Покрытия автомобильных дорог из жестких укатываемых бетонных смесей
В промышленно развитых странах (США, Канаде, Австралии, Великобритании, Германии, Швеции, Франции, Норвегии, Испании и многих других) расширяется строительство покрытий автомобильных дорог из жестких цементобетонных смесей, уплотняемых укаткой. Ведущие машиностроительные фирмы, конструирующие укладочную дорожную технику, создают мощные трамбующие брусья для дорожных универсальных укладчиков и используют их для создания оснований и покрытий проезжей части дорог и магистралей из укатываемого бетона, носящих в англоязычных странах название "RCC-Pavements".
Под укатываемым бетоном подразумевается жесткий цементобетон, транспортирующийся большегрузными автосамосвалами или бетоносмесителями на участок строительства, укладывающийся мощными брусьями высокого уплотнения тяжелых асфальтоукладчиков и уплотняющийся катками разных типов. Большое значение укатываемый бетон получил при сооружении дамб и подпорных стенок плотин. Во всем мире сооружены многочисленные объекты такого рода, или же они находятся еще в стадии строительства.
В странах Европы и Северной Америки укатываемый бетон в дорожном строительстве используют при устройстве слоев покрытий дорог, предназначенных для движения тяжелых транспортных средств (контейнеровозов, большегрузных военных автомобилей, машин лесотехнической промышленности); контейнерных терминалов, автомобильных стоянок; подъездных, сельских, лесных дорог с высокими транспортными нагрузками; второстепенных дорог и улиц, местных дорог и автомагистралей, автомобильных подъездов к аэропортам, взлетно-посадочных полос аэродромов; в качестве слоя усиления при реконструкции старых дорожных покрытий.
Технология устройства дорожных покрытий из уплотненного цементобетона является относительно новой. Такие покрытия гораздо прочнее и долговечнее асфальтобетонных, кроме того, на их устройство затрачивается значительно меньше времени. Содержание цемента в бетонных смесях для укладки в дорожное покрытие больше, чем в уплотненном цементобетоне, применяемом при строительстве плотин.
Укатываемый бетон в дорожном строительстве является очень сухим бетоном из портландцемента, во многих случаях к нему добавляется также зола уноса. Такой бетон должен иметь жесткую консистенцию, чтобы его можно было укладывать укладчиками и уплотнять до требуемой конечной плотности катками. В ФРГ такая консистенция классифицируется от землисто-влажной до жесткой, в США - как "non-slump". Материал перемешивается в стационарных установках, укладывается и предварительно уплотняется дорожными укладчиками, имеющими большой вес. Окончательное уплотнение достигается с помощью вибро-, пневмо- или комбинированных катков.
Существующий опыт устройства дорог из укатываемого бетона показал, что такой бетон необходимо применять при устройстве дорог, по которым движутся транспортные средства с большой осевой нагрузкой и дорог, на которые действует большая механическая нагрузка, например при строительстве: подъездных дорог для сверхтяжелых транспортных средств с осевыми нагрузками до 120 т; покрытий для контейнерных площадок и оборудования в портах; площадок для стоянок заправочных и армейских машин; площадки для хранения угля и древесины.
Военно-инженерный корпус в США использует укатываемый бетон в военных целях для сооружения подъездных дорог и мест стоянки самолетов. Состав смесей укатываемого бетона определяется в основном на основе опыта военно-инженерного корпуса США, так как большинство проектов строительства из укатываемого бетона осуществлено в основном в США.
Как показал опыт, лучше всего использовать минеральную смесь с размером зерен 22 мм (7/8 дюйма), лучше 19 мм (3/4 дюйма). При этом самая мелкая фракция должна составлять приблизительно 5-10% на сите 200, то есть соответственно 0,075 мм.
Ограничение максимального размера зерен и повышение доли пылеватых частиц в смеси создают возможность лучшей укладки и закрытой структуры поверхности Если укатываемый бетон укладывается в два слоя, то есть когда проектом предусмотрено двухслойное бетонное покрытие, то для нижнего слоя может быть использована более крупнозернистая смесь. Очень важно, чтобы после испытания смеси в ходе реализации проекта не вносились изменения, потому что только при постоянном составе можно достичь одинакового качества бетона.
Смеси укатываемого бетона содержат наряду с цементом такие пуццоланы, как, например, золу уноса. Отношение доли цемента к доле золы уноса составляет 4:1 или 3:1. Так как в начальной стадии пуццоланы не вызывают появления теплоты гидратации, то слой укатываемого бетона меньше нагревается и поэтому меньше подвержен трещинообразованию. Другой причиной применения пуццоланов является экономия затрат.
Количество воды в смеси бетона определяется, с одной стороны, в ходе лабораторных испытаний, с другой - ходе опытного строительства. Укатываемая бетонная смесь должна иметь очень жесткую консистенцию, чтобы ее можно было укладывать дорожным укладчиком и затем уплотнять катком. Количество воды составляет обычно 5-7% от массы в сухом состоянии, то есть оно равно или немного выше оптимального.
Крупный и мелкий заполнитель
В настоящее время в США требования к заполнителям для укатанного бетона такие же, как и к заполнителям для традиционного бетона. В качестве крупного заполнителя используют щебень или дробленый гравий с максимальным размером зерен 19 или 16 мм. Допускается применение заполнителя с зернами размером 38 мм, однако поверхность дорожного покрытия с таким заполнителем плохо обрабатывается и труднее достигается однородность бетонной смеси. Кроме того, возникает расслоение смеси.
Согласно техническим нормам Военно-инженерного корпуса США, необходимо применение крупного заполнителя в следующих пределах: 83-100% по массе должно проходить через сито с размером отверстий 19 мм и 2-8% - через сито с размером отверстий 0,075 мм. В некоторых составах укатанного бетона размер зерен крупного заполнителя достигает 22 мм, содержание частиц мельче 0,075 мм - 14%. При двухслойном покрытии крупность заполнителя нижнего слоя равна 40 мм.
В г. Хьюстоне (США) при строительстве покрытия грузовой станции применяли заполнитель с размером зерен 25 мм. Однако с целью повышения качества поверхности дорожных покрытий или покрытий площадок из укатанного бетона целесообразно использовать крупный заполнитель с максимальным размером зерен 16-19 мм.
В настоящее время в связи с недостатком качественных заполнителей во многих странах используют такие материалы, как сланцы, вакка, ил, дюнные пески, морской песок, глину, зольную пыль и др. (в основном для возведения оснований дорожных одежд улиц, магистралей).
При строительстве дорожного покрытия из укатанного бетона в долине р. Фрейзер в его состав входило 50% песка от общей массы заполнителя. В этом случае поверхность покрытия дороги толщиной 230 мм получилась достаточно ровной.
В Швеции во избежание расслоения жесткой бетонной смеси и с целью лучшей отделки поверхности дорожного покрытия рекомендуют использовать заполнитель с максимальным размером зерен 22 мм. Заполнитель должен содержать мелких фракций больше, чем пластичные смеси. Чтобы получить плотную и непроницаемую для воды поверхность покрытия дороги, необходимо применять заполнитель с хорошо подобранным гранулометрическим составом.
Вяжущее
В США в дорожных покрытиях из укатываемых бетонных смесей содержание портландцемента в 2 раза больше, чем в укрепленном цементном каменном материале, и примерно равно содержанию цемента в традиционном цементобетоне.
Почти на всех построенных площадках или участках дорог в качестве вяжущего применяли портландцемент (тип I и тип II) и золу уноса. Количество цемента на 1 м 3 бетонной смеси составляет 177-354 кг (12-14% от массы заполнителя), а золы уноса (классов С и F) 10,7-44,3 кг (15-20% от массы цемента).
В Канаде в соответствии с техническими условиями для устройства покрытий дорог из укатываемых бетонных смесей рекомендуется применять цемент типа 10 с нормой расхода 267 кг/м 3 и золу уноса класса F с нормой расхода 59 кг/м 3. По мнению специалистов, замена цемента золой уноса целесообразна с экономической точки зрения. При применении золы в бетонных смесях уменьшается усадка бетона. Содержание цемента для устройства верхнего слоя покрытия должно составлять 10-14%, нижнего слоя - 8%.
Во Франции в качестве вяжущего применяют стандартные цементы, составляющие 6-14% от массы заполнителя. Наиболее распространены цементы классов СРА 45 и 44 и СРJ 45. Такие цементы используются вместе с сульфатно-алюминиевой золой уноса (7% цемента + 5% золы). В основном применяют цемент класса СРА, так как он дает возможность максимально использовать пуццолановые способности зол, обеспечивая необходимые сроки схватывания, реже - цемент с добавкой шлака (молотого или предварительно измельченного), активных зол уноса или природных пуццоланов.
Химические добавки
Военная научно-исследовательская лаборатория по изучению холодных районов США (USA CRREL) на одном из участков дорожного покрытия из укатанного бетона применяла воздухововлекающие добавки, состоящие из водного раствора нейтрализованного винзола древесной смолы в количестве 2-2,13 г на 1 кг цемента.
Во Франции предлагают вводить в жесткую бетонную смесь добавку гексафторсиликата магния в количестве 0,5-5% в виде раствора с концентрацией 5-20% и лигносульфоната щелочного или щелочноземельного металла в количестве до 0,5% от массы вяжущего. Для приготовления жесткой бетонной смеси используют одно или несколько гидравлических или пуццолановых вяжущих типа цемента, золы уноса тепловых электростанций, молотого шлака в сочетании с активаторами или катализаторами или без них.
Расход вяжущего принимают около 10%, воды - от 3,5 до 8% по массе минеральной смеси, в то время как расход вяжущего без добавок достигает 15%, а воды - 10%. Введение добавок повышает трещиностойкость и прочность бетона (на 15-30%), что позволяет отказаться от устройства защитного слоя. Добавки вводятся в смесь при приготовлении, или их раствором пропитывают верхний слой покрытия в конце его уплотнения.
Для устранения расслоения смеси и хрупкости (обезвоживания) верхнего слоя покрытия предлагается вводить в смесь водную суспензию или эмульсию полимера, предпочтительно в сочетании с пластифицирующими поверхностно-активными веществами. В качестве полимера можно использовать стирол, бутадиен, полиэфир, производные полиэтилена, полиуретана, полизоцианатов, силиконов, акриловые и аналогичные соединения в количестве 0,5-5% по массе минеральных материалов. Прочность на растяжение при изгибе бетона с добавками на 15-20% выше прочности бетона без добавок и составляет 80-90 кг/см 2.
Подбор состава смеси и прочностные характеристики бетона
В США Военно-инженерный корпус проектирует жесткую бетонную смесь по методу, изложенному в руководстве ACI 207.5R (88). В соответствии с ним рекомендуют подбирать смесь по консистенции; пробным испытаниям, на основании которых подбирается оптимальное соотношение заполнителя и вяжущего материала; наличию уплотняющего оборудования и техники.
Для оценки консистенции смеси применяется модифицированный прибор Вебе. Эффективная укладка с помощью асфальтоукладчика достигается при жесткости смеси по модифицированному прибору Вебе 45-60 с. Наиболее экономичное соотношение заполнителя и вяжущего подбирается по максимальной плотности.
Для оценки уплотняемости смеси используют модифицированный метод Проктора, который обычно применяют для определения уплотняемости цементогрунта.
В Канаде рекомендуют подбирать состав смеси для укатанного бетона по тем же принципам, что и при строительстве оснований, укрепленных цементом. Содержание воды в смеси определяют на основе оптимальной влажности при максимальной плотности, а не по водоцементному отношению. В настоящее время содержание цемента определяется на основе испытаний контрольный образцов на прочность растяжения при изгибе, которая равна 4,1-4,8 МПа через 28 сут.
Приготовление укатываемой бетонной смеси
В США на стандартных заводах для приготовления традиционных смесей жесткие укатываемые бетонные смеси приготавливаются редко. Для этих целей применяют дозаторные смесители и смесители непрерывного действия. В дозаторных смесителях длительность перемешивания жестких бетонных смесей больше, чем длительность перемешивания пластинных смесей.
При строительстве одного из участков дороги использовали смесительные установки "Tyger Construction Company", а также дозаторные установки "Noble 600" с двумя опрокидывающимися смесителями вместимостью по 6 м 3 и модифицированные "Noble 600" с двумя шнековыми смесителями вместимостью по 3 м 3.
Смесители непрерывного действия широко применяют в Великобритании, Канаде и других странах при большом объеме строительства. Преимущество таких смесителей в том, что время дозирования исключается из времени производства (большая производительность), а также их стоимость меньше, чем смесителей циклического действия.
По мнению американских специалистов, для производства жестких бетонных смесей необходимы смесительные установки принудительного действия, чтобы распределять относительно небольшое количество воды по всему замесу. С этой целью используются двухвальные лопастные смесители, обычно применяемые для приготовления асфальтобетонных смесей.
Производительность завода должна соответствовать производительности укладочных и уплотняющих машин. Американские специалисты рекомендуют заводы с производительностью не менее 250 т/ч. Завод должен размещаться по возможности ближе к участку дороги или площадке, где укладывается бетонное покрытие, чтобы время транспортирования смеси было минимальным. На объекте в г. Берлингтоне (США) смесь приготавливали в двухвальном лопастном смесителе непрерывного действия фирмы "Barber-Greene" с производительностью 600 т/ч. Для строительства установка была оттарирована на производительность 400 т/ч. Цемент подавали в смеситель ленточным транспортером, песок и гравий - в три бункера питания с помощью фронтальных погрузчиков и затем по транспортеру в смеситель. Подача воды контролировалась для обеспечения требуемой удобообрабатываемости смеси. Каждый 3 минуты перемешивалось 7,4 м 3 жесткой бетонной смеси.
В лопастном смесителе лопасти прикрепляются к одному или нескольким горизонтальным валам, вращающимся внутри неподвижного барабана или лотка. В таком смесителе целесообразно перемешивать жесткие или тощие бетонные смеси.
В Форт Беннинг (США) смесь готовят по следующей технологии. Щебень и песок подают в бетономешалку по главному транспортеру через контрольные заслонки. Содержание воды и фракционный состав бетонной смеси зависят от количества материала, поступающего на транспортер из дозаторов. Цемент, отделенный в объемном лопастном дозаторе, попадает в бетономешалку вместе с другими составляющими. Перед дозатором находится накопительный бункер цемента вместимостью 200-340 кг. Во избежание сводообразования в силосах и бункере используют вибрацию или аэрацию. Заводы фирмы "Aran" оборудованы изолированными ленточными питателями. Для цементных силосов этих заводов характерны плавные переходы от стенок к разгрузочному окну, поэтому аэрация не требуется. При надежном монтаже и регулировке оборудования завода точность дозирования сухих компонентов бетонной смеси достигает 0,003%.
При строительстве в г. Портленде (США) покрытия аэродрома из укатываемой бетонной смеси использовали стационарный бетонный завод с двухосными лопастными смесителями с минимальной производительностью 600 т/ч.
В Швеции рекомендуют приготавливать жесткие бетонные смеси, уплотняемые укаткой, в стационарных гравитационных смесительных установках, которые могут наполняться на 3/4 объема для получения однородной хорошо перемешанной смеси. В результате выход смесителя составляет 2/3 от производительности традиционной бетонной смеси.
В ФРГ для приготовления бетонной смеси применяют бетоносмесительные установки с производительностью 70 м 3/ч. При строительстве автомобильной магистрали В 266 использовали автобетоносмесители с двухвальным смесителем принудительного действия.
В Испании укатываемую бетонную смесь приготавливают на обычных бетонных заводах и установках непрерывного действия для производства цементогрунтовых смесей, оборудованных дополнительными дозаторами цемента и золы.
Транспортирование укатываемой бетонной смеси
В США требования к транспортированию жестких бетонных смесей такие же, как для обычного традиционного бетона, в соответствии с ACI Committee 304.
Во всех странах смесь транспортируют к месту укладки в автомобилях, снабженных специальными защитными средствами от влияния погодных условий. Количество автомобилей-самосвалов должно соответствовать темпам укладки и укатки дорожного покрытия. Кузов самосвала должен быть чистым, разгрузку необходимо производить медленно.
В США часто для транспортирования бетонных смесей используют автобетоносмесители с наклонной осью (ASTM С 94), перемешивающие смеси с максимальным размером минеральных зерен 38 мм.
В ФРГ бетонную укатываемую смесь на место укладки подвозят в передвижных бетономешалках, оборудованных одновальными смесителями принудительного действия, а также в автомобилях-самосвалах с грузоподъемностью 10-12 м 3. Время перевозки смеси на место укладки должно быть рассчитано так, чтобы смесь была уложена и уплотнена в течение 60 мин после ее приготовления.
Строительство дорожных покрытий из укатанного бетона
Военно-инженерным корпусом в Форт Худ (Техас) для стоянки танков и авианосцев построен участок площадью 16,7 тыс. м 2. Толщина покрытия составляет 25 см. Покрытие рассчитывалось на нагрузку 55 тыс. кгс, построили его за 11 дней.
Бетонную смесь приготавливали в лопастных смесителях непрерывного действия, транспортировали в автомобилях-самосвалах и распределяли слоем толщиной 280-300 мм на щебеночное основание толщиной 15 см, укрепленное цементом, при помощи асфальтоукладчика полосами шириной по 4,3 м. Укатываемую смесь уплотняли виброкатком массой 10 т за четыре прохода. Для ухода за покрытием использовали пленкообразующий материал. После 19 месяцев эксплуатации общее состояние покрытия площадки оказалось хорошим. Выкрашивание происходило около "холодных" швов. При устройстве укатываемого бетонного покрытия было сэкономлено 15% от стоимости железобетонного покрытия, которое было запроектировано.
В Форт Такома (Вашингтон) из укатанного бетона построили покрытие на площадке для размещения контейнеров. Было уложено 25 тыс. м 2 бетонной смеси. Покрытие на разных участках имело толщину от 30 до 42,5 см.
В состав жесткой бетонной смеси входили мелкий и крупный заполнители с максимальным размером зерен 12,5 м. Бетонная смесь содержала 266 кг/м 3 цемента, 59 кг/м 3 золы уноса, В/Ц - 0,43.
Бетонную смесь приготавливали в лопастных смесителях непрерывного действия и укладывали в два равных слоя асфальтоукладчиками на основание из дробленого гравия. Уплотнение производили двухвальцовыми катками массой 10 т, а также пневмокатками. В течение семи дней осуществляли уход за покрытием путем распределения воды специальной установкой.
В Форт Драм (Нью-Йорк) при строительстве военных и гражданских объектов построены дорожные покрытия площадью 560 и 350 тыс. м 2. Толщина слоев покрытий составляет 25,4 см.
В г. Портленде (США) на аэродроме построено покрытие из укатанного бетона толщиной 450 мм. Максимальный размер крупного заполнителя составлял 19 мм, расход цемента - 288 кг/м 3, золы уноса - 70 кг/м 3, воды - 153 кг/м 3, заполнителя - 1920 кг/м 3. Для укладки бетонной смеси применили тяжелые самоходные асфальтоукладчики на гусеничном ходу, приспособленные для распределения жестких бетонных смесей. Так, в машине модифицирован вращающийся шнек, что позволило укладывать жесткую смесь без расслоения. На тяжелых укладчиках установлены электронные системы для контроля ровности обеих полос и проектной линии. Укладку бетонной смеси производили в два слоя (толщина каждого 175 мм) одновременно двумя укладочными машинами во избежание образования "холодных" швов между слоями бетона (см. рис. 2). Верхний слой укладывали в течение 60 мин после приготовления смеси. Уход за бетоном нижнего слоя не был предусмотрен. В Форт Беннинг (США) при расширении площадки для стоянки и размещения военной техники при строительстве покрытия использовали укатываемую бетонную смесь. Стоимость 1 м 2 покрытия составила 17,6 долларов США, что на 30% ниже стоимости покрытия из традиционного бетона. На этом участке уложено 19,53 тыс. м 2 бетонной смеси при толщине покрытия 190 м. Бетонная смесь содержала 268 кг/м 3 цемента, 89 кг/м 3 золы уноса, 1068 кг/м 3 крупного заполнителя, 890 кг/м 3 мелкого заполнителя, 97 кг/м 3 воды. Бетонную смесь приготавливали в лопастном смесителе "Aran". Для устройства покрытия площадки использовали укладчик "Roadtes" (США), который оснащен вибробрусом и трамбующим брусом и обеспечивает уплотнение смеси до 90% модифицированной плотности Проктора. При появлении трещин на поверхности покрытия их можно заделать, используя каток на резиновых шинах.
Практически на всех объектах в США укладку укатываемых смесей производили асфальтоукладчиками.
Укладчики, оборудованные нивелирующими устройствами (электронной следящей системой), обеспечивают распределение бетонной укатываемой смеси точно до проектной отметки и достаточно ровно. Укладчики, оснащенные вибрационным брусом и трамбующим брусом, обеспечивают удовлетворительную текстуру поверхности и первоначальное уплотнение. Вместимость бункера асфальтоукладчика должна соответствовать скорости распределения смеси. Для этого увеличивают размеры отверстия между бункером подачи смеси и разравнивающим брусом и регулируют распределительные шнеки для достижения равномерной подачи укатываемой смеси по всей ширине укладываемой полосы. Расслоение бетонной смеси уменьшается при уменьшении ширины полосы укладки. Укладку удобно выполнять двумя перемещающимися рядом асфальтоукладчиками (см. рис. 2). Это более эффективно, чем укладка двух полос последовательными проходами одного укладчика, так как позволяет избежать образования дополнительного шва. Желательна укладка покрытия за один проход. При двухслойном покрытии дороги (или площади) укладку второго слоя следует производить как можно раньше, пока чист и влажен нижний слой и можно получить хорошее сцепление между слоями.
Американские специалисты считают, что смесь из укатанного бетона должна быть уложена и уплотнена в течение 45 мин после добавления воды в смеситель при приготовлении смеси (обычно это выполняют за 1 час). Чтобы избежать образования "холодных" швов (затвердевший бетон), рекомендуется смежные полосы и верхний слой покрытия укладывать в течение 90 мин после приготовления смеси. Толщина слоя из укатанного бетона, оставляемая после прохода укладочной машины, должна быть на 10% больше проектной. После уплотнения катками достигается проектная толщина.
По мнению немецких специалистов, строительство покрытия из укатанного бетона требует тщательного планирования. При этом все этапы - приготовление смеси, ее транспортировка, предварительная обработка основания, укладка, уплотнение, уход за бетоном, нарезка швов, поверхностная обработка - должны быть тщательно увязаны между собой.
В ФРГ на новой автомобильной магистрали В 266 построен участок из бетона, уплотняемого укаткой, поверх которого уложен тонкий слой асфальтобетонного покрытия. На проезжей части участки состоят из двух полос движения в обоих направлениях и песчаных обочин. Ширина проезжей части составляет 10,25 м. Состав бетонной смеси для верхнего и нижнего слоев покрытия приведен в табл. 3. Верхний слой должен был быть уложен на нижний в течение 120 мин, поэтому была необходима своевременная доставка смеси в количестве 200 м 3/ч, которая осуществлялась автобетоносмесителем принудительного действия, что обеспечило однородность смеси. Для укладки смеси использовали бетоноукладчик фирмы "Vogele" модели Super 1700, который укомплектован мощным выравнивающим брусом с высокой производительностью (см. рис. 3).
Смесь уплотняли катками по следующей технологии: один проход - сдвоенным виброкатком массой 1 т, два прохода - комбинированным катком массой 9,9 т. При этом была достигнута степень уплотнения, равная 98%. Плотность бетона во влажном состоянии была настолько высокой, что грузовые автомобили, нагруженные смесью, не оставляли вмятин на нем. За бетоном покрытия проводился влажный уход в течение семи дней.
Уплотнение покрытия из укатываемой бетонной смеси
Критерием уплотнения бетона служит достижение требуемой прочности при наименьшем числе прохода катков. Американские специалисты рекомендуют следующую схему уплотнения двух смежных полос покрытия шириной 3,5-4,5 м.
Первый этап - определение консистенции распределенной бетонной смеси статическими проходами виброкатка (без вибрации).
Второй - уплотнение катком с включенными вибраторами. Необходимо сделать не менее двух проходов по внешнему краю (к обочине) первой уложенной полосы таким образом, чтобы валец катка выступал над кромкой бетона на 2,5-5 см, что ограничивает в дальнейшем его перемещение в сторону обочины.
Третий - перемещение катка к внутреннему краю и укатка полосы в 30-35 см от края (не менее двух проходов).
Четвертый - уплотнение средней части полосы катком (не менее двух проходов). Эту схему повторяют таким образом, чтобы по каждому следу каток прошел не менее четырех раз.
На пятом этапе распределяют бетон по смежной (примыкающей) полосе и производят уплотнение, как на третьем этапе.
Шестой - оставшиеся неуплотненные на первой полосе 30-45 см уплотняют вместе со второй полосой.
Седьмой этап аналогичен четвертому.
В США используют двухвальцовый виброкаток массой 10 т, пневмокаток массой 20 т с давлением в шинах 0,55-0,63 МПа, двухвальцовый статический каток. При применении такой схемы уплотнения (при распределении смеси асфальтоукладчиком) обеспечивается плотность 98,5%.
В Швеции рекомендуют после прохода укладчика уплотнение производить сначала полутяжелыми, потом тяжелыми виброкатками, имеющими статическое линейное давление 15-30 кН/м. С целью повышения плотности бетона и ровности покрытия для окончательного уплотнения возможно применение пневмокатков без вибрации с тем же самым линейным давлением.
Рекомендуемая скорость уплотнения - не более 3 км/ч. Технология укатки в основном аналогична технологии укатки асфальтобетонного покрытия. Начинают уплотнение катками без вибрации за один-два прохода по одной полосе. Легкого волнообразования можно избежать, если каток не будет возвращаться по одному следу. Уплотнение с вибрацией начинается с третьего прохода. Число проходов виброкатка зависит от уплотняющего оборудования, вида основания и толщины покрытия. Степень уплотнения должна быть не менее 97%. В табл. 4 приведены виды уплотняющего оборудования фирмы "Dynapac АВ", которые применяют для уплотнения в Швеции.
Контроль степени уплотнения
Во всех странах Запада степень уплотнения измеряется радиометрическими приборами на разных глубинах, но контрольное измерение делается на глубине 5 см от основания, на которое уложено покрытие. В США по стандарту ASTMD 2922 через каждые 30 м не менее одного измерения.
В Швеции степень уплотнения определяют по формуле Rd=(?? gd/?? gd,mod)•100,где ? gd - сухая плотность бетона в свежеуложенном состоянии, измеренная в полевых условиях, кг/м3; ? gd,mod - сухая плотность бетона после трамбования в лаборатории (модифицированный метод Проктора), кг/м 3.
Уход за свежеуложенным бетоном
За свежеуложенными покрытиями из укатанного бетона рекомендуется проводить влажный уход в течение 1-7 дней после укладки.
В США в Форт Стьюарт уход выполняли в течение трех дней при помощи влажного песка. В Форт Худ в первые 24 часа использовали влажные маты, а затем наносили пигментный мембранообразующий материал. В Форт Льюис применяли водоразбрызгивающую систему в течение 7 дней.
Экономический эффект
В США применение технологии строительства покрытий площадок, дорог из укатанного бетона дает экономию 15-30% и более по сравнению с технологией строительства слоев покрытий из традиционного бетона.
При устройстве покрытия дороги для движения тяжелых транспортных средств в порте Такома из укатанного бетона стоимость снижалась на 20% по сравнению со стоимостью эквивалентного асфальтобетонногог или цементобетонного покрытия. Экономия была достигнута за счет исключения устройства боковой опалубки и швов.
Как считают американские специалисты, времени для строительства покрытий из укатанного бетона требуется на 30% меньше, чем традиционного.
Евгений МАРГАЙЛИК
Под укатываемым бетоном подразумевается жесткий цементобетон, транспортирующийся большегрузными автосамосвалами или бетоносмесителями на участок строительства, укладывающийся мощными брусьями высокого уплотнения тяжелых асфальтоукладчиков и уплотняющийся катками разных типов. Большое значение укатываемый бетон получил при сооружении дамб и подпорных стенок плотин. Во всем мире сооружены многочисленные объекты такого рода, или же они находятся еще в стадии строительства.
В странах Европы и Северной Америки укатываемый бетон в дорожном строительстве используют при устройстве слоев покрытий дорог, предназначенных для движения тяжелых транспортных средств (контейнеровозов, большегрузных военных автомобилей, машин лесотехнической промышленности); контейнерных терминалов, автомобильных стоянок; подъездных, сельских, лесных дорог с высокими транспортными нагрузками; второстепенных дорог и улиц, местных дорог и автомагистралей, автомобильных подъездов к аэропортам, взлетно-посадочных полос аэродромов; в качестве слоя усиления при реконструкции старых дорожных покрытий.
Технология устройства дорожных покрытий из уплотненного цементобетона является относительно новой. Такие покрытия гораздо прочнее и долговечнее асфальтобетонных, кроме того, на их устройство затрачивается значительно меньше времени. Содержание цемента в бетонных смесях для укладки в дорожное покрытие больше, чем в уплотненном цементобетоне, применяемом при строительстве плотин.
Укатываемый бетон в дорожном строительстве является очень сухим бетоном из портландцемента, во многих случаях к нему добавляется также зола уноса. Такой бетон должен иметь жесткую консистенцию, чтобы его можно было укладывать укладчиками и уплотнять до требуемой конечной плотности катками. В ФРГ такая консистенция классифицируется от землисто-влажной до жесткой, в США - как "non-slump". Материал перемешивается в стационарных установках, укладывается и предварительно уплотняется дорожными укладчиками, имеющими большой вес. Окончательное уплотнение достигается с помощью вибро-, пневмо- или комбинированных катков.
Существующий опыт устройства дорог из укатываемого бетона показал, что такой бетон необходимо применять при устройстве дорог, по которым движутся транспортные средства с большой осевой нагрузкой и дорог, на которые действует большая механическая нагрузка, например при строительстве: подъездных дорог для сверхтяжелых транспортных средств с осевыми нагрузками до 120 т; покрытий для контейнерных площадок и оборудования в портах; площадок для стоянок заправочных и армейских машин; площадки для хранения угля и древесины.
Военно-инженерный корпус в США использует укатываемый бетон в военных целях для сооружения подъездных дорог и мест стоянки самолетов. Состав смесей укатываемого бетона определяется в основном на основе опыта военно-инженерного корпуса США, так как большинство проектов строительства из укатываемого бетона осуществлено в основном в США.
Как показал опыт, лучше всего использовать минеральную смесь с размером зерен 22 мм (7/8 дюйма), лучше 19 мм (3/4 дюйма). При этом самая мелкая фракция должна составлять приблизительно 5-10% на сите 200, то есть соответственно 0,075 мм.
Ограничение максимального размера зерен и повышение доли пылеватых частиц в смеси создают возможность лучшей укладки и закрытой структуры поверхности Если укатываемый бетон укладывается в два слоя, то есть когда проектом предусмотрено двухслойное бетонное покрытие, то для нижнего слоя может быть использована более крупнозернистая смесь. Очень важно, чтобы после испытания смеси в ходе реализации проекта не вносились изменения, потому что только при постоянном составе можно достичь одинакового качества бетона.
Смеси укатываемого бетона содержат наряду с цементом такие пуццоланы, как, например, золу уноса. Отношение доли цемента к доле золы уноса составляет 4:1 или 3:1. Так как в начальной стадии пуццоланы не вызывают появления теплоты гидратации, то слой укатываемого бетона меньше нагревается и поэтому меньше подвержен трещинообразованию. Другой причиной применения пуццоланов является экономия затрат.
Количество воды в смеси бетона определяется, с одной стороны, в ходе лабораторных испытаний, с другой - ходе опытного строительства. Укатываемая бетонная смесь должна иметь очень жесткую консистенцию, чтобы ее можно было укладывать дорожным укладчиком и затем уплотнять катком. Количество воды составляет обычно 5-7% от массы в сухом состоянии, то есть оно равно или немного выше оптимального.
Крупный и мелкий заполнитель
В настоящее время в США требования к заполнителям для укатанного бетона такие же, как и к заполнителям для традиционного бетона. В качестве крупного заполнителя используют щебень или дробленый гравий с максимальным размером зерен 19 или 16 мм. Допускается применение заполнителя с зернами размером 38 мм, однако поверхность дорожного покрытия с таким заполнителем плохо обрабатывается и труднее достигается однородность бетонной смеси. Кроме того, возникает расслоение смеси.
Согласно техническим нормам Военно-инженерного корпуса США, необходимо применение крупного заполнителя в следующих пределах: 83-100% по массе должно проходить через сито с размером отверстий 19 мм и 2-8% - через сито с размером отверстий 0,075 мм. В некоторых составах укатанного бетона размер зерен крупного заполнителя достигает 22 мм, содержание частиц мельче 0,075 мм - 14%. При двухслойном покрытии крупность заполнителя нижнего слоя равна 40 мм.
В г. Хьюстоне (США) при строительстве покрытия грузовой станции применяли заполнитель с размером зерен 25 мм. Однако с целью повышения качества поверхности дорожных покрытий или покрытий площадок из укатанного бетона целесообразно использовать крупный заполнитель с максимальным размером зерен 16-19 мм.
В настоящее время в связи с недостатком качественных заполнителей во многих странах используют такие материалы, как сланцы, вакка, ил, дюнные пески, морской песок, глину, зольную пыль и др. (в основном для возведения оснований дорожных одежд улиц, магистралей).
При строительстве дорожного покрытия из укатанного бетона в долине р. Фрейзер в его состав входило 50% песка от общей массы заполнителя. В этом случае поверхность покрытия дороги толщиной 230 мм получилась достаточно ровной.
В Швеции во избежание расслоения жесткой бетонной смеси и с целью лучшей отделки поверхности дорожного покрытия рекомендуют использовать заполнитель с максимальным размером зерен 22 мм. Заполнитель должен содержать мелких фракций больше, чем пластичные смеси. Чтобы получить плотную и непроницаемую для воды поверхность покрытия дороги, необходимо применять заполнитель с хорошо подобранным гранулометрическим составом.
Вяжущее
В США в дорожных покрытиях из укатываемых бетонных смесей содержание портландцемента в 2 раза больше, чем в укрепленном цементном каменном материале, и примерно равно содержанию цемента в традиционном цементобетоне.
Почти на всех построенных площадках или участках дорог в качестве вяжущего применяли портландцемент (тип I и тип II) и золу уноса. Количество цемента на 1 м 3 бетонной смеси составляет 177-354 кг (12-14% от массы заполнителя), а золы уноса (классов С и F) 10,7-44,3 кг (15-20% от массы цемента).
В Канаде в соответствии с техническими условиями для устройства покрытий дорог из укатываемых бетонных смесей рекомендуется применять цемент типа 10 с нормой расхода 267 кг/м 3 и золу уноса класса F с нормой расхода 59 кг/м 3. По мнению специалистов, замена цемента золой уноса целесообразна с экономической точки зрения. При применении золы в бетонных смесях уменьшается усадка бетона. Содержание цемента для устройства верхнего слоя покрытия должно составлять 10-14%, нижнего слоя - 8%.
Во Франции в качестве вяжущего применяют стандартные цементы, составляющие 6-14% от массы заполнителя. Наиболее распространены цементы классов СРА 45 и 44 и СРJ 45. Такие цементы используются вместе с сульфатно-алюминиевой золой уноса (7% цемента + 5% золы). В основном применяют цемент класса СРА, так как он дает возможность максимально использовать пуццолановые способности зол, обеспечивая необходимые сроки схватывания, реже - цемент с добавкой шлака (молотого или предварительно измельченного), активных зол уноса или природных пуццоланов.
Химические добавки
Военная научно-исследовательская лаборатория по изучению холодных районов США (USA CRREL) на одном из участков дорожного покрытия из укатанного бетона применяла воздухововлекающие добавки, состоящие из водного раствора нейтрализованного винзола древесной смолы в количестве 2-2,13 г на 1 кг цемента.
Во Франции предлагают вводить в жесткую бетонную смесь добавку гексафторсиликата магния в количестве 0,5-5% в виде раствора с концентрацией 5-20% и лигносульфоната щелочного или щелочноземельного металла в количестве до 0,5% от массы вяжущего. Для приготовления жесткой бетонной смеси используют одно или несколько гидравлических или пуццолановых вяжущих типа цемента, золы уноса тепловых электростанций, молотого шлака в сочетании с активаторами или катализаторами или без них.
Расход вяжущего принимают около 10%, воды - от 3,5 до 8% по массе минеральной смеси, в то время как расход вяжущего без добавок достигает 15%, а воды - 10%. Введение добавок повышает трещиностойкость и прочность бетона (на 15-30%), что позволяет отказаться от устройства защитного слоя. Добавки вводятся в смесь при приготовлении, или их раствором пропитывают верхний слой покрытия в конце его уплотнения.
Для устранения расслоения смеси и хрупкости (обезвоживания) верхнего слоя покрытия предлагается вводить в смесь водную суспензию или эмульсию полимера, предпочтительно в сочетании с пластифицирующими поверхностно-активными веществами. В качестве полимера можно использовать стирол, бутадиен, полиэфир, производные полиэтилена, полиуретана, полизоцианатов, силиконов, акриловые и аналогичные соединения в количестве 0,5-5% по массе минеральных материалов. Прочность на растяжение при изгибе бетона с добавками на 15-20% выше прочности бетона без добавок и составляет 80-90 кг/см 2.
Подбор состава смеси и прочностные характеристики бетона
В США Военно-инженерный корпус проектирует жесткую бетонную смесь по методу, изложенному в руководстве ACI 207.5R (88). В соответствии с ним рекомендуют подбирать смесь по консистенции; пробным испытаниям, на основании которых подбирается оптимальное соотношение заполнителя и вяжущего материала; наличию уплотняющего оборудования и техники.
Для оценки консистенции смеси применяется модифицированный прибор Вебе. Эффективная укладка с помощью асфальтоукладчика достигается при жесткости смеси по модифицированному прибору Вебе 45-60 с. Наиболее экономичное соотношение заполнителя и вяжущего подбирается по максимальной плотности.
Для оценки уплотняемости смеси используют модифицированный метод Проктора, который обычно применяют для определения уплотняемости цементогрунта.
В Канаде рекомендуют подбирать состав смеси для укатанного бетона по тем же принципам, что и при строительстве оснований, укрепленных цементом. Содержание воды в смеси определяют на основе оптимальной влажности при максимальной плотности, а не по водоцементному отношению. В настоящее время содержание цемента определяется на основе испытаний контрольный образцов на прочность растяжения при изгибе, которая равна 4,1-4,8 МПа через 28 сут.
Приготовление укатываемой бетонной смеси
В США на стандартных заводах для приготовления традиционных смесей жесткие укатываемые бетонные смеси приготавливаются редко. Для этих целей применяют дозаторные смесители и смесители непрерывного действия. В дозаторных смесителях длительность перемешивания жестких бетонных смесей больше, чем длительность перемешивания пластинных смесей.
При строительстве одного из участков дороги использовали смесительные установки "Tyger Construction Company", а также дозаторные установки "Noble 600" с двумя опрокидывающимися смесителями вместимостью по 6 м 3 и модифицированные "Noble 600" с двумя шнековыми смесителями вместимостью по 3 м 3.
Смесители непрерывного действия широко применяют в Великобритании, Канаде и других странах при большом объеме строительства. Преимущество таких смесителей в том, что время дозирования исключается из времени производства (большая производительность), а также их стоимость меньше, чем смесителей циклического действия.
По мнению американских специалистов, для производства жестких бетонных смесей необходимы смесительные установки принудительного действия, чтобы распределять относительно небольшое количество воды по всему замесу. С этой целью используются двухвальные лопастные смесители, обычно применяемые для приготовления асфальтобетонных смесей.
Производительность завода должна соответствовать производительности укладочных и уплотняющих машин. Американские специалисты рекомендуют заводы с производительностью не менее 250 т/ч. Завод должен размещаться по возможности ближе к участку дороги или площадке, где укладывается бетонное покрытие, чтобы время транспортирования смеси было минимальным. На объекте в г. Берлингтоне (США) смесь приготавливали в двухвальном лопастном смесителе непрерывного действия фирмы "Barber-Greene" с производительностью 600 т/ч. Для строительства установка была оттарирована на производительность 400 т/ч. Цемент подавали в смеситель ленточным транспортером, песок и гравий - в три бункера питания с помощью фронтальных погрузчиков и затем по транспортеру в смеситель. Подача воды контролировалась для обеспечения требуемой удобообрабатываемости смеси. Каждый 3 минуты перемешивалось 7,4 м 3 жесткой бетонной смеси.
В лопастном смесителе лопасти прикрепляются к одному или нескольким горизонтальным валам, вращающимся внутри неподвижного барабана или лотка. В таком смесителе целесообразно перемешивать жесткие или тощие бетонные смеси.
В Форт Беннинг (США) смесь готовят по следующей технологии. Щебень и песок подают в бетономешалку по главному транспортеру через контрольные заслонки. Содержание воды и фракционный состав бетонной смеси зависят от количества материала, поступающего на транспортер из дозаторов. Цемент, отделенный в объемном лопастном дозаторе, попадает в бетономешалку вместе с другими составляющими. Перед дозатором находится накопительный бункер цемента вместимостью 200-340 кг. Во избежание сводообразования в силосах и бункере используют вибрацию или аэрацию. Заводы фирмы "Aran" оборудованы изолированными ленточными питателями. Для цементных силосов этих заводов характерны плавные переходы от стенок к разгрузочному окну, поэтому аэрация не требуется. При надежном монтаже и регулировке оборудования завода точность дозирования сухих компонентов бетонной смеси достигает 0,003%.
При строительстве в г. Портленде (США) покрытия аэродрома из укатываемой бетонной смеси использовали стационарный бетонный завод с двухосными лопастными смесителями с минимальной производительностью 600 т/ч.
В Швеции рекомендуют приготавливать жесткие бетонные смеси, уплотняемые укаткой, в стационарных гравитационных смесительных установках, которые могут наполняться на 3/4 объема для получения однородной хорошо перемешанной смеси. В результате выход смесителя составляет 2/3 от производительности традиционной бетонной смеси.
В ФРГ для приготовления бетонной смеси применяют бетоносмесительные установки с производительностью 70 м 3/ч. При строительстве автомобильной магистрали В 266 использовали автобетоносмесители с двухвальным смесителем принудительного действия.
В Испании укатываемую бетонную смесь приготавливают на обычных бетонных заводах и установках непрерывного действия для производства цементогрунтовых смесей, оборудованных дополнительными дозаторами цемента и золы.
Транспортирование укатываемой бетонной смеси
В США требования к транспортированию жестких бетонных смесей такие же, как для обычного традиционного бетона, в соответствии с ACI Committee 304.
Во всех странах смесь транспортируют к месту укладки в автомобилях, снабженных специальными защитными средствами от влияния погодных условий. Количество автомобилей-самосвалов должно соответствовать темпам укладки и укатки дорожного покрытия. Кузов самосвала должен быть чистым, разгрузку необходимо производить медленно.
В США часто для транспортирования бетонных смесей используют автобетоносмесители с наклонной осью (ASTM С 94), перемешивающие смеси с максимальным размером минеральных зерен 38 мм.
В ФРГ бетонную укатываемую смесь на место укладки подвозят в передвижных бетономешалках, оборудованных одновальными смесителями принудительного действия, а также в автомобилях-самосвалах с грузоподъемностью 10-12 м 3. Время перевозки смеси на место укладки должно быть рассчитано так, чтобы смесь была уложена и уплотнена в течение 60 мин после ее приготовления.
Строительство дорожных покрытий из укатанного бетона
Военно-инженерным корпусом в Форт Худ (Техас) для стоянки танков и авианосцев построен участок площадью 16,7 тыс. м 2. Толщина покрытия составляет 25 см. Покрытие рассчитывалось на нагрузку 55 тыс. кгс, построили его за 11 дней.
Бетонную смесь приготавливали в лопастных смесителях непрерывного действия, транспортировали в автомобилях-самосвалах и распределяли слоем толщиной 280-300 мм на щебеночное основание толщиной 15 см, укрепленное цементом, при помощи асфальтоукладчика полосами шириной по 4,3 м. Укатываемую смесь уплотняли виброкатком массой 10 т за четыре прохода. Для ухода за покрытием использовали пленкообразующий материал. После 19 месяцев эксплуатации общее состояние покрытия площадки оказалось хорошим. Выкрашивание происходило около "холодных" швов. При устройстве укатываемого бетонного покрытия было сэкономлено 15% от стоимости железобетонного покрытия, которое было запроектировано.
В Форт Такома (Вашингтон) из укатанного бетона построили покрытие на площадке для размещения контейнеров. Было уложено 25 тыс. м 2 бетонной смеси. Покрытие на разных участках имело толщину от 30 до 42,5 см.
В состав жесткой бетонной смеси входили мелкий и крупный заполнители с максимальным размером зерен 12,5 м. Бетонная смесь содержала 266 кг/м 3 цемента, 59 кг/м 3 золы уноса, В/Ц - 0,43.
Бетонную смесь приготавливали в лопастных смесителях непрерывного действия и укладывали в два равных слоя асфальтоукладчиками на основание из дробленого гравия. Уплотнение производили двухвальцовыми катками массой 10 т, а также пневмокатками. В течение семи дней осуществляли уход за покрытием путем распределения воды специальной установкой.
В Форт Драм (Нью-Йорк) при строительстве военных и гражданских объектов построены дорожные покрытия площадью 560 и 350 тыс. м 2. Толщина слоев покрытий составляет 25,4 см.
В г. Портленде (США) на аэродроме построено покрытие из укатанного бетона толщиной 450 мм. Максимальный размер крупного заполнителя составлял 19 мм, расход цемента - 288 кг/м 3, золы уноса - 70 кг/м 3, воды - 153 кг/м 3, заполнителя - 1920 кг/м 3. Для укладки бетонной смеси применили тяжелые самоходные асфальтоукладчики на гусеничном ходу, приспособленные для распределения жестких бетонных смесей. Так, в машине модифицирован вращающийся шнек, что позволило укладывать жесткую смесь без расслоения. На тяжелых укладчиках установлены электронные системы для контроля ровности обеих полос и проектной линии. Укладку бетонной смеси производили в два слоя (толщина каждого 175 мм) одновременно двумя укладочными машинами во избежание образования "холодных" швов между слоями бетона (см. рис. 2). Верхний слой укладывали в течение 60 мин после приготовления смеси. Уход за бетоном нижнего слоя не был предусмотрен. В Форт Беннинг (США) при расширении площадки для стоянки и размещения военной техники при строительстве покрытия использовали укатываемую бетонную смесь. Стоимость 1 м 2 покрытия составила 17,6 долларов США, что на 30% ниже стоимости покрытия из традиционного бетона. На этом участке уложено 19,53 тыс. м 2 бетонной смеси при толщине покрытия 190 м. Бетонная смесь содержала 268 кг/м 3 цемента, 89 кг/м 3 золы уноса, 1068 кг/м 3 крупного заполнителя, 890 кг/м 3 мелкого заполнителя, 97 кг/м 3 воды. Бетонную смесь приготавливали в лопастном смесителе "Aran". Для устройства покрытия площадки использовали укладчик "Roadtes" (США), который оснащен вибробрусом и трамбующим брусом и обеспечивает уплотнение смеси до 90% модифицированной плотности Проктора. При появлении трещин на поверхности покрытия их можно заделать, используя каток на резиновых шинах.
Практически на всех объектах в США укладку укатываемых смесей производили асфальтоукладчиками.
Укладчики, оборудованные нивелирующими устройствами (электронной следящей системой), обеспечивают распределение бетонной укатываемой смеси точно до проектной отметки и достаточно ровно. Укладчики, оснащенные вибрационным брусом и трамбующим брусом, обеспечивают удовлетворительную текстуру поверхности и первоначальное уплотнение. Вместимость бункера асфальтоукладчика должна соответствовать скорости распределения смеси. Для этого увеличивают размеры отверстия между бункером подачи смеси и разравнивающим брусом и регулируют распределительные шнеки для достижения равномерной подачи укатываемой смеси по всей ширине укладываемой полосы. Расслоение бетонной смеси уменьшается при уменьшении ширины полосы укладки. Укладку удобно выполнять двумя перемещающимися рядом асфальтоукладчиками (см. рис. 2). Это более эффективно, чем укладка двух полос последовательными проходами одного укладчика, так как позволяет избежать образования дополнительного шва. Желательна укладка покрытия за один проход. При двухслойном покрытии дороги (или площади) укладку второго слоя следует производить как можно раньше, пока чист и влажен нижний слой и можно получить хорошее сцепление между слоями.
Американские специалисты считают, что смесь из укатанного бетона должна быть уложена и уплотнена в течение 45 мин после добавления воды в смеситель при приготовлении смеси (обычно это выполняют за 1 час). Чтобы избежать образования "холодных" швов (затвердевший бетон), рекомендуется смежные полосы и верхний слой покрытия укладывать в течение 90 мин после приготовления смеси. Толщина слоя из укатанного бетона, оставляемая после прохода укладочной машины, должна быть на 10% больше проектной. После уплотнения катками достигается проектная толщина.
По мнению немецких специалистов, строительство покрытия из укатанного бетона требует тщательного планирования. При этом все этапы - приготовление смеси, ее транспортировка, предварительная обработка основания, укладка, уплотнение, уход за бетоном, нарезка швов, поверхностная обработка - должны быть тщательно увязаны между собой.
В ФРГ на новой автомобильной магистрали В 266 построен участок из бетона, уплотняемого укаткой, поверх которого уложен тонкий слой асфальтобетонного покрытия. На проезжей части участки состоят из двух полос движения в обоих направлениях и песчаных обочин. Ширина проезжей части составляет 10,25 м. Состав бетонной смеси для верхнего и нижнего слоев покрытия приведен в табл. 3. Верхний слой должен был быть уложен на нижний в течение 120 мин, поэтому была необходима своевременная доставка смеси в количестве 200 м 3/ч, которая осуществлялась автобетоносмесителем принудительного действия, что обеспечило однородность смеси. Для укладки смеси использовали бетоноукладчик фирмы "Vogele" модели Super 1700, который укомплектован мощным выравнивающим брусом с высокой производительностью (см. рис. 3).
Смесь уплотняли катками по следующей технологии: один проход - сдвоенным виброкатком массой 1 т, два прохода - комбинированным катком массой 9,9 т. При этом была достигнута степень уплотнения, равная 98%. Плотность бетона во влажном состоянии была настолько высокой, что грузовые автомобили, нагруженные смесью, не оставляли вмятин на нем. За бетоном покрытия проводился влажный уход в течение семи дней.
Уплотнение покрытия из укатываемой бетонной смеси
Критерием уплотнения бетона служит достижение требуемой прочности при наименьшем числе прохода катков. Американские специалисты рекомендуют следующую схему уплотнения двух смежных полос покрытия шириной 3,5-4,5 м.
Первый этап - определение консистенции распределенной бетонной смеси статическими проходами виброкатка (без вибрации).
Второй - уплотнение катком с включенными вибраторами. Необходимо сделать не менее двух проходов по внешнему краю (к обочине) первой уложенной полосы таким образом, чтобы валец катка выступал над кромкой бетона на 2,5-5 см, что ограничивает в дальнейшем его перемещение в сторону обочины.
Третий - перемещение катка к внутреннему краю и укатка полосы в 30-35 см от края (не менее двух проходов).
Четвертый - уплотнение средней части полосы катком (не менее двух проходов). Эту схему повторяют таким образом, чтобы по каждому следу каток прошел не менее четырех раз.
На пятом этапе распределяют бетон по смежной (примыкающей) полосе и производят уплотнение, как на третьем этапе.
Шестой - оставшиеся неуплотненные на первой полосе 30-45 см уплотняют вместе со второй полосой.
Седьмой этап аналогичен четвертому.
В США используют двухвальцовый виброкаток массой 10 т, пневмокаток массой 20 т с давлением в шинах 0,55-0,63 МПа, двухвальцовый статический каток. При применении такой схемы уплотнения (при распределении смеси асфальтоукладчиком) обеспечивается плотность 98,5%.
В Швеции рекомендуют после прохода укладчика уплотнение производить сначала полутяжелыми, потом тяжелыми виброкатками, имеющими статическое линейное давление 15-30 кН/м. С целью повышения плотности бетона и ровности покрытия для окончательного уплотнения возможно применение пневмокатков без вибрации с тем же самым линейным давлением.
Рекомендуемая скорость уплотнения - не более 3 км/ч. Технология укатки в основном аналогична технологии укатки асфальтобетонного покрытия. Начинают уплотнение катками без вибрации за один-два прохода по одной полосе. Легкого волнообразования можно избежать, если каток не будет возвращаться по одному следу. Уплотнение с вибрацией начинается с третьего прохода. Число проходов виброкатка зависит от уплотняющего оборудования, вида основания и толщины покрытия. Степень уплотнения должна быть не менее 97%. В табл. 4 приведены виды уплотняющего оборудования фирмы "Dynapac АВ", которые применяют для уплотнения в Швеции.
Контроль степени уплотнения
Во всех странах Запада степень уплотнения измеряется радиометрическими приборами на разных глубинах, но контрольное измерение делается на глубине 5 см от основания, на которое уложено покрытие. В США по стандарту ASTMD 2922 через каждые 30 м не менее одного измерения.
В Швеции степень уплотнения определяют по формуле Rd=(?? gd/?? gd,mod)•100,где ? gd - сухая плотность бетона в свежеуложенном состоянии, измеренная в полевых условиях, кг/м3; ? gd,mod - сухая плотность бетона после трамбования в лаборатории (модифицированный метод Проктора), кг/м 3.
Уход за свежеуложенным бетоном
За свежеуложенными покрытиями из укатанного бетона рекомендуется проводить влажный уход в течение 1-7 дней после укладки.
В США в Форт Стьюарт уход выполняли в течение трех дней при помощи влажного песка. В Форт Худ в первые 24 часа использовали влажные маты, а затем наносили пигментный мембранообразующий материал. В Форт Льюис применяли водоразбрызгивающую систему в течение 7 дней.
Экономический эффект
В США применение технологии строительства покрытий площадок, дорог из укатанного бетона дает экономию 15-30% и более по сравнению с технологией строительства слоев покрытий из традиционного бетона.
При устройстве покрытия дороги для движения тяжелых транспортных средств в порте Такома из укатанного бетона стоимость снижалась на 20% по сравнению со стоимостью эквивалентного асфальтобетонногог или цементобетонного покрытия. Экономия была достигнута за счет исключения устройства боковой опалубки и швов.
Как считают американские специалисты, времени для строительства покрытий из укатанного бетона требуется на 30% меньше, чем традиционного.
Евгений МАРГАЙЛИК
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 17 за 1998 год в рубрике техника
