Дорожные бетонные покрытия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дорожные бетонные покрытия

Содержание

Введение

1. Требования к дорожным бетонам

1.1 Требования к составляющим

1.2 Требования к бетонной смеси

2. Стойкость бетона к внешним воздействиям

3. Модификаторы для дорожных бетонов

Список используемой литературы

Введение

Строительство качественных долговечных дорог актуальная и острая проблема в современном мире.

В настоящее время высокая интенсивность и грузонапряженность движения на наших дорогах требует прочных дорожных покрытий с долгим сроком службы. Дорожные бетонные покрытия даже при высокой нагрузке имеют длительный срок службы, а так же не значительные расходы на текущий ремонт. Таким образом, бетонные дорожные покрытия - это экономичный способ строительства.

Дорожный бетон относят к тяжелым бетонам. По назначению он подразделяется на бетон для однослойных покрытий, для верхнего и нижнего слоев двухслойных покрытий, а также для оснований усовершенствованных покрытий. К дорожному бетону предъявляют требования по прочности при сжатии, растяжении при изгибе, морозостойкости, истираемости.

Бетон является экологическим строительным материалом и не представляет никакой опасности для почвы и грунтовых вод. Поверхность бетона способна поглощать шум, а светлое покрытие особенно выигрывает в темное время суток и при влажности. По сравнению с асфальтобетоном имеет много положительных свойств -- он более прочен, менее подвержен действию повышенных температур в жаркое время года, обладает необходимым сопротивлением трению, возникающему при интенсивном движении транспорта. Поэтому бетонные дорожные покрытия хорошо подходят для нового строительства и реконструкции автомобильных дорог, а также автобусных остановок и велосипедных дорожек.

1. Требования к дорожным бетонам

Состав дорожного бетона следует подбирать по ГОСТ 27006 из условия обеспечения обоих требуемых значений прочности, соответствующих проектным классам бетона по прочности, на растяжение при изгибе и на сжатие.

1.1 Требования к составляющим

ЦЕМЕНТ

Требования к строительно-техническим свойствам цементов для дорожного бетона сформулированы в ныне действующем стандарте ГОСТ 10178-85. Согласно этому стандарту при строительстве применяют цемент, изготовленный на основе клинкера нормированного состава с содержанием С3А не более 7 % по массе, марок ПЦ 500-Д0-Н, а также ПЦ 400-Д20-Н, ПЦ 500-Д20-Н. При этом в качестве добавки разрешается использовать только доменный гранулированный шлак в количестве не более 15 %, а удельная поверхность цемента должна быть не менее 280 м2/кг. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 2 часа после затворения.

В настоящее время действует также национальный стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО-10178-98 "Цементы дорожные. Технические условия", гармонизированный с международными требованиями. Стандартом установлены более жесткие требования к дорожным цементам, чем в ГОСТ 10178-85. Так, содержание С3А в клинкере не должно превышать 7 %, введён норматив по водоотделению, равномерность изменения объема характеризуется величиной расширения, увеличен ассортимент дорожных цементов за счет цементов с добавками для дорожных оснований.

ПЕСОК

В качестве мелкого заполнителя в дорожном бетоне применяют пески природные или дробленые, в том числе обогащенные и фракционированные. В некоторых случаях целесообразно использовать пески из отсевов дробления, в том числе обогащенные и природные пески. Мелкий заполнитель должен соответствовать требованиям стандартов ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 26633 -91.

Допустимое содержание пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям, в песке, используемом в качестве заполнителя для дорожных бетонов, не должно превышать следующих значений:

- аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и др.) - не более 50 ммоль/л;

- сера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирротин и др.) и сульфаты (гипс, ангидрит и др.) в пересчете на SO - не более 1,0%; пирит в пересчете на SO - не более 4% по массе;

- слюда - не более 2% по массе;

- галлоидные соединения (галит, сильвин и др.), включающие в себя водорастворимые хлориды, в пересчете на ион хлора - не более 0,15% по массе;

- уголь - не более 1% по массе;

- органические примеси (гумусовые кислоты) - менее количества, придающего раствору гидроксида натрия (колориметрическая проба по ГОСТ 8267) окраску, соответствующую цвету эталона или темнее этого цвета. Использование песка, не отвечающего этому требованию, допускается только после получения положительных результатов испытаний песка в бетоне или растворе на характеристики долговечности.

ЩЕБЕНЬ

В качестве крупного заполнителя в дорожном бетоне используют щебень из природного камня и попутно добываемых пород и отходов горно-обогатительных предприятий по ГОСТ 8267-93. При наибольшей крупности зерен заполнителя, равной 80 мм, допускается по согласованию с потребителем поставка смеси фракций размером от 5 до 40 мм. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не должно превышать (%, по массе):

2 -- для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий дорог; 3 -- для нижнего слоя двухслойных покрытий и оснований усовершенствованных капитальных покрытий дорог.

Содержания вредных компонентов в щебне должно быть, не более:

- 50 ммоль/л аморфных разновидностей диоксида кремния, растворимых в щелочах;

- 1,5% по массе сульфатов (гипс, ангидрит) и сульфидов, кроме пирита (марказит, пирротин, гипс, ангидрит и др.) в пересчете на SO;

- 4% по массе пирита;

- 15% по объему слоистых силикатов, если слюды, гидрослюды, хлориты и другие являются породообразующими минералами;

- 0,1% по массе галоидных соединений (галит, сильвин и др., включая водорастворимые хлориды) в пересчете на ион хлора;

- 0,25% по массе свободных волокон асбеста;

- 1,0% по массе угля и древесных остатков;

- 10% по объему каждого из перечисленных породообразующих минералов (магнетита, гетита, гематита и др., апатита, нефелина, фосфорита) или их суммы в количестве не более 15%.

Так же на качество дорожных бетонов влияют другие характеристики щебня, такие как морозостойкость и прочность.

В изготовлении дорожных бетонов используют щебень с маркой по морозостойкости не менее F300, а по прочности М1400-1600.

Щебень для строительства дорог можно условно разбить на две части:

- Доломит, известняк и другие скальные, осадочные, рыхлые породы, фракция которых составляет 5-20, 20-40, 40-70, 0-40 и 0-70 мм. Основное применение такого щебня - это создание оснований, нижних слоев дороги.

- Габбро, гранит, диабаз и другие магматические и метаморфические горные породы фракций 5-20 мм и 20-40 мм.

Гранитный щебень: -- Содержание зерен щебня пластинчатой (лещадной) и игловатой формы, в процентах по массе 18-25. Объемный насыпной вес щебня 1,37 т.м3 -- Морозостойкость щебня F-400 -- Марка гранитного щебня по прочности 1400 -- Марка щебня гранитного по износу И-1 -- Содержание в щебне зерен слабых пород 0,2-3,5% -- гранитный щебень соответствует ГОСТ 8267-93

Гранитный щебень -- эффективный и износостойкий заполнитель для изготовления дорожных бетонов. Щебень из магматических и метаморфических пород. Щебень фракции 5-10 мм -- самый лучший крупный заполнитель для высокомарочного бетона.

Известковый щебень:

-- Содержание зерен щебня пластинчатой (лещадной) и игловатой формы, в % по массе 10-12 % -- Содержание пылевидных и глинистых частиц в % по массе 1,5-2 % (0-0,20%) -- Марка щебня по прочности (дробности) др. 11-16% М600(800) -- Содержание в щебне зерен слабых пород в % по массе 5-9 % -- Марка по морозостойкости известнякового щебня F150 -- Насыпная плотность щебня известкового 1300 кг/м3 -- Влажность щебня 3-4% -- Пористость щебня 5,4-7,3 % , пустотность 48,1-50,8 % -- Водопоглощение щебня 2,5 %

Известняк -- уникальный строительный материал, обладающий высокой устойчивостью к температурным перепадам: он выдерживает до 100 циклов замораживания и оттаивания, не утратив своих прочностных характеристик. Щебень из скальных и рыхлых горных пород.

Известняковый щебень менее прочен, чем гранитный.

1.2 Требования к бетонной смеси

Бетонная смесь должна иметь подобранный зерновой состав с достаточным количеством песка и растворной части, хорошую удобоукладываемость (отделываемость), обеспечивающую получение ровной и замкнутой поверхности покрытия при принятой подвижности или жесткости, высокую воздухоудерживающую способность.

Наиболее существенное положительное влияние на воздухоудерживающую способность бетонной смеси оказывает увеличение количества воздухововлекающей добавки, дисперсности песка и относительной доли песка в смеси заполнителей, характеризуемой коэффициентом раздвижки щебня раствором.

Малоподвижные и жесткие бетонные смеси, низкие значения водоцементного фактора, высококачественные цементы, характеризуемые малым водоотделением, пластифицирующие и особенно воздухововлекающие добавки, повышающие связность смеси, -- все это обеспечивает высокую устойчивость бетонных смесей против расслоения.

Технические требования к составу бетонных смесей выражаются в нормировании водоцементного отношения (не более 0,5) и воздухосодержания (5-7 % на месте укладки бетона.

Для обеспечения требуемой морозостойкости бетонные смеси для устройства бетонных дорожных покрытий должны содержать в своём объёме определенное количество вовлеченного воздуха, формирующего в бетоне систему условно-замкнутых пор. Объём вовлеченного воздуха в бетонной смеси для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий должен составлять 5…6 %, для нижнего слоя двухслойных покрытий - 3,5…4,5 %. Марка дорожного бетона по морозостойкости должна быть F2. Морозостойкость бетона обеспечивается применением морозостойкого щебня, специального портландцемента и созданием однородной структуры при оптимальном расходе цемента и минимальном водоцементном отношении, а также введением в смесь гидрофобных и воздухововлекающих добавок. строительство дорога бетонный грузонапряженность

2. Стойкость бетона к внешним воздействиям

Среди основных свойств дорожных бетонов, влияющих на длительность срока их эксплуатации без изменения структуры, можно выделить два основных:

1. Прочность бетона: при сжатии, на растяжение при изгибе.

2. Стойкость: к замораживанию/оттаиванию, к воздействию высоких температур, к воздействию влаги.

Морозостойкость бетона

Воздействие на бетон поочередного замораживания/оттаивания приводит к его растрескиванию. Объясняется это тем, что в замороженном состоянии влага, находящаяся в порах материала, превращается в лед, а значит, увеличивается в объеме (до 10%). Это приводит к повышенному внутреннему напряжению бетона, а в результате и к его растрескиванию и разрушению.

Повышение морозостойкости бетона происходит за счет уменьшения показателей макро и микропористости, а также введением гидрофобных воздухововлекающих добавок. С их помощью в бетоне образуются резервные поры, не заполняемые водой в обычных условиях. При замерзании воды, уже попавшей внутрь бетона, часть ее перемещается в эти поры, тем самым снимая внутреннее давление. Использование глиноземистых цементов также увеличивает морозостойкость материала.

Устойчивость к воздействию повышенных температур

Под воздействием высоких температур, дорожный бетон теряет прочность и дает усадку вследствие потери цеолитной, абсорбционной и кристаллизационной воды. Это приводит к растрескиванию, частичному, а затем и полному разрушению бетона.

Водонепроницаемость бетона

Разрушение бетона под воздействием жидких сред происходит не только при отрицательных температурах. Влага имеет свойство вымывать легкорастворимые компоненты из любого вещества, а один из компонентов, при затворении бетонного теста, гашеная известь (гидрат окиси кальция) - водорастворимое вещество. Его вымывание приводит к нарушению структуры и разрушению бетонных плит. Кроме того, находящиеся в воде кислотные компоненты также оказывают неблагоприятное влияние на состояние материала. На сегодняшний день существуют различные способы защиты бетона от разрушения вследствие воздействия влаги.

Избежать негативного влияния воды можно использованием пуццоланового или сульфатостойкого портландцемента, введением в раствор гидрофобных добавок в бетон для водонепроницаемости, а также применением специальных пленкообразующих покрытий, препятствующих проникновению влаги и уплотняющих добавок.

3. Модификаторы для дорожных бетонов

Дорожные бетоны эксплуатируются в условиях интенсивного воздействия истирающих, ударных, изгибающих нагрузок, циклического замораживания-оттаивания, а так же увлажнения-высушивания.

Для лучшей восприимчивости бетона к перечисленным нагрузкам, в бетон необходимо вводить модификаторы, такие как:

- Активные минеральные добавки

- Пластификаторы

- Ускорители твердения (при отсутствии ТВО; в нормальных условиях)

- Воздухововлекающие добавки

Пластификаторы

Согласно ГОСТ 24211, пластификаторы относят к добавкам, регулирующим свойства бетонных смесей, которые должны обеспечивать увеличение ее подвижности, но без снижения прочности бетона более чем на 5%. Кроме того пластификаторы обеспечивают для бетонной смеси снижение расслаиваемости и увеличение воздухововлечения. Получаемый с использованием этих добавок дорожный бетон имеет высокую прочность, плотность, снижение деформаций усадки и ползучести, а так же значительная экономия цемента до 20…30%.

Одна из достаточно эффективных советских добавок-пластификаторов является С-3.

Принцип действия добавки С-3 в бетоне, как и других пластификаторов, основывается на ослаблении коагуляционного взаимодействия новообразований в цементном тесте в первые минуты (часы) после затворения сухих составляющих бетонной смеси водой, на диспергирующем действии добавки в цементных системах. Добавки-суперпластификаторы, в отличие от обычных пластифицирующих добавок типа ЛСТ, можно применять в более высоких дозировках (в 2-5 раз), не опасаясь каких-либо отрицательных побочных действий на бетон, что является основой их более высокой эффективности.

Воздухововлекающие добавки

К воздухововлекающим добавкам относят поверхностно активные вещества. Их действие связано с адсорбцией молекул ПАВ на границе раздела фаз, понижением натяжения в них поверхностного слоя и вовлечением воздуха (процесс образования мельчайших пузырьков воздуха). За счет воздухововлечения понижается водонепроницаемость и повышается морозостойкость дорожных бетонов.

В дорожных бетонах воздухововлекающей добавкой является добавка на основе очищенного сульфатного мыла - ППФ с целью создать определенный объем условно-замкнутых пор в структуре бетона, которые обеспечивают его необходимую морозостойкость.

Добавка ППФ по химическому составу представляет собой водный раствор смеси натриевых солей смоляных и жирных кислот с включением небольшого количества неомыляемых веществ и до 4 % этилового спирта.

Для значительного повышения морозостойкости дорожных бетонов эти добавки используются в комплексе с пластификаторами и уплотнителями.

Ускорители твердения

При строительстве дорог, ускорители твердения способствуют: активизации набора прочности бетона, обеспечению твердения при зимнем бетонировании, что значительно ускоряет строительные работы.

Из ускорителей твердения бетона самый популярный это - хлорид кальция (CaCl). Помимо ускорения химической реакции, увеличивает усадку бетонной смеси, а так же уменьшает стойкость бетона к морозной агрессии.

Добавки - ускорители на основе хлоридов и сульфатов нельзя вводить в бетон в количестве более 2% в расчете на цемент.

Активные минеральные добавки

АМД называют неорганические природные и искусственные материалы, обладающие пуццолановым и гидравлическими свойствами.

АМД повышают плотность, водонепроницаемость, морозостойкость дорожных бетонов, а так же уменьшают расход цемента.

Для дорожных бетонов отлично подходит микрокремнезем. При увеличении количества этой добавки, способствует повышению прочности бетона при сжатии и изгибе, что крайне важно для дорожных бетонов.

Другими словами, за счёт применения микрокремнезёма можно повысить прочность бетона, в среднем, на 20% или на столько же снизить расход портландцемента в бетоне. В то же время, проведенные исследования выявили случаи заметного снижения морозостойкости дорожных бетонов при введении в их состав микрокремнезёма. При этом, указанное снижение морозостойкости происходит, несмотря на получаемую высокую прочность, низкую капиллярную пористость и существенную величину условно-закрытой пористости бетона, на наличие воздухововлекающей добавки и требуемого объёма вовлечённого воздуха в бетонной смеси.

Список используемой литературы

1. ГОСТ 26633 -91. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. -- Взамен ГОСТ 10268-80, ГОСТ 26633-85; Введ. 01.01.92. -- М.: ИПК Изд-во стандартов, 1991. -22 с).

2. ГОСТ 7473 -94 . Смеси бетонные. Технические условия. -- М.: МНТКС, 1996. -- 15 с).

3. ГОСТ 8267-93.(2003). Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 10 с.

4. Модификаторы цементных бетонов и растворов (Технические характеристики и механизм действия) / Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я., Гамалий Е.А., Черных Т.Н., Зимич В.В. - Челябинск: ООО "Искра Профи", 2012. - 202 с.

5. Коррозия бетона: монография / Б.Я. Трофимов, М.И. Муштаков. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. - 310 с.

Размещено на Allbest.ru