Пенетрон для дорог с цементобетонным покрытием

Строительство дорог с цементобетонным покрытием набирает все большие обороты. Однако в процессе эксплуатации цементобетон подвергается воздействию агрессивных сред и разрушается. Введение добавки «Пенетрон Адмикс» для бетонов позволяет значительно продлить срок эксплуатации дорог с цементобетонным покрытием, в том числе и в агрессивных средах.

Использование бетона при строительстве дорог имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• высокая прочность бетона позволяет выдерживать значительные нагрузки от автотранспорта на дорожное полотно;
• срок эксплуатации дорог с цементобетонным покрытием в два раза больше, чем с покрытием из асфальтобетона;
• более низкие затраты на эксплуатацию;
• цементобетонные покрытия не подвержены воздействию высоких температур, на них не появляется пластическая колея под действием транспортных сред;
• бетон светлее и отражает больше света, обеспечивая лучшую видимость и комфортность вождения в темное время суток;
• цементобетон не выделяет токсичные газы при нагревании.

Что касается истории строительства бетонных дорог, то в Германии и США уже перед Второй мировой войной активно велось строительство автобанов из бетона. В СССР первые такие трассы появились только в 50-х годах ХХ века. С 1970-х годов в СССР началось массовое строительство цементобетонных дорог с применением новой технологии – машин со скользящей опалубкой на гусеничном ходу.

По инновационной на тот момент технологии были построены трассы «Москва-Волгоград», «Омск-Новосибирск», «Свердловск (ныне Екатеринбург) – Челябинск», «Свердловск–Серов», «МКАД–Подольск– Серпухов», «МКАД–Кашира» и многие другие. В перспективе до 2030 года в России запланировано строительство почти 8 тыс.км дорог по крупным проектам, в том числе и с использованием цементобетонного покрытия.

Однако в процессе эксплуатации дорожное полотно из цементобетона подвергается различным негативным воздействиям. Снижение долговечности бетона в насыщенном водой состоянии при замораживании обусловлено в основном образованием льда в порах. При замерзании вода в порах превращается в лед, объем которого на 9 % больше объема воды, и этом возникает значительное давление на их стенки и устья микротрещин, сопровождающееся растягивающими напряжениями и постепенным разрушением бетона [2].

Жидкие среды в виде атмосферных осадков с учетом растворения в них агрессивных веществ из воздуха и с поверхности грунта, в том числе противогололедных реагентов, моющих средств, применяемых при уборке дорог, вызывают значительные разрушения бетона.

Агрессивность газообразных сред для бетонных и железобетонных транспортных сооружений обусловлена загрязнениями за счет выбросов автомобильного транспорта (~ 90 %) и агрессивными компонентами, содержащимися в окружающем воздухе (водорастворимые диоксиды серы, азота, углерода и пыль сложного химического состава), из которых значительную часть составляют выбросы объектов теплоэнергетики.

Агрессивность твердых сред для бетонных и железобетонных транспортных сооружений обусловлена наличием: взвешенных веществ, содержащих сернистые соединения; пыли и грязи, сорбирующих агрессивные компоненты из воздуха, с поверхности земли и дорожных покрытий; частиц противогололёдных реагентов, наносимых в зимнее время на поверхности дорожных покрытий и тротуаров [3].

Воздействие на дороги данных агрессивных факторов приводит к образованию дефектов в бетоне: раскрывающиеся трещины в поперечных температурных швах, шелушение бетона, крошение поверхностного слоя бетона, сколы. Данные недостатки бетонных дорог долгое время сдерживают их развитие. Поэтому вопросы повышения долговечности бетонных дорог являются весьма актуальными.

Для повышения долговечности бетона дорожного полотна предлагается использовать добавку «Пенетрон Адмикс», которая значительно повышает водонепроницаемость и морозостойкость бетона, что, в свою очередь, позволяет эксплуатировать дороги до 10 раз дольше. Механизм влияния добавки на микроструктуру цементного камня подробно описан в статье Никишкина В.А. [4]. Однако вопрос влияния добавки на коррозионную стойкость бетона оставался не изученным.

Исследование данного вопроса осуществлялось согласно следующих национальных стандартов: ГОСТ 27677-88; ГОСТ 25881-83; ГОСТ 310.4-81; ГОСТ 25246-82.

Коррозионная стойкость определялась к следующим агрессивным средам (рис.1):

– Минеральные кислоты (серная кислота Н2SO4 pH = 3);

– Органические кислоты (лимонная кислота C6H8O7 pH = 3);

– Сульфаты (Na2SO4 – 15 000 мг/л);

– Хлориды (NaCl – 40 000 мг/л);

– Нефтепродукты (масло машинное);

– Щелочи (NaOH – 3% раствор, pH = 13);

– Соли аммония ((NH4)2SO4 – 3660 мг/л или 1000 мг/л при пересчете на NH4+);

– Морская вода (Na2SO4 – 4000 мг/л, NaCl – 33 000 мг/л).

Рисунок 1 – Хранение образцов в агрессивных средах

Для изготовления образцов использовалась бетонная смесь следующего состава:

– Портландцемент общестроительный ЦЕМ I 42,5 ГОСТ 31108-2003 Производства ОАО «Сухоложскцемент» – 400 кг/м3;

– Песок кварцевый (Мк= 2,5) – 900 кг/м3;

– Щебень фракции 5-10 мм – 900 кг/м3;

– Пластификатор СП 1 (АО «Полипласт») – 4 кг/м3;

– Добавка «Пенетрон Адмикс» – 4 кг/м3;

– Вода – 204 кг/м3.

Таблица 1 – Прочность образцов при сжатии

Таблица 2 – Прочность образцов при изгибе

Согласно ГОСТ 25246-82 «Бетоны химически стойкие» в зависимости от стойкости в агрессивных средах, образцы подразделяются на:

– высокостойкие – Кх.с. ≥ 0,8;

– стойкие – 0,5 ≤ Кх.с. ≤ 0,8;

– относительно стойкие – 0,3 ≤ Кх.с. ≤ 0,5;

– нестойкие – Кх.с.≤ 0,3.

Рисунок 2 — Обеспечение защиты арматуры в бетоне

Бетон с добавкой «Пенетрон Адмикс» является высокостойким во всех агрессивных средах с коэффициентами стойкости от 0,95 до 1,26. Потеря массы при этом составила от -0,25% до -0,62%, что подтверждает стойкость бетона к нахождению длительное время в вышеуказанных средах. Таким образом, использование добавки «Пенетрон Адмикс» позволит значительно продлить срок службы бетонных дорог, а следовательно, и снизить затраты на их эксплуатацию.

Ниже мы подробно разбираем особенности применения добавки «Пенетрон Адмикс» на объектах дорожного строительства.

ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ДОБАВКОЙ «ПЕНЕТРОН АДМИКС»

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Дорожные одежды с монолитными цементобетонными покрытиями относятся к жестким дорожным одеждам и имеют следующие конструктивные слои: покрытие, основание и дополнительные слои основания, выполняющие морозозащитные, дренирующие и теплоизолирующие функции. Типовые конструкции дорожных одежд с монолитным цементобетонным покрытием приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Типовые конструкции дорожных одежд с монолитным цементобетонным покрытием:

1 – цементобетон; 2 – бетон классов по прочности при изгибе Btb0,8 – Btb1,2; 3 – щебень; 4 – песок или другой материал, укрепленный вяжущим; 5 – песок или гравийно-песчаная смесь; 6 – прослойка из полиэтиленовой пленки.

Дорожные одежды с монолитными цементобетонными покрытиями сооружают на заранее подготовленном земляном полотне. Бетонные покрытия следует строить одинаковой толщины по всей ширине.

2. ТРЕБОВАНИЯ К БЕТОНУ

Для устройства монолитных цементобетонных покрытий автомобильных дорог следует применять тяжелый бетон, удовлетворяющий требованиям национальных стандартов. Минимальная величина класса (марки) бетона по прочности на растяжение при изгибе должна быть не менее Btв 4 и на сжатие для покрытий автомобильных дорог всех категорий должна соответствовать классу В40 [5].

Бетон покрытий должен характеризоваться маркой по морозостойкости не менее F200 при испытании по второму базовому методу ГОСТ 10060.0 для всех климатических условий района строительства и для автомобильных дорог всех категорий. Обеспечить морозостойкость бетона покрытий автомобильных дорог помогут специальные добавки, снижающие проницаемость бетона, например, «Пенетрон Адмикс».

3. ТРЕБОВАНИЯ К БЕТОННОЙ СМЕСИ

Бетонная смесь для бетона покрытий, устраиваемых в скользящей опалубке, должна соответствовать марке П1 (ОК от 1 до 4 см) по удобоукладываемости по ГОСТ 7473 и требуемому объему вовлеченного воздуха от 5 % до 7 % по ГОСТ 26633. Введение добавки для бетонов «Пенетрон Адмикс» не влияет на подвижность бетонной смеси, в количество вовлеченного воздуха приблизительно равно его содержанию в бетонной смеси контрольного состава. При этом добавка для бетона «Пенетрон Адмикс» предотвращает расслоение бетонной смеси.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕМЕНТУ

Цемент для бетона покрытий должен соответствовать требованиям ГОСТ 31108, ГОСТ 30515. Для бетона покрытий следует применять цемент без минеральных добавок или вспомогательных компонентов классов ЦЕМ I 42,5 Н или ЦЕМ I 52,2 Н. 3 В бетоне покрытий не допускается использовать цемент, обладающий признаками ложного схватывания. Добавка для бетонов «Пенетрон Адмикс» совместима с любыми цементами и не приводит к ложному схватыванию бетонной смеси.

Применение цемента с температурой более плюс 30 °С для приготовления бетона покрытий не допускается. Содержание минерала С3А в цементе для бетона покрытий не должно превышать 8,0 % по массе, в соответствии с ГОСТ 10178. Общее содержание щелочных оксидов в цементе для бетона покрытий в пересчете на Na2O не должно превышать 0,8 % по массе, в соответствии с ГОСТ 10178.

5. ВВЕДЕНИЕ ДОБАВКИ «ПЕНЕТРОН АДМИКС»

Температура применения добавки «Пенетрон Адмикс» соответствует действующим нормам, при которых возможно проведение бетонных работ.

Расход добавки составляет 1 % от массы цемента в бетонной смеси или 4 кг добавки на 1 м3 бетонной смеси.

В автобетоновоз «Пенетрон Адмикс» вводить в виде раствора в пропорции 2,5 л воды на 4 кг сухой добавки или 1 часть воды на 1,5 части сухой добавки по объему. Приготовленный раствор добавки использовать в течение 5 минут. Перемешать раствор в автобетоновозе не менее 10 минут при повышенных оборотах смесителя.

В сухом виде добавку «Пенетрон Адмикс» вводить через дозаторы сухих добавок производственной линии РБУ. Возможно введение расчетного количества добавки вместе с инертными материалами. Во время работ использовать перчатки резиновые, перчатки х/б, респиратор, очки защитные, спецодежду из плотной ткани, сапоги. При попадании смеси на кожу или в глаза немедленно промыть водой и обратиться к врачу.

6. УХОД ЗА СВЕЖЕУЛОЖЕННОЙ БЕТОННОЙ СМЕСЬЮ

В качестве материалов для ухода за свежеуложенным бетоном покрытия следует применять пленкообразующие паронепроницаемые материалы на основе водной дисперсии парафинов или на основе водной дисперсии латексов. Пленкообразующие паронепроницаемые материалы для ухода за свежеуложенным бетоном должны удовлетворять следующим требованиям: – создавать сплошную пленку, обладающую достаточной влагозадерживающей способностью и сцеплением с бетоном в течение не менее 28 суток. Период формирования пленки при температуре воздуха плюс 20 °С не должен превышать 5 часов. Пленка должна иметь цвет светлых тонов.

Источник https://penetron.ru/new-building/transportnaya-infrastruktura/uvelichenie-dolgovechnosti-dorogo-s-tsementobetonnim-pokritiem