Добавки для підвищення довговічності дорожнього цементобетону

Цементобетонні дорожні і аеродромні покриття в процесі експлуатації піддаються зовнішнім впливам, які поділяються на:

- механічні (від рухомого автомобільного транспорту);

- фізичні та фізико-хімічні (від впливу природно-кліматичних факторів та хімічних реагентів).

Тому для забезпечення довговічної структури дорожнього цементобетону необхідне дотримання наступних показників:

- міцність на стиск;

- міцність на розтяг при згинанні;

- морозостійкість;

- водонепроникність.

2.2.1 Суперпластифікатор С-3 – високоефективний пластифікатор для бетонних і розчинних сумішей широкого спектру дії на основі продуктів конденсації нафталінсульфокислоти і формальдегіду, з молекулярно-масовим розподілом. Однорідна рідина темно-коричневого кольору. Щільність при 20°С не менше 1,17 г/см³. Масова частка води не більше 68,0 %.

Пластифікатор С-3 рекомендується застосовувати при зведенні всіх видів конструкцій з монолітного важкого бетону класів за міцністю на стиск В15 і вище; при виготовленні всіх видів збірних залізобетонних конструкцій і бетонних виробів з важкого бетону; при зведенні всіх видів конструкцій з монолітного дрібнозернистого бетону класів за міцністю В10 (М150) і вище; при виготовленні всіх видів збірних залізобетонних конструкцій і бетонних виробів на пористих заповнювачах класів по міцності на стиск В 7,5 (М100) і вище; при необхідності виготовлення бетонних сумішей із застосуванням нестандартних заповнювачів, в тому числі дрібних пісків.

Застосування високоефективного суперпластифікатора С-3 в технології виготовлення бетонних сумішей забезпечує:

- поліпшення легкоукладальності, зв'язності і однорідності бетонних сумішей;

- отримання водоредукуючого ефекту в бетонних сумішах (до 25% зниження витрати води);

- збільшення міцності бетону на 15% за рахунок водоредукуючої дії;

- отримання бетонів з високими показниками по водонепроникності W 10 і більше, морозостійкості F 300 і більше, і корозійної стійкості;

- економію в'яжучого в бетонних сумішах на 15 - 20% без зниження міцності бетону.

2.2.2 Смола деревна омилена СДО - добавка темно-коричневого кольору 50-55%-ї концентрації. СДО застосовується в будівництві в якості піноутворювача, пластифікуючої, повітровтягуючої, морозостійкої антисептичної добавки у виробництві всіх видів бетонів, а також застосовується в монолітному дорожньому будівництві. Смола деревна омилена(СДО) виготовляється шляхом омилення лугом частково конденсованої (термообробленої) деревної смоли, що утворюється в процесі піролізу деревини. Смола деревна омилена випускається в твердому і рідкому вигляді.

Повітряні бульбашки слугують резервним об'ємом для замерзання води без виникнення високих внутрішніх напружень. У результаті значно підвищуються водонепроникність і морозостійкість бетону. Ці добавки дещо знижують міцність бетону (1% втягнутого повітря знижує міцність бетону на стиск на 3%). Вміст втягнутого повітря становить зазвичай 4... 5%. У цьому випадку міцність бетону практично не знижується, так як негативний вплив втягнутого повітря нейтралізується підвищенням міцності цементного каменю внаслідок зменшення водоцементного відносини за рахунок пластифікуючого ефекту добавки.

СДО використовується для приготування бетонів різного призначення: пінобетонів, пінополістиролбетонів, пористих бетонів, тротуарної плитки, бруківки, гідротехнічних, важких, дорожніх та інших бетонних конструкцій.

Застосування рідкої СДО дозволяє:

- прискорити час приготування робочого розчину добавки;

- знизити на 100-150 кг/м³ щільність бетону;

- знизити витрату води;

- поліпшити деформаційні і теплофізичні властивості;

- підвищити морозостійкість бетонів;

- поліпшити легкоукладальність бетонної суміші.

2.2.3 Поліпропіленові волокна є армуючою добавкою в бетонні і розчинні суміші. Волокна можуть поліпшити властивості суміші, забезпечити вторинне армування і особливо контроль усадки (утворення тріщин). Причини виникнення тріщин в тому, що існуюче напруження перевищує міцність бетону. Цього можна уникнути за допомогою додавання волокна в бетонну або розчинну суміш. Волокна, завдяки їх специфічній поверхні, здатні поглинути сили розтягування під час усадки. В цьому відношенні поліпропіленове волокно завдяки своїй великій площі поверхні ефективніше, ніж сталева сітка. Волокно зменшує виділення води за допомогою більш ефективного контролю гідратації, тим самим знижуючи внутрішні навантаження. Завдяки контролю за виходом води на поверхню знижується утворення тріщин при пластичному осіданні.

Зазвичай волокна знаходять застосування в бетоні для промислових будівель, гідротехнічних споруд, в бетонних плитах перекриттів, мостах, монолітних конструкціях, бетонних плитах фундаментів, залізобетонних палях, пресованих і литих виробах, в будівельних розчинах і штукатурці. Великою популярністю користується фібра в дорожньому будівництві.

Бетон, що містить волокна, має більш високі морозостійкі характеристики, і можна вважати, що по довговічності він не поступається бетону з повітровтягувальними добавками.

Механізм підвищення морозостійкості наступний: волокна вносять в бетон незначну кількість повітря. Ці повітряні бульбашки дозволяють вільній воді, яка може замерзнути, розширюватися і стискуватися в циклі замерзання/відтавання. Таким чином знижуються руйнівні ефекти морозу на ранньому етапі.

Бетон, що містить волокна, має значно більший опір удару і стійкість до розколювання в порівнянні зі звичайним бетоном. Як правило, бетон вважають крихким і ламким матеріалом, проте додавання волокон підвищує його пластичність.

Підвищений опір удару і стійкість до розколювання бетону з волокнами можуть бути приписані великій кількості енергії, поглиненої при натягу волокон після утворення тріщин в цементному розчині. Таким чином, волокна забезпечують більший захист від руйнування країв з'єднань в бетонних плитах покриттів і збірних залізобетонних конструкціях.

Стійкість до стирання бетону з волокнами через 6 год. підвищується приблизно на 10% і в цілому може бути вище на 30%. Це залежить від вмісту цементу і якості заповнювача.

Незалежні тести показують, що застосування волокон знижує проникність і водопоглинання бетону. Це досягається за рахунок зменшення в бетоні кількості капілярів.

2.2.4 Мікрокремнезем отримують при високотемпературній обробці кремнеземовмісних вихідних матеріалів, пов'язаної з процесом сублімації оксидів кремнію. При конденсації в процесі охолодження утворюється дрібнодисперсний колоїдний, здебільшого аморфний матеріал. Переважний розмір часток мікрокремнезема від 1 до 0,01 мкм і менше.

Мікрокремнезем – дуже дрібні кулясті частинки аморфного кремнезему з середньою питомою поверхнею близько 20 кв. м./г. За гранулометричним складом середній розмір часток МК становить близько 0,1 мікрона, тобто в 100 менше середнього розміру зерна цементу.

В результаті мікрокремнезем сприяє отриманню більш міцного і довговічного цементного каменю. Практичне використання показало, що 1 кг мікрокремнезема забезпечує таку ж міцність, як 4-5 кг звичайного портландцементу. Властивості мікрокремнезема покращують такі характеристики бетону, як міцність на стиск, міцність зчеплення, зносостійкість, морозостійкість, хімічну стійкість і значно знижують проникність.

Ефект заповнення пір, створюваний сферичними мікрочастинками, сприяє значному зменшенню капілярної пористості і проникності бетону. Фактично непроникний бетон можна отримати при помірному вмісті мікрокремнезема і порівняно низькому вмісті звичайного портландцементу. Оскільки мікрокремнезем надає більший вплив на проникність, ніж на міцність, бетон з вмістом мікрокремнезема завжди буде набагато менше проникним, ніж бетон еквівалентної міцності на звичайному портландцементі.

Низька проникність і підвищена щільність цементного каменю забезпечують високу морозостійкість бетону з мікрокремнеземом.

Відомо, що низька проникність підвищує стійкість бетону до дії агресивних хімічних речовин.

Основні показники бетону з використанням мікрокремнезему:

- Зменшена до 200-450 кг/м³ витрата цементу;

- Висока міцність (міцність на стиск 60-80 МПа);

- Високорухливі (ОК = 22-24 см) бетонні суміші;

- Підвищена антикорозійна стійкість. Додавання мікрокремнезема знижує водопроникність на 50%, підвищує сульфатостійкість на 100%;

- Низька проникність для води і газів W12-W16;

- Морозостійкість F200-F600.

- Підвищена довговічність.