ВЛИЯНИЕ ГИПЕРПЛАСТИФИКАТОРА НА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЩЕБЕНОЧНО-ПЕСЧАНЫХ СМЕСЕЙ, ОБРАБОТАННЫХ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОМ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Одной из приоритетных задач устойчивого развития государства является повышение транспортной доступности за счет роста сети автомобильных дорог, способствующей улучшению качества жизни населения и росту производительности труда в отраслях экономики. В настоящее время в Российской Федерации 427,2 тыс. км автомобильных дорог не имеют твердого покрытия, иными словами 29 % являются грунтовыми.

Главной причиной является применение привозных каменных материалов, так как запасы местных материалов являются не пригодными для строительства. Повысить экономический эффект дорожного строительства возможно с применением местного минерального сырья [2, 3, 4].

В качестве исходных материалов для приготовления щебеночно-песчаной смеси, обработанной портландцементом (ЩПЦС) использован песок Именьковского карьера Республики Татарстан с модулем крупности 1,34, щебень Жигулевского месторождения Самарской области с маркой по дробимости М400 фр. 5-20, портландцемент (ПЦ) ЦЕМ I 42,5Н ЗАО «Ульяновскцемент», пластифицирующая добавка «Гиперлит».

Для повышения прочностных характеристик песка, укрепленного ПЦ, вводился щебень, в следующих соотношениях П/Щ: 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50 при 5, 7 и 9 % ПЦ от массы щебеночно-песчаной смеси (ЩПС). Испытывались образцы после 28 суток набора прочности.

Таблица 1

Зависимость физико-технических свойств образцов из щебеночно-песчаных смесей, обработанных 5, 7, 9 % цемента, от расхода щебня

Из таблицы 1 видно, что при увеличении количества щебня от 10 % до 50 % при 5 % портландцемента соответственно возрастает прочность на сжатие от 2,25 до 3,93 МПа, прочность на растяжение при изгибе от 0,56 до 0,90 МПа, коэффициент морозостойкости от 0,54 до 0,68. Марка по прочности М20 по ГОСТ 23558-94 достигаются при расходе щебня 10 %. Марка по морозостойкости F25 не достигается.

При увеличении количества щебня от 10 % до 50 % при 7 % портландцемента соответственно возрастает прочность на сжатие от 2,96 до 5,13 МПа, прочность на растяжении при изгибе от 0,68 до 1,21 МПа, коэффициент морозостойкости от 0,55 до 0,72. Марка по прочности М40 и марка по морозостойкости F25 по ГОСТ 23558-94 достигаются при расходе щебня 30 %.

При увеличении количества щебня от 10 % до 50 % при 9 % портландцемента соответственно возрастает прочность на сжатие от 4,31 до 6,20 МПа, прочность на растяжение при изгибе от 0,69 до 1,48 МПа, коэффициент морозостойкости от 0,66 до 0,84. Марка по прочности М60 и марка по морозостойкости F25 по ГОСТ 23558-94 при расходе щебня 30 %.

В результате проведенных исследований, был выбран состав ЩПЦС с соотношением песка и щебня 30/70. В качестве добавки был выбран суперпластификатор Гиперлит.

Рисунок 1. Влияние оптимальных дозировок добавки Гиперлит на физико-технические свойства ЩПЦС с 5 % портландцемента от массы ЩПС:

– предел прочности на сжатие (МПа); – предел прочности на растяжение при изгибе (МПа); – коэффициент морозостойкости

На рисунках 1-3 показаны влияния оптимальных дозировок добавки Гиперлит на физико-технические свойства ЩПЦС в возрасте 28 суток в зависимости от расхода цемента.

Рисунок 2. Влияние оптимальных дозировок добавки Гиперлит на физико-технические свойства ЩПЦС с 7 % портландцемента от массы ЩПС:

– предел прочности на сжатие (МПа); – предел прочности на растяжение при изгибе (МПа); – коэффициент морозостойкости

Рисунок 3. Влияние оптимальных дозировок добавки Гиперлит на физико-технические свойства ЩПЦС с 9 % портландцемента от массы ЩПС:

– предел прочности на сжатие (МПа); – предел прочности на растяжение при изгибе (МПа); – коэффициент морозостойкости

Результаты испытаний ЩПЦС при дозировке цемента 5 и 7 % показали, что для увеличения прочности и морозостойкости оптимальным содержанием добавки Гиперлит является 1,5 % от массы цемента, при дозировке цемента 10 % показал, что оптимальным содержанием добавки Гиперлит является 2,0 % от массы цемента.

Введение добавки в оптимальной дозировке при расходе цемента 5 % повысил предел прочности на сжатие ЩПЦС на 30,6 %, повысил предел прочности на растяжение при изгибе на 12,2 %, увеличил коэффициент морозостойкости после 25 циклов замораживания-оттаивания на 10,1 %.

Введение добавки в оптимальной дозировке при расходе цемента 7 % повысил предел прочности на сжатие ЩПЦС на 33,0 %, повысил предел прочности на растяжение при изгибе на 12,3 %, увеличил коэффициент морозостойкости после 25 циклов замораживания-оттаивания на 12,2 %.

Введение добавки в оптимальной дозировке при расходе цемента 9 % повысил предел прочности на сжатие ЩПЦС на 37,1 %, повысил предел прочности на растяжение при изгибе на 12,7 %, увеличил коэффициент морозостойкости после 25 циклов замораживания-оттаивания на 8,1 %.

Выводы: экспериментальным способом были получены марка по прочности М60 и марка по морозостойкости F25 при расходе щебня 30 %. Благодаря применению суперпластификатора Гиперлит удалось добиться значительного улучшения физико-механических свойств ЩПЦС.

Список литературы:

1. Баженов Ю.М., Бабаев Ш.Т., Груз А.И., Долгополов Н.Н., Иванов Г.С. Высокопрочный бетон на основе суперпластификаторов // Строительные материалы, 1978, № 9. – С. 18-19.
2. Безрук, В.М. Укрепление грунтов в дорожном и аэродромном строительстве / В.М. Безрук. – М.: Транспорт, 1971. – 247 с.
3. Веренько В.А. Дорожные композиционные материалы. Структура и механические свойства. – Мн.: Навука I тэхнiка, 1993. – 65 с.
4. Комохов П.Г. О бетоне XXI века. Современные проблемы строительного материаловедения: мат-лы седьмых Академических чтений РААСП. - Ч. 1. - Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2001. - С. 243-249.
5. Могилевич, В.М. Дорожные одежды из цементогрунта / В.М. Могилевич, Р.П. Щербакова, О.В. Тюменцева – М.: Транспорт, 1972. – 215 с.