Гибридное цементобетонное покрытие укладывается на мостовой настил для снижения проникновения воды и хлорид-ионов, а также для повышения качества езды, устойчивости к заносам, дренажа и внешнего вида поверхности.
Гибридные цементобетонные накладки применяются не только для настилов, которые находятся в достаточно хорошем состоянии и в то же время нуждаются в поверхности, устойчивой к заносам и препятствующей проникновению хлоридов, но и используются для восстановления требуемого состояния поврежденных настилов.
Сообщается, что правильно выполненное покрытие может прослужить около трех десятилетий. Несмотря на то, что строятся достаточно эффективные и долговечные накладки, бывают случаи, когда накладки выходят из строя еще до открытия моста для движения.
Поэтому в следующих разделах будут рассмотрены те факторы или основные проблемы, которые приводят к разрушению гибридного цементного покрытия.
Использование модифицированного латексом гибридного бетонно-цементного покрытия для мостового настила
Причины разрушения Гибридные цементно-бетонные накладки на мостовые настилы:
Ниже перечислены факторы, которые приводят к разрушению гибридной цементно-бетонной накладки на мостовые настилы:
- Качество работы подрядчика
- Свойства материала бетона перекрытия
- Прочность сцепления бетона перекрытия
- Толщина бетона перекрытия
- Особенности поверхности накладного бетона
- Защитные свойства накладного бетона
- Другие вопросы
Качество работы подрядчика при устройстве гибридного цементно-бетонного перекрытия
Строительство накладного бетона – непростая задача. Соответствующие строительные решения касаются выбора и применения удаления бетона, инструментов и процедур, используемых для подготовки поверхности, пропорций смеси, а также технологии заливки и отверждения.
Очень важно, чтобы подрядчик обладал необходимыми навыками, опытом и необходимым оборудованием. В противном случае не только подрядчик не справится с работой, но и возникнет больше проблем со строительством.
Очень важно, чтобы подрядчик получал вознаграждение на основе конечных характеристик построенного продукта, а не по установленным техническим условиям. Это связано с тем, что более вероятно, что цемент для накладного бетона будет работать лучше и прослужит дольше.
Свойства материала гибридного наплавляемого бетона
Пропорции смеси для наплавки
Материалы, используемые для настила мостов, включают модифицированный латексом бетон, гидравлические цементные бетонные смеси с низким соотношением воды и цемента, а также портландцементные смеси, в которых определенное количество цемента заменено кремнеземистым дымом, летучей золой или молотым гранулированным доменным шлаком.
Для условий, когда накладки необходимо использовать после 3 часов твердения при температуре 10oC и выше, подходящим выбором является высокопрочный латекс-модифицированный бетон.
Латексный модифицированный цемент через один день
Однако если температура равна или превышает 26,67 oC, то для увеличения времени схватывания бетона необходимо ввести добавку лимонной кислоты. Кроме того, существует несколько типов бетона.
Например, модифицированный латексом бетон, полученный путем добавления латекса к портландцементу III типа, портландцемент II типа, смешанный с семью процентами кремнеземистого дыма, и бетон с чрезвычайно высокой ранней прочностью. Такие типы бетона используются или подходят для условий, когда движение транспортных средств по мосту возобновляется только после 24 часов твердения.
Латексная добавка смешивается с добавкой для бетона из расчета около 13,29 литра на мешок цемента.
Если цемент смешивается с кварцевым дымом, необходимо обеспечить суперпластификатор (водоредуцирующую добавку высокого диапазона), поскольку эта добавка создает необходимую обрабатываемость и распределяет частицы кварцевого дыма по всей смеси.
Накладка из гибридного бетона, модифицированного латексом, для настила моста
Следует отметить, что стирол-бутадиеновый латекс увеличивает количество воздуха в бетоне, поэтому иногда могут потребоваться добавки, которые могут уменьшить его количество в бетонной смеси, а когда смесь рассчитана на содержание определенного количества воздуха, воздухововлекающая добавка не требуется, так как латексная добавка играет ту же роль.
Что касается заполнителя, то он должен соответствовать требованиям стандарта ASTM C33. Обычные смеси представлены в Таблице-1.
Таблица-1: Обычные пропорции смесей для накладного бетона
Смесь
LMC1
Кремнеземистый дым
зола-унос
Молотый гранулированный доменный шлак
HE -LMC2
VE -LMC3
Цемент типа II
390.376
312.063
234.344
483.520
Тип цемента
II
III
Быстрое схватывание
Кремнеземистый дым
—
27.290
19.578
зола-унос
58.734
Шлак
136.453
Мелкий заполнитель
920.765
752.867
801.516
812.195
831.773
Крупный заполнитель
704.219
899.407
895.847
677.521
Вода
86.618
167.304
150.692
97.297
Воздух
2.966
4.152
Примесь
Латекс4
HRWR5
HRWR
Латекс
1LMC: обозначает модифицированный латексом бетон, который используется для описания бетона, состоящего из портландцемента типа II с добавлением пятидесяти процентов стирол-бутадиенового латекса по весу цемента.
2HE-LMC: обозначает модифицированный латексом бетон с высокой ранней прочностью, который производится из портландцемента типа III.
3VE-LMC: очень высокопрочный ранний латексный модифицированный бетон, состоящий из портландцемента типа II плюс семь процентов кремнеземистого дыма.
4Latex: стирол-бутадиеновый латекс.
5HRWR: водоредуцирующая добавка высокого диапазона.
Прочность на сжатие гибридного цементно-бетонного перекрытия
Составляющие бетона для перекрытия задаются таким образом, чтобы обеспечить минимально необходимую прочность на сжатие. По крайней мере, прочность бетона на сжатие для накладного бетона должна составлять 21 МПа, и это значение не только показывает, что достигнутая прочность бетона является удовлетворительной, но и свидетельствует о том, что бетон приобрел необходимую прочность сцепления.
Если мост будет использоваться в течение короткого времени после укладки накладного бетона, например, через 5 часов, то необходимо использовать очень высокопрочный латекс-модифицированный бетон, который, по имеющимся данным, достигает прочности на сжатие 28,06 МПа после 5 часов твердения. Однако при открытии моста для движения через 24 часа можно использовать другие типы накладного бетона.
Проницаемость гибридного цементобетонного перекрытия
Бетон перекрытия должен достичь предельно возможной проницаемости согласно AASHTO 1995, а способность бетона перекрытия противостоять проникновению хлорид-ионов определяется максимальной проницаемостью. Это, в свою очередь, обеспечивает устойчивость к коррозии сталей, встроенных в мостовое полотно.
Поскольку проницаемость снижается со временем, проницаемость бетона перекрытия в возрасте 28 дней не дает репрезентативного результата в более поздние сроки.
Поэтому для определения проницаемости следует применять метод ускоренного твердения. Наконец, следует отметить, что на проницаемость оверлейного бетона влияют как толщина оверлейного бетона, так и ингредиенты.
Проницаемость, обеспечиваемая соединенными порами
Усадка гибридного бетонно-цементного перекрытия
Усадка в накладке приводит к образованию трещин и, следовательно, влияет на эффективность сцепления. Автогенная, пластическая и предсмертная усадки являются основными причинами образования трещин в бетоне перекрытия.
Утверждается, что трещины, вызванные усадкой бетона, могут быть уменьшены или удалены, если наибольшее изменение длины в 28 дней высыхания будет меньше 0,04 процента.
Усадочные трещины в накладке, уложенной на мостовой настил
Прочность связи между накладками и бетоном
Прочность связи между накладкой и мостовым настилом имеет большое значение, и на нее в значительной степени влияют прочность бетона как накладки, так и настила, подготовка поверхности, заливка бетона накладки, отверждение бетона накладки. Если прочность связи между мостовым настилом и накладкой велика, то вся конструкция моста будет защищена от агрессивных элементов.
Разрушение в бетоне накладки обычно происходит между накладкой и мостовым настилом, под границей раздела накладки с мостовым настилом, над границей раздела накладки с мостовым настилом, или может включать различные места возможных разрушений.
Существуют различные факторы, влияющие на прочность связи между накладным бетоном и бетоном мостового настила: уплотнение и твердение накладного бетона, степень разрушения поверхности из-за удаления бетона с поверхности мостового настила, состояние бетона настила, а также подготовка настила.
Накладной бетон над мостовым настилом
Накладка и мостовой настил
Толщина накладного бетона
Толщина накладного бетона, укладываемого на мостовой настил, принимается равной 38 мм, и для достижения заданной толщины необходимо выбрать соответствующий размер заполнителя.
Рекомендуется выбирать размер заполнителя, составляющий 1/3 толщины накладки. Если требуется толщина менее 31 мм, следует использовать раствор, а не бетон.
Практически, толщина перекрытия может достигать 50,8 мм, и в этой ситуации смесь должна быть разработана заново либо путем выбора более крупного размера заполнителя, либо, если возможно, уменьшения количества цемента в смеси. Эта мера необходима для уменьшения усадки бетона настила, которая при отсутствии должного контроля приводит к серьезным проблемам.
Чтобы приспособить поверхность настила, отличающуюся от окружающей среды, улучшить дренажную систему и обеспечить лучшее качество движения транспорта, необходимо изменить толщину настила.
В этой ситуации, вероятно, толщина накладки превышает максимально допустимую, и если это не является невыполнимым, следует принять необходимые меры в случае применения большей толщины.
Следует помнить, что усадка раствора больше, чем у бетона, поэтому при использовании раствора необходимо учитывать и устранять влияние усадки.
Сильно разрушенный настил моста
Использование толстого накладного бетона для моста в Нью-Йорке, США
Характеристики поверхности накладного бетона
Если проектирование и строительство накладного бетона выполнено достаточно хорошо, то можно получить требуемые характеристики поверхности накладного бетона, например, хороший внешний вид поверхности, правильно установленную дренажную систему, устойчивость к скольжению автомобилей и хорошее качество движения транспортных средств.
Сопротивление скольжению можно легко получить путем нарезания канавок, рисунок 10, на поверхности затвердевшего бетона. При этом ширина и глубина канавки обычно равны 3,175 мм, а расстояние между канавками рекомендуется около 19 мм.
Успешная дренажная система и чрезвычайно удовлетворительное качество езды обеспечивается за счет уплотнения свежеуложенной поверхности накладного бетона.
Нанесение канавок на поверхность покрытия для улучшения сопротивления скольжению
Устойчивость к скольжению поверхности мостового настила
Особенности защиты накладного бетона
Очевидно, что настил моста в значительной степени защищен накладным бетоном. Эффективность безопасности или защиты, обеспечиваемой накладным бетоном, зависит от различных параметров, и каждый параметр влияет на защиту настила в разной степени по сравнению с другими параметрами.
Толщина перекрытия, усадка, проницаемость и трещины – это те факторы, от которых зависит защита перекрытия, в дополнение к строительным швам, которые имеют свою долю влияния на защитные характеристики бетона перекрытия.
Существует ряд мер, которые могут быть использованы для улучшения параметров, влияющих на защитные свойства накладного бетона. Если эти факторы будут улучшены, то характеристики защиты накладного бетона значительно улучшатся.
Например, гибридные цементно-бетонные перекрытия не обеспечивают желаемую проницаемость, но это можно решить путем введения дополнительных материалов, таких как кремнезем, летучая зола, молотый гранулированный доменный шлак или добавление стирол-бутадиенового латекса.
Другая стратегия улучшения защитных свойств перекрытия – использование большого покрытия для защиты арматуры. Это увеличит общую толщину покрытия, что необходимо учитывать, чтобы избежать проблем, вызванных усадкой бетона.
Усадка бетона приводит к образованию трещин, что способствует проникновению агрессивных элементов, таких как хлорид-ионы, и, как следствие, ухудшению состояния накладки и снижению ее защитных свойств. Таким образом, сведение усадки к минимуму является отличным методом повышения защитных свойств накладки.
Атака хлоридов на сталь через трещины
Помимо трещин, вызванных усадкой, накладной бетон может растрескиваться из-за трещин в настиле, усадки и ползучести конструкции, если конструкция не выдержана, температуры окружающей среды.
Подобно трещинам, строительные швы создают слабое место, через которое могут проникнуть вредные материалы и, следовательно, поставить под угрозу систему защиты накладного бетона.
Накладка из кремнеземистого волокна для мостового настила
Другие проблемы гибридных бетонных накладок
Помимо всех вышеперечисленных факторов, существует ряд факторов, которые могут повлиять на прочность сцепления бетона накладки, например, скорость возведения накладки, стоимость, срок службы накладки.
Читать далее:
Факторы, влияющие на прочность сцепления накладного бетона на мостовых настилах
Накладной бетон для ремонта трещин в бетонных конструкциях
- Факторы, влияющие на прочность сцепления накладного бетона на мостовых настилах.
- Накладной бетон для ремонта трещин в бетонных конструкциях.
- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Гибридный фиброармированный бетон – преимущества и применение в строительстве.
- Типы мостов по пролетам, материалам, конструкциям, функциям, полезности и т.д..
- 15 видов добавок, используемых в бетоне.
- Модифицированный полимерами бетон – виды, свойства и применение в строительстве.