Цементобетон
vs асфальт:
за и против
В России в силу ряда причин сложилась неблагоприятная ситуация с обеспечением нормативных сроков службы дорожных одежд. Фактический межремонтный срок службы дорог даже федеральной дорожной сети составляет 5-7 лет, и в последнее время имеется тенденция к его снижению.
Поистрепались «одёжки» дорожки…
На магистральных автомобильных дорогах преобладают нежесткие дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями (97%) и только 3% дорог с усовершенствованными покрытиями имеют цементобетонные покрытия (по данным МАДИ).
Колейность асфальтобетонных покрытий, трещины и неровности на дорогах свидетельствуют об исчерпании несущей способности дорожных одежд. Постоянно растут объемы «недоремонта» дорог с асфальтобетонным покрытием.
К сожалению, в России после 1990г. практически не строили цементобетонные покрытия на автодорогах. В последнее время в эксплуатацию был введен участок обхода города Новосибирска общей протяженностью 50 километров, выполненный из цементобетона, а в 2009—2012 годах цементобетон был использован при реконструкции участка автомагистрали М-4 «Дон».
Плюсы, с которыми не поспоришь
Основные преимущества дорожных одежд с цементобетонными покрытиями заключаются в том, что при примерно одинаковой строительной стоимости, они обеспечивают значительно более долгий срок службы по сравнению с асфальтобетонными покрытиями. К тому же они требуют значительно меньших затрат на ремонт, а также для того, чтобы обеспечить в перспективе возможность повышения грузоподъемности дорожного покрытия в случае увеличения массы автомашин и интенсивности движения. Цементобетон более вынослив к действию знакопеременных нагрузок. Кроме того, цементобетонные покрытия обеспечивают более безопасную эксплуатацию за счет светлого цвета полотна и высокого сцепления с колесом.
Вот более подробно основные качества цементобетонных покрытий, которые не оставляют сомнений в их преимуществе перед асфальтобетоном:
— существенно большая прочность цементобетона в сравнении с асфальтобетоном;
— стабильность деформативных свойств цементобетона при изменении температуры;
— рост прочности цементобетона во времени при благоприятных условиях эксплуатации;
— доступность оборудования для скоростного строительства бетонных покрытий с высокими показателями ровности;
— высокая износостойкость, морозостойкость дорожного бетона;
— срок службы покрытий до капитального ремонта при высоком качестве строительства и нормальной эксплуатации может достигать 50 лет;
— стабильность коэффициента сцепления покрытия с колесами автомобилей, слабая его зависимость от степени увлажнения.
Весеннее шелушение как тормоз прогресса
Но не так, наверно, все просто с цементобетонными покрытиями, ведь не один же идиотизм «дураков от дорог» заставляет отдавать массовое предпочтение асфальтобетону?!
И в самом деле. Опыт строительства и эксплуатации автомобильных дорог показывает, что одной из основных причин отказа в работе цементобетонных покрытий является интенсивное шелушение поверхности бетона после периода зимнего содержания при действии мороза и антигололедных реагентов. Поэтому естественно морозостойкость бетона является одним из основных показателей качества дорожного бетона.
Задача создания бетонов с гарантированной морозостойкостью заключается не только в повышении марки по морозостойкости, но и в создании структур бетона с прогнозируемыми (не скачкообразными) изменениями свойств в процессе эксплуатации. Причем назначение требований к составу бетона, выбор материалов, обеспечение определенных параметров технологии являются первостепенными условиями создания структур таких долговечных бетонов.
При этом, по мнению специалистов, следует изменить подход к определению и оценке морозостойкости. Современные нормативные документы рассматривают испытания на морозостойкость как браковочные. Испытания на морозостойкость, проводимые по принципу «выдержал — не выдержал» не позволяют дать количественную оценку этому показателю. Чтобы подтвердить гарантированное качество, испытания на морозостойкость нельзя завершать при достижении проектных марок. Марка бетона на морозостойкость должна подтверждаться испытаниями при допускаемом снижении нормативных свойств на базе, следующей в параметрическом ряду марки по морозостойкости.
Новые возможности соответствуют потребностям
В гражданском и промышленном строительстве как в мире, так и в России, произошло внедрение новых технологий цементобетона. Появились бетоны, обладающие прочностью при сжатии 100 МПа и более, развиваются технологии самоуплотняющихся и самовыравнивающихся бетонных смесей, разработаны новые поколения бетонов с высокими эксплуатационными показателями: гарантированной морозостойкостью и коррозионной стойкостью. Получены бетоны с соотношением вода-цемент менее 0,3 с прочностью на растяжение при изгибе более 8,0 МПа, с высокой морозостойкостью, трещиностойкостью.
Параметрический ряд таких бетонов уже введен в нормативные документы, что открывает дорогу их широкому применению. Использование бетонов высокой прочности обеспечивает повышение износостойкости, уменьшения колееобразования и, соответственно, повышение межремонтных сроков.
В решении задач повышения срока службы дорожных одежд могут найти отражение новые типы цементобетона, например, цементобетон с пониженным модулем упругости в основаниях автомобильных дорог. Такие бетоны могут быть получены при использовании специальных демпфирующих и полимерных добавок.
Внедрение новых технологий строительства и добавок для бетонов открывает новые перспективы для развития грунтобетонов. Такие материалы могут с успехом применяться как в основаниях, так и в покрытиях.
В строительстве цементобетонных покрытий и оснований могут быть с успехом использованы мелкие и очень мелкие пески в смеси с отсевами дробления. Введение отсевов дробления в мелкий заполнитель значительно повышают прочность и износостойкость бетона; при этом, бетоны с отсевами дробления могут иметь экономическое и экологическое преимущество за счет предоставления экономических преференций предприятиям, потребляющих отходы промышленности.
Использование мелкозернистых (песчаных) и особомалощебеночных бетонов особенно актуально для многих регионов России с дефицитом квалифицированного и крупного заполнителя.
Перспективным видом цементобетона, применяемым в слоях дорожной одежды, является дренирующий (крупнопористый) бетон. Применение комплекса современных химических и минеральных добавок и тщательный выбор материалов позволяет получить такие бетоны с прочностью более 30,0 МПа.
Эффективному развитию цементобетонных покрытий должна способствовать и технология скоростного ремонта и усиления цементобетона. Новым направлением строительства цементобетонных покрытий, нацеленным на повышение потребительских свойств дороги является устройство защитных слоев, в т.ч. антигололедных, обеспечивающих повышенную износостойкость, пониженный уровень шума при проезде автомобилей.
Нужны актуальные ГОСТы и нормативы
Для расширения масштабов применения перспективных конструкций цементобетонных (жестких) дорожных покрытий необходимо разработать новые методы расчета и конструирования дорожных одежд, в том числе на слабых основаниях, систему проектирования, ориентированную на эксплуатационные условия работы дорожной одежды.
Необходимо также актуализировать современную нормативную базу строительства цементобетонных покрытий с учетом новых в т.ч. гармонизированных с зарубежными стандартами, нормативных документов.
Специалисты НИИЖБа им. А.А.Гвоздева считают необходимым разработку и внедрение (совместно с предприятиями цементной промышленности) единого нормативного документа, регламентирующего качество цемента для дорожных и аэродромных покрытий взамен существующих сегодня четырех стандартов: ГОСТ 10178, ГОСТ 33174, ГОСТ 31108 и ГОСТ Р 55224).
В свете новой редакции Закона о техническом регулировании следует актуализировать нормативную базу, направленную на регламентацию технологии и обеспечение качества при строительстве цементобетонных покрытий (взамен ВСН 139-80).
Для повышения конкурентоспособности цементобетонных покрытий автомобильных дорог в России необходимо изменить подход к оценке к назначению качественных показателей дорожного бетона.
Материал подготовлен на основании статьи специалистов НИИЖБ им. А.А.Гвоздева: руководителя Центра технологии строительства №15 М.Якобсона, ведущего специалиста А.Кузнецова и инженера А.Введенской
Этот материал опубликован в майском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.
Повышение качества дорожного покрытия путем применения цементобетона
Рубрика: 8. Строительство
Дата публикации: 02.10.2015
Статья просмотрена: 1707 раз
Библиографическое описание:
Попова, Е. С. Повышение качества дорожного покрытия путем применения цементобетона / Е. С. Попова. — Текст : непосредственный // Современные тенденции технических наук : материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, октябрь 2015 г.). — Казань : Бук, 2015. — С. 76-79. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/163/8886/ (дата обращения: 11.11.2020).
Важность поставленного вопроса обусловлена существующими реалиями. За последнее десятилетие очень сильно возросло количество автомобилей, постоянно возрастают грузопотоки, скорости движения и грузоподъемности автомобилей — всё это привело к такому росту динамического воздействия на дорожную сеть страны, что на сегодняшний день она оказалась не способной соответствовать восприятию таких нагрузок. Значительная часть федеральных дорог имеет высокую степень износа и исчерпала свою пропускную способность. По данным Федерального дорожного агентства протяженность автомобильных дорог общего пользования с твердым покрытием в РФ к 2015 году составила 519 544,4 км [1]. При этом достаточно большой процент не отвечает нормативным требованиям, что касается автомобильных дорог, относящихся к Тюменской области, здесь не отвечают нормативным требованиям 43,9 % дорог, в ХМАО — 18,6 %, в ЯНАО — 14,5 %. Данную статистику наглядно можно увидеть на рисунке 1.
Рис. 1. Протяженность автомобильных дорог
На сегодняшний день перед дорожниками стоят задачи по внедрению эффективных технологий строительства и реконструкции автомобильных дорог. Создаются стратегии и программы модернизации, но ни в одном документе планирования строительства дорог не говорится о внедрении новых технических решений. Предлагаются способы улучшения асфальтобетона, который является, в основном, не жестким покрытием с низкой морозостойкостью, плохо реагирует на жару, подвержен колееобразованию, работает всего в течении 2–5 лет, особенно в условиях нарастания максимальных нагрузок на дорожное полотно и фактически дороги подлежат ремонту уже через 3–4 года. В тоже время из-за нестабильного положения в экономике, цена на битум растет вместе с ценой на нефть, одновременно растут и бюджеты на строительство. Поэтому проблема качества дорожного покрытия существует и требует решения. Одним из путей решения проблем качества в дорожном строительстве является повышение долговечности дорожных одежд путём расширения применения цементобетона [2].
Стоимость конструкций с покрытиями из цементобетона в настоящее время сопоставима со стоимостью конструкций с асфальтобетонными покрытиями. Расчет стоимости был произведен с использованием данных стоимость 1кв.м покрытия автомобильной дороги 1 технической категории (МКАД — Кашира) [3]. Расчетные данные представлены в таблице 1.
Сравнительная стоимость 1 кв.м конструкции дорожной одежды
Жесткая дорожная одежда
Стоимость с НДС, руб.
Нежесткая дорожная одежда
Стоимость с НДС, руб.
Мелкозернистый асфальтобетон на ПБВ, тип А, марка 1–5см
Крупнозернистый асфальтобетон марка 1–7см
Пористый асфальтобетон марка 1–8см
Технологический слой из щебня М: 600–15см
Технологический слой из щебня М: 600–15см
Морозозащитный слой — 50см
Морозозащитный слой — 50см
Итого стоимость 1кв.м конструкции защитной одежды
Итого стоимость 1кв.м конструкции защитной одежды
— Высокая прочность цементобетона и общая жесткость дорожных одежд с цементобетонными покрытиями, способными выдерживать нагрузки, намного превышающие проектные для асфальтобетона, при одинаковых условиях и требованиях;
— Больший срок службы цементобетонного покрытия (по данным многочисленных исследований отечественной и зарубежной практики в 1,5–2 раза больше, чем у асфальтобетонного);
— Рост прочности цементобетона во времени, что способствует поддержанию его высоких транспортно-эксплуатационных качеств без значительных ремонтов на длительные сроки, снижая, тем самым затраты на его эксплуатацию;
— Способность цементобетонной дорожной одежды существенно облегчать работу земляного полотна при проезде тяжелых транспортных средств, когда за счет жестких плит цементобетона нагрузка распределяется равномерно, тем самым значительно снижая ее воздействие на подстилающие грунты дорожной конструкции; отсюда и долговечность конструкции в целом;
— Стабильно высокие деформативные свойства цементобетонного покрытия при постоянных знакопеременных температурных воздействиях, что для климатических условий России особенно характерно, так как оно, в отличии от асфальтобетонного, не так восприимчиво в силу своих заданных свойств;
— Стабильность коэффициента сцепления покрытия с колесами автомобилей в силу природных свойств материалов, из которых он состоит, слабая его зависимость от степени увлажнения покрытия;
— Хорошая видимость покрытия в темное время суток [4].
Всё это приобретает особое значение в контексте транспортных проблем России. Но, как и любая технология, применение цементобетона для строительства дорожных покрытий имеет свои недостатки, такие как трудность ремонта, невозможность открывать движения сразу после устройства покрытия и наиболее уязвимое место бетонных покрытий — это поперечные швы. Современные технологии позволяют устранить большинство слабых мест цементобетона. Полная автоматизация основных процессов по укладке и уплотнению бетонных смесей, отделки поверхности бетона, устройству температурных швов и уходу за бетоном в период набора прочности. Это позволяет резко повысить эффективность строительных работ: улучшить ровность, увеличить производительность укладки, снизить стоимость и трудоемкость работ, увеличить срок службы дорожных одежд. Бетоноукладчики со скользящими формами за один проход машины выполняют весь комплекс работ по устройству высокопрочных покрытий. Непрерывно армированные цементобетонные покрытия привели к избавлению от температурных швов сжатия и растяжения, благодаря наличию арматуры в них образуются поперечные трещины с шагом 1,5–3,0 м и раскрытием их на поверхности до 0,2–0,4 мм. Незначительное раскрытие трещины обеспечивает передачу поперечной силы между плитами и гарантированно защищает арматуру от проникновения воды, так как на уровне арматуры трещины не раскрываются.
В России строительство и реконструкцию дорог с покрытием из цементобетона можно осуществлять исключительно за счет отечественных материалов, способствуя увеличению объемов выпуска цемента и других необходимых строительных материалов, а также увеличив число рабочих мест. Сейчас уровень производства материалов достаточен для удовлетворения всех потребностей дорожного хозяйства. По данным НИЦ «Строительство» в России производится около 70 млн. т. цемента в год. В 2013 году введен в действие ГОСТ Р 55224–2012 «Цементы для транспортного строительства».
Таким образом, достижения в области применения цементобетона в дорожном строительстве обеспечивают его высокую эффективность, при одновременном увеличении срока службы. Цементобетонные дорожные покрытия имеют высокую распределяющую способность, незначительный износ при истирании, высокий, мало зависящий от увлажнения коэффициент сцепления. Прочностные и деформативные характеристики цементобетона практически не меняются при изменении температуры, влажности и скорости нагружения. Для производства портландцемента имеются большие сырьевые ресурсы. Всё это способствует повышению показателей качества дорожного покрытия и качества автомобильных дорог в целом.
1. Статистическая отчетность: [Электронный ресурс] // Министерство транспорта Российской Федерации. Федеральное дорожное агентство. URL: http://rosavtodor.ru/documents/stat-otchet/. (Дата обращения: 11.09.2015).