1.2. Технические требования к дорожному бетону и материалам

для его приготовления

Для приготовления цементных бетонов разрешается использование двух видов цементов: бездобавочных М400-М600; шлакопортландцементов (с добавкой шлака от 15 до 20 % от массы цемента при удельной поверхности ≥ 280 м²/ кг), где ограничено содержание целлита С₃А ≤ 5-8 %.

Некоторыми авторами делались попытки использовать цементы с активными минеральными добавками, но требованиями норм не рекомендуется использование таких цементов из-за низкой морозо- и коррозионной стойкости [11, 14]. Возможно применение таких добавок в случае достижения дорожными бетонами требуемых свойств.

Определение свойств осуществляется по ГОСТ 310.4; ГОСТ 10180 – определение морозостойкости цементных бетонов ускоренным методом (3-й метод, как более приемлемый) для дорожных и аэродромных покрытий. Исследования по повышению морозостойкости бетонов показывают, что испытание морозостойкого бетона в соответствии с ГОСТ 10060.0 - 95 разрешается проводить как по 3-му, так и по 2-му методу. Наиболее эффективен 2 метод. Он более интенсивно влияет на морозостойкость и проявление дефектов: шелушение, появление трещин, так же 2-й метод более приемлем в связи с реализацией механизма разрушения бетона покрытия в течение всего времени его эксплуатации. Данный метод применим для текущего контроля.

Водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5, адгезионные свойства по ГОСТ 31356-2007. Для дорог прочность на сжатие через 4 часа не менее 30 МПа, на растяжение 1 сут. 6 МПа; на 28 сут. 9 МПа.

Начало схватывания у дорожных бетонов на основе вышеуказанных цементов должно наступать не позднее 2 часов. Ложное схватывание запрещено. Дополнительно к нормируемым показателям стандартов ограничивается содержание щелочей величиной 0,8 % и водоотделение 30 %, за счёт этого возможно обеспечить морозостойкость. Заполнитель не должен содержать вредных примесей, понижающих морозостойкость.

Многими технологами не рассматривается вопрос щелочной коррозии бетона и её последствий, поэтому решение проблемы долговечности бетонных покрытий в Европе, США, России, Китая остаётся актуальной [86].

Марка по морозостойкости - проектная минимальная характеристика, которая оценивает долговечность бетона. Она служит выборочным критерием, но не характеризует срока службы покрытия, с помощью её нельзя определить обеспечена его долговечность или нет. Долговечность необходимо оценивать сопоставлением данных о кинетике потери массы и прочности при испытаниях. Вторичная защита эффективна только для снижения водопоглощения, однако нельзя обеспечить при единственном её применении, как технического приёма улучшения долговечности в сочетании с высокой маркой прочности бетона его длительную морозостойкость. Глубокая пропитка неморозостойкого бетона способна повысить его морозостойкость по критерию прочности, но это наблюдалось при значительном поглощении материала бетона материалом покрытия (лакоёмкость, которая не должна быть 4 % по массе бетона). Морозостойкость должна всегда быть обеспечена мерами первичной защиты.

Для достижения высоких свойств морозостойкости бетона необходимо предъявлять требования по технологическим свойствам: жёсткости или подвижности. Жёсткость должна быть не менее 3-8 секунд, подвижность подбирается по параметрам оборудования.

Необходимым условием является введение добавок (пластифицирующих и воздухововлекающих, противокоррозионных), в зависимости от них подбираются: способ, продолжительность уплотнения, время транспортировки, вид транспорта, необходимые мероприятия по уходу за бетоном после укладки. Каждая добавка должна удовлетворять всем нормам.

Для достижения плотной структуры бетона необходимо достижение минимального количества воздушных пор. При этом для равномерного распределения их в теле бетона требуется введение воздухововлекающих добавок (ВВД) типа СНВ или ГКЖ. Объём вовлечённого воздуха с использованием ВВД должен быть не более 5-7 %. ВВД обеспечивают высокую морозостойкость и переводят капиллярную пористость в гелевую с размером пузырьков 0,25-0,3 мм и такими же расстояниями между собой [89, 90, 91].

В соответствии с ГОСТ 26633-91 в бетонной смеси для дорожных покрытий объем вовлеченного воздуха должен составлять:

- в тяжелых бетонах:

5-7 % - для однослойных и верхнего слоя двухслойных бетонных покрытий; 3-5 % - для нижнего слоя двухслойных покрытий;

- в мелкозернистых бетонах:

2-7 % - для однослойных и верхнего слоя двухслойных бетонных покрытий; 1-12 % - для нижнего слоя двухслойных покрытий.

Морозостойкость бетона зависит не только от количества, но и размера образованных воздушных (газовых) пузырьков, расстояния между ними, т.е.

количественных и качественных параметров условно-замкнутых пор в бетоне [87, 88]. Применение ВВД позволило значительно повысить качество дорожного бетона и сэкономить цемент по сравнению с бездобавочным бетоном [21, 92, 93, 94]. Кроме того, целесообразно использовать пластифицирующие и противовспенивающие добавки.

Требования к свойствам материалов для дорожного бетона отражены в соответствующих стандартах, нормативно-технической и рекомендательной литературе [22, 23, 97, 98].

Вода затворения должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Рh-воды = 7,2-7,5.

Заполнители должны отвечать требованиям норм [4, 95, 96]. Основной объем бетона занимают заполнители. В качестве мелкого заполнителя в дорожном бетоне применяют природные пески. Важнейшей характеристикой песка является гранулометрический состав, который характеризуется модулем крупности. В соответствии с [21] в бетоне для строительства покрытий дорог используют: мелкие, средние и крупные пески - М_кр от 1,5 до 3,25, допускается применять очень мелкие пески с М_кр = 1,0-1,5, при соответствующем обосновании. Ранее технические требования к пескам устанавливались в ГОСТ 8736-85. Согласно новым требованиям ГОСТ 8736-93 взамен ГОСТ 8736-85 и ГОСТ 26193-84 общие требования к песку определяют содержание зерен крупнее 5 мм: до 5-20 %; содержание зерен крупнее 10 мм: до 0,5-5 %; содержание зерен менее 0,16 мм: до 5-20мм; содержание пылевидных и глинистых частиц: до 2-10 %. Возможно производство природных песков и песков из отсевов дробления 1 класса с содержанием пылевидных и глинистых частиц не более 3 % и 2 класса с содержанием этих частиц до 10 % (в песке из отсевов дробления – 5 %). Конкретные требования к песку, используемому в качестве мелкого заполнителя для бетона, предъявляет заказчик (потребитель).

Сырьевая база мелких природных заполнителей бетона ограничена, её объём уменьшается по мере выработки месторождений кондиционных песков. В связи с этим и в соответствии с новыми условиями взаимоотношений между субъектами хозяйственной деятельности разработан план по использованию различного вида шлаков в строительном производстве. Одним из распространенных способов утилизации сталеплавильных шлаков является их переработка в щебень или мелкий заполнитель. Анализ литературных и нормативных источников, предъявляемых к различным видам шлаков, которые будут рассмотрены ниже.

Таким образом, современный дорожный бетон - это многокомпонентный бетон с содержанием химических и пуццолановых добавок, обеспечивающих получение заданной прочности, морозо-и коррозионной стойкости и долговечности бетона, при рациональном содержании цемента.

Анализ условий работы бетона в покрытиях автомобильных дорог по­зволил сформулировать следующие особенности дорожного бетона:

- основным напряженным состоянием для дорожного бетона является растяжение в условиях изгиба при многократных нагрузках;

- важным условием, определяющим долговечность дорожного бетона, является его стойкость при циклическом действии замораживания и оттаивания и одновременном действии растворов антигололедных реагентов;

- бетон для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий дол­жен обладать износостойкостью;

- для дорожного бетона монолитных покрытий следует считать благоприятным уменьшение модуля упругости, коэффициента линейного температурного расширения, усадочных деформаций и некоторое увеличение деформаций ползучести;

Указанные свойства бетона могут быть реализованы при определенном качестве материалов для приготовления бетонной смеси.