Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Под ред. Васильева А.П

Подождите немного. Документ загружается.

При необходимости после уплотнения производят чистовое профилирование слоя рабочими органами

профилировщика или автогрейдером.

Для конструктивного слоя из грунта, укрепленного жидким битумом или битумной эмульсией совместно с

цементом, требуется уход, обеспечивающий сохранение влаги в смеси на период твердения цемента. Обычно

такой уход осуществляют путем одноразового распределения по поверхности слоя 50 %-ных эмульсий класса

ЭБА-1 или ЭБА-2 из расчета 0,5-0,8 л/м

Контроль качества работ. При входном контроле определяют качество каждой партии укрепляемых

грунтов, вяжущих материалов и добавок химических веществ по соответствующим стандартам.

В процессе укладки и уплотнения смесей, приготовленных в смесительных установках или методом

смешения на дороге, необходимо контролировать: объем и влажность вывезенной смеси, соблюдение заданной

толщины слоя при распределении смеси, ровность и коэффициент уплотнения грунта, физико-механические

свойства образцов (кернов), взятых из уплотненного слоя.

Указанные проверки необходимо производить через каждые 200 м уложенного слоя укрепленного грунта.

При этом степень уплотнения должна определяться в 3 точках: по оси и на расстоянии 0,5 м от кромок слоя.

Взятие образцов (кернов) из уплотненного слоя и определение физико-механических свойств производят через

каждые 500 м.

ГЛАВА 17. Строительство цементобетонных покрытий и оснований

17.1. Особенности строительства покрытий с применением минеральных вяжущих

Более 2 тысяч лет назад в Римской империи были построены первые дороги с покрытиями на основе

минеральных вяжущих, частично сохранившиеся до наших дней. Каждый слой этой дорожной одежды

выполнялся из каменных материалов различной крупности, убывающей от нижнего к верхнему слою,

скрепленных минеральным вяжущим - известковым или известково-пуццолановым. Верхний слой римской

дороги представлял собой жесткое бетонное покрытие, компонентами которого являлись щебень, гравий, песок

и вяжущее - смесь извести и пуццоланы.

Первые покрытия из бетона на портландцементе были построены в Англии (г. Эдинбург) в 1866 г. В США

первая дорога с бетонным покрытием была построена в Bellefontaine позднее на 25 лет (1891 г.). Массовое

строительство таких дорог началось именно в этой стране. К 1912 г. в США имелось 400 км дорог с бетонным

покрытием; к 1913 г. эта цифра удвоилась. В 1914 г. уже насчитывалось около 3 тыс. км, а в 1951 г. - 140 тыс.

км.

В нашей стране первые участки бетонных покрытий были построены в 1913 г. на улицах Петербурга. В

довоенный период (до 1941 г.) в России бетонные покрытия строили в опытном порядке - в небольшом объеме

и с применением зарубежных бетоноукладочных машин. Широкое строительство бетонных дорог развернулось

в начале 50-х гг. XX столетия с применением первого отечественного комплекта бетоноукладочных машин Д-

181, Д-182, Д-195 на рельсовом ходу.

В 70-е гг. в России началось строительство цементобетонных дорожных покрытий с применением машин со

скользящей опалубкой на гусеничном ходу. Были закуплены в США бетоноукладочные комплекты

высокопроизводительных машин «Автогрейд», которые послужили основой для выпуска отечественных

комплектов машин под маркой ДС-100, ДС-110.

В настоящее время в России эксплуатируется более 9 тыс. км автомобильных дорог с цементобетонным

покрытием, таких как Москва-Волгоград, Екатеринбург-Челябинск, МКАД, МКАД-Серпухов-Тула,

Екатеринбург-Серов, Омск-Новосибирск, МКАД-Кашира, обход г. Коломны и многие другие.

Стабильные транспортно-эксплуатационные показатели и высокая долговечность дают им преимущества

перед покрытиями других типов.

Цементобетонные покрытия имеют высокую распределяющую способность и малую величину

вертикальных упругих перемещений под нагрузкой автомобилей, незначительный износ вследствие истирания,

высокий, малозависящий от увлажнения покрытия, коэффициент сцепления.

Прочностные и деформативные характеристики цементобетона практически не меняются в реально

наблюдаемых диапазонах изменения температуры, влажности и скорости нагружения. Его прочность

возрастает в течение всего срока службы дорожной одежды, что служит дополнительным резервом

долговечности.

Благодаря светлому цвету поверхности цементобетонных покрытий для их освещения требуется на 20 %

меньше энергии. На таких покрытиях автомобили расходуют примерно на 5-10 % меньше топлива, чем на

асфальтобетонных. Для производства минерального вяжущего (портландцемента) имеются значительно

большие сырьевые ресурсы, чем для производства битума. Цементобетонные покрытия устраивают

непосредственно на месте строительства из свежеприготовленного бетона по конструктивным слоям.

В зависимости от интенсивности движения, свойств земляного полотна плита из цементобетона может быть

неармированной или содержать арматурную сетку, препятствующую раскрытию трещин в случае их

возникновения. Толщину плиты назначают по расчету и обычно она колеблется от 18 до 24 см, а иногда до 30

см.

Бетонное покрытие укладывают на искусственное основание из грунта, обработанного цементом, щебня,

обработанного вяжущим или из других прочных материалов. Обеспечение необходимой ровности и прочности

основания позволяет существенно снизить напряжения в цементобетонном покрытии, повысить его

работоспособность. В мировой практике используют в основном две технологии строительства

цементобетонных покрытий и оснований: в скользящей опалубке и в рельс-формах.

Во избежание разрушения бетона от совместного действия транспортной нагрузки и колебаний

температуры, существенно увеличивающихся с ростом длины плит, в бетонных покрытиях устраивают

деформационные швы различного назначения.

В большинстве стран технология устройства поперечных деформационных швов характеризуется нарезкой

их пазов в затвердевшем бетоне самоходными многодисковыми машинами-нарезчиками.

Продольные швы в ряде случаев устраивают в свежеуложенном бетоне диском, смонтированным на

бетоноотделочной машине. Качество герметизации деформационных швов определяет долговечность

цементобетонных покрытий. Для герметизации всех видов швов используют герметики холодного и горячего

применения.

Поперечные швы - наиболее уязвимое место бетонных покрытий. Желание избавиться от температурных

швов сжатия и расширения привело к созданию непрерывно армированных цементобетонных покрытий.

В последние годы наблюдается тенденция создания дорожных бетонов повышенной прочности и

долговечности. Это достигается путем модификации структуры бетона химическими добавками:

пластифицирующими, воздухововлекающими и газообразующими. Направленная модификация структуры

дорожного бетона позволяет создавать бетоны высокой прочности и морозостойкости при низком

водоцементном отношении. Весьма перспективным является применение для строительства дорожных одежд

бетонов высокой эксплуатационной надёжности (НРС - High Performance Concrete), имеющих прочность на

растяжение при изгибе более 7 МПа и прочность при сжатии 80 МПа и более.

С появлением виброкатков, уплотняющих бетонную смесь до большей плотности и без раскрошивания

крупного заполнителя, стало возможным использование бетонных смесей особо жесткой консистенции для

строительства автомобильных дорог под тяжелые нагрузки. Отличительной особенностью применения таких

смесей является меньший расход цемента по сравнению с традиционными смесями, широкое использование в

их составе отходов производства, простота технологии строительства.

Дальнейшее совершенствование технологии строительства и расширение области применения

цементобетонных покрытий идет по пути отказа от часто расположенных поперечных швов и повышения

стойкости бетона к эксплуатационным воздействиям. Успешно решить проблему обеспечения высокой

морозостойкости дорожного бетона позволяют определенные требования к цементобетону и технологии

строительных работ (табл. 17.1).

17.2. Требования к материалам для строительства цементобетонных покрытий и проектирование

состава дорожного бетона

Выбор материалов для строительства цементобетонных покрытий. Цементобетонное покрытие

работает в условиях сложного напряженного состояния под действием повторных нагрузок от автомобилей и

переменных температурно-влажностных полей. Кроме того, для конгломератных материалов типа

цементобетона характерны внутренние напряжения, обусловленные неоднородностью их структуры, а также

постоянно протекающими процессами структурообразования и деструкции. Повышение стойкости дорожного

бетона к эксплуатационным воздействиям напрямую связано с улучшением его физико-механических свойств и

структуры.

Формирование структуры дорожного бетона и его свойств зависит от многих факторов: вида и качества

исходных материалов, запроектированного состава бетона, применяемых химических добавок, технологии

приготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси, эффективности армирования покрытия, качества ухода

за бетоном.

Цемент является одним из основных материалов, определяющих свойства бетонной смеси и бетона для

дорожного строительства. Высокие требования, предъявляемые к бетону для дорожных покрытий, обусловили

необходимость применения специальных цементов, нормированного минералогического и вещественного

состава.

Требования к строительно-техническим свойствам цементов для дорожного бетона сформулированы в ныне

действующем стандарте ГОСТ 10178-85. Согласно этому стандарту при строительстве применяют цемент,

изготовленный на основе клинкера нормированного состава с содержанием С

А не более 8 % по массе, марок

ПЦ 500-Д0-Н, а также ПЦ 400-Д20-Н, ПЦ 500-Д20-Н. При этом в качестве добавки разрешается использовать

только доменный гранулированный шлак в количестве не более 15 %, а удельная поверхность цемента должна

быть не менее 280 м

/кг. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 2 часа после затворения.

В настоящее время действует также национальный стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО-10178-98 «Цементы

дорожные. Технические условия», гармонизированный с международными требованиями. Стандартом

установлены более жесткие требования к дорожным цементам, чем в ГОСТ 10178-85. Так, содержание С

А в

клинкере не должно превышать 7 %, введён норматив по водоотделению, равномерность изменения объема

характеризуется величиной расширения, увеличен ассортимент дорожных цементов за счет цементов с

добавками для дорожных оснований.

С 1 марта 2002 г. введен в действие новый стандарт на методы испытаний цемента ГОСТ 30744-2001,

гармонизированный с европейским стандартом EN 196-1. В стадии переходного периода будут одновременно

действовать прежний комплекс стандартов на методы испытаний с использованием однофракционного песка

ГОСТ 310.1-76 - ГОСТ 310.4-81 и новый ГОСТ 30744-2001 с использованием полифракционного песка.

Минеральные материалы, используемые для приготовления цементобетонной смеси, подразделяют на

мелкий и крупный заполнители. В качестве мелкого заполнителя в дорожном бетоне применяют пески

природные или дробленые, в том числе обогащенные и фракционированные. В некоторых случаях

целесообразно использовать пески из отсевов дробления, в том числе обогащенные. Мелкий заполнитель

должен соответствовать требованиям стандартов ГОСТ 8736-93 и ГОСТ 26633-91.

Т а б л и ц а 1 7 . 1

Основные показатели физико-механических свойств дорожного бетона и его вяжущей составляющей

Нормируемый показатель Величина показателя Методы оценки

Марка бетона по морозостойкости

F100-F200, в

зависимости от района

строительства

Испытание бетона по 2-му или 3-му методам

ГОСТ 10060-95, при насыщении и оттаивании

бетона в 5 %-ном водном растворе хлорида

натрия

Класс (марка) бетона по

прочности на растяжение при

изгибе, не менее

4,0 (Р

50)

Определение и контроль прочности по ГОСТам

10180-90,18105-86, 28570-90. Определяет

толщину плиты покрытия (основания) и

выносливость конструкции

Класс (марка) бетона по

прочности на сжатие, не менее

В 30 (М 400)

Испытание и контроль прочности по ГОСТам

10180-90; 18105-86; 28570-90. Определяет

износостойкость покрытия, стойкость против

продавливания, скалывания, время нарезки швов

Водоцементное отношение, не

более

0,40

Назначается независимо от активности

применяемого цемента и определяет прочность и

морозостойкость бетона

Водопоглощение, % по массе, не

более

Испытание бетона по ГОСТ 12730.3-78.

Характеризует плотность бетонадля тяжелого бетона 5,0

для мелкозернистого бетона 6,0

Свойства портландцемента

Нормированный химико-

минералогический и

вещественный состав

Норма указана в ГОСТ 10178-85, п. 1.14.

Содержание минерала C

A в

клинкере, не более, %

8,0 Норма указана в ГОСТ 10178-85, п. 1.14

Начало схватывания, час, не

менее

2,0

Норма указана в ГОСТ 10178-85, п. 1.14.

Определяется по ГОСТ 310.3-76

Наличие признаков ложного

схватывания

Отсутствуют

Отрицательно влияет на транспортабельность

бетонной смеси, возможность эффективного

использования воздухововлекающих добавок, на

удобообрабатываемость смеси (отделку

свежеуложенного покрытия)

Наличие пластифицирующих,

гидрофобизирующих добавок в

цементе

- Требование отражено в ГОСТ 10178-85, п. 1.12

Наличие технологических

добавок в цементе

Отсутствуют

Норма указана в ГОСТ 10178-85, п. 1.13.

Отрицательно влияет на свойства бетонной

смеси и бетона, резко ускоряет потерю

удобоукладываемости за время

транспортирования и не позволяет получить

требуемый объем вовлеченного воздуха,

увеличивает водоотделение в бетонной смеси

Наличие в бетоне

воздухововлекающей добавки

(типа СНВ) совместно с

пластифицирующей добавкой или

добавкой-суперпластификатором

Обязательно Требование по СНВ указано в ГОСТ 26633-91

Объем вовлеченного в бетонную

смесь воздуха (на месте укладки

бетона), %

5-7

Требование указано в ГОСТ 26633-91, СНиП

3.06.03-85, п. 12.8

Параметры пористости бетона, % \ Определяются по ГОСТ 12730.4-78.

(по объему):

Рекомендуемые Союздорнии величины

пористости для морозостойкого дорожного

бетона

полная пористость 15-20

открытая капиллярная пористость 10-15

условно-закрытая пористость 3-7

Расслоение бетонной смеси

(водоотделение,

раствороотделение)

Отсутствует

Требование указано в ГОСТ 7473-94, ВСН 139-

Уход за бетоном

Светлыми

пленкообразующими

материалами (типа ВПС-

Д, ВПМ)

Требование отражено в СНиП 3.06.03-85,

инструкции ВСН 139-80

В качестве крупного заполнителя в дорожном бетоне используют щебень из природного камня и попутно

добываемых пород и отходов горно-обогатительных предприятий по ГОСТ 8267-93. При наибольшей

крупности зерен заполнителя, равной 80 мм, допускается по согласованию с потребителем поставка смеси

фракций размером от 5 до 40 мм. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не

должно превышать (%, по массе): 2 - для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий дорог; 3 - для

нижнего слоя двухслойных покрытий и оснований усовершенствованных капитальных покрытий дорог. Марки

щебня, гравия и щебня из гравия по прочности должны быть не ниже указанных в табл. 17.2.

Т а б л и ц а 1 7 . 2

Назначение бетона

Марка крупного заполнителя по прочности, не ниже

щебень

гравий и щебень

из гравия

из изверженных и

метаморфических пород

из осадочных

пород

Однослойные покрытия и верхний слой

двухслойных покрытий

1200 800 Др8

Нижний слой двухслойных покрытий 800 600 Др12

Основания усовершенствованных

капитальных покрытий

800 300 Др16

Щебень и гравий, кроме марок по прочности, указанных в табл. 17.2, должны иметь марки по износу в

полочном барабане не ниже указанных в табл. 17.3.

Т а б л и ц а 1 7 . 3

Назначение бетона

Марка по истираемости в полочном барабане, не ниже

щебень

гравий и щебень из

гравия

из изверженных

пород

из осадочных

пород

Однослойные покрытия и верхний слой

двухслойных покрытий

И-I И-II И-II

Нижний слой двухслойных покрытий И-III И-III И-III

Основания усовершенствованных капитальных

покрытий

И-III B-IV И-IV

Содержание в крупных заполнителях зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы для бетона

дорожных однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий не должно превышать 25 % по массе.

Морозостойкость щебня и гравия должна быть не ниже требований, указанных в табл. 17.4.

Таблица 17.4

Назначение бетона

Марка по морозостойкости щебня и гравия для бетона,

эксплуатируемого в районах со среднемесячной температурой

наиболее холодного месяца

от 0 до -5°С от -5 до -10°С ниже -15°С

Однослойные покрытия и верхний

слой двухслойных покрытий

F50 F100 F150

Нижний слой двухслойных покрытий F25 F50 F100

Основания усовершенствованных

капитальных покрытий

F15 F25 F25

Песок из отсевов дробления и обогащенный песок из отсевов дробления для бетонов дорожных покрытий и

оснований должны иметь марки по прочности исходной горной породы или гравия не ниже указанных в табл.

17.5.

Т а б л и ц а 1 7 . 5

Назначение бетона

Марка по прочности исходной горной породы или гравия, из

которого изготовлен песок

изверженные породы

осадочные и метамор-

фические породы

гравий

Однослойные покрытия и верхний слой

двухслойных покрытий

800 800 Др8

Нижний слой двухслойных покрытий 800 400 Др16

Бетоны марки по морозостойкости F100 и выше для дорожных покрытий изготовляют с обязательным

применением воздухововлекающих и газообразующих добавок. Вода для затворения бетонной смеси и

приготовления растворов химических добавок должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-79.

Требования к дорожным бетонным смесям. Свойства бетона в покрытии, качество его поверхности,

производительность бетоноукладочных машин зависят от того, насколько технологические свойства бетонной

смеси соответствуют средствам укладки, уплотнения и отделки.

Бетонная смесь должна иметь подобранный зерновой состав с достаточным количеством песка и растворной

части, хорошую удобоукладываемость (отделываемость), обеспечивающую получение ровной и замкнутой

поверхности покрытия при принятой подвижности или жесткости, высокую воздухоудерживающую

способность (ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия. - М.: МНТКС, 1996. - 15 с).

Наиболее существенное положительное влияние на воздухоудерживающую способность бетонной смеси

оказывает увеличение количества воздухововлекающей добавки, дисперсности песка и относительной доли

песка в смеси заполнителей, характеризуемой коэффициентом раздвижки щебня раствором.

Коэффициент раздвижки может быть определен по формуле

..що

пц

ПЦ











где (17.1)

Ц, В, П, Щ - количество цемента, воды, песка, щебня в 1 м

бетонной смеси, кг;

α - коэффициент пустотности щебня;

, ρ

- плотность соответственно цемента и песка, кг/м

;

о.щ.

- объемная масса щебня, кг/м

Важно исключить расслаиваемость бетонной смеси при ее транспортировании и распределении по

основанию.

Расслоение бетонной смеси проявляется в послойном разделении ее составных частей, обильном выделении

на поверхности смеси цементного молока или растворной части. Технология строительства бетонных покрытий

включает ряд операций, которые могут способствовать расслоению смесей. Это выгрузка смеси из

бетоносмесительной установки в кузов автосамосвала, транспортирование смеси на значительные расстояния,

выгрузка смеси в приемный бункер бетоноукладчика, а также распределение бетонной смеси по основанию.

Значительное расслоение бетонной смеси приводит к появлению неплотных зон в структуре бетона, к

снижению ее однородности и самое главное - к ослаблению поверхностного слоя бетонного покрытия за счет

появления в нем избытка влаги и цементного теста. В результате создаются условия для снижения стойкости

бетона против поверхностного разрушения, вызываемого совместным действием на бетон транспортных

нагрузок, попеременного замораживания и оттаивания в присутствии хлористых солей.

Устойчивость бетонных смесей против расслоения зависит от их вязкости в статическом состоянии, а также

от свойств компонентов и соотношений между ними.

Малоподвижные и жесткие бетонные смеси, низкие значения водоцементного фактора, высококачественные

цементы, характеризуемые малым водоотделением, пластифицирующие и особенно воздухововлекающие

добавки, повышающие связность смеси, - все это обеспечивает высокую устойчивость бетонных смесей против

расслоения. Опасность расслоения возникает при неправильном подборе состава бетона, особенно при

использовании мелких песков, а также при применении смесей более пластичных, чем это рекомендуется для

данной виброуплотняющей машины. Удобоукладываемость бетонной смеси характеризует ее способность

формоваться и уплотняться без расслоения под воздействием средств виброуплотнения. Удобоукладываемость

смеси оценивается ее вязкостью (показателем жесткости или подвижности), которая должна строго

соответствовать уплотняющей способности применяемых средств механизации. Если вязкость бетонной смеси

выше той, на которую рассчитана данная бетоноотделочная машина (при определенной толщине уплотняемого

слоя), то не будет достигнута необходимая степень плотности и прочности бетона. Если же вязкость смеси

ниже, избыточная энергия уплотнения будет способствовать расслоению смеси.

В соответствии с указаниями по строительству цементобетонных покрытий автомобильных дорог [38] при

устройстве покрытий комплектом машин со скользящей опалубкой показатели подвижности или жесткости

бетонной смеси перед уплотнением выбирают с учетом принятой скорости движения бетоноукладчика и

должны соответствовать данным таблицы 17.6.

Т а б л и ц а 1 7 . 6

Скорость движения

бетоноукладчика, м/мин

Подвижность (осадка конуса), см Жесткость, с

< 2 2 8-10

2-2.5 3 5-8

2,5-3 4 3-5

Во избежание недопустимых деформаций кромок и боковых граней покрытия после прохода

бетоноукладчика со скользящей опалубкой не используют бетонные смеси с осадкой конуса на месте укладки

более 4 см. С этой же целью при строительстве многополосных покрытий не используют бетонные смеси с

осадкой конуса более 2 см.

Технические требования к составу бетонных смесей выражаются в нормировании водоцементного

отношения (не более 0,5) и воздухосодержания (5-7 % на месте укладки бетона. ГОСТ 26633-91. Бетоны

тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. - Взамен ГОСТ 10268-80, ГОСТ 26633-85; Введ. 01.01.92. -

М.: ИПК Изд-во стандартов, 1991. -22 с).

Проектирование состава дорожного бетона. Подбор состава заключается в определении рационального

соотношения между компонентами бетонной смеси в соответствии с предъявляемыми требованиями:

к подвижности (жесткости) бетонной смеси;

к объему вовлеченного воздуха (или выделившегося газа) в свежеуложенной бетонной смеси;

к долговечности бетона, то есть длительной и устойчивой его работе в окружающей среде в соответствии с

проектными марками по морозостойкости;

к прочности бетона в соответствии с проектными марками по прочности.

Подбор состава бетона производится расчетно-экспериментальным методом с расчетом по формулам и

графикам и с последующим уточнением экспериментальным путем в следующем порядке:

определяется расчетным путем ориентировочно водоцементное отношение (В/Ц), необходимое для

получения заданной марки бетона по прочности на растяжение при изгибе;

назначается в зависимости от требований к бетону средний объем вовлеченного воздуха и ориентировочно

количество добавки ПАВ;

определяется водопотребность бетонной смеси принятой подвижности (жесткости) на основе имеющегося в

лаборатории опыта или по рекомендуемым в литературе таблицам и графикам;

рассчитывается по величинам водопотребности и В/Ц содержание цемента в 1 м

бетона;

назначается коэффициент раздвижки К

крупного заполнителя раствором и находится содержание крупного

заполнителя в 1 м

бетона;

рассчитывается содержание песка в 1 м

бетона;

уточняется экспериментальным путем состав бетона.

Подбор состава бетона должен производиться на материалах, удовлетворяющих требованиям ГОСТа.

Бетонную смесь при подборе состава приготавливают в бетономешалках с объемом замеса 60 л. От способа

перемешивания компонентов зависит объем вовлеченного воздуха. Длительность перемешивания после

введения раствора ПАВ и воды затворения должна составлять 1,5-2 мин.

Ориентировочно В/Ц рассчитывают по формулам:

с содержанием вовлеченного воздуха

34,0

ЦБ

ЦВ





(17.2)

для бетона без вовлеченного воздуха

39,0

ЦБ

ЦВ





где (17 3)

- предел прочности цемента на растяжение при изгибе, определенный экспериментально или принятый

для данной марки цемента по ГОСТу на портландцемент и шлакопортландцемент;

- марка бетона по прочности на растяжение при изгибе.

Ориентировочно содержание воды назначается не более 165-170 кг.

Содержание цемента определяют по формуле

Ц = В : В/Ц, где (17.4)

В - содержание воды, кг/м

;

Ц - содержание цемента, кг/м

Содержание крупного заполнителя определяют по формуле

1000

кзкз

кзр

VК

КЗ









где (17.5)

КЗ - содержание крупного заполнителя в 1 м

бетона, кг;

- коэффициент раздвижки, минимальное значение которого для бетона с вовлеченным воздухом в

зависимости от крупности песка назначают в пределах 1,7 - 1,9 и в дальнейшем уточняют экспериментально;

кз

- пустотность крупного заполнителя в стандартном насыпном состоянии в виде относительной величины,

которую находят по формуле:

кз







где (17.6)

кз





- объемная насыпная масса крупного заполнителя, кг/л;

кз



- плотность крупного заполнителя, кг/л, определяемая по стандарту на методы испытания щебня из

естественного камня, гравия, щебня из гравия для строительных работ.

Минимальное значение коэффициента раздвижки щебня раствором в зависимости от крупности песка

принимают равным:

1,7 - для мелких песков с модулем крупности от 1,5 до 2;

1,8 - для средних песков с модулем крупности от 2 до 2,5;

1,9 - для крупных песков с модулем крупности более 2,5.

Максимально возможное значение коэффициента раздвижки разрешается уточнять экспериментально на

пробных замесах путем построения графика зависимости осадки конуса или показателя жесткости бетонной

смеси с одинаковым В/Ц и водосодержанием от коэффициента раздвижки. Максимальное значение

коэффициента раздвижки соответствует значению коэффициента раздвижки на графике, при котором

показатели подвижности и жесткости бетонной смеси существенно не изменяются по сравнению со смесью с

минимальными коэффициентами раздвижки. Максимальное значение коэффициента раздвижки не должно

превышать минимальное значение более чем на 0,2-0,3.

Содержание песка в 1 м

бетона определяют по формуле

,1000

пв

кзц

КЗ

































где (17.7)

Ц - содержание цемента в 1 м

бетона, кг;

- объем вовлеченного воздуха в 1 м

бетона, принимаемый по ГОСТ [2], л;

и γ

- соответственно плотности цемента и песка, кг/л.

Номинальный состав бетона по массе определяют по формуле

.::::1

КЗ

mn 

(17.8)

Расчетный состава бетона должен быть подвергнут экспериментальному уточнению на предназначенных к

применению материалах с целью уточнения:

водопотребности смеси, количества воздухововлекающей, а также пластифицирующей (при комплексном

их применении) добавок ПАВ и коэффициента раздвижки щебня раствором;

В/Ц для получения заданных марок бетона по прочности на растяжение при изгибе и сжатии.

Экспериментально уточненный состав бетона является номинальным, так как в нем не учтена влажность

заполнителей. В номинальный состав бетона необходимо вносить поправки на фактическую влажность

заполнителей, чтобы получить рабочий состав бетона.

Если влажность песка W

(%), а влажность крупного заполнителя W

кз

(%), то рабочий расход воды В

(кг),

песка П

(кг) и крупного заполнителя КЗ

(кг) должны соответственно составить:

100100













 КЗ

ВВ

кзп

ор

(17.9)

100

ПW

ПП





(17.10)

100

КЗW

КЗКЗ

кз





где (17.11)

, П, КЗ - соответственно содержание воды, песка и крупного заполнителя в 1 м

бетона номинального

состава.

Рабочий состав бетона (содержание воды) корректируют с учетом концентрации водных растворов ПАВ.

Выбранный в лаборатории состав бетона проверяют в производственных условиях при пробном

бетонировании. При этом оценивают качество уплотнения и отделки поверхности бетона, а также устойчивость

кромок и боковых граней покрытия после прохода бетоноукладчика. В случае необходимости состав бетонной

смеси корректируют.

17.3. Конструкции дорожных цементобетонных покрытий и оснований

Жёсткими называют дорожные одежды с конструктивными слоями из цементобетона. В зависимости от

технологии строительства жёсткие покрытия и основания подразделяют на монолитные, сборные, сборно-

монолитные и из укатываемого бетона. Цементобетонные покрытия и основания могут быть неармированными,

армированными (в том числе непрерывно армированными) и дисперсно армированными. Покрытия выполняют

одно- и двухслойными. В общем случае жёсткая дорожная одежда с покрытием монолитного типа имеет

следующие конструктивные слои: покрытие, выравнивающий слой, основание, дополнительный слой

основания (рис. 17.1).

Выравнивающий слой, как правило, устраивают в случае применения при строительстве покрытий

комплекта машин, перемещающихся по рельс-формам. Выравнивающий слой из необработанного песка

устраивают толщиной 5 см, а из чёрного песка толщиной 3 см. Этот слой предназначен главным образом для

снижения сил трения, возникающих при перемещении плит покрытия по основанию вследствие изменения

температуры, выравнивает неровности основания, более равномерно распределяет силовое воздействие колёс

автомобилей и уменьшает напряжения от коробления плит покрытия.

Рис. 17.1 Поперечные разрезы типовых дорожных одежд с цементобетонным покрытием, устраиваемых

комплектами машин:

а - со скользящими формами; б - с применением рельс-форм; 1 - покрытие; 2 - выравнивающий слой; 3 -

основание; 4 - дополнительный слой основания; 5 - земляное полотно; 6 - укреплённая полоса

При применении высокопроизводительных машин с автоматической системой обеспечения ровности для

строительства оснований из материалов, укреплённых вяжущими, необходимость в устройстве

выравнивающего слоя отпадает.

На автомобильных дорогах I и II категорий основания устраивают из каменных материалов (щебня, гравия,

гравийно-песчаных смесей), укреплённых цементом или отходами промышленности, обладающие вяжущими

свойствами, из тощего бетона, а также из песка и супесей, укреплённых цементом [38]. На дорогах II и III

категорий строят основания из грунта, укреплённого органическим вяжущим, из подобранного щебёночного и

гравийного материала или шлака. При соответствующем технико-экономическом обосновании на дорогах III

категории строят основания из каменных материалов и грунтов, укреплённых неорганическим вяжущим.

На отдельных участках с расчётной интенсивностью движения до 4000 авт./сут допускается применять при

использовании рельсового комплекта машин основания из песка или песчано-гравийных смесей.

При строительстве покрытий комплектом машин со скользящими формами для обеспечения прохода

гусениц машин ровное и прочное основание устраивают не менее чем на 2,1 м шире покрытия. Требуемую

толщину основания из песчаных и супесчаных грунтов, укреплённых цементом, из тощего бетона, а также из

щебня, шлака или гравия определяют расчётом, однако она не должна быть меньше 15 см при движении по

основанию автомобилей-самосвалов грузоподъёмностью до 7 т. При использовании автомобилей

грузоподъёмностью от 7 до 12 т толщина основания из укреплённых цементом грунтов и каменных материалов

1 класса прочности должна быть не менее 16 см.

Дополнительный слой основания устраивают из морозостойких и дренирующих материалов. В отдельных

случаях предусматривают морозозащитный слой из материалов, укреплённых вяжущими, для обеспечения

постоянной толщины слоев и прохода машин, строящих дорожную одежду, без разрушения поверхности слоев.

Толщину плит покрытия и толщину всех конструктивных слоев определяют расчётом при проектировании

дорожной одежды [39]. В зависимости от категории дороги, расчётной интенсивности движения, материала

основания и природно-климатических условий района строительства толщина покрытия обычно равна 18-24

см.

Для снижения напряжений, возникающих при суточных и сезонных изменениях температуры воздуха, в

цементобетонных покрытиях устраивают температурные швы сжатия, коробления, расширения и рабочие.

Кроме перечисленных поперечных температурных швов устраивают и продольные швы. Продольный шов

требуется при ширине покрытия более 4,5 м, для предупреждения появления извилистых продольных трещин,

образующихся от воздействия транспортных средств, неоднородного пучения и осадки земляного полотна.

Швы расширения (рис. 17.2) предназначены для восприятия перемещений плит при их расширении под

действием высоких летних температур. При правильном устройстве швов расширения они устраняют

перенапряжение плит и исключают отрицательное влияние этих напряжений на продольную устойчивость

покрытия, сколо- и трещинообразование. В швах расширения покрытие разрезают по всей ширине и на всю

толщину устанавливают прокладки из дерева, пенополиуретана и других материалов. Верхнюю часть швов

расширения заполняют герметизирующими материалами.

Рис. 17.2. Конструкции поперечных швов расширения:

а - устраиваемые в покрытии; б - перед искусственными сооружениями; 1 - штыри; 2 - каркас-корзинка;

3 - деревянная доска-прокладка; 4 - битумная обмазка; 5 - колпачок из резины или полиэтилена; 6 -

мастика; 7 - воздушный зазор в колпачке; 8 - герметизирующий материал или готовая резиновая

прокладка; 9 - пористый легкосжимаемый материал

Швы сжатия (рис. 17.3) устраивают между швами расширения, чтобы предупредить появление трещин,

возникающих в покрытии вследствие изменения температуры, усадки бетона и неоднородных деформаций

земляного полотна. В швах сжатия покрытие разрезают по всей ширине на глубину не менее 1/4 толщины.

Ниже этой прорези в последующем возникает трещина, так как при сокращении плиты от понижения

температуры вследствие трения между плитой и основанием в бетоне плиты возникает растяжение.

Рис. 17.3. Схема расположения штырей в швах цементобетонного покрытия:

1 - шов расширения; 2 - шов сжатия при основании из каменных материалов и из грунтов, укреплённых

вяжущим; 3 - шов сжатия при основании из материалов, не укреплённых вяжущими (песок, щебень,

шлак, гравийно-песчаная смесь); 4 - штыри

Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают по расчёту в зависимости от толщины плиты и

природно-климатических условий. Длину неармированных плит назначают в пределах, указанных в табл. 17.7.

Т а б л и ц а 1 7 . 7

Климат

Толщина покрытия, см

18 20 22 24

Длина плиты, м

Умеренный 4,5-5 5-6 5-6 5,5-7

Континентальный 3,5-4 4-5 4-5 4,5-6

После нарезки швов в затвердевшем бетоне нарезчиком швов с алмазными дисками и очистки шва сжатым

воздухом в него запрессовывают уплотнительный шнур, обрабатывают стенки праймером и производят

герметизацию.

Швы коробления повышают продольную устойчивость покрытия, уменьшают в плитах температурные

напряжения, повышают трещиностойкость и транспортно-эксплуатационные качества покрытия. Швы

коробления размещают через один шов сжатия. Швы коробления не устраивают в плитах длиннее 6 м. Рабочие

швы применяют в конце рабочей смены или при перерыве бетонирования покрытия более чем на 3 ч.

Рабочие швы устраивают по типу швов расширения. Для частичной передачи нагрузки с плиты на плиту и

для исключения образования ступеней между плитами поперечные и продольные швы армируют (рис. 17.4).