Анализ технологических приемов повышения трещиностойкости дорожных одежд

Канд. техн. наук И.А. Паткина, инженер П.Н. Рогачев (ФГУП «РОСДОРНИИ»)

Конт. информация: 8(499)747-62-91;

[email protected]

В статье приведен анализ конструктивных и технологических методов повышения трещиностойкости дорожных одежд. Изложены основные концепции имеющихся и перспективных технологических ме- тодов повышения трещиностойкости конструктивных слоев дорож- ных одежд, включая слои из цементобетона.

Ключевые слова: полимербетоны, смешанные органоминеральные вя- жущие, поверхностно-активное вещество, демпфирующие добавки – наполнители, микро- и макроструктуры бетона, модификаторы поли- функционального действия, фибробетоны.

Трещинообразование на поверхности дорожного покрытия –

сложный процесс, зависящий от многих факторов.

По характеру образования трещины можно объединить в сле- дующие основные группы:

· усталостные, возникающие от ударно-динамических воздействий движущегося автотранспорта в слоях покрытия из асфальто- и цементобетона;

· контракционные и усадочные, возникающие в твердеющем це- ментобетоне за счет температурных воздействий и внутренних контракционных напряжений;

· отраженные, копирующие температурные трещины или темпера- турные швы в слоях жесткого основания.

Борьба с трещинообразованием в конструктивных слоях дорож- ных одежд ведется различными способами, которые могут быть объе- динены в две группы.

Первая группа – конструктивные способы:

· устройство слоев износа или тонких защитных слоев с примене- нием мембранных технологий из литых асфальтовых смесей, ли- тых эмульсионно-минеральных смесей, в том числе «Сларри- Сил» и т.д. [1];

· устройство слоев усиления из композиционных материалов типа

«Аккодуит», щебнемастичного асфальтобетона и др. [1,2];

· устройство трещинопрерывающих слоев из дискретных порис- тых материалов с добавкой натуральных или синтетических во- локон (черный щебень, черный песок и т.д.), снижающих трение между покрытием и основанием. Для устройства трещинопреры- вающих слоев применяют различные нетканые и сетчатые мате- риалы, пропитанные битумом или в сочетании со специальной смесью [3]. Известно применение сеток из высокопрочного по- лиэстера, полиэтилена и полипропилена (Дорнит, Hatelit, Glass Grid, Tensar, Polyfelt и др.). Имеется опыт применения в асфаль- тобетоне дисперсных добавок на основе целлюлозы типа «Виа- топ», «Интерфибра» и т.д.;

· увеличение толщины слоя асфальтобетонного покрытия до 15–18 см с целью уменьшения амплитуды суточных колебаний температур;

· нарезка швов в слое покрытия, в том числе асфальтобетонного, над швами и трещинами цементобетонного основания или по-

крытия (при реконструкции и ремонте дорожной одежды);

· дробление жесткого основания на отдельные блоки для умень- шения величин температурных деформаций [1,2,4].

Вторая группа – технологические способы:

· увеличение релаксационной и деформативной способности ас- фальтобетона при низких температурах за счет модификации би- тума полимерными добавками на основе каучука, резин, термо-

эластопластов и т.д. [5];

· применение традиционного армирования металлической или стеклопластиковой арматурой, а также дисперсного армирования как цементо-, так и асфальтобетона;

· применение тощих низкомарочных бетонов с минимальным рас- ходом цемента в полужестких дорожных одеждах;

· увеличение деформативности цементобетона и материалов, ук- репленных неорганическими вяжущими, за счет применения

комплексных, полимерных и медленно твердеющих вяжущих, новых видов поверхностно-активных веществ (ПАВ), а также со- вершенствования методов управления структурообразованием цементобетона.

Проведенный краткий анализ позволяет заключить, что основное внимание в настоящее время в области дорожного строительства уделя- ется совершенствованию свойств материалов на основе органических вяжущих. В то же время, следует обратить внимание на то, что устрой- ство жестких и полужестких дорожных одежд с применением конструк-

тивных слоев из цементобетона во многих случаях не только оправдано, но и необходимо [1], например, на дорогах с высокой грузонапряженно- стью и интенсивностью движения I и II категорий [6].

Однако объемы применения цементобетона при строительстве автомобильных дорог в России постоянно снижаются. Доля дорог с це- ментобетонными покрытиями за период с 1993 по 1999 гг. уменьшилась с 2,0 до 1,8 %.

Причиной такого положения стало ошибочное мнение о непри- годности цементобетона для российских условий по следующим причи- нам:

· снижения проектного срока службы цементобетонных покрытий до ремонта, фактически составляющего 10–12 лет;

· разрушения поверхностного слоя покрытия в первый год экс- плуатации под воздействием противогололедных солей;

· сложности ремонта цементобетонных покрытий из-за появления отраженных трещин над швами ремонтного покрытия [6].

Подобная аргументация является следствием отставания дорож- ного материаловедения от современных достижений в области техноло- гии бетона. Накопление и использование новых знаний и информации в этой области к концу века резко интенсифицировало характер развития технологии бетона.

Составляющими новых бетонов служат известные компоненты: цементы, заполнители, высокоэффективные химические добавки, реак- ционно-способные или инертные минеральные дисперсные добавки, микроарматура. Однако существенно меняется рецептура бетонных смесей, установлены новые закономерности в проявлении их свойств, уточняется методология бетоноведения. Все это явилось основой для появления новых видов бетонов, таких как бетонов с высоким содержа- нием высокодисперсных активных порошков, получивших название Re- active Powder Concrete (RPC), высокофункциональные бетоны High Per- formance Concrete (HPC) и др. [8-10]. Такие бетоны обладают совершен- но новыми свойствами:

· повышенной однородностью при практическом отсутствии рас- слоения и седиментации;

· высокой плотностью и безусадочностью;

· высокой прочностью и морозостойкостью и др.

Условия получения долговечных цементобетонных дорожных покрытий, сформулированные в [11], могут быть выполнены с учетом вышеприведенных достижений в области технологии бетона.

К тому же, мировая практика строительства говорит об устойчи- вом интересе к цементобетону как перспективному материалу.

Последние десятилетия двадцатого века ознаменовались значи- тельными достижениями в технологии бетона. В эти годы появились и получили широкое распространение новые эффективные вяжущие, мо- дификаторы для вяжущих и бетонов, активные минеральные добавки и наполнители, армирующие волокна, новые технологические приемы и методы получения строительных композитов. Расширились знания о структуре и свойствах бетона, о процессах структурообразования, поя- вилась возможность прогнозирования свойств и активного управления характеристиками материала, успешно развивается компьютерное про- ектирование бетона и автоматизированное управление технологически- ми процессами.

К технологическим приемам повышения трещиностойкости це- ментобетона и материалов, укрепленных неорганическими вяжущими можно отнести перечисленные ниже.