Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса 10
1.1 Обоснование постановки исследования 10
1.2 Температурная трещиностойкость как фактор долговечности. Способы борьбы с отраженным трещинообразованием .. 11
1.2.1 Методы борьбы с отраженным температурным трещинообразованием за счет изменения свойств материала покрытия... 13
1.2.2 Методы борьбы с отраженным температурным трещинообразованием за счет изменения конструкции покрытия 14
1.2.3 Методы борьбы с отраженным температурным трещинообразованием за счет изменения конструкции всей дорожной одежды 16
1.2.4 Методы борьбы с отраженным температурным трещинообразованием за счет изменения свойств материала основания 17
1.3 Об эффективности существующих способов борьбы с отраженным трещинообразованием 21
1.4 Выводы по первой главе 24
ГЛАВА 2. Анализ влияния различных факторов на температурную трещиностойкость жестких дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями . 26
2.1 Оценка температурной трещиностойкости конструкции... 26
2.2 Выбор методики оценки отраженной трещиностойкости асфальтобетонного покрытия 29
2.3 Численный анализ значимости факторов, влияющих на температурную трещиностойкость асфальтобетонных покрытий на основаниях со швами или трещинами 31
2.4 Оценка возможности увеличения длин плит цементобетонного основания за счет использования низкомарочного цементобетона 44
2.5 Выводы по главе 2 46
ГЛАВА 3. Исследование физико-механических свойств цементобетонов основания при введении в их состав гранул резиновой крошки 48
3.1 Анализ исследований в области морозостойкости цементных бетонов 48
3.2 Пути повышения морозостойкости цементных бетонов, используемых в основаниях дорожных одежд 55
3.3 Исследование влияния введения гранул резиновой крошки в состав цементобетона на его морозостойкость 57
3.4 Исследование влияния введения гранул резиновой крошки в состав цементобетона на его физико-механические свойства 70
3.5 Выводы по главе 3 94
ГЛАВА 4. Лабораторно-производственная проверка технологических аспектов применения гранул резиновой крошки 97
4.1 Определение влияния введения гранул резиновой крошки в состав цементобетонной смеси на время ее перемешивания 97
4.2 Определение влияния введения в состав цементобетонной смеси гранул резиновой крошки на уплотняемость смеси 101
4.3 Производственна проверка уплотняемости цементобетонной смеси содержащей в своем составе гранулы резиновой крошки 103
4.4 Выводы по главе 4 110
ГЛАВА 5. Определение экономической эффективности применения оснований дорожных одежд из низкомарочных цементных бетонов с добавлением гранул резиновой крошки 112
5.1 Выводы по главе 5 122
Общие выводы 123
Список используемой литературы 125
Приложение А 144
- Температурная трещиностойкость как фактор долговечности. Способы борьбы с отраженным трещинообразованием
- Выбор методики оценки отраженной трещиностойкости асфальтобетонного покрытия
- Исследование влияния введения гранул резиновой крошки в состав цементобетона на его морозостойкость
- Производственна проверка уплотняемости цементобетонной смеси содержащей в своем составе гранулы резиновой крошки
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ В последние 15 лет происходит резкое повышение темпов автомобилизации России. Эта тенденция сохранится и в обозримой перспективе.
В условиях высокой интенсивности и грузонапряженности во всем мире хорошо зарекомендовали себя жесткие дорожные одежды с асфальтобетонным покрытием, обладающие высокой несущей способностью и хорошо сопротивляющиеся процессу колееобразования, существенно снижающему межремонтные сроки службы дорожных одежд. Однако недостатком конструкций такого типа, не позволяющим использовать все их преимущества в полной мере, является возникновение отраженных температурных трещин в слоях покрытия, в первую очередь над швами и трещинами основания.
В этой связи возникла необходимость в постановке задачи по оценке напряжений, ведущих к такому трещинообразованию, и обоснованию мероприятий по их снижению. Решение данной задачи показало, что одним из реальных и рациональных путей повышения температурной трещиностойкости таких конструкций может быть снижение температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии за счет применения оснований из низкомодульных цементобетонов.
ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ – обоснование и разработка пути реализации способа снижения температурных напряжений, ведущих к образованию отраженных трещин в асфальтобетонных покрытиях, лежащих на цементобетонных основаниях.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решить следующие основные задачи:
-
рассмотреть механизм температурного напряженно-деформированного состояния асфальтобетонного покрытия, лежащего на цементобетонном основании, и количественно оценить влияние деформационных свойств материала основания на величину температурных напряжений в покрытии;
-
обосновать требования к цементобетону основания, применение которого обеспечивает снижение температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии, и определить пути получения такого материала;
-
опираясь на результаты лабораторных исследований рекомендовать составы цементобетона для оснований жестких дорожных одежд с ориентацией на использование отходов, утилизация которых имеет существенное значение с точки зрения защиты окружающей среды, применение которых позволит обеспечить снижение температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии;
-
произвести производственную проверку возможности устройства оснований дорожных одежд из смеси предлагаемого состава.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в:
-
исследовании влияния свойств материала жесткого основания на температурные напряжения устроенного на нем асфальтобетонного покрытия, и обосновании требований к данному материалу с точки зрения снижения таких напряжений;
-
исследовании влияния количества и размеров гранул резиновой крошки, получаемой дроблением изношенных автомобильных покрышек, введенных в состав цементобетонных смесей, на морозостойкость, прочностные и деформативные свойства получаемого цементобетонного основания. Подборе оптимального состава смеси, за счет применения которой будет достигнуто снижение напряжений в асфальтобетонном покрытии при температурных воздействиях и обеспечена требуемая морозостойкость.
ДОСТОВЕРНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ обеспечивается применением теоретически обоснованных расчетных схем, результатом комплекса лабораторных и опытно-экспериментальных исследований.
-
результаты теоретической оценки влияния деформативных свойств материала цементобетонного основания на величину напряжений в лежащем на нем асфальтобетонном покрытии;
-
результаты исследования влияния введения резиновой крошки в состав цементобетонных смесей на основные физико-механические свойства получаемых цементобетонов;
-
требования к составу морозостойких низкомодульных цементных бетонов с добавкой гранул резиновой крошки, рекомендуемых для устройства оснований, применение которых обеспечивает повышение температурной трещиностойкости устраиваемых на них асфальтобетонных покрытий.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ диссертационной работы заключается в:
-
возможности использования результатов исследований при проектировании дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями и цементобетонными основаниями в целях повышения температурной трещиностойкости и, как следствие, межремонтных сроков службы таких дорожных одежд.
-
обеспечении возможности внедрения технологии производства цементобетонной смеси с добавкой гранул резиновой крошки, одновременно связанной с решением экологической задачи по утилизации изношенных автомобильных покрышек.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ Произведена производственная проверка возможности устройства основания дорожной одежды из укатываемого цементобетона с резиновой крошкой на участке Краснопресненской магистрали от ул.Живописная к центру города силами СУ-802. Предложения переданы в ОАО «СоюздорНИИ» для внедрения через нормативно-методические документы.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты исследований были доложены на научно-техническом семинаре по повышению эффективности строительства автомобильных дорог в г.Тюмень 2006 год; на конференции, проведенной Межправительственным советом дорожников СНГ в г.Москва 2007 год; на 66ой научно-исследовательской конференции МАДИ (ГТУ) в г.Москва 2008 год и научно-методических совещаниях лаборатории дорожных одежд ОАО «СоюздорНИИ».
ПУБЛИКАЦИИ По материалам диссертации опубликовано 4 работы.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка используемой литературы из 152 наименований (из них 19 – иностранные). Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 54 таблицы.
Температурная трещиностойкость как фактор долговечности. Способы борьбы с отраженным трещинообразованием
Исследования, проведенные в РосдорНИИ [69; 71; 75; 77, 114], показали, что в России, с ее достаточно суровыми природно-климатическими условиями, трещины в асфальтобетонных покрытиях являются одним из основных факторов, приводящим к снижению срока службы и разрушению вновь построенных и отремонтированных дорожных одежд. В зависимости от природно-климатических условий количество дефектов покрытия (выбоины, просадки и т.п.), образовавшихся из-за трещин, составляет от 40 до 90 %. По данным А.М.Богуславского [10; 13; 14; 15] трещины составляют 60 % от общего количества дефектов асфальтобетонных покрытий.
Многочисленные наблюдения, выполненные исследователями и инженерами-практиками (А.М.Богуславский, В.Д.Казарновский, В.А.Кретов, А.Р.Красноперов, М.Виллежье, М.Шансолм и др.), подтверждают, что одним из первых наглядно проявляющимся видом разрушения асфальтобетонных слоев усиления старых трещиноватых дорожных одежд или покрытий, лежащих на цементобетонном основании, содержащем швы, являются отраженные температурные трещины [11; 12; 18; 69; 73; 74; 75; 76; 113; 146]. Количество этих трещин на поверхности покрытия под действием перепадов температур и транспортных нагрузок быстро растет и может достигнуть в течение 2-5 лет 100 % от количества трещин в основании.
В слоях покрытия рядом с такими трещинами возникают перенапряжения и, как следствие, появляются дополнительные силовые трещины, переходящие затем в сетку трещин и приводящие в конечном итоге к образованию выбоин. Это в конечном итоге вызывает постепенное ухудшение ровности проезжей части, снижение скорости, комфортности и безопасности движения и возрастание стоимости перевозок [69; 75; 77].
Изучению процессов трещинообразования посвящены труды многих ученых как в нашей стране, так и за рубежом: И.И.Баловневой, Г.С.Бахраха, В.М.Безрука, А.М.Богуславского, Л.Б.Гезенцвея, В.М.Гоглидзе, Н.В.Горелышева, Э.А.Казарновской, А.С.Колбановской, И.В.Королева, В.В.Михайлова, Н.А.Никольскиого, И.А.Плотникова, Л.В.Поздняевой, А.В.Руденского, И.М.Руденской, И.А.Рыбьева, Г.К.Сюньи, Р.Абади, Ж.Антуана, Э.Бенетто, П.Кендла, Ч.Петиат и многих других. Вопросами повышения температурной устойчивости асфальтобетонных покрытий на трещиновато-блочных основаниях за счет конструктивно-технологических решений из отечественных ученых занимались: М.К.Блумер [9], В.Н.Кононов [67], В.Д.Казарновский [59], В.А.Кретов [76; 78; 79; 80; 81], О.Н.Нагаевская [97], А.А.Надежко [98], В.А.Чернигов [122; 123; 124], И.Л.Шульгинский [131], А.Е.Мерзликин [88; 89;90;91]ид.р. На сегодняшний день борьбу с отраженным температурным трещинообразованием ведут различными методами: — за счет изменения свойств материала покрытия; — за счет изменения конструкции покрытия; — за счет изменения конструкции всей дорожной одежды. Исследования в этом направлении имеют целью повышение способности асфальтобетонов воспринимать растягивающие напряжения. В работе Ю.Е.Никольского [101] предложено регулировать деформационные свойства асфальтобетона путем изменения вязкости битума, процентного содержания щебня, соотношения минерального порошка и битума, модификацией битума. В работах Л.М.Гохмана [50] доказывается высокая эффективность модификации битумов. В качестве модификаторов широкое распространение получила нефтеполимерная смола (НПС) - продукт полимеризации непредельных углеводородов фракции Cs - С9. Смолистые фракции, входящие в структуру НПС, позволяют изменить структуру битума, придать ей пластичные свойства при пониженных температурах и улучшить адгезионные и когезионные свойства битума. Применение НПС при приготовлении модифицированного битума позволяет снижать термочувствительность асфальтобетона, что сказывается на повышении сдвигоустойчивости материала при высоких температурах (за счет повышения вязкости) и на повышении стойкости к образованию температурных трещин при низких (за счет снижения вязкости) [108]. Однако применение модифицированных асфальтобетонных смесей приводит к общему удорожанию строительства и к усложнению технологии устройства покрытия. В работах В.М.Гоглидзе, Н.В.Горелышева [22; 42; 43] показано большое влияние содержания битума на деформативность асфальтобетона. В работах Р.Бади и Г.Лоран, М.Моленара [85; 95] показано, что смеси с повышенным содержанием битума хорошо зарекомендовали себя с точки зрения предотвращения отраженного трещинообразования. Однако увеличение содержания вяжущего может привести к деформациям покрытия в летний период. В работах Э.А.Казарновской, Л.А.Горелышевой, В.М.Карамышевой, Л.С.Губач, [20; 44; 52; 53;] предлагается обеспечить необходимую деформативность асфальтобетона при низких температурах за счет понижения вязкости битума и применения оптимального количества смолистых каучукоподобных добавок.
Известен способ армирования асфальтобетона короткими волокнами (микроармирование) — фиброй из стекла, полипропилена, полиакрила, полиэфира и др. [91]. Такое армирование асфальтобетона применяют в основном при устройстве верхнего слоя покрытия. Добавка некоторых типов волокон позволяет приготовлять асфальтобетонные смеси с высоким содержанием вяжущего, что является благоприятным фактором для обеспечения устойчивости к трещинообразованию. Используемое волокно в виде очень тонких и коротких нитей может быть минеральным (базальт или стекло) или органическим (целлюлоза). Волокно действует, с одной стороны, как стабилизатор (закрепление значительного количества битума) и, с другой стороны, в качестве микроарматуры.
Выбор методики оценки отраженной трещиностойкости асфальтобетонного покрытия
Современные представления о механизме действия замораживаемой воды на структуру цементобетона сформировались на основе исследований отечественных и зарубежных ученых: С.Ф.Бугрима, О.Е.Власова, Г.И.Горчакова [46 - 48], А.Г.Зоткин [58] Ф.М.Иванова, М.М.Капкина, В.И.Коршунова [68], О.В.Кунцевича [82; 83], С.А.Миронова, В.М.Москвина [96], В.А. Невского [99] А.М.Подвального [107], В.Б.Ратинова, А.Е.Шейкина [125], С.В.Шестоперова [129; 130], А.Р.Коллинза, Т.Пауэрса [105], Ф.Джексона [143] и др.
Сложные процессы, происходящие при замораживании влажного бетона, обусловили существование ряда гипотез о причинах его разрушения. Существуют две основные гипотезы, объясняющие природу внутриструктурного давления и снижение морозостойкости бетона при попеременном замораживании и оттаивании [96]. Первая из них (А.Р.Коллинз и др.) предполагает непосредственное воздействие кристаллизующегося льда на стенки пор и развитие в зонах воздействия льда местных перенапряжений растяжения, способных вызвать локальные повреждения. Механизм разрушения, согласно этой гипотезе, аналогичен коррозии бетона третьего вида по классификации В.М.Москвина, развивающейся вследствие давления на стенки пор кристаллов солей, кольматирующих поровое пространство.
Вторая гипотеза гидростатического давления воды, согласно которой на стенки пор давит не сам лед, а вода, на которую передается давление льда. Это представление является более корректным, так как вода, заполняющая капиллярную пору, не может полностью превратиться в лед из-за отсутствия необходимого места, а поэтому передает давление льда на стенки поры.
Эти две гипотезы не могут объяснить ряда явлений, наблюдаемых при действия мороза на бетон. Так, при увеличении скорости замораживания разрушение ускоряется, тогда как давление льда при этом не возрастает. Более того, морозом разрушаются бетоны, поры которых заполнены водой менее чем на 90 %. Для объяснения действия мороза с учетом отмеченных явлений предложены другие гипотезы. Наибольшее распространение получила гипотеза гидравлического давления Т.Пауэрса [49; 56; 83; 84; 133]. Она учитывает, что замерзание воды в бетоне происходит послойно, по мере распространения фронта мороза. При этом поры бетона не полностью заполнены водой, а содержат и защемленный воздух. В итоге при замерзании воды происходит, отжатие ее "избытка" по капиллярным порам от фронта льдообразования. Тонкопористая структура цементного камня оказывает сопротивление перемещению воды. В стенках пор возникают напряжения, которые могут вызвать образование микротрещин. Убедительным аргументом в пользу этой гипотезы является то, что она объясняет механизм защитного действия воздушных пор: при их достаточном количестве в бетоне "избыточная" вода оттесняется в эти поры без нарушений структуры бетона. Достоинство гипотезы заключается и в том, что удается выразить комплекс основных факторов, влияющих на напряжения в цементном камне при замораживании. Напряжения будут пропорциональны скорости замораживания, количеству оттесняемой при замораживании жидкой фазы и ее вязкости и обратно пропорциональны проницаемости цементного камня.
В то же время гипотеза не могла объяснить другие факты, наблюдавшиеся в экспериментальных исследованиях. Так, если бетон без воздухововлекающих добавок после замораживания выдержать при постоянной температуре, он продолжает расширяться. Бетон с искусственно вовлеченным воздухом такого явления не обнаруживает, но при замораживании претерпевает сжатие, значительно большее, чем определяется коэффициентом температурных деформаций.
В связи с этими явлениями позднее Пауэре высказал мнение [105], что гидравлическое давление не является единственной причиной разрушения. В случаях, когда оно не развивается (например, в бетоне с вовлеченным воздухом), вступают в действие осмотические явление. Как известно, вода в порах цементного камня содержит растворенные вещества Са(ОН)2- При образовании льда они остаются в жидкой фазе, а на границе со льдом их концентрация повышается.
Таким образом, имеется раствор двух концентраций. Выравнивание концентраций может происходить как за счет движения ионов от фронта замерзания, так и за счет движения молекул воды к области замерзания. По мнению Пауэрса подвижность ионов будет резко ограничена вследствие малых размеров пор, а также гидратации щелочных ионов водой. В этих условиях определяющей явится диффузия воды к области замерзания как из близлежащих капилляров, так и из геля. Объем жидкости в области, прилегающей к фронту замерзания, будет возрастать, что может создать дополнительное давление.
Так как диффузия в отличие от гидравлического давления не является одномоментным процессом, вызываемое ею расширение может продолжаться и при выдерживании бетона при постоянной температуре.
В то же время в бетоне с вовлеченным воздухом часть воды из капиллярных пор отжимается в воздушные поры и замерзает в них. Но замерзание воды может быть неполным из-за роста концентрации растворенных веществ в жидкой части воды. Это вызовет движение воды с меньшей концентрацией солей из окружающего воздушную пору геля и незамерзших капилляров. Но осмотическое давление возникать не будет, так как воздушные поры заполняются водой далеко не полностью, а произойдет усадка теряющего воду цементного камня вокруг поры.
Таким образом, образование льда в замораживаемом бетоне приводит к движению воды в микрообъемах, вызываемому различными механизмами. Направление движения (от фронта замерзания при гидравлическом давлении к фронту замерзания при осмотическом давлении) зависит от степени заполнения пор водой и скорости замораживания. Можно представить ситуацию, когда вначале действует гидравлическое давление, а после его снижения, вызванного перераспределением воды, вступает в действие осмотический механизм движения воды.
Положение о том, что первичная причина разрушения бетона морозом - расширение воды при замерзании, долгое время представлялось очевидным.
Толчок к развитию новых представлений дали работы Г.Литвана. На основании его опытов было установлено, что при действии мороза на насыщенные жидкостью пористые тела возникают силы, вызывающие перемещения жидкости, даже если жидкость не расширяется при замораживании. Такие силы действуют и для воды. Если структура оказывает сопротивление перемещению, происходит расширение и деструкция материала. С другой стороны, если в цементном камне есть пространства, доступные для воды (например, равномерно распределенные воздушные поры), расширения не происходит. Влага перемещается в эти поры и замерзает в них, это приводит к обезвоживанию и усадке геля.
Исследование влияния введения гранул резиновой крошки в состав цементобетона на его морозостойкость
В итоге при реально достигаемых В/Ц = 0,40 - 0,35 бетон имеет некоторый объем капиллярных пор и морозостойкость 200 - 300 циклов для материалов среднего и 300 - 400 циклов для материалов высокого качества.
Эффективность обеспечения морозостойкости путем снижения В/Ц зависит от требований к прочности бетона. Для бетонов высоких марок низкое В/Ц назначается уже из условий прочности. Требуемая морозостойкость в этом случае может быть обеспечена либо принятым В/Ц, либо достигнута путем дальнейшего небольшого его снижения, т.е. небольшого увеличения расхода цемента. Такой вариант обеспечения морозостойкости представляется допустимым. Если же бетон имеет из условий прочности повышенное В/Ц, его снижение для обеспечения морозостойкости требует значительного перерасхода цемента. Этот путь представляется уже нецелесообразным.
Второй путь, обеспечивающий радикальное повышение морозостойкости бетона, направлен на изменение характера пористости. Что достигается добавлением к уже имеющимся порам условно замкнутых пор, не поглощающих воду в обычных условиях [4; 110; 111]. Тогда при образовании льда в капиллярах в эти поры будет оттесняться избыточная вода, что защитит бетон от разрушения. Такую роль играет искусственные воздушные поры, которые должны быть мелкими и равномерно распределенными. Получить такие поры удается путем введения в бетонную смесь воздухововлекающих добавок (ВД).
В ряде работ, направленных на исследование влияния легких пористых заполнителей на свойства бетона, отмечается положительное влияние маложестких заполнителей на морозостойкость цементных бетонов. К таким работам относятся труды А.И.Ваганова [16], Г.А.Франка [121], В.Ф.Знакомского, В.А.Мишутина, М.П.Коханенко, А.А.Новопашина и Г.И.Ермакова, В.В.Скоморохова, Н.Д.Голубых, И.В.Кол пакова, Н.И.Федынина, М.И.Диаманта и других ученых. Исследованиями ряда авторов [100; 104] выявлено что пористый заполнитель в цементобетоне играет роль регулятора влажностного режима при твердении, способствуя ускорению и углублению гидратации цемента, а также формированию структуры цементного камня с более благоприятной дифференциальной пористостью. Сравнительные исследования структуры порового пространства легких и тяжелых бетонов с сопоставлением дифференциальной пористости цементного камня бетонов на керамзитовом гравии и керамзитовом песке, на гранитном щебне и кварцевом песке, а также цементно-песчаных растворов на керамзитовом и кварцевом песках, выполнены Л.П.Орентлихер [104]. Рассматривались растворы и бетоны с идентичными структурными характеристиками по Г. И. Горчакову и Ю. М. Баженову. Данные ртутной порометрии показали, что для цементных связок в растворах и бетонах на керамзите и керамзитовом песке характерен существенно повышенный объем микропор и пониженный объем макропор при снижении среднего радиуса макропор по сравнению с цементными связками на плотных заполнителях. Аналогичный характер влияния керамзитового и шлакового песков на структуру порового пространства цементного камня получен в работе [100]. Для повышения морозостойкости цементного бетона, по мнению П.Г.Комохова [62 — 66] наиболее эффективны компоненты с низкой жесткости (модуль упругости менее 10 МПа). Одним из наиболее распространенных представителей этой группы является резиновая крошка. Гарантированная высокая морозостойкость дорожного бетона теоретически может быть обеспечена путем проектирования цементного камня не только с минимальным объемом капиллярных пор Пк, но и обязательным созданием в его структуре системы воздушных условно-замкнутых пор размером до 300 мкм, образуемых вовлеченным воздухом или маложесткими компонентами. Таким образом, за счет введения в состав низкомарочного цементного бетона компонентов пониженной жесткости представляется возможным повысить его морозостойкость. Что в свою очередь позволит использовать бетоны марки М50, отвечающие предъявляемым к ним требованиям по морозостойкости [118], в основаниях дорожных одежд с целью снижения величины возникающих температурных напряжений в асфальтобетонных покрытиях. Задачей дальнейшей работы было получение состава низкомарочного цементобетона марки по прочности при сжатии М50 отвечающего всем требованиям, предъявляемым к жестким бетонам основания дорожных одежд, устраиваемых методом укатки. Использование жесткой цементобетонной смеси вместо пластичной смеси при строительстве оснований позволяет получить ряд существенных преимуществ: - экономия цемента; - снижение стоимости трудовых и энергетических затрат на укладку бетонной смеси; - возможность пропуска автомобильного транспорта по незатвердевшему бетону и укладки его при отрицательной температуре; - снижение величины действующих усадочных напряжений. В качестве компонента пониженной жесткости, обеспечивающего повышение морозостойкости цементного бетона, в данной работе предлагается рассмотреть гранулы резиновой крошки. Гранулы резиновой крошки представляют собой дробленую резину, получаемую измельчением изношенных шин, ездовых и варочных камер на основе каучуков общего назначения, а также резины, образующейся после шероховки протекторов шиновосстановительного производства и из вулканизированных отходов резино-технических изделий.
Производственна проверка уплотняемости цементобетонной смеси содержащей в своем составе гранулы резиновой крошки
Известно, что величина коэффициента температурной деформации цементобетона зависит от очень многих факторов (размеров и свойств заполнителей, формы и влажности образца, температурного диапазона, количества циклов изменения температуры).
Согласно требованиям стандарта AASHTO ТР60-00 [134] коэффициент температурной деформации цементобетона определяется на образцах призматической или цилиндрической формы (150ммх150ммх500мм / диаметр 150мм, высота 300мм), находящихся во влажных условиях при температурном диапазоне от 10 до 50 С. При этом испытания проводятся до тех пор, пока значения, полученные в результате двух последовательных измерений не будут отличаться менее чем на 0.3 х 10"6 С.
Исследованием величины коэффициента температурной деформации цементобетонов (в том числе и цементобетонов с гранулами резиновой крошки в своем составе) занимались многие зарубежные ученые [137; 140; 141; 149] На рисунке 3.24 представлены результаты исследований зависимости величины коэффициента температурной деформации цементобетона от количества гранул резиновой крошки, введенных в его состав [150].Результаты проведенных исследований показывают, что цементобетон с гранулами резиновой крошки в своем составе является менее чувствительным к воздействию температурного градиента (так, коэффициент температурной деформации образцов цементобетона, содержащих 3% гранул резиновой крошки по объему (35кг/м3) оказался на 29%, а у образцов, содержащих в своем составе 15% гранул резиновой крошки (180кг/м3), на 51% ниже, нежели аналогичный показатель у образцов контрольного состава).
Повышение температурной трещиностойкости асфальтобетонного покрытия жестких дорожных одежд возможно обеспечить за счет использования оснований из цементных бетонов, обладающих пониженным модулем упругости. Как показывает практика, такие цементные бетоны недостаточно морозостойки.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что повышение морозостойкости оснований дорожных одежд автомобильных дорог, устроенных из тяжелой, жесткой цементобетонной смеси, возможно за счет применения гранул резиновой крошки, вводимых в состав данных смесей. При этом к цементобетонной смеси, включающей в свой состав гранулы резиновой крошки необходимо предъявить следующие требования: - количество гранул резиновой крошки в составе цементобетонной смеси с точки зрения повышения морозостойкости должно лежать в пределах 3-5 % от объема смеси; - размер гранул резиновой крошки должен быть менее 0.63мм. Использование гранул такого размера в составах жестких низкомарочных смесей позволяет повысить морозостойкость цементобетона по сравнению с традиционным составом на 2-3 марки (с F25-50 до F75-100). Использование резиновой крошки размером более 0.63мм, не оказывает благоприятного влияния на морозостойкости цементобетона. Кроме того: - введение гранул резиновой крошки в состав мелкозернистого цементобетона приводит к снижению его прочности в размерах аналогичных снижению прочности, вызванному вовлечением воздуха. А именно: введение в состав цементобетона 1 % (по объему смеси) гранул резиновой крошки вызывает снижение прочности при сжатии на 2-5 %, прочности на растяжение при изгибе - 2-3 %; - введение гранул резиновой крошки в состав цементобетона в рассматриваемых количествах не позволяет добиться снижения модуля деформации без потери статической прочности материала; - введение гранул резиновой крошки в состав цементобетона изменяет характер структуры пористости цементобетона: способствует более равномерному распределению пор по размеру, увеличивая условно-замкнутую пористость. - при одинаковой прочности при сжатии цементобетона марки по прочности при сжатии М50 с включением в состав гранул резиновой крошкой и контрольного состава, прочность на растяжение при изгибе цементобетона с резиновой крошкой выше в среднем на марку; - величина коэффициента температурной деформации низкомарочного цементобетона, содержащего гранулы резиновой крошки в своем составе, приблизительно на 30% ниже аналогичного показателя образцов бетона контрольного состава.
