Элементы для мощения из цветного морозостойкого песчаного бетона
В последнее десятилетие во многих странах применяют цветные фигурные элементы для мощения тротуаров, садово-парковых дорожек, пешеходных переходов, площадок промышленных предприятий и других участков с ограниченным движением транспорта. Ломаное очертание элементов обеспечивает их замковое соединение, что улучшает работу покрытия под действием изгибающих и сдвиговых нагрузок. Использование цвета позволяет разнообразить архитектурно-декоративное решение покрытий. Небольшая масса и малые габариты элементов мощения, уложенных на песчаное основание без бетонирования, облегчают доступ к подземным коммуникациям и упрощают выполнение ремонтных работ.
В нашей стране выпуск серых и цветных элементов мощения типа трилистник был начат впервые три года назад на опытно-промышленной линии Экспериментальной базы песчаного бетона (ЭБПБ) НИЛ ФХММ и ТП. На основании выполненных в Научно-исследовательской лаборатории проектно-конструкторских и наладочных работ на заводе ЖБИ № 17 ГМПСМ создана конвейерная линия проектной мощностью 50 тыс. м2 фигурных элементов в год. Промышленный выпуск продукции начат на линии во II квартале 1979 г.
Затвердевшие элементы снимают с поддонов и укладывают в контейнеры, которые помещают в бассейн с нагретой водой. Затем готовая продукция подается на склад.
Согласно современным представлениям прочностные показатели и долговечность бетонных изделий можно увеличить, если обеспечить мелкопористую, тонкокапиллярную и плотную структуру материала ,[1, 2]. Учитывая, что при интеисивном пропаривании структура бетона как бы огрубляется Г21. твердение фигурных элементов было предложено осуществлять при двухстадийной обработке свежеотформованных изделий:
Предварительная выдержка в подогретом влажном воздухе до набора определенной прочности, необходимой для распалубки и пакетирования изделий, а затем — твердение в водном бассейне. Это ускоряет рост прочности материала в ранние сроки, снижает долю содержащихся в нем макропор, способствует формированию структуры с повышенным количеством контактов между новообразованиями [3].
Нами были исследованы образцы-кубы с ребром 7 см из бетонной смеси состава, кг/м3: цемент М 500 (S= 4000 см2/г) объединения Воскресенскцемент— 550, песок (Л4КР=2)— 1700, вода—185. Образцы формовали на лабораторной виброплощадке (Л=0,7± ±0,05 мм; частота 60 Гц) с подрессоренным пригрузом 100 гс/см2 в течение 3 мин. Затем формы с образцами на 16 ч помещали в камеру нормального хранения. Распалубленные образцы твердели при следующих режимах: I — в камере нормального хранения — до 28 сут; II — в пропарочной камере по режиму 2+6 ч при температуре изотермии 60°С, а затем в камере нормального хранения до 28 сут; III и IV — в бассейне при температуре воды 20°С в течение 24 и 48 ч, а затем в камере нормального хранения до 28 сут.
После твердения образцы высушивали до постоянной массы и подвергали водонасыщению при атмосферном давлении и под вакуумом (остаточное давление около 5 мм рт. ст.). Из тех же образцов изготовляли пробы порошков для определения удельной поверхности S растворной части методом низкотемпературной адсорбции азота (БЭТ). По результатам водопоглощения при атмосферном давлении определяли [4]: объемное водонасыщение W, %, характеризующее интегральный объем открытых пор, доступных водонасыщению, т. е. кажущуюся пористость; объем макропор (гЮ~7 м) Ц7К, %; коэффициент микропористости (относительное количество микропор С Г< 10~7 м), Ка- Данные водопоглощения под вакуумом использовали для вычисления интегральной пористости Пп, % Результаты определения структурных характеристик испытанных образцов представлены в табл. 1.
Полученные данные свидетельствуют о том, что при выдержке в раннем возрасте в воде по сравнению с пропариванием песчаный бетон становится более плотным, а его структура — более мелкопористой: снижается количество макропор, повышаются коэффициент микропористости и удельная поверхность растворной части, что соответствует уменьшению среднего диаметра капилляров. Положительное влияние на структуру песчаного бетона оказывает КРУПНЫЙ песок-заполнитель,
Улучшение структуры песчаного бетона после водного твердения подтвердили испытания по ГОСТ 10060—76 на морозостойкость образцов из бетонной смеси состава, кг/м3; цемент марки М500—600, песок МкР=2,8—1625, вода—185. Образцы, твердевшие в раннем возрасте в воде с температурой 20°С в течение 24 и 48 ч и хранившиеся затем до начала испытаний 28 сут в нормальных условиях, выдержали 300 циклов замораживания-оттаивания при насыщении и оттаивании в 5°/о-иом растворе поваренной соли. Снижение прочности бетона образцов за время испытаний составило около 6% (42,1 и 39,5 МПа соответственно в возрасте 28 сут и после замораживания), тогда как для пропаренных образцов эти величины составили примерно 13,5% (43,8 и 38,1 МПа).
При выпуске фигурных элементов на опытно-промышленной линии ЭБПБ в Научно-исследовательской лаборатории были подобраны составы бетонной смеси на тонкомолотом песчанистом портландцементе и песке-заполнителе Тучковского месторождения (Мкр=1,8—2), обеспечивающие качество готовых изделий по ВТУ 400-1-802-1-77 [5]. На заводе ЖБИ № 17 при аналогичном производстве с исходными цементами заводского помола марок М 400 и 500 и крупным песком-заполнителем (Л4кр=2,8...3,2)
Вяземского карьероуправления потребовалась корректировка состава бетонной смеси. Исходили из того, что для сохранения четких граней и предотвращения размыва бетонные изделия для погружения в воду (особенно подогретую) должны в ходе предварительной выдержки набрать прочность не менее 2—3 МПа. Результаты испытания образцов песчаного бетона в раннем возрасте, полученные при подборах составов, показаны в табл. 2.
Многочисленные определения кинетики твердения песчаного бетона в раннем возрасте свидетельствуют о том, что при использовании песка с Мкр 2,5 скорость набора прочности свежеотформованных изделий существенно возрастает. Типичные кривые кинетики твердения бетонов на цементе М 500 (расход 590 кг/м3) при ВЩ=0,32—0,34 представлены на рис. 2. Прочность бетона интенсивно начинает нарастать через 4—8 ч после формования. Если в соответствии с цикличностью работы линии она составляет около 9 и 24 ч (соответственно при двух- и односменной работе).
Было изучено также влияние продолжительности твердения свежеотформованного бетона на воздухе на характер нарастания его прочности при последующей выдержке в воде (рис. 3) путем измерений скорости ультразвука в различные периоды твердения образцов. По мере сокращения продолжительности пребывания бетона на воздухе крутизна кривых скорости ультразвука заметно увеличивается. Постепенно кривые становятся более пологими, что связано, по-видимому, с переходом от коагуляционных структур к кристаллизационным и соответствующим замедлением темпа набора прочности.
Результаты экспериментов и опыт отработки технологии производства свидетельствуют о том, что повышение температуры воды с 20 до 35°С не приводит к заметному увеличению прочности бетона ни в раньше (12 ч), нн в более отдаленные (28 сут) сроки. Поэтому для дорожных элементов из песчаного бетона, высокая морозостойкость которых является одним из важнейших показателей, следует рекомендовать твердение в воде температурой 20—25°С.
Образцы цветного песчаного бетона с добавкой 10% сурика от массы цемента, твердевшие после формования вначале на воздухе, а затем в воде температурой 20°С, обнаружили через 350 циклов замораживания-оттаивания по ГОСТ 10060—76 снижение прочности менее чем на 5% при допускаемой величине 15%. Аналогичные результаты были получены ранее и для образцов пропаренного цветного бетона [6]. Одиако учитывая, что твердение в воде ие только повышает морозостойкость бетона, ио и способствует повышению однородности окрашивания фигурных элементов, увеличению сопротивления их абразивному изнашиванию и снижению водопоглощения из-за уплотнения и упрочнения поверхностных слоев изделий, выдерживание в воде следует считать более предпочтительным, чем пропаривание, которое к тому же связано с дополнительным расходом энергии.
При отсутствии условий для водного твердения можно применять и пропаривание фигурных элементов из песчаного бетона при максимально мягких режимах: предварительная выдержка на воздухе 6—10 ч, температура изотермического прогрева около 50°С при относительной влажности не менее 95% с последующим медленным охлаждением.
Выводы
Разработаны технология и оборудование для изготовления сборных фигурных элементов дорожных покрытий из цветного морозостойкого песчаного бетона. Использование двухстадийной обработки свежеотформованиых изделий (выдержка на воздухе + твердение в воде) позволило обеспечить тонкокапиллярную мелкопористую структуру бетона, что обусловливает его высокую долговечность и необходимые физико-механические показатели.