ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ ТРЕЩИН В ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЯХ И ИХ УСТРАНЕНИЕ

АННОТАЦИЯ

Дефекты дорожного покрытия приводят к снижению проходимости дороги, уменьшению срока службы, увеличению эксплуатационных расходов. В данной статье проанализированы основные причины появления трещин в цементобетонных покрытиях и рекомендованы технологии их устранения.

ABSTRACT

It is known that defects in the road surface lead to a decrease in road passability, a decrease in service life, and an increase in operating costs. This article analyzes the main causes of cracks in cement concrete pavements and recommends technologies for their elimination.

Ключевые слова: цементобетон, покрытие, трещины, растяжение, температура, технология.

Keywords: cement concrete, coating, cracks, stress, temperature, technology.

Сегодня в целях увеличения срока службы автомобильных дорог проводится ряд реформ, направленных на их строительство с высокой прочностью и эффективностью использования доступного местного сырья. Поэтому возрастает спрос на цементобетонные покрытия, обладающие высоким качеством и длительным сроком службы. Однако цементно-бетонные покрытия имеют различные трещины, которые появляются после строительства и в процессе эксплуатации.

Независимо от материала и конструкции дорожного покрытия увеличение интенсивности движения транспортных средств и изменение условий окружающей среды вызывают сокращение срока службы дорожного покрытия, что в конечном итоге приводит к его выходу из строя. Чтобы продлить срок службы дорожных покрытий, особенно твердых, необходимо понять причины и способы их износа, чтобы инициировать соответствующую программу ремонта и восстановления. Ремонт и восстановление твердого покрытия зависит от типа дефекта. Трещина – самый распространенный дефект твердого покрытия.

По предложению английских исследователей трещины в цементобетонных покрытиях классифицируются следующим образом:

• Трещины на поверхности покрытия (поверхностные трещины) – трещины, существующие только в верхней трети толщины пластины.

• Структурные трещины (поперечные, продольные, диагональные, угловые, решетчатые) – трещины, существующие по всей толщине или более трети толщины плиты.

Трещины на поверхности покрытия. Такие трещины в цементобетонных покрытиях появляются из-за перепада температур, а основными причинами этого являются несвоевременная нарезка температурных швов, неправильное высыхание покрытия и другие строительные дефекты. Поверхностные трещины позволяют воде, отходам или другому мусору проникать в покрытие и расширять его.

Трещины на поверхностной сетке обычно возникают из-за чрезмерной влажности или неправильной сушки во время строительства (рис. 1). В частности, если допустить образование слабого слоя цемента и мелких частиц заполнителя, на поверхности бетона может возникнуть и развиться растрескивание. Этот слабый слой может быть сформирован следующим образом:

• если количество воды в смеси увеличивается;
• бетон продолжает работать при наличии проточной воды;
• при отделке добавляется дополнительная вода, так как захваченный воздух может вытесняться, а увеличение соотношения поверхностной воды и цемента приводит к образованию слабого слоя;
• сушка задерживается или недостаточна, что приводит к чрезмерной потере влаги.

Рисунок 1: Трещины поверхностной сетки (участок автодороги А-380 «Гузор-Бухара-Нукус-Бейнов» (480-490 км))

Структурные трещины. Такие трещины приводят к тому, что температура покрытия превышает допустимую, изменяется расстояние между компрессионными и компенсационными швами, увеличивается нагрузка от транспорта из-за возможности поднять покрытие, нагрузка оказывается на участках слабого соединения покрытия с основанием, некачественная разделка деформационных швов, стыковочных швов происходит из-за неправильного монтажа и недостаточного соединения плиты с основанием (рис. 2).

Pисунок 2: Продольные трещины в покрытии (на трассе М-39 «Алматы-Бишкек-Ташкент-Шахрисабз-Термиз» (1173-1184 км))

Как мы обсуждали выше, трещины оказывают существенное влияние на износ покрытия и его выход из строя. Поэтому рекомендуется несколько технологий для предотвращения и устранения трещин на цементобетонных дорогах.

Технология «СТРОП-М» и классификация ее применения. Поглощающе-защитный состав «СТРОП-М» разработан дорожниками Казахстана для защиты поверхности цементобетонного покрытия от внешних воздействий и улучшения его эксплуатационных характеристик после нанесения. В качестве защитного состава используется связующий слой на основе ортофосфорной кислоты. Его долго наносят на дорожное покрытии, затем на 1м² опрыскивают 0,3–0,4 кг раствора 10–15 % раствором гидроксида кальция. В результате повышается устойчивость к холоду, что снижает воздействие изменений температуры на покрытие и защищает его поверхность от различных эрозий и повреждений. Связующее вещество сначала взаимодействует с ионами кальция в бетоне, а непрореагировавшая часть накапливается в порах бетона. При этом образуются соединения новообразований в порах бетона, заполненные малорастворимыми гидрофосфатами кальция. Повышается морозостойкость бетона [5].

Гидрофосфаты кальция, имеющие белый цвет, обеспечивают отражение света от обрабатываемой поверхности и обеспечивают соответствующее снижение выделения тепла от деформации бетонных плит, что предотвращает появление трещин и повреждений дорожного покрытия. Гидрофосфаты кальция в порах цементного бетона повышают морозостойкость за счет прочного сцепления с цементным камнем. Уменьшается воздействие колебаний температуры, солнечного света и уровня тепла.

Преимущества технологии:

• уходит в покрытие на глубину 30 мм;
• снижает воздействие воды и солнечных лучей;
• увеличивает его прочность;
• повышает устойчивость к замерзанию;
• увеличивает срок службы цементобетонного покрытия;
• противостоит отражению света.

Рисунок 3. Процесс применения технологии «СТРОП-М» при нанесении цементобетонных покрытий

Описание и область применения технологии «Patcher»: Технология «Patcher» предполагает использование специальных наливных асфальтобетонных смесей для ремонта цементобетонных покрытий.

Устройство «Patcher» готовит 1–2 тонны асфальтобетонной смеси, нагретой до необходимой температуры, непосредственно на рабочем месте.

Принцип работы устройства «Патчер»:

• вяжущий и каменный материалы загружаются раздельно через два верхних люка;
• материалы нагреваются в миксере;
• пространство между его внутренней и внешней стенками заполнено жидким теплоносителем (масла и смазки);
• система нагрева оснащена термостатическим контролем и обеспечивает постоянный нагрев до необходимой температуры (максимальная температура нагрева материала 218 ℃);
• материал постоянно перемешивается. Это обеспечивает одинаковую вязкость и температуру смеси;
• имеется устройство, регулирующее подачу смеси.

Преимущества технологии:

• заполняет неглубокие травмы;
• устраняет ретикулярные трещины;
• заполняет широкие трещины и мостовые швы.

Рисунок 4. Процесс применения технологии «Патчер»

В заключение можно сказать, что на увеличение срока службы покрытия существенное влияние окажет углубленное изучение дефектов и их причин, а также разработка эффективных технологий ремонта для их предотвращения и устранения.

Список литературы:

1. Альбом-каталог по новым технологиям и материалам применяемым в автодорожной отрасли в Республики Казахстан. – КаздорНИИ, 2017.
2. Ambrose M., Edwards P., Burton D. Concrete Pavement Maintenance Manual. Highways England, London, 2021.
3. Hong Ying, Wenkang Tian, Haoyin Dong, Jiaxin Li. Research on Crack Classification Method of Cement Concrete Pavement // 6-th Annual International Workshop on Materials Science and Engineering. – 2020. doi:10.1088/1742-6596/1622/1/012120
4. Sharma A. Cracks in Pavement Quality Concrete (PQC) – Causes and Remedies // International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology. – 2019. – Vol. 6. – Is. 10. DOI 10.17148/IARJSET.2019.61007
5. Urako A.X., O'rolova, X.D. Sementbeton Qoplamali Avtomobil Yo„llarini Saqlash Texnologiyalarini Takomillashtirish Orqali Ularning Xizmat Muddattini Oshirish // Academic Research in Educational Sciences. – 2023. – Vol. 4(5). –P. 141–149.