Литые бетонные смеси для дорожных покрытий

Актуальность.

Основным материалом, используемым в настоящее время при устройстве покрытий дорожного полотна является асфальтобетон. Дороги с цементнобетонным покрытием строятся очень мало, хотя по многим показателям они превосходят дороги с асфальтобетонным покрытием. В частности, срок службы цементнобетонного покрытия, как показала практика эксплуатации в СССР и зарубежных странах, составляет не менее 30 лет, тогда как асфальтобетонные покрытия уже через 2 -3 года после ввода в эксплуатацию требуют постоянного ухода и ремонта.

Несмотря на значительные эксплуатационные преимущества цемент-нобетонных покрытий, в Российской Федерации они применяются очень редко и их доля в дорожном строительстве не превышает 3%. Для сравнения, в Европейских странах протяжённость дорог с монолитным цементо-бетонным покрытием составляет примерно 50% от общей протяжённости дорожной сети, а в США — около 60%.

Основная причина такого положения заключается в использовании бетонных смесей с малой удобоукладываемостью, требующих применения специального оборудования как для укладки, так и для уплотнения. Трудоемкость этих работ высока и отрицательно сказывается на скорости производства работ, характеризуется высокой энергоемкостью оборудования.

Расширения использования бетона для устройства дорожных покрытий можно добиться использованием литых бетонных смесей, способных самоуплотняться при укладке.

Одним из путей создания эффективных литых бетонных смесей для дорожных покрытий является оптимизация состава и модифицирование их комплексной добавкой, состоящей из гиперпластификатора, активного аморфного) тонкодисперсного и кристаллического кремнезема и регулятора скорости твердения бетона.

Цель и задачи.

Целью диссертационной работы является создание литого бетона с эффектом самоуплотнения для устройства монолитных дорожных покрытий путем его модификации комплексной добавкой.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

— обосновать возможность создания литого бетона для дорожных покрытий с использованием комплексной добавки;

— оптимизировать компонентные и количественные составы добавок;

— разработать оптимальные составы литого бетона для дорожных покрытий с комплексной добавкой;

— исследовать основные физико-механические и эксплуатационные свойства литого бетона для дорожных покрытий с комплексной добавкой;

— исследовать структуру получаемого бетона;

— разработать рекомендации по приготовлению и укладке литых бетонных смесей для дорожных покрытий с комплексной добавкой;

— произвести производственное опробование результатов исследования;

— осуществить расчёт технико-экономической эффективности применения литого бетона для дорожных покрытий с комплексной добавкой.

Научная новизна.

— теоретически и экспериментально обоснована возможность создания литого самоуплотняющегося бетона для дорожных покрытий путем модифицирования бетонной смеси комплексной добавкой;

— с помощью метода математического планирования эксперимента получены 3-х факторные модели, используемые для оптимизации составов бетона;

— установлены зависимости основных технологических и физикомеханических свойств (удобоукладываемость, прочность на сжатие, растяжение при изгибе) от вида и состава добавок;

— исследованы основные физико-механические и эксплуатационные свойства литого бетона для дорожных покрытий с комплексной добавкой;

— с помощью дифференциального термического анализа, рентгенофа-зового анализа и сканирующей электронной микроскопии установлена взаимосвязь микроструктуры полученного бетона с его основными свойствами.

Практическое значение.

— разработана эффективная комплексная добавка для литого бетона, состоящая из гиперпластификатора, микрокремнезёма и молотого песка;

— разработаны оптимальные составы литого бетона для дорожных покрытий с комплексной добавкой классов по прочности на растяжение при изгибе Вй 4,5.5,5 и В30.50 по прочности на осевое сжатиемарок БЗОО и более по морозостойкости V12-W20 по водонепроницаемости на основе портландцемента марки 500 ДО-Н;

— предложены технологии литых бетонных смеси к условиям Вьетнама с использованием местного материала (рисовые золы) и доказана их экономическая эффективность;

— разработаны рекомендации по приготовлению и укладке литых бетонных смесей с комплексной добавкой для дорожных покрытий;

— произведено производственное опробование результатов исследования путем укладки участка дворовой территории;

— показана технико-экономическая эффективность применения литого бетона, модифицированного комплексной добавкой, для дорожных покрытий.

Внедрение результатов исследований.

— разработаны «Рекомендации по приготовлению и укладке бетонных смесей из литого бетона с комплексной добавкой для дорожных покры.

V и тии ;

— произведено производственное опробование результатов исследования путем укладки участка дворовой территории в г. Ханое (Вьетнам).

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Конгрессе «Строительная наука, техника и технологии: перспективы и пути развития», который состоялся 1−3 ноября 2010 года в рамках деловой программы выставки форума «Строительный сезон-2010», Москва, МВЦ Крокус Экспо и доклад в материалах международного симпозиума «Архитектурная среда: современность, перспективы», 3−4 мая 2012 г. Таджикский технический университет им акад.М. Осими и группа КНАУФ СНГ.

По теме диссертации опубликованы три статьи в научно-технических журналах: «Вестник МГСУ № 3/2012», «Экология урбанизированных территорий № 1/2012» (издания ВАК РФ).

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы из 195 наименований и приложения. Она изложена на 166 страницах текста, набранного с использованием компьютерной техники, содержит 48 рисунков и 57 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Обоснована возможность создания литой бетонной смеси для дорожных покрытий путём модифицирования его структуры комплексной добавкой, состоящей из из гиперпластификатора, активного (аморфного) тонкодисперсного и кристаллического кремнезема, способствующей снижению капиллярной пористости, повышению плотности, получению стабильных новообразований в виде низкоосновных гидросиликатов кальция, а также упрочнению контактной зоны между цементным камнем и заполнителем.

2. Разработана технология литой бетонной смеси для дорожных покрытий, основанная на модификации его структуры комплексной добавкой, состоящей из из гиперпластификатора, активного (аморфного) тонкодисперсного и кристаллического кремнезема.

3. Получена математическая модель зависимости основных строительно-технических свойств от переменных факторов, позволяющая определить оптимальное количество гиперпластификатора, которое варьируется в пределах 0,8. 1,2% от массы портландцемента в зависимости от требуемой удобоукладываемости литых бетонных смесей.

4. Разработаны оптимальные составы литой бетонной смеси для дорожных покрытий с комплексной добавкой применительно к требуемой по технологии удобоукладываемости бетонной смеси (литая, самоуплотняющаяся).

5. Установлены многофакторные зависимости удобоукладываемости, прочности на сжатие и растяжение при изгибе в возрасте 7 и 28 сут.

6. Изучены основные физико-механические свойства (прочность на сжатие и растяжение при изгибе, модуль упругости) литой бетонной смеси.

7. Установлено, что введение в бетонную смеси комплексной добавки даёт возможность повысить предел прочности на сжатие в 2 раза, на растяжение при изгибе в 2,5 раза, модуль упругости в 1,3 раза.

8.

Введение

комплексной добавки в литые бетонные смеси позволяет получить на основе портландцемента марки ПЦ 500 ДО-Н классов В5,5-В6,5 по прочности на растяжение при изгибе и В40-В60 по прочности на осевое сжатиемарок F300 и выше по морозостойкости и W18-W20 по водонепроницаемости.

9. Разработаны «Рекомендации по приготовлению и укладке бетонных смесей из литой бетонной смеси для дорожных покрытий с комплексной добавкой в условиях Вьетнама».

10.Осуществлено производственное опробование литой бетонной смеси для дорожных покрытий с комплексной добавкой при устройстве дорожного покрытия автомобильной стоянки в Хоанг Kay — ХанойВьетнам. Уложен участок площадью 9600 м .