Бетон для дорожных покрытий
Возрастающая грузонапряженность и интенсивность движения на наших дорогах требует прочных дорожных покрытий с долгим сроком службы, чтобы в результате ремонтных работ возникало как можно меньше заторов и пробок. На сегодняшний день преимуществом обладает шумопоглащающее и легко схватываемое дорожное полотно, и значение приобретает повторное использование строительных структур. Кроме того, необходимо соразмерно учитывать издержки на проектирование строительства и эксплуатацию дорог, а также экономичность дорожного укрепления при планировании строительных мероприятий и выбор стройматериалов. Бетонные конструкции в значительной мере удовлетворяют всем этим требованиям. Бетонные дорожные покрытия даже при высокой нагрузке имеют длительный срок службы. Производственные издержки конкурентоспособны, а расходы на текущий ремонт не значительны. Таким образом, бетонные дорожные покрытия - это экономичный способ строительства.
Бетон является экологически безвредным строительным материалом и не представляет никакой опасности для почвы и грунтовых вод.
Поверхность способна поглощать шум, удобна в изготовлении и долго служит. Светлое покрытие особенно выигрывает в темное время суток и при влажности. Поэтому бетонные дорожные покрытия хорошо подходят для нового строительства и восстановления автомобильных дорог федерального значения, сельских и окружных дорог, а также автобусных остановок, перекрестков, транспортных сооружений кольцевого движения и велосипедных дорожек.
1. Термины и понятия
Бетон для дорожных покрытий - строительный материал, который изготавливается путем смешивания цемента, крупно- и мелкозернистых заполнителей и воды, а также с применением воздухововлекающих добавок
и, как правило, без добавления присадок и добавок.
Бетон с разжижителем - бетон, легко поддающийся обработке. В зависимости от способа смешивания и цели применения подразделяется на:
- «мягкий» дорожный бетон с разжижителем, класс консистенции F3 (растекаемость от 42 до 48 см);
- быстротвердеющий дорожный бетон с разжижителем, класс консистенции F2 (растекаемость от 35 до 41 см).
Исходный бетон - поставленный на стройплощадку уже замешенный бетон, но без добавления разжижителя.
2. Техническое описание. Бетон
Изготовление и испытание бетона для дорожных покрытий производится на основе норм TL Beton-StB и TP Beton-StB. Состав бетона определяется по результатам контроля в процессе производства. При этом для покрытий строительного класса SV от I до III водоцементное отношение не превышает 0,45, а для покрытий от IV до VI класса - 0,50. Содержание цемента зависит от местных условий. Для покрытий строительного класса SV от I до III цемент должен составлять не менее 340 кг/м2 в уплотненном свежем бетоне.
![]() |
Рис. 1. Бетонные дорожные покрытия имеют светлый цвет, удобны в изготовлении, долго служат и поглощают шум |
Требования, предъявляемые к бетону для дорожных покрытий и к исходным материалам, представлены в таблицах 1 и 2.
Цемент
При изготовлении бетона для дорожных покрытий необходимо использовать цементы, соответствующие стандартам DIN EN 197-1 или DIN 1164-10, в которых изложены превышающие норму требования (см. таблицу 1).
Как правило, используют портландцемент CEM I 32,5 R.
При определенных условиях целесообразно применять цемент класса прочности 42,5. По согласованию с застройщиком может использоваться шлакопортландцемент (CEM II/A-S или CEM II/B-S), портландцемент с обожженным сланцем (CEM II/A-T или CEM II/B-T) или известняковый портландцемент (CEM II/A-LL) класса прочности 32,5 и 42,5, а также шлаковый цемент (CEM III/A, с минимальным классом прочности 42,5 N).
Для приготовления быстротвердеющего дорожного бетона с разжижителем необходимо использовать цемент CEM I 42,5 R.
Таблица 1. Требования, предъявляемые к исходным материалам бетона для дорожных покрытий, по нормам TL Beton-StB
Исходный материал | Нормативный документ |
Дополнительные требования | |||||
Цемент | DIN EN 197-1, в случае необходим ости DIN 116410 |
для дорожных покрытий, как правило, CEM I 32,5 R или 42,5 N; для быстротвердеющего дорожного бетона CEM I 42,5 R; по согласованию с заказчиком может также применяться шлакопортландцемент, известняковый портландцемент, портландцемент с обожженным сланцем или шлаковый цемент; для всех портландцементов общее содержание щелочи в перерасчете на эквивалент Na2O ≤ 0,80 % от массы (для других цементов содержание щелочи в соответствии с Директивой по щелочам, таблицы 3-4);
для всех цементов, за исключением цементов для быстротвердеющего дорожного бетона, начало схватывания при 20 °С ≥ 2 ч.; дополнительные требования для портландцемента CEM I 32,5 R: - тонкость помола ≤ 3.500 см2/г; |
|||||
Зернисты |
TL Gestein- StB |
||||||
Характеристика |
Нижний слой бетона |
Верхний слой бетона |
|||||
0/8; SV, I-III |
0/22; SV,I-III |
IV - VI |
|||||
Г ранулометрический состав |
|||||||
Фракции зернового состава / поставляемый заполнитель согласно табл. 2 TL Gestein-StB |
Gf80 для 0/5 |
Gf85 для 0/2 |
|||||
Соединенные фракции зернового состава согласно табл. 3 TL Gestein-StB |
GC85/20 и GC90/15 |
||||||
GTNr; |
GT15; GT17,5 |
||||||
0/2; 0/4 |
Допуски согласно табл. 4, строка 1 или 2 в TL Gestein |
||||||
Доля мелкозернистых фракций |
|||||||
Фракция зернового состава 0/2 до 0/5 Фракция зернового состава 2/4 до 16/32 |
f3 f1 |
||||||
Форма зерна крупного заполнителя |
SI50 (FI50) |
SI15 (FI15) |
SI20 (FI20) |
||||
Доля раздробленных поверхностей |
- |
C90/1 1)C100/1 |
C90/1 |
C90/3 |
|||
Сопротивление |
- |
PSV48; |
PSV48 |
PSV44 |
|||
Морозостойкость и устойчивость к воздействию размораживающих солей |
Расщепление ≤ 8 % от массы
|
||||||
Органические примеси |
|||||||
Мелкий зернистый заполнитель Крупный зернистый заполнитель Компоненты, препятствующие схватыванию и твердению |
mLPC0,25
mLPC0,05 Необходимо подтвердить
|
Вода |
DIN EN 1008 |
запрещается применять воду повторного использования. |
Добавки |
DIN EN |
при одновременном использовании воздухововлекающей добавки и разжижителя или воздухововлекающей добавки и пластификатора необходимо проводить испытание эффективности; соблюдается фактор расстояния L < 0,20 мм и содержание воздушных микропор A300 > 1,5 % от объема |
Присадки бетонной |
DIN 10452; DIN EN 450-1 |
учет в содержании цемента и водоцементном отношении не допускается. |
|
1) Регионально испытанные зернистости структуры камня
2) Бетон с обнаженным заполнителем
Таблица 2. Требования, предъявляемые к бетону для дорожных покрытий, по нормам
TL Beton-StB
|
Строитель ный класс |
Требования
|
Содержание |
SV, I до III |
Определяется на основе результатов контроля в процессе производства; ≥ 340 кг/м3 уплотненного свежего бетона; ≥ 420 кг/м3 уплотненного свежего бетона, если поверхностный раствор снимается. |
Гранулометрическ ий состав зернистого заполнителя в бетоне, в верхнем бетонном покрытии в два слоя |
SV, I до III |
не менее 3 фракций зернового состава: 0/2, 2/8, > 8 мм или 0/4, 4/8, > 8 мм; макс. размер зерна: 16 мм, 22 мм, или 32 мм подрешетный продукт при 1 мм ≤ 27 % от массы, при 2 мм ≤ 30 % от массы в верхнем слое бетона с макс. размером зерна 8 мм: не менее 2 фракций зернового состава 0/2, > 2 мм подрешетный продукт при 2 мм ≤ 35 % от массы зернистый заполнитель ≥ 2 мм, за исключением раздробленных зерен с C100/0 |
Доля |
SV, I до III |
- общий показатель ≤ 450 кг/м3 уплотненного свежего бетона - для бетона с макс. размером зерна 8 мм ≤ 500 кг/м3 уплотненного свежего бетона - для бетона, на котором поверхностный раствор снимается, доля может превышать 500 кг/м3 - для бетона с разжижителем ≤ 500 кг/м уплотненного свежего бетона |
Минимальное содержание воздуха в свежеприготовленной бетонной смеси |
SV, I до IV
|
- для бетона с макс. размером зерна 22/32 без разжижителя и пластификатора: - для бетона с макс. размером зерна 22/32 с разжижителем или пластификатором: |
Предел прочности на сжатие, испытание на кубиках с длиной ребра 15 см |
SV, I до VI |
проверяется через 28дней на трех образцах, которые хранятся |
Сопротивление при сжатии быстротвердеющего бетона |
SV, I до III |
через 28 дней соответствует как дорожный бетон, |
Класс прочности на растяжение при изгибе1) |
SV, I до III IV-VI |
F 4,5 F 3,5 |
1) проверяется только при контроле в процессе производства
У двухслойных покрытий верхний и нижний слой бетона должны производиться из цемента одинакового типа и класса прочности.
Заполнители
Заполнители, используемые в производстве бетона для дорожных покрытий, должны согласовываться с нормами TL Gestein-StB, Приложение G. Состав заполнителей должен соответствовать рисункам L1, L2 или L3 стандарта DIN 1045-2. Если применяется максимальный размер зерна 22 мм, целесообразно обратиться к рисунку L3; при зернистых смесях с D ≤ 8 мм для верхнего слоя за образец берется рисунок L1.
Смеси зернистых заполнителей для верхнего слоя бетона строительного класса SV от I до III должны состоять как минимум из 3 фракций зернового состава.
![]() |
Рис. 2. Передача бетона на стройплощадке |
Если максимальный размер зерна ограничивается ≤ 8 мм, достаточно использовать не менее 2 фракций. Для нижнего слоя бетона строительного класса SV с I по III достаточно применять не менее 2 фракций зернового состава.
При двухслойной и многослойной укладке бетона максимальный размер зерна определяется таким образом, чтобы тройной диаметр максимального размера зерна совпадал с минимальной толщиной соответствующего слоя или пласта.
Для покрытий строительного класса SV от I до III долю зернистого заполнителя с D ≤ 2 мм необходимо ограничивать так, чтобы подрешетный продукт сита с ячейкой 1 мм не превышал 27 % от массы, а сито с ячейкой 2 мм при обработке бетона с максимальным размером зерна 8 мм не был выше значения 35 % от массы.
Согласно директиве Немецкого комитета по железобетону «Профилактические меры для предотвращения опасных щелочных реакций в бетоне» (директива по щелочам) бетонные дорожные покрытия соотносятся с классом водостойкости WS. В данной директиве описаны требования, процесс контроля при производстве, проверка и испытания для:
- дробленых зернистых структур из граувакки, кварцевого порфира (риолита) и гравия с Верхнего Рейна,
- гравия, содержащего более 10 % от массы приведенных выше дробленых зернистых заполнителей,
- зернистых заполнителей повторного применения,
- прочих зернистых заполнителей, которые не могут быть однозначно классифицированы в соответствии с директивой по щелочам, часть 1, пункт 1.2, и
- других дробленых зернистых заполнителей, по которым в рамках директивы отсутствует практический строительный опыт.
В строительстве бетонных дорожных покрытий не могут применяться песчаник опала, кремень и докембрийская граувакка.
Доля мелкозернистых фракций
Для того чтобы бетон легко укладывался, мог образовывать закрытую структуру и не обнаруживал склонность к расслоению, он должен содержать определенное количество мелкозернистых фракций. Доля мелкозернистых фракций образуется из цемента, компонентов зернистых заполнителей размером < 0,25 мм и в отдельных случаях добавок.
Общая доля мелкозернистых фракций не должна превышать 450 кг/м уплотненного свежего бетона, а для бетона с максимальным размером зерна 8 мм не должна быть выше 500 кг/м3.
Если бетон применяется для образования верхнего слоя, с которого снимается поверхностный раствор, доля может превышать 500 кг/м .
Добавки к бетонной смеси
Для морозостойкости и устойчивости к воздействию размораживающих солей,
любой дорожный бетон должен иметь искусственные поры, заполненные воздухом, так называемые воздушные микропоры, в достаточном количестве и на соответствующем расстоянии друг от друга. С этой целью применяется воздухововлекающая добавка. Благодаря применению разжижителя или в случае необходимости пластификатора бетона изготавливается «мягкий» или быстротвердеющий дорожный бетон.
Разжижитель особенно тщательно рассчитывается при контроле в процессе производства в соответствии с воздухововлекающими добавками и применяемым цементом. При одновременном использовании разжижителя и воздухововлекающих добавок в рамках испытания эффективности необходимо проверять соблюдение фактора расстояния L ≤ 0,20 мм и содержание микропор A300 ≥ 1,5 % от объема при данной комбинации добавки.
Общее количество добавки не может превышать максимальной дозировки, рекомендованной ее производителем, а также показателя 50 г/кг цемента. При одновременном применении нескольких добавок к бетонной смеси общее добавляемое количество не должно быть более 60 г/кг цемента. Доля добавок менее 2 г/кг цемента допускается только тогда, когда они смешиваются с водой. Если общее количество жидких добавок к бетонной смеси превышает 3 л/кг бетона, необходимо соблюдать количество содержащейся воды при расчете водоцементного отношения.
Воздухововлекающая добавка добавляется, как правило, в процессе смешивания, а разжижитель или пластификатор непосредственно перед укладкой. При использовании разжижителя или пластификатора количество пор регулируется на 1 % выше. В автобетоносмесителе время смешивания после добавления добавки не должно быть меньше 1 мин./м и короче 5 мин.
При использовании в быстротвердеющем дорожном бетоне разжижителя он не должен замедлять твердение бетона (напр., может быть, что при температуре свыше 25 °C действие разжижителя меняется и появляются побочные эффекты!).
Для «мягкого» дорожного бетона с разжижителем растекаемость исходного бетона без разжижителя должна быть, как минимум, на 100 мм меньше, чем
растекаемость при укладке. Выбираемая консистенция для укладки зависит от встроенных устройств, температуры и уклона поверхности дороги. При уклоне свыше 3 % необходимо предпринимать специальные меры. Такими мерами могут быть:
- регулировка состава бетонной смеси посредством уменьшения добавляемого количества разжижителя;
- добавление крупнозернистых фракций в состав зернистого заполнителя;
- повышение доли раздробленного зернистого заполнителя.
Консистенция
Консистенция бетонной смеси должна регулироваться под устройства для укладки и уплотнения, погодные условия, а также время транспортировки и обработки. Отклонения от консистенции отрицательно сказываются на ровности дорожного покрытия. После выравнивания бетон должен иметь закрытую поверхность. При укладке бетоноукладчиком со скользящими формами не допускается оседание бетонных кромок.
![]() |
Рис. 3. Хранение зернистых заполнителей в Добавки и присадки добавляются отдельно. смесительной установке |
3. Изготовление бетона
Дозировка составляющих смеси
Для достижения равномерности гранулометрического состава зернистые заполнители дозируются отдельно по фракциям зернового состава (см. рис. 3). Цемент и зернистые заполнители всегда добавляются по весу. Транспортировочные устройства и измерительные приборы необходимо содержать в чистоте и пригодном к эксплуатации состоянии.
![]() |
Рис. 4. Смесительная установка для изготовления дорожного бетона |
Смешивание бетона
Бетон изготавливается в смесительной установке с бетономешалкой принудительного действия (см. рис. 4). Время смешивания после добавления всех компонентов должно быть не менее 45 с.
В целях равномерности бетона подача встроенного устройства допускается только из одной смесительной установки на каждый укладываемый слой.
Таблица 3. Объем испытаний по нормам TL Beton-StB
|
Контроль в процессе производства |
Заводской производственный контроль |
Цемент |
||
Соответствие ТТН результатам контроля в процессе производства |
-
|
При каждой поставке
|
Зернистые заполнители |
||
Гранулометрический
Свойства зернистых заполнителей Мелкие фракции Естественная влажность |
В каждом случае
Визуальный контроль, в сомнительных случаях по нормам TL Gestein Визуальный контроль, в сомнительных случаях по нормам TL Gestein
В каждом случае |
- один раз в день1) для зернистых заполнителей < 2 мм - один раз в неделю для зернистых заполнителей > 2 мм - всегда при возникновении сомнений в процессе визуального контроля, в отдельных случаях путем сравнения с ТТН При каждой поставке по визуальному контролю, при возникновении сомнений по нормам TL Gestein, в отдельных случаях путем сравнения с ТТН При каждой поставке по визуальному контролю, при возникновении сомнений по нормам TL Gestein, в отдельных случаях путем сравнения с ТТН Устанавливается в отдельных случаях |
Свежеприготовленная бетонная смесь |
||
Консистенция В одоцементное отношение Состав Плотность Содержание воздухововлекающей добавки и температура воздуха Температура бетона
|
В каждом случае Должно указываться Должен указываться В каждом случае В каждом случае и при использовании пластификатора и воздухововлекающей В каждом случае
|
Один раз в день1) и в сомнительных случаях Один раз в день1) Один раз в день1) При изготовлении каждого образца1) Для верхнего слоя бетона каждый час2), для нижнего слоя бетона раз в день При температурах воздух +50C или свыше +250C каждые 2 часа |
Затвердевший бетон |
||
Плотность и предел прочности при сжатии Содержание воздухововлекающей добавки, содержание воздушных микропор и фактор расстояния Прочность при растяжении на изгибе Средняя глубина |
В каждом случае При использовании пластификаторов или разжижителя и воздухововлекающей добавки В каждом случае Изготовление испытательной плиты размером не менее 900 см с установленными средствами по установленному методу и определение средней глубины текстуры (методом «песчаного пятна») |
|
1) Только для строительных классов SV от I до III
2) Только для строительных классов SV от I до III, для строительных классов от IV до VI, как минимум, один раз в день
4. Испытания
Контроль в процессе производства
Перед началом работ необходимо провести контрольные испытания исходных материалов. Испытания в процессе производства - это контроль, осуществляемый подрядчиком (см. также таблицу 3). Они проводятся с целью
подтверждения того, что будут достигнуты необходимые свойства бетона. Результаты контроля в процессе производства должны фиксироваться в протоколе испытаний, который содержит все данные, требуемые по нормам TL Beton-StB. Они являются основанием для данных, которые станут составной частью договора на проведение строительных работ.
При проведении аналогичных строительных мероприятий со схожими местными и климатическими условиями разрешается обращение к уже имеющимся результатам контроля в процессе производства, если способ и свойства исходных материалов бетонной смеси, лежащие в основе контроля, не были изменены, и актам испытаний не более 2 лет.
Образцы по всем предусмотренным для производства стройматериалам (возвращаемые образцы) передаются заказчику по требованию.
Заводской производственный контроль
Необходимо осуществлять заводской производственный контроль. Заводской производственный контроль бетона для дорожных покрытий производится в соответствии с DIN EN 206-1, 1045-2 и нормами TL Beton-StB (см. также таблицу 3).
Если бетон не поставляется, а изготавливается укладчиками на месте, контроль и сертификация, проводимые аккредитованным органом контроля и сертификации, не требуется. Вместо этого заказчик выполняет контрольную проверку.
5. Примеры состава смеси
5.1 Бетон для нижнего слоя дорожных покрытий
5.2 Бетон для верхнего слоя дорожных покрытий (бетон с обнаженным заполнителем)
5.3 «Мягкий» бетон
5.4 Быстротвердеющий бетон