Бетонные покрытия: дорожные и аэродромные - «Строительные Материалы»

О цементобетонных дорогах говорят давно и много. Хорошо известны их преимущества. Среди них долговечность (в разных источниках мы можем увидеть цифру до 50 лет ), более высокая прочность, повышенная морозостойкость, стабильность коэффициента сцепления покрытия с колесами автомобилей, слабая зависимость коэффициента сцепления от степени увлажнения, прочность на сжатие и растяжение при изгибе, которая увеличивается в течение всего срока эксплуатации (что весьма важно при постоянно возрастающих транспортных нагрузках), и, наконец, экономическая целесообразность, как следствие увеличенного срока эксплуатации.

Но почему цементобетонные дороги в нашей стране так и не получили широкого распространения? По этой технологии пока строятся, в основном, аэродромы. 

Углубляться в коммерческие и политические вопросы в этой статье мы не будем, а вот техническую сторону с удовольствием опишем. Итак, рассмотрим цементобетонные покрытия на примере аэродромов, которые в России ежегодно строятся и проводят реконструкцию.

Дорожный бетон относят к тяжелым бетонам. Его применяют при строительстве автомобильных дорог и аэродромов. По назначению он подразделяется на бетон для:

- однослойных покрытий,

- верхнего слоя двухслойных покрытий,

- оснований.

На сегодняшний день основные назначаемые классы бетона и бетонной смеси:

Для оснований:        В7,5- В15; Вtb1,6 - Вtb2,4; F50; Ж4 – П3

Для покрытий:         В30 - В40; Вtb4,0- Вtb4,8 ;F200- F₂300; П1- П3

Обратимся к ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые ТУ. Приложение А2. и уточним требования, которые предъявляются для бетонов аэродромных и дорожных покрытий и оснований.

 

Далее будет сухая, но нужная информация: 

Требования к бетонам для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов по прочности на сжатие, растяжение при изгибе и морозостойкости следует устанавливать в зависимости от вида конструктивного слоя и климатических условий эксплуатации.

В качестве вяжущего для бетона покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов следует применять портландцемент на основе клинкера нормированного минералогического состава по ГОСТ 10178, цемент по ГОСТ 33174 или цемент для транспортного строительства.

 

Немного отступим и сведем информацию по цементам воедино: 

ГОСТ 10178-85 ПЦ и ШПЦ ТУ (п. 1.14 требования к цементам для бетонов дорожных и аэродромных покрытий и отдельного вида конструкций)

ГОСТ Р 55224-2012 Цементы для транспортного строительства ТУ

ГОСТ 33174-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Цемент. ТУ

 

В бетоне  покрытий и оснований не допускается использовать цемент, обладающий признаками ложного схватывания, пластифицированный и гидрофобный. (так как при наличии ложного схватывания невозможно получить правильную структуру пор, то есть ВВ добавка попросту не срабатывает.)

Содержание минерала С₃А в цементе не должно превышать 7%. а содержание щелочных оксидов в пересчете на Na₂O - 0,8% по массе. (Было доказано, что продукты гидратации данного минерала по свми характеристикам уступают продуктам гидратации остальных трех основных минералов цементного клинкера, что в конечном итоге также приводит к снижению и морозостойкости в том числе.). Начало схватывания цемента для бетонов покрытий должно наступать не ранее 2 часов от начала затворения.

 

При изготовлении цементов для бетонов дорожных и аэродромных покрытий как в качестве основного, так и вспомогательного компонента (до 15%) допускается применять только один вид минеральных добавок - доменный гранулированный шлак.

Установлены требования к цементам и компонентам их вещественного состава и введена классификация цементов в зависимости от назначения их применения в транспортном строительстве.

 

Продолжим уточнять требования по ГОСТ 26633-2015…

Марки по дробимости исходной горной породы или гравия, из которых изготавливают песок из отсевов дробления и обогащенный песок из отсевов дробления для бетонов покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов, должны быть не ниже приведенных в таблице.

 

Марка по морозостойкости исходной горной породы или гравия, из которых изготавливают песок из отсевов дробления или обогащенный песок из отсевов дробления, должна быть не ниже марки по морозостойкости бетона. Глина в комках в крупном и мелком заполнителях для бетона покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов не допускается.

 

Зерновой состав мелкого заполнителя для бетона покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов приведен в таблице, при этом учитываются только зерна, проходящие через сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм.

 

Марки по дробимости и истираемости в полочном барабане щебня и щебня из гравия, применяемых в качестве крупного заполнителя для бетона покрытий автомобильных дорог и аэродромов, должны быть не ниже указанных в таблице.

       

Марка по дробимости щебня из изверженных пород для бетона оснований автомобильных дорог и аэродромов должна быть не ниже 800, щебня из метаморфических пород и щебня из гравия - не ниже 600, щебня из осадочных пород - не ниже 400. Марка по морозостойкости крупного заполнителя должна быть не ниже марки по морозостойкости бетона.

 

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород, % по массе, не должно превышать:

2 - для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий автомобильных дорог и аэродромов;

3 - для нижнего слоя двухслойных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов.

Содержание зерен слабых пород в щебне для бетона покрытий автомобильных дорог и аэродромов не должно превышать 5% массы.

 

Для бетона, предназначенного для покрытий автомобильных дорог и аэродромов должны применяться одновременно водоредуцирующие/пластифицирующие и воздухововлекающие (газообразующие) добавки.

Для бетона конструктивных слоев автомобильных дорог и аэродромов водоцементное отношение и объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха должны соответствовать приведенным в таблице .

Плотность бетонной смеси для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов в уплотненном состоянии по отношению к плотности смеси, полученной при расчете методом абсолютных объемов, должна составлять не менее 0,98 для тяжелого бетона и не менее 0,96 для мелкозернистого бетона.

Минимальный расход цемента в бетоне оснований автомобильных дорог и аэродромов должен быть не менее 150 кг/м. Обосновывающие исследования (см. пункт 4.5.3 настоящего стандарта) бетона покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов проводят в сравнении с бетоном на стандартных материалах, для которого требуемая морозостойкость доказана проведенными испытаниями. Обосновывающие исследования бетона покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов проводят при доведении бетонов до критического снижения характеристик бетона

На сегодняшний день нет дефицита качественных материалов, которые могут соответствовать данным требованиям, но на пункте про водоредуцирующие и воздухововлекающие добавки я остановлюсь сегодня подробнее.

В настоящее время мало осталось бетонов и бетонных смесей в которых бы не применялись пластифицирующие/водоредуцирующие добавки. Их преимущества нам давно известны. Повышение марки по подвижности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости, получение самоуплотняющихся бетонных смесей или бетонов с расплывом Р6. Вот и в дорожном и аэродромном бетоне одним из любимых комплексов прошлых лет являлся С-3+ЛСТ+СНВ. На смену этому решению пришли комплексные добавки, которые уже содержат в своем составе все эти компоненты, например ПФМ-НЛК или все более набирающие популярность добавки Линамикс СП-180 + Полипласт АЭРО 815 или Линамикс ПК + Полипласт АЭРО 815. В их состав входят сульфонафталинформальдегидные или современные поликарбоксилатные пластификаторы, позволяющие получать бетоны с более высокими эксплуатационными характеристиками.

А вот на качественное нормируемое воздухововлечение оказывает влияние правильно подобранная воздухововлекающая добавка и ее дозировка. В продуктовой линейке ГК «Полипласт» существует такой продукт:

Полипласт Аэро 815 – воздухововлекающая добавка, представляющая собой водный раствор смоляной кислоты. По своим потребительским свойствам добавка Полипласт Аэро 815 отвечает требованиям ГОСТ 24211 для добавок, увеличивающих воздухосодержание, а также требованиям ТУ 5745-090-58042865-2014 с изменением №1.

 

Применение добавки Полипласт Аэро 815 в оптимальной дозировке в бетонных смесях позволяет:

- увеличить воздухововлечение в бетонную смесь на 3-6%;

- повысить удобоукладываемость бетонной смеси;

- получить бетоны с высокой морозостойкостью, в том числе в растворах солей;

- обеспечить сохраняемость вовлеченного воздуха в течение 1 часа и более, есть промышленный опыт с обеспечением стабильного воздухововлечения в течении 6 часов.

Помимо всех перечисленных требований к бетонным покрытиям и основаниям автомобильных дорог и аэродромов предъявляются высокие требования по обеспечению прочности на изгиб. Практика показывает, что правильно подобранный состав и уход за бетоном позволяет выполнить данные требовния.

Но еще в ГОСТ 10180-2012 г есть помощник. Обратимся к нему:

…При производственном контроле прочности по ГОСТ 18105 по настоящей методике определяют также коэффициенты перехода от прочности при одном виде напряженного состояния к другому, например, от прочности на сжатие к прочности на растяжение (осевое, при изгибе или при раскалывании).
Для тяжелых бетонов классов прочности на сжатие от В15 до В40 значения коэффициентов перехода допускается принимать по таблице.

 
Затронув тему ухода за бетоном не могу не поделиться актуальными помощниками:

- Гидрофобизатор Полипласт ГФ предназначен для придания бетону гидрофобных свойств и повышению его стойкости к воздействию погодно-климатических факторов, агрессивных сред, в том числе противогололедных реагентов.

- Пленкообразователь Эгида предназначен для предотвращения испарения воды с поверхности свежеуложенного бетона и образования трещин на изделии и применяется для любого бетона, который в процессе работы может интенсивно терять влагу. Особенно эффективен в условиях высоких температур, низкой влажности, сильного ветра, при работе на солнце и в отапливаемых помещениях в холодное время года.

- Кольматирующий состав Полипласт Барьер –состав, предназначенный для защиты бетона от негативного влияния ветра, солнца, перепада температур и т.д

Итак, подведем итоги. Мы сегодня владеем технической базой и информацией, качественными цементами и инертными материалами, передовыми технологиями производства бетонных смесей и многолетним опытом в строительстве аэродромов, высококвалифицированными кадрами, современными институтами, компаниями международного уровня по производству добавок для бетонов.

Почему же цементно-бетонные дороги не строятся? Что и кто нас останавливает?

Степанюга Ирина Витальевна - Руководитель службы технического сопровождения продукции ООО "Полипласт Новомосковск", Эксперт по добавкам в бетоны НП "Союз производителей бетона"