Бетонные покрытия: дорожные и аэродромные
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 .
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:
- 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"