. The influence of the composition of concrete on its construction and technical properties is considered. It has been established that high strength, frost resistance and low abradability of road cement concrete can be achieved with the obligatory use of plasticizing and air-entraining additives or organic-mineral modifiers.

Keywords: concrete mix, concrete, plasticizing additives.

Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года запланировано довести общую протяженность автомобильных дорог до 1,7 млн км. Россия значительно отстает от зарубежных стран по протяженности, плотности сети дорог и количеству дорог с цементобетонными покрытиями (таблица 1) [1].

срок службы (12 – 15 лет) существенно ниже, чем цементобетонных. В современных условиях эксплуатации при увеличении интенсивности и грузонапряженности автомобильного движения, а также климатических условий асфальтобетонные покрытия требуют капитального ремонта через 3 – 5 лет. Срок службы цементобетонных покрытий в России составляет 20 – 25 лет, за рубежом – 30 – 40 лет и более [1, 2].

Дорожный цементобетон является разновидностью тяжелого бетона. Его применяют для строительства покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов, дорог промышленных предприятий, городских дорог, площадей. Толщина однослойного покрытия для дороги I технической категории составляет 22 – 24 см, II – 20 – 22 см, III – 18 – 20 см. Цементобетонные покрытия могут строиться монолитными, но состоящими из отдельных плит за счет нарезки швов, и сборными. На дорогах внутрихозяйственных и в сельской местности применяют технологию строительства покрытий и оснований из жестких укатываемых бетонных смесей [1, 2].

228

Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса

К основным достоинствам дорожного цементобетона относятся: высокие прочности при сжатии и растяжении при изгибе; достаточно высокая морозостойкость; малый износ поверхности (мене 0,1 – 0,2 мм в год); небольшие эксплуатационные затраты; возможность механизации и автоматизации производственных процессов; доступность материалов.

Недостатки дорожного цементобетона: длительное твердение; уход за твердеющим бетоном; необходимость нарезки швов расширения и сжатия в покрытиях, устраиваемых по монолитной технологии; более сложная технология строительства и ремонта, чем асфальтобетонных покрытий; коррозия и усадка цементного камня.

При работе в дорожных и аэродромных покрытиях бетон подвергается действию транспортных

нагрузок, замораживанию-оттаиванию, увлажнению и высушиванию под влиянием окружающей среды. Поэтому к такому бетону с учетом условий эксплуатации и конструкции дорожной одежды предъявляются повышенные требования по прочности на сжатие, прочности на растяжение при изгибе, морозостойкости, зносостойкости [1, 2, 3, 4, 5]. Требования к свойствам бетона, применяемого в средней полосе России для верхнего слоя двухслойного и однослойного дорожного покрытия на дороге I техн ческой категории, даны в таблице 2 [4, 5, 6, 7].

СибАДИограничений предварительного химического анализа [14].

Для приготовления дорожного етона для верхнего слоя покрытия следует использовать

материалы высокого качества. Портландцемент должен соответствовать требованиям ГОСТ 311082016, ГОСТ Р 55224-2012 [8, 9], иметь нормированный минеральный и вещественный составы – ЦЕМ I, ЦЕМ II/А-Ш классов прочности: 32,5Н; 32,5Б; 42,5Н; 42,5Б; 52,5Н; 52,5Б. опускается содержание трехкальциевого алюмината С3А менее 7%, суммарное количество (С3А+ + С4АF) не более 24%, содержание алита С3S не более 55%. Цементы такого состава позволяют получить бетон с высоким пределом прочности при изгибе, высокой деформативностью и износостойкостью.

Фракционированный щебень должен отвечать требованиям ГОСТ 32703–2014. Иметь марку по прочности М800 и выше, марку по морозостойкости F100 и выше, содержать зерна пластинчатой и игловатой формы в количестве не более 25%. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне

из изверженных пород должно быть не более 1%, из осадочных – не более 2%.

Песок используют природный и дробленый с модулем крупности от 1,5 до 3 при содержании пылевидных и глинистых частиц не более 2%. Содержание органических примесей не допускается. Песок

природный должен удовлетворять требованиям ГОСТ 32824–2014, дробленый – ГОСТ 32730–2014.

Вода для бетонов и строительных растворов должна соответствовать требованиям ГОСТ 237322011. Питьевую воду удовлетворяющую ГОСТ Р 51232 можно применять в бетоне без каких-либо

Обязательными компонентами дорожного бетона являются химические добавки:

- пластифицирующие или суперпластифицирующие добавки, позволяющие понизить В/Ц, улучшить удобоукладываемость бетонной смеси и повысить прочность бетона;

- воздухововлекающие или газообразующие добавки, которые образуют в цементном камне условно-замкнутые поры размером 200 – 300 мкм, повышающие морозостойкость бетона;

- органоминеральные добавки, обладающие полифункциональным действием.

Добавки должны соответствовать требованиям ГОСТ 24211–2008 [10]. х количество устанавливают опытным путем, руководствуясь, ГОСТ 30459-2008 [11].

В составах цементобетонных смесей для дорожных и аэродромных покрытий могут быть использованы дисперсные армирующие материалы – фибры: металлические, базальтовые, полимерные или стеклянные волокна. Применение фибры позволяет повысить трещиностойкость, износостойкость, ударную прочность бетона [1].

Органоминеральные модификаторы серии МБ разработаны в научно-исследовательском институте железобетона (НИИЖБ). Модификаторы состоят из суперпластификатора С-3, микрокремнезема и некоторых других органических компонентов [12].

На основе модификатора МБ и воздухововлекающей добавки смолы нейтрализованной воздуховоалекающей (СНВ) были подобраны составы высокопрочных бетонов для строительства и

229

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

ремонта дорожных покрытий (таблица 3). Для приготовления бетонов использовали щебень гранитный марки М1200, песок природный с модулем крупности 2,5, портландцемент ЦЕМ I 42,5Б.

Свойства высокопрочных бетонов (составы 1 и 2) и контрольного состава без добавок в возрасте 28 суток представлены в таблице 4. Высокопрочные бетоны быстро набирают прочность, и в возрасте одних суток их прочность на сжатие равняется 52 МПа, прочность на растяжение при изгибе – 5,5 МПа. Использование в составах бетонов высококачественных минеральных материалов, бездобавочного цемента с нормируемым минеральным составом, специальных модифицирующих добавок при низком водоцементном отношении в бетоне формируется однородная плотная структура. Это способствует получению бетона с высокими показателями прочности и морозостойкости.

продолжительности перемеш ван я по сравнению с перемешиванием обычных смесей, так как при их введении в бетонную смесь нео ходимо дополнительное время не растворение пленки суперпластификатора С-3 на зернах микрокремнезема.

Строительство бетонной дороги начинается с подготовки земляного полотна, его послойно укладывают, при этом грунт должен быть при оптимальной влажности. Следующим шагом обеспечивают водоотведение, оно заключается в закладке поперечного и продольного уклонов и укладки подстилающего слоя основания. Далее при необходимости идет сборка опалу ки из пиломатериалов или стали, если используются тяжелые дорожные машины по уплотнению или отделке бетона. Потом, если это требуется, дорожное полотно разбивают на секции. По окончании всех подготовительных операций начинают укладку цементобетонной смеси. В настоящее время укладка в основном выполняется поточным способом линейными комплектами машин на рельсовом или гусеничном ходу, которые распределяют, профилируют, уплотняют и служат опалубкой для цементобетонной смеси. Бетон укладывается по толщине за один раз и бетонная смесь должна наноситься быстро, т.к. имеет короткое жизнеспособное время. Разравнивание производит специальная машина, оборудованная лопостями с приводом. Смесь выгружается и равномерно размещается. Уплотнение бетона производится другой специализированной вибрационной машиной. Для заполнения швов применяется герметизирующие материалы, поглощающий энергию (мастики на основе битумов, резино-битумных вяжущих или полимерно-битумных

230

Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса

Так как высокопрочные бетоны быстро набирают прочность, нарезку температурных швов можно производить уже через 4 – 6 ч после укладки бетонной смеси. За свежеуложенной бетонной смесью следует осуществлять тщательный уход для обеспечения требуемых температурного и влажностного режимов твердения, чтобы уменьшить образование усадочных трещин. Поверхность свежеуложенных бетонных смесей обрабатывают пленкообразующими веществами (битумные эмульсии, лак «Этиноль» и др.), которые придают поверхности гидрофобные свойства и препятствуют испарению воды из смеси. При отсутствии пленкообразующих веществ производят полив водой в вечернее время, а при жаркой погоде – дважды в сутки: в утреннее и вечернее время. Эти мероприятия повышают долговечность бетонных покрытий [2, 4, 5].

Заключение

СибАДИДля обеспечения прочности и долговечности дорожного цементобетона он должен обладать высокой прочностью при сжатии, высокой прочностью на растяжение при изгибе, морозостойкостью и износоустойч востью. Эти ф з ко-механические показатели обеспечиваются за счет использования в составе бетона эффект вных пластифицирующих и воздухововлекающих добавок или органоминеральных добавок, а так же заполнителей высокого качества и цементов с нормируемым минеральным составом.

Цементобетон это достаточно перспективное покрытие. По сравнению с асфальтобетоном его жизненный ц кл в 3 раза больше. Хотя первоначальная стоимость строительства бетонных покрытий дороже на 5-20%, но при этом затраты на эксплуатацию и ремонт дешевле на 40-50%. Особенно они эффективны при высокой нтенсивности движения или грузонапряженности автомобильных перевозок. Поэтому пр менен е его эффективно и будет способствовать долговечности дорожных покрытий.

Библиограф ческ й сп сок

1. Коровяков В.О. Предпосылки для развития строительства дорог с применением цементных бетонов / В.О. Коровяков // Технолог я бетонов. – 2014. – № 3. – С. 25-29.

2. Шейнин А.М. Цементобетон для дорожных и аэродромных покрытий / .М. Шейнин. – М.: Транспорт, 1991. – 151 с. 3. Баженов Ю.М. Технолог я етона: уче ник / Ю.М. Баженов. – М.: Изд-во АСВ, 2003. – 500 с.

4. СП 34.13330.2012. Автомо льные дороги. ктуализированная редакция СНиП 2.05.02–85*. – М.:Минрегион России, 2012. – 111 с

5. ОДМ 218.3.08–2016. Методические рекомендации по подбору составов цементобетонов для дорожного строительства в различных климатических зонах и с учетом эксплуатационных условий дорожных покрытий. – Екатеринбург: Уральский филиал ООО «Гипродорнии», 2018.

6. ГОСТ 25192–2015. Бетоны. Классификация и о щие технические требования. – Введ. 2013-07-01; взамен ГОСТ 25192–82. – М.: Стандартинформ. 2013. – 11 с.

7. ГОСТ 26633–2012. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. – Взамен ГОСТ 26633–91;

введ. 2014-01-01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 14 с.

8. ГОСТ 31108–2016. Цементы строительные. Технические условия. Введ. 2017-03-01; взамен ГОСТ 31108– 2003. М.: Стандартинформ. – 2017. – 14 с.

9. ГОСТ Р 55224–2012. Цементы для транспортного строительства. Технические условия. – Введ. 2013-07- 01. – М.: Стандартинформ, 2013. – 12 с.

10. ГОСТ 24211–2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические требования. –

Взамен ГОСТ 24211–2003; введ. 2012-10- 01. – М.: Стандартинформ, 2011. – 12 с.

11. ГОСТ 30459-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности [Электронный ресурс]. – Введ. 2011-01-01 // ИПО «Гарант».

12. Ушаков В.В. Высокопрочный бетон для ремонта дорог / В.В. Ушаков, А.В. Зубихин // Газета «Строительный эксперт». – 2004. – № 8.

13. Сайт fb.ru [Электрон. ресурс] – Режим доступа: fb.ru/article/209713/betonnaya-doroga-tehnologiya-stroitelstva 14. ГОСТ 23732-2011. Добавки Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

[Электронный ресурс]. – Введ. 2012-10-01 // ИПО «Гарант».

Научный руководитель – Галдина В.Д., канд. техн. наук, доцент каф. «Строительные материалы специальные технологии»

231