обеспечении возможности внедрения технологии производства цементобетонной смеси с добавкой гранул резиновой крошки, одновременно связанной с решением экологической задачи по утилизации изношенных автомобильных покрышек.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ Произведена производственная проверка возможности устройства основания дорожной одежды из укатываемого цементобетона с резиновой крошкой на участке Краснопресненской магистрали от ул.Живописная к центру города силами СУ-802. Предложения переданы в ОАО «СоюздорНИИ» для внедрения через нормативно-методические документы.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты исследований были доложены на научно-техническом семинаре по повышению эффективности строительства автомобильных дорог в г.Тюмень 2006 год; на конференции, проведенной Межправительственным советом дорожников СНГ в г.Москва 2007 год; на 66ой научно-исследовательской конференции МАДИ (ГТУ) в г.Москва 2008 год и научно-методических совещаниях лаборатории дорожных одежд ОАО «СоюздорНИИ».

ПУБЛИКАЦИИ По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка используемой литературы из 152 наименований (из них 19 – иностранные). Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 54 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертации, изложены цели и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ обобщен опыт эксплуатации различных типов дорожных одежд. Показано, что в условиях высокой интенсивности и грузонапряженности во всем мире хорошо зарекомендовали себя жесткие дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями. Основным недостатком конструкций дорожных одежд такого типа, не позволяющим использовать все их преимущества в полной мере, является возникновение отраженных температурных трещин в слоях покрытия, в первую очередь над швами и трещинами в основании.

Изучению процессов трещинообразования посвящены труды многих ученых как в нашей стране, так и за рубежом: И.И. Баловневой, Г.С. Бахраха, В.М. Безрука, А.М. Богуславского, Л.Б. Гезенцвея, В.М. Гоглидзе, Н.В. Горелышева, Э.А. Казарновской, А.С. Колбановской, И.В. Королева, Л.Б. Каменецкого, В.В. Михайлова, Н.А. Никольского, И.А. Плотникова, Л.В. Поздняевой, А.В. Руденского, И.М. Руденской, И.А. Рыбьева, Г.К. Сюньи, Р. Абади, Ж. Антуана, Э. Бенетто, П. Кендла и многих других.

Вопросами повышения температурной устойчивости асфальтобетонных покрытий на трещиновато-блочных основаниях из отечественных ученых занимались: М.К. Блумер, А.М. Богуславский, В.Н. Кононов, В.Д. Казарновский, В.А. Кретов, А.Р. Красноперов, О.Н. Нагаевская, А.А. Надежко, В.А. Чернигов, И.Л. Шульгинский, А.Е. Мерзликин и другие.

В суровых климатических условиях нашей страны с резкими температурными перепадами конструктивные слои дорожной одежды испытывают воздействие значительных температурных напряжений.

В настоящее время из известных способов борьбы с отраженным температурным трещинообразованием наибольшее распространение получил способ, предусматривающий устройство различных армирующих прослоек. Однако применение только этих методов не позволяет полностью решить проблему возникновения отраженных температурных трещин. Опыт эксплуатации дорожных одежд показывает, что применение различных армирующих сеток и трещинопрерывающих прослоек позволяет лишь замедлить процесс трещинообразования, но не предотвратить его совсем. В связи с этим представляется целесообразным пытаться снизить величину возникающих температурных напряжений за счет регулирования свойств материалов конструктивных слоев.

Исследованиями в направлении повышения способности асфальтобетонов воспринимать растягивающие напряжения занимались: В.М. Гоглидзе, Н.В. Горелышев, Л.А. Горелышева, Л.М. Гохман, Л.С.Губач, Э.А. Казарновская, В.М. Карамышева, Ю.Е. Никольский и другие ученые.

Вместе с тем, анализ литературных источников показал, что одним из факторов, влияющих на отраженное трещинообразование, являются деформативные свойства слоя основания. Однако, исследованиям, направленным на определение возможности снижения величины температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии жестких дорожных одежд за счет регулирования свойств цементобетонного основания, в нашей стране не уделено достаточного внимания.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ представлены результаты проведенного теоретического анализа предложенных различными авторами зависимостей, описывающих процесс отраженного температурного трещинообразования в жестких дорожных одеждах с асфальтобетонным покрытием. В качестве основы для дальнейшей работы была выбрана теоретическая зависимость, предложенная А.Р. Красноперовым, как наиболее полно, по мнению автора, отражающая влияние различных факторов:

(П — температурные напряжения в покрытии, МПа;

(О и (П — коэффициенты температурных деформаций, соответственно, основания и покрытия, 1/0С;

hО и hП — толщины слоев основания и покрытия, м;

ЕО и ЕП — расчетные модули упругости материалов основания и покрытия, МПа;

(ТО и (ТП — расчетный перепад температур основания и покрытия, 0С;

L — длина плиты основания, м;

lО — длина участка покрытия, не имеющего жесткого сцепления с основанием (скользящий контакт), м;

( — поправочный коэффициент, отражающий степень податливости соединения покрытия с основанием;

сО и сП — удельное трение основания по подстилающему слою и трение основания по покрытию, МПа.

Из формулы (2.1) видно, что на величину (П оказывают влияние два параметра, характеризующие свойства материала основания: ЕО – модуль упругости и (О – коэффициент температурной деформации. Проведенный нами при реально применяемых геометрических параметрах конструкций дорожных одежд численный анализ зависимости (2.1) показал, что одним из возможных практически выполнимых путей повышения температурной трещиностойкости асфальтобетонного покрытия жесткой дорожной одежды может быть использование в качестве основания цементобетона с низким значением модуля упругости (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 Зависимость величины температурных напряжений, возникающих в асф.бет. покрытии, от модуля упругости ц.б. основания

(при (О = 10,0?10-6 1/0С, (ТО = 450С, L = 20 м, l0 = 0,5 м, ЕП = 70000кгс/см2)

hО- толщина ц.б. основания, hП- толщина асф.бет. покрытия

Поскольку модуль упругости цементобетона находится в зависимости от марки по прочности при сжатии (рисунок 2.2), то для снижения величины действующих температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии жестких дорожных одежд представляется целесообразным применять низкомарочный цементобетон.

Минимальный класс цементобетона по прочности на растяжение при изгибе, применение которого допускается нормативной литературой для устройства оснований дорожных одежд, - Вtb 0.8, соответствующий марке по прочности при сжатии примерно М50, в современной строительной практике для этих целей не используется прежде всего по причине невозможности обеспечения требуемой морозостойкости такого бетона.

В настоящее время существуют два основных пути повышения морозостойкости цементных бетонов. Первый путь направлен на увеличение плотности бетона, устранение капиллярных пор (на практике вследствие неполной гидратации цемента полное зарастание капиллярных пор происходит лишь при В/Ц порядка 0,3) – в чем нет необходимости при проектировании состава низкомарочных бетонов.

Второй путь, обеспечивающий радикальное повышение морозостойкости бетона, направлен на изменение характера пористости. Это достигается добавлением к уже имеющимся порам условно замкнутых пор, не поглощающих воду в обычных условиях. Такую роль играет искусственные воздушные поры, которые должны быть мелкими и равномерно распределенными. Получить такие поры удается путем введения в бетонную смесь воздухововлекающих или газообразующих добавок. Воздухововлекающие добавки в силу своей специфики работают только в пластичных бетонах с высоким содержанием цемента. Использование газообразующих добавок ограничивается невозможностью гарантированного обеспечения создания замкнутых пор в требуемом количестве (взаимодействие активных компонентов данного типа добавок с цементом и интенсивность реакции по образованию пузырьков газа зависит от множества технологических факторов, совокупное влияние которых на объем образующихся пор учесть в настоящее время не представляется возможным).

Рисунок 2.2 Зависимость модуля упругости цементобетона от марки по прочности при сжатии (согласно табл.18 СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»)

В ряде как отечественных, так и зарубежных работ, направленных на исследование влияния легких пористых заполнителей на свойства бетона, отмечается положительное влияние маложестких заполнителей на морозостойкость цементных бетонов. В связи с этим для снижения модуля упругости и, одновременно, обеспечения требуемой морозостойкости, можно предложить включить в состав цементобетона гранулы резиновой крошки, получаемой путем дробления автомобильных шин, утилизация которых, кроме всего прочего, является одной из важных экологических задач, требующих незамедлительного решения.

Включение в состав цементобетона гранул резиновой крошки может отразиться на коэффициенте температурной деформации получаемого материала, который, как уже было сказано ранее, помимо модуля упругости, оказывает влияние, на величину температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии, что подтверждается графиком (рисунок 2.3), построенном на основании проведенного численного анализа зависимости (2.1).

Рисунок 2.3 Зависимость величины температурных напряжений, возникающих в асф.бет. покрытии, от величины коэффициента температурной деформации ц.б. ((ц.б.)

Кривая 1 – (ТО = 300С, кривая 2 – (ТО = 450С, кривая 3 – (ТО = 600С. (при hП-22см; hО-26см; L = 20 м, l0 = 0,5 м, ЕП = 100000 гс/см2; ЕО = 260000 кгс/см2)

Вопрос влияния гранул резиновой крошки, введенных в состав цементобетона, на его коэффициент температурной деформации, исследован американскими учеными, давно занимающимися вопросами утилизации изношенных покрышек, в том числе и использованием продукта их дробления (резиновой крошки и чипсов) в асфальто- и в цементобетонных смесях.

Полученные американскими учеными результаты показывают, что цементобетон с гранулами резиновой крошки в своем составе является менее чувствительным к воздействию температурного градиента. Так, коэффициент температурной деформации образцов цементобетона ((ц.б.), содержащих 3% гранул резиновой крошки по объему (( 35кг/м3), снизился в сравнении с аналогичным показателем образцов контрольного состава с 6.63 до 5.24 (на 29%). (ц.б. образцов, содержащих в своем составе 15% гранул резиновой крошки (( 180кг/м3), оказался равным 3.23 (снижение по сравнению с образцами контрольного состава на 51%).

Представляет интерес количественная оценка снижения величины напряжений в асфальтобетонном покрытии жестких дорожных одежд за счет применения низкомарочного цементобетонного основания, проведенная на равнопрочных конструкциях.