НАНОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ «ТОЩИЕ» БЕТОНЫ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

 

Слепцов В.Ю. (СВФУ им. Аммосова, г.Якутск, РФ)

Даваасенгэ С.С. (ИПНГ СО РАН, г. Якутск, РФ)

Научный руководитель работы - к.т.н., с.н.с. Буренина О.Н.

 

In this work we present the results of studies of the effect of modifying additives nanopowder obtained magnesium spinel on durability at compression of samples from "lean" concrete for the foundations of road paving.

 

С постоянным ростом интенсивности движения и грузонапряженности перевозок  возникает необходимость внедрения новых технологий при конструировании дорожных одежд с увеличенными прочностными характеристиками. [1]

В настоящее время на существующих автомобильных дорогах России и за рубежом преобладают нежесткие дорожные одежды с асфальтобетонным покрытием и песчанно-гравийным основанием, не отвечающие требованиям по долговечности и несущей способности, а так же ровности дорожного полотна.

Следствием сложившегося положения является быстрое разрушение покрытий автомобильных дорог, колееобразование, требующее немалых затрат на содержание и ремонт дорожных конструкций. [2]

Поэтому возникает необходимость тщательного изучения возможных перспектив и эффективности применения оснований из «тощих» бетонов при строительстве, реконструкции и модернизации автомобильных дорог, в том числе и в условиях Якутии.

Известно, что основания из «тощего» бетона обладают повышенной долговечностью и обеспечены защитой от образования сетки трещин, просадок и колейности. За счет простоты технологии производства работ, применения местных каменных материалов, экономии цемента, а также за счет возможности устройства вышележащих конструктивных слоев дорожной одежды без технологического перерыва, обязательного при строительстве оснований из пластичного бетона, обеспечивается значительная экономия средств при устройстве дорожных одежд и повышение ремонтопригодности автомобильных дорог. Также преимуществом "тощего" бетона по сравнению с грунтами и каменными материалами, укрепленными цементом, являются более высокая однородность и прочность при более низком или одинаковом расходе цемента.

Анализ технической и патентной литературы показал, что наряду с различными технологичными приемами в производстве бетонов широко начали использоваться нанодисперсные наполнители различных генетических типов, преимущественно алюмосиликатного состава, родственного с  цементным  вяжущим.

В связи с этим целью данной работы является оценка возможности использования наношпинели магния для получения «тощих» бетонов повышенной прочности.

В качестве объектов исследования были выбраны:

щебень 20-40 мм производства ОАО «Якутцемент», отвечающего требованиям ГОСТ 8267-93;

песок речной, средней крупности, соответствующий ГОСТ 8736-93;

портландцемент  М400 производства ОАО ПО «Якутцемент», согласно ГОСТ 10178-85;

порошок наношпинели магния, полученный плазмохимическим синтезом.

Характеристика наношпинели магния представлена в табл. 1.

 

Таблица 1 – Характеристики наношпинеля магния

Особенностью исследованного наполнителя является высокая дисперсность (размер частиц порядка 50-70 нм) и развитая удельная поверхность (от 40 до 170 м /г), одинаковое соотношение оксидных фаз.

Основой пространственной решетки является кубическая плотная гранецентрированная упаковка отрицательных кислородных ионов, между которыми образуются два вида промежутков: октаэдрические и тетраэдрические. Катионы располагаются в междоузлиях, заполняя их лишь частично. Заполненные и незаполненные октаэдрические пустоты чередуются через одну, образуя цепочки.

Содержание наношпинели магния в композите варьировалось от 0,01-1 масс. % от массы цемента, содержание цемента-10 масс. %, песка-30 масс. %, воды-7 масс. %.

Подготовка сырья состояла из следующих этапов: измельчение щебня на щековой дробилке и фракционирование через сита №№ 20, 15, 10, сушка щебня и песка при Т=90 ^оС в течение 24 ч.

Для проведения исследований были изготовлены образцы цилиндрической формы высотой и диаметром 102±2 мм. при усилии прессования 10 МПа.

Время твердения составляло 28 сут. При этом исследовались показатели прочности при сжатии образцов после 3, 7 и 28 суток твердения.

Динамика прочности образцов и влияние количества вводимой добавки на прочность при сжатии представлены на рис.1.

Рисунок 1 - Зависимость прочности при сжатии образцов от содержания наношпинели магния

 

Анализ полученных результатов показал, что наибольшую прочность при сжатии имеют образцы всех составов в возрасте 28 суток. Самым высоким показателем прочности при сжатии обладает состав с минимальным содержанием наношпинели магния 0,01 масс. % от массы цемента – 10,7 МПа, что на 15 % выше чем у исходных образцов.

Таким образом, введение в состав «тощего» бетона модифицирующей добавки наношпинели магния позволяет увеличить прочность при сжатии образцов из «тощего» бетона и тем самым увеличить долговечность всей дорожной конструкции, а значит и сроки межремонтных работ.

 

Литература

1.                  А.С. Пыжов, С.Ю. Андронов, Тощий бетон с дисперсным битумом //

2.                  П.П. Петрович, А.В. Дмитриев Современное состояние и перспективы применения технологии укатываемого бетона – М.: Изд. МАДИ-ГТУ, 2004.