|
|
Для сооружений современных
автострад, строительства аэродромов, портовых и складских территорий,
городских улиц и др. применяются покрытия преимущественно из цементного
бетона и железобетона. Цементный бетон 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, светлый, а это повышает
безопасность движения ночью. Он относительно мало истирается (0,1 мм в год), толщина покрытия из него не превышает 16—22 см.
Достоинство цементно-бетонных покрытий — продолжительность
службы примерно более 30 лет. Есть дороги, эксплуатируемые 50 лет и
находящиеся в хорошем состоянии. У цементно-бетонных покрытий есть и
некоторые недостатки: на отдельных участках дорог покрытие вспучивается,
появляются трещины. Самый большой недостаток этих покрытий — необходимость
устройства деформационных швов как вдоль, так и поперек дорожного полотна
из-за усадки цемента. Цементно-бе- тонные покрытия нужно укладывать па
прочные и морозостойкие основания.
Цемент в бетонном покрытии подвергается воздействию многих
факторов; возникают температурные напряжения при солнечном облучении, нагреве
от теплового потока горячих выхлопных газов автотранспорта, двигателей
реактивных самолетов и др. Несмотря на небольшую толщину покрытия температуры
внешней поверхности п нижнего слоя различаются, что может вызвать даже
коробление плиты. Так, например, внешняя поверхность бетонных плит,
охлажденная ночью, может покрываться трещинами оттого, что силы, вызывающие
сжатие верхнего слоя, не могут вызвать соответствующего сжатия внутренней
части плиты. Цемент в бетонном покрытии подвергается многократному
замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию. ;
Поскольку покрытие выдерживает попеременно повторяющиеся
нагрузки от движения транспорта и многократного действия атмосферных
факторов, большое значение приобретает выносливость бетона. По данным ряда
исследований предел выносливости цементного бетона составляет около 50—55%
предела его прочности при сжатии и 30—70% при изгибе (при нагружениях до 2
млн. циклов). Цементный камень, его содержание в бетоне, структура и другие
свойства влияют на выносливость бетона.
Замечено, что при подобных воздействиях разрушение бетона
начинается с цементного камня [56]. Механизм разрушения бетона при повторных
нагружениях при сжатии изучался О. Я. Бергом [9, 10]. Микроразрушения в
бетоне, образующиеся при первом нагружении, оказывают решающее влияние на
прочность при воздействии многократно-повторяющейся нагрузки. Число
нагружений, которые выдерживает бетон, зависит от того, насколько превышена
граница R°T. Переход через i?? приводит к разрушению при многократно
повторяющейся нагрузке, что было установлено по результатам испытаний на базе
14—40-Ю6 циклов повторения нагрузок; предел выносливости бетона при сжатии
возрастает с увеличением призменной прочности.
Установлено, что повышение однородности структуры
цементного камня увеличивает выносливость бетона. Существует область
оптимальных значений В/Ц= 0,4—0,5, при которой выносливость наибольшая. Этому
способствует также повышение удельного расхода цемента на 1 м3 бетона, а также применение цемента с повышенным содержанием алюмоферритов кальция. Добавка
хлористого кальция уменьшает выносливость, в то время как
поверхностно-активные вещества, в том числе и СДБ, улучшают степень
однородности цементного камня и повышают выносливость бетона. Определенное
влияние оказывает природа применяемого щебня. Было установлено И. М. Грушко,
что наиболее высокие показатели выносливости достигаются при использовании
известнякового щебня. Пропаривание снижает выносливость бетона.
Известно, какое большое значение имеет сопротивление
цементного бетона истиранию в дорожном покрытии; установлено, что
сопротивляемость цементного камня истиранию значительно ниже, чем у
заполнителя в бетоне, особенно если он характеризуется высокой твердостью. В
дорожных и аэродромных покрытиях бетон разрушается под воздействием солей,
преимущественно хлоридов, применяемых для оттаивания поверхности покрытия от
снега и льда. Существенно влияет на долговечность цементно-бетонного покрытия
и деформация грунтов основания — вспучивание при сильном увлажнений и
замерзании. Мы видим, что цемент в бетоне дорожных покрытий должен
противостоять действию разнообразных агрессивных факторов, что создает весьма
тяжелые условия для его службы.
Цементно-бетонные покрытия бывают различными; они
разделяются на монолитные и сборные, однослойные и двухслойные, армированные
и неармированные, причем применяется как обычный бетон, так и предварительно
напряженный. Цемент для каждой из этих конструкций должен удовлетворять
дополнительным специфическим требованиям. Так, например, в связи с усадкой
цемента устраивают швы сжатия, расширения, коробления и рабочие; однако в
предварительно напряженных конструкциях нет швов сжатия, а расстояния между
швами расширения достигают значительных размеров. В связи с этим в
исследованиях, посвященных цементам для бетонов дорожных покрытий,
значительное внимание уделялось тому, в какой степени физико-химические
характеристики цемента влияют на качество бетонного дорожного покрытия.
Несомненно, что цемент должен быть высокопрочным и быстро твердеть. Опыт
эксплуатации автодорог и результаты исследований показывают, что современный
алитовый высокопрочный портландцемент по строительно-техническим свойствам
удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к бетонным дорожным
покрытиям при введении в его состав добавок поверхностно-активных веществ.
У нас в стране выпускается специальный портландцемент для
сооружения автомобильных дорог и аэродромных покрытий. В этот дорожный цемент
при его помоле вводят пластифицирующие или гидрофобно-пла- стифицирующие
добавки для повышения морозостойкости, выносливости и улучшения некоторых
других свойств. В составе дорожного портландцемента допускается добавка
гранулированного доменного шлака в количестве не более 15% массы цемента.
Количество С3А в клинкере не должно превышать 8%. Портландцемент для
однослойных и двухслойных покрытий должен быть не ниже марки 400, а для
оснований капитальных усовершенствованных покрытий марки не ниже 300. В этом
случае можно применять и шлакопортландцемент.
Отличительной особенностью дорожного цемента является то,
что начало его схватывания наступает не ранее 2 ч после затвореппя. Это
позволяет перевозить пластичную бетонную смесь к месту ее укладки. Для це-
ментно-бетонных покрытий можно применять шлакопортландцемент высоких марок, а
также напрягающий портландцемент с малой энергией самонапряжения.
В состав бетонной смеси при се приготовлении следует
вводить пластифицирующие, гидрофобно-пласти- фицирующие либо
воздухововлекающие добавки, если они не входят в состав портландцемента.
|