Бетоны специального назначения

В конструкциях, которые эксплуатируются в специфических условиях, применяют бетоны специального назначения, обеспечивающие безотказную работу конструкции в течение заданного срока службы. К таким видам бетонов могут быть отнесены некоторые разновидности тяжелого бетона (гидротехнический бетон, бетон для дорожных и аэродромных покрытий и др.), а также специальные бетоны по классификации ГОСТ 25192-82 (жаростойкие, химически стойкие, радиационно-защитные, декоративные и др.).

Дорожный цементобетон

Дорожный цементобетон — разновидность тяжелого бетона, обладающая повышенной прочностью на растяжение при изгибе, износо- и морозостойкостью. Этот вид специального бетона применяют для устройства цементобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, дорог промышленных предприятий.

Бетон в указанных дорожных конструкциях работает в тяжелых условиях. Он подвергается воздействию:

  • ? многократно повторяющихся динамических нагрузок;
  • ? воды;
  • ? морозных циклов замораживания-оттаивания с одновременным влиянием солей, применяемых для борьбы с гололедом (NaCl).

Под действием транспортных нагрузок бетонное покрытие работает на изгиб как плита на упругом основании. Именно поэтому основным показателем механических свойств дорожного бетона является прочность на растяжение при изгибе. Прочность на сжатие для дорожных бетонов является косвенной характеристикой их износостойкости. Исследования показали, что при прочности на сжатие выше 30 МПа сопротивление истираемости дорожных покрытий будет достаточным (табл. 5.15).

Таблица 5.15

Рекомендуемые классы бетона по прочности для различных конструктивных слоев дорожных покрытий

Назначение бетона

Минимальный проектный класс, МПа (марка, кгс/см2), бетона по прочности*

на растяжение при изгибе

на сжатие

Однослойное или верхний слой двухслойного покрытия дорог I и II категории

4,0(50)

30 (400)

Нижний слой двухслойного покрытия дорог I и II категории

3,2(40)

22,5(300)

Однослойное или верхний слой двухслойного покрытия дорог III категории

3,6(45)

27,5(350)

Нижний слой двухслойного покрытия дорог III категории

2,8(35)

20(250)

Однослойное или верхний слой двухслойного покрытия дорог IV категории

3,2(40)

25(300)

Окончание табл. 5.15

Назначение бетона

Минимальный проектный класс, МПа (марка, кгс/см2), бетона по прочности*

на растяжение при изгибе

на сжатие

Нижний слой двухслойного покрытия дорог IV категории

2,4 (30)

15 (200)

Основание дорог I-V категорий

1,2(15)

5(75)

*В скобках приведены значения ближайших к данному классу марок бетона для дорожных покрытий согласно Инструкции по строительству цементобетонных покрытий ВСН 139-80.

К важнейшим свойствам дорожного бетона относятся его деформативные свойства, характеризующие способность бетона деформироваться под действием нагрузки и температурновлажностных факторов внешней среды.

Деформативные свойства бетона оцениваются значениями:

  • ? модуля упругости (2 • 104 МПа);
  • ? коэффициента линейного температурного расширения (до 10 * 1(Г6 на 1 °С);
  • ? коэффициента Пуассона ( 0,18...0,22).

Эти характеристики (наряду с прочностью бетона на растяжение при изгибе) используются при расчете бетонных покрытий и оснований.

В технологии дорожных бетонов необходимо учитывать усадку, т.е. уменьшение их объема со временем в результате контракции цементного теста и потери им влаги в процессе твердения бетона. Под влиянием усадки поверхность бетонной плиты подвергается усадочным деформациям, существенно снижающим долговечность бетона. Наибольшее развитие усадочных деформаций приходится на первые часы и дни твердения бетона и при неблагоприятных условиях твердения может достигать 5...6 мм/м. Уменьшение В/Ц и содержания цемента в единице объема бетона, правильная разработка и осуществление операций по уходу за бетоном, направленных на предотвращение испарения из него влаги в начальный период твердения, способствуют уменьшению деформаций усадки.

Долговечность дорожного бетона по современным представлениям определяется его стойкостью к одновременно воздействующим на него агрессивным факторам и внешней нагрузке. Из агрессивных факторов наибольшее разрушающее действие на дорожный бетон оказывает циклическое замораживание и оттаивание в присутствии хлористых солей, применяемых при эксплуатации дорог для борьбы с гололедом. По действующим нормативным документам относительной оценкой долговечности дорожного бетона является марка по морозостойкости.

Морозостойкость бетона, его прочность и сопротивление поверхностному износу возрастают с уменьшением В/Ц.

Бетон однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий должен иметь высокую морозостойкость:

  • ? в суровом климате (среднемесячная температура наиболее холодного месяца в году ниже -15°С) марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже F200;
  • ? в умеренном климате (температура -5...-15 °С) марка бетона F150;
  • ? в мягком климате (температура 0...-5 °С) марка бетона F100.

Основной причиной разрушения бетона при воздействии солей и мороза является то, что на глубине 10... 12 мм от поверхности происходит выкристаллизовывание льда и гидратов солей. Расширение льда, образующегося из растворов солей, составляет 1,5...3 % его первоначального объема, в то время как для пресного льда оно не превышает 0,1 %. На структуру льда влияет пространство, в котором он образуется, т.е. характер пористости бетона, которую следует регулировать добавками ПАВ. Повышение морозостойкости при применении ПАВ вызывается дополнительно вовлеченным воздухом. Пузырьки воздуха блокируют ходы сообщения между отдельными капиллярами, сеть которых оказывается разъединенной минерализованными пузырьками. Поры, образующиеся в бетонной смеси, не заполняются водой при увлажнении затвердевшего бетона и в качестве демпферного пространства воспринимают давление замерзшей воды.

Для снижения расхода цемента и улучшения свойств бетонной смеси и бетона дорожных и аэродромных покрытий, помимо воздухововлекающих добавок, необходимо применять пластифицирующие добавки. Наиболее широкое применение получила комплексная добавка, состоящая из лигносульфона- та технического (Л СТ, расход 0,15...0,25%)и смолы нейтрализованной воздухововлекающей (СНВ, расход 0,001...0,025 %).

Требования к цементам и щебню. Для бетона дорожных и аэродромных покрытий применяют бездобавочные цементы ПЦ400 и ПЦ500, изготовленные на основе клинкера с содержанием ЗСаОА1203 < 8 % по массе. В качестве минеральной добавки допускается применять гранулированный шлак в количестве не более 15 %. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 2 ч.

Для бетона, применяемого в однослойном и верхнем слое двухслойного покрытия, прочность щебня из изверженных пород должна быть не менее 120 МПа, из осадочных пород — не менее 80 МПа. В бетоне для нижнего слоя двухслойных покрытий прочность щебня из изверженных пород должна составлять не менее 80 МПа, щебня из осадочных пород — более 60 МПа.

Использование активированного (свежедробленого) щебня позволяет получить бетон с более высокой прочностью на растяжение при изгибе.

Наибольший размер зерен щебня или гравия должен быть не более:

  • ? для верхнего слоя двухслойных покрытий — 20 мм;
  • ? для однослойных и нижнего слоя двухслойных покрытий — 40 мм;
  • ? для оснований — 70 мм.

Морозостойкость щебня из плотных горных пород и гравия для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий, в зависимости от климатических условий, должна быть меньше морозостойкости бетона.

Требования к удобоукладываемости и продолжительности транспортирования бетонной смеси (в открытых автосамосвалах). На качество уплотнения бетонной смеси в покрытии, а следовательно, и на свойства бетона оказывает влияние удобоукладываемость смеси на месте бетонирования. В зависимости от способа уплотнения удобоукладываемость нормируется ГОСТ 10181.1-81 (табл. 5.16).

Таблица 5.16

Назначение удобоукладываемости бетонной смеси в зависимости от вида машинного уплотнения

Машины и оборудование для уплотнения бетонной смеси в покрытии (основании)

Удобоукладываемость

Подвижность, см, не более

Жесткость, с, не менее

Бетоноукладчик на колесно-рельсовом ходу (в рельс-формах)

2

8

Бетоноукладчик со скользящей опалубкой при скорости движения, м/мин:

2 и менее

2

10

2...2,5

3

5

2,5...3,0

4

Площадочный вибратор и виброрейки

4

Вибрационные катки и другое аналогичное оборудование

30

Продолжительность транспортирования бетонной смеси не должна превышать 30 мин при температуре воздуха 20...30 °С и 60 мин при температуре воздуха ниже 20 °С .

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >