Применение пенобетона СОВБИ в дорожном строительстве
Снижение стоимости и повышение качества проектирования дорог и дорожного строительства в Российских условиях требует привлечения современных технологий, которые могли бы учитывать ее особенности и специфику производства такого рода работ. Конструирование покрытий осложняется отсутствием во многих регионах щебня, что усугубляется вдобавок большими расстояниями до местонахождения его фактического производства, наличием пучинистых и слабых грунтов, низкими зимними температурами на больших площадах страны. Немалую роль в этом списке играют нарушение технологий укладки щебня при строительстве и фракционная некачественность данного материала. Внедрение монолитного неавтоклавного дорожного пенобетона СОВБИ (ПБС-Д) в проектировании и строительстве дорог позволяет полностью отказаться от щебня и привлечения к работам тяжелой техники, а также сформировать несущее основание дорожной одежды и в то же время, отказавшись от использования экструзионного пенополистирола (частично или полностью), обеспечить качественную теплозащиту пучинистых грунтов, значительно уменьшить толщину дорожного полотна, а как следствие и стоимости дорожного строительства. Специфика технологии «СОВБИ» дает возможность добавления золы и других производственных отходов в пенобетон, что играет важную роль при сокращении стоимости проектных и строительных работ, улучшения экологии регионов.
Область использования монолитного неавтоклавного дорожного пенобетона СОВБИ (ПБС-Д) достаточно широка: возведение легких насыпей на слабых грунтах, проектирование и строительство автомобильных дорог различных категорий в качестве несущего конструктивного слоя, защита грунтовых карьеров от промерзания, теплоизоляция цементобетонных покрытий при их укладке в осенне-зимний период и защита их от чрезмерного перегрева в условиях жаркого климата, укрепление набережных. Широкое применение данный материал нашел в дорогах, на свайных основаниях (несущих опорах), где использование пенобетона позволяет передавать нагрузки несущих опор не на мягкий грунт, а на залитую плиту пенобетона.
Пенобетонные прослойки при укреплении откосов выполняют функцию покрытия, защищающего откос от эрозии, при изоляции земляного полотна и фундаментов, ограничивающего деформации грунта в поверхностной зоне откоса.
Применение дорожного пенобетона СОВБИ (ПБС-Д) особенно актуально при проектировании дорог, реконструкции и ремонте дорожных одежд автомобильных и железных дорог, при ремонте аэродромных покрытий, в городских стесненных условиях при устройстве проездов, тротуаров, конструировании покрытий на участках, где использование бетоноукладочных машин невозможно или нецелесообразно из-за малой площади и т.д.
Запатентованная технология включает в себя применение мобильных комплексов при обследовании дорог и их строительства. Данные комплексы позволяют заливать монолитный пенобетон средней плотности (от 200 кг/м3. и более) на месте проведения строительных работ. Данная технология обладает высокой мобильностью за счет того, что строительный материал изготавливается непосредственно на самом строительном объекте. Для этого в горизонтальный смеситель «СОВБИ», являющийся объемным дозатором, загружается цемент, специальные добавки, вода, и, после нескольких минут перемешивания, оставшийся объем смесителя заполняется пеной заданных свойств из пеногенератора. При дальнейшем перемешивании образуется ПБС-Д, который с помощью героторного насоса «СОВБИ» с сохранением его свойств подается к месту укладки на расстояние до 250 и более метров. На иллюстрациях приведены примеры применения пенобетона в дорожном строительстве:
Рис.1 Монолитный пенобетон в качестве несущего слоя дорожной одежды
Рис.2 Применение пенобетона для уширения проезжей части
Рис.3 Технология конструирования покрытий пенобетонного основания дорожной одежды
Преимущества использования пенобетона ПБС-Д при проектировании дорог и их строительстве
Применение ПБС-Д в процессе проектирования дорог и при их строительстве позволяет:
- повысить морозостойкость и несущую способность подстилающего грунта за счет образования плиты, что позволяет принимать на себя и перераспределять горизонтальные напряжения, возникающие в основании, это дает возможность уменьшить толщину самой дорожной плиты при расчете оснований;
- равномерно распределить нагрузки и сократить разрушающее воздействие на верхние слои и нижележащее земляное полотно дорожной одежды;
- предотвратить продавливание в мягкий грунт или болотистое основание сыпучих материалов;
- исключить выемку пучинистого грунта и его замену;
- уменьшить объемы качественных привозных грунтов при конструировании покрытия земляного полотна с сохранением мерзлоты за счет возможности уменьшения рабочих отметок насыпей до величины, регламентируемой условием снегонезаносимости;
- использование в нижней части насыпи местных грунтов, в том числе мерзлокомковатых переувлажненных глинистых грунтов с сохранением их в мерзлом состоянии;
- сократить (либо исключить) объемы замены льдонасыщенных вечномерзлых грунтов в основании дорожной одежды в выемках, либо в нулевых отметках;
- снизить затраты на уплотнение нижней части насыпей, в которых используются мерзлокомковатые грунты, мерзлое состояние которых сохраняется с помощью ПБС-Д;
- использовать ПБС-Д в дорожной одежде как альтернативу устройству высоких насыпей (легкие насыпи).
- снизить толщину дренирующего слоя за счет исключения поступления воды;
- отказаться от уплотнения после укладки;
- исключить промерзание подстилающего грунта дорожной одежды или частично ограничить этот процесс;
- уменьшить затраты на строительные материалы при строительстве дорог за счет внедрения нестандартных конструкций и, как следствие, проявить экономию в использовании щебня, песка, гравия, которые закладываются в процессе проектирования дорог;
- образовывать подпорные стенки для укрепления набережных;
- заполнять пространство между конструктивными элементами строящегося подземного тоннеля и грунтом;
- при ремонте дорог заливать образующиеся или имеющиеся полости;
- сократить транспортные расходы;
- повысить технологические возможности при дорожном строительстве и расчете оснований, значительно сократив количество техники, уплотняющей основание дороги;
- сократить сроки строительства;
- снизить трудозатраты на дорожное проектирование и строительство автомобильной дороги;
- существенно сократить затраты на обследование, ремонт и содержание дорожных одежд;
- повысить надежность эксплуатации автомобильных дорог, увеличив их срок службы;
- повысить скорости движения транспортных средств;
- уменьшить количество привлекаемых человеческих ресурсов и объемы используемой дорожной техники (в связи с отсутствием необходимости вибрировать и уплотнять уложенный пенобетон);
- повысить уровень культуры дорожного производства, т.е. выйти на новый уровень качественного проектирования и строительства дорог;
- уменьшить влияние человеческого фактора на качество работ.
При оценке экономической эффективности от конструирования покрытий дорожных одежд с использованием данного материала следует учитывать, что применение конструкций с пенобетоном обеспечивает увеличение межремонтных сроков дорожной конструкции.
С целью повышения прочности и долговечности дорожных конструкций возможно применение ПБС-Д совместно с армирующими геомембранами, георешетками и другими геосинтетическими материалами.
Параметры вариантов конструкций должны обосновываться теплотехническими и другими необходимыми расчетами (расчет конструкций дорожных одежд).
Для уменьшения строительной стоимости возможно применение двухслойной конструкции: нижний слой из материала с меньшим коэффициентом теплопроводности, верхний слой ПБС-Д - с большей прочностью, но с меньшим коэффициентом теплопроводности. Это позволяет снизить толщину слоя ПБС-Д при проектировании автомобильной дороги до экономически приемлемого значения.
Основные характеристики монолитного заливочного неавтоклавного фибропенобетона «СОВБИ-Д»
| Марка по плотности (методика испытания ГОСТ 17117-94, ГОСТ 30256-94, СНиП II-3-97*) | 500 |
600 |
700 |
800 |
1000 |
|---|---|---|---|---|---|
| Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии Вт/(м°С) (методика испытания ГОСТ 17117-94, ГОСТ 30256-94, СНиП II-3-79*) | 0,12 |
0,15 |
0,17 |
0,185 |
0,21 |
| Коэффициент теплопроводности при равновесной влажности 4% (методика испытания ГОСТ 17117-94, ГОСТ 30256-94, СНиП II-3-79*) | 0,145 |
0,18 |
0,195 |
0,20 |
0,225 |
| Коэффициент теплопроводности при равновесной влажности 6% (методика испытания ГОСТ 17117-94, ГОСТ 30256-94, СНиП II-3-79*) | 0,157 |
0,186 |
0,21 |
0,22 |
0,235 |
| Коэффициент теплопроводности при равновесной влажности 8% (методика испытания ГОСТ 17117-94, ГОСТ 30256-94, СНиП II-3-79*) | 0,175 |
0,192 |
0,22 |
0,23 |
0,25 |
| Предел прочности при сжатии, МПа (методика испытания ГОСТ 10180-90) | 1,2 – 1,5 |
1,5 – 2,2 |
2,3 – 2,7 |
3,0 – 3,5 |
5,6 – 9,0 |
| Коэффициент паропроницаемости, мг/(м·ч·Па) (методика испытания ГОСТ 25898-83) | 0,2 |
0,17 |
0,14 |
0,11 |
0,09 |
| Модуль упругости, МПа | 1850 |
2800 |
3650 |
4400 |
5650 |
| Коэффициент Пуассона | 0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
| Коэффициент линейной температурной деформации | 0,8·10-5°C |
0,8·10-5°C |
0,8·10-5°C |
0,8·10-5°C |
0,8·10-5°C |
| Прочность на растяжение при изгибе, МПа | 0,6 - 0,75 |
0,75 - 1,1 |
1,15 - 1,35 |
1,5 - 1,7 |
2,8 - 4,5 |
| Коэффициент температуропроводности, a·10³, м²/ч | 1,52 |
1,53 |
1,54 |
1,56 |
1,7 |
| Водопоглощение, % объемн. | 18 |
15 |
12 |
9 |
7 |
Примечание: Предел прочности пенобетона зависит от активности цемента и времени его твердения.
Компанией АзъПроектСтрой разработана методика расчета дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием и основанием из дорожного пенобетона ПБС-Д. Толщины конструктивных слоев дорожных одежд (покрытия и несущих слоев) устанавливают исходя из значений изгибающих моментов сечения плиты из пенобетона и величин вертикальных напряжений, возникающих в основании от воздействия транспортных нагрузок.
На все услуги в области обследования дорог и дорожного проектирования предоставляются гарантии.