Согласно таблице 2.3 Методических рекомендаций по проектированию жестких дорожных одежд, были приняты три равнопрочные конструкции жестких дорожных одежд с одинаковой толщиной слоев асфальтобетонного покрытия 18см и основаниями, выполненными из цементобетона марок М150 (конструкция 1), М100 (конструкция 2) и М50 (конструкция 3), толщиной 19; 22 и 26см соответственно.

Численные значения основных параметров сравниваемых равнопрочных конструкций представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Принятые численные значения основных параметров

Параметр Конструкция 1 Конструкция 2 Конструкция 3

Коэф.темп.деформ. цементобетона (ц.б., 10-6 0С 8,6 6,63 5,24

Модуль упругости основания EО, МПа 21000 16000 9500

Модуль упругости покрытия EП, МПа 7000

Перепад температуры (ТО=Т2-Т1, 0С От плюс 5 до минус 30

Длина плит основания L, м 15

В соответствии с рекомендациями Л.Б.Гезенцвея, для асфальтобетона температуру Т1 приняли равной плюс 50С, так как при этой температуре асфальтобетон переходит из вязко-пластичного в упруго-вязкое состояние. За конечную температуру приняли минимальную годовую температуру конструктивного слоя дорожной одежды.

Проведенный численный анализ показал, что устройство основания из цементобетона марки М100 вместо М150 (переход от конструкции 2 к конструкции 1) позволит снизить величину действующих температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии приблизительно на 35%. Переход от марки М100 к марке М50 (от конструкции 2 к конструкции 3) приведет к снижению напряжений приблизительно на 50%, а переход от марки М150 к марке М50 (от конструкции 1 к конструкции 3) – приблизительно на 70% (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 Зависимость величины температурных напряжений в асф.бет. покрытии от величины перепада температуры ц.б. основания

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлены результаты лабораторных исследований, направленных на изучение влияния гранул резиновой крошки, введенных в состав цементобетона, на его морозостойкость, прочностные и деформативные свойства.

В результатах проведенных исследований установлено, что с точки зрения повышения морозостойкости цементобетона (испытания проводились согласно ГОСТ 10060.0-95 по второму базовому методу), оптимальное количество вводимых в его состав гранул резиновой крошки составляет 3-5% от объема смеси (рисунок 3.1) при их крупности не более 0.63мм (рисунок 3.2).

.принято равным 0.5, подвижность характеризовалась расплывом малого конуса в пределах 12,5-13,5см). Состав цементобетонных образцов контрольного состава, используемых для определения оптимума по размеру гранул резиновой крошки с точки зрения повышения морозостойкости цементобетона, в массовых частях, Щ:П:Ц:В = 7,1:5,2:1,1:1; составы с включением гранул резиновой крошки – Щ:П:Ц:В:РК = 7,1:5,2:1,1:1:0,23.

В экспериментах применялся портландцемент ПЦ400Д0 («Михайловцемент»), песок с Мкр = 2.6 («Вяземское карьероуправление»); гранитный щебень (в составах тяжелых цементобетонов) фр.5-20 М1200 («Павловскгранит») и резиновая крошка, выпускаемая Чеховским регенератным заводом (марка РД 0,5).

Морозостойкость цементобетонов без гранул резиновой крошки в своем составе не отличалась от морозостойкости составов с гранулами резиновой крошкой размером более 0.63мм (рисунок 3.2). Согласно полученным результатам данные бетоны соответствуют марке по морозостойкости F25 (образцы выдержали 5 циклов попеременного замораживания – оттаивания). Образцы цементобетона содержащего в своем составе гранулы резиновой крошки размером менее 0.63мм выдержали 20 циклов, что соответствует марке по морозостойкости F100.

Рис.3.1 Зависимость морозостойкости цементобетона от количества введенных в его состав гранул резиновой крошки

Контрольная проверка полученных результатов было проведена на образцах тяжелого низкомарочного цементобетона, составы серий представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Составы тяжелых цементобетонов

Маркировка

серии Состав, кг/м3 В/Ц Примечание

Щ П Ц В РК

А 1150 840 115 165 ( 1.45 без резиновой крошки

Б 1150 865 90 165 ( 1.85

В 1150 770 120 165 37.5 1.35 с резиновой крошкой

Г 1150 785 105 165 37.5 1.55

Результаты проведенных испытаний показали, что образцы с гранулами резиновой крошки в своем составе оказались более морозостойкими по отношению к образцам контрольных составов. Так, образцы состава Г (марка по прочности при сжатии М25) смогли выдержать 7 циклов попеременного замораживания-оттаивания что соответствует марке по морозостойкости F50, а образцы состава В (М50) – 13, что соответствует марке F75. При этом цементобетон контрольного состава А (М75) смог выдержать 3 цикла попеременного замораживания-оттаивания (марка по морозостойкости F25), тогда как образцы цементобетона состава Б (М50) не выдержали ни одного цикла.

Состав А – контрольный; состав Б с включением гранул резиновой крошки (далее РК) размером 1.25-2.5мм; состав В – РК размером менее 0.63мм; состав Г – с РК размером 0.63-1.25мм.

Рис.3.2 Зависимость морозостойкости цементобетона от размера введенных в его состав гранул резиновой крошки

Первоначальные исследования влияния гранул резиновой крошки, введенных в состав цементобетонной смеси, на прочность получаемого цементобетона было решено проводить на образцах мелкозернистого цементобетона (указанного выше состава). Испытания проводились в возрасте 7, 28, 56 и 90 суток нормального твердения. Было отмечено, что введение гранул резиновой крошки оказывает благоприятное влияние на гидратацию цементного камня, о чем свидетельствует более равномерный во времени набор прочности образцамов всех серий с включением гранул резиновой крошки (особенно наглядно проявляется на кинетике набора прочности образцов на растяжение при изгибе (рисунок 3.3)).

По результатам проведенных испытаний был построен график, отражающий зависимость прочности при сжатии образцов мелкозернистого цементобетона от количества введенных в его состав гранул резиновой крошки (рисунок 3.4).

Согласно данными, приведенными в работах А.М.Шейнина, увеличение пористости мелкозернистого цементобетона на 1 % приводит к снижению его прочности при сжатии и прочности на растяжение при изгибе на 4 ( 7 % и 2 ( 3 % соответственно. Из результатов проведенных нами исследований видно, что гранулы резиновой крошки, введенные в состав мелкозернистого цементобетона, влияют на его прочностные характеристики аналогичную агрегатам вовлеченного воздуха.

Рисунок 3.3 Кинетика набора образцами прочности на растяжение при изгибе

Рисунок 3.4 Зависимость прочности при сжатии мелкозернистого цементобетона от содержания гранул резиновой крошки

Для исследования влияния гранул резиновой крошки, введенных в состав тяжелого цементобетона, на его прочность, была проведен следующий эксперимент в ходе которого были изготовлены серии образцов с гранулами резиновой крошки (количество гранул принято равным 3% от объема смеси) и без них при различном водоцементном отношении (В/Ц = 1,1; 1,4; 1,7). Удобоукладываемость смесей характеризовалась жесткостью 25секунд.

Результаты испытаний проведенных на 28 сутки нормального твердения представлены на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 Зависимость предела прочности при сжатии образцов цементобетона от водоцементного отношения (в возрасте 28сут)