устройство оснований из легкого бетона

Справочная информация

Большая часть дорог в России эксплуатируется в неблагоприятных условиях: низкие температуры, слабые и пучинистые грунты, вечная мерзлота. Пучению грунтов способствует высокий уровень грунтовых вод, затяжные осень и весна, зима с чередованием сильных морозов и оттепелей. В городских условиях к указанным недостаткам добавляются инженерные коммуникации, располагающиеся часто не в специальных технических зонах, а под проезжей частью на глубине не менее 1,2 м. Традиционно основания дорог устраиваются из песчаных, гравийных и щебеночных смесей. Такое решение приводит к значительным транспортным затратам, необходимости замены слабых грунтов из-за большого веса основания, промерзанию дорог.

Для уменьшения общей толщины, а значит и веса дорожной одежды требуются новые материалы с достаточной прочностью, низкими теплопроводностью и водопоглощением. Всем этим требованиям удовлетворяет легкий бетон (пенобетон), который решает одновременно две задачи: предотвращает промерзание грунта или его оттаивание при вечной мерзлоте и создает прочное, но легкое основание для покрытий дорог. Пенобетон устойчив к замораживанию-оттаиванию, не дает усадки, его прочность нарастает во времени, для укладки не требуется вибрация и уплотнение, что сокращает количество применяемой дорожной техники и трудозатраты, он прост и удобен в применении, так как приготавливается непосредственно на строительной площадке и заливается на место укладки, заполняя при этом любые полости, например, карстовые. Снижение веса основания из пенобетона, по сравнению с отсыпкой из песка, гравия или щебня, и высокие теплотехнические свойства позволяет создавать дороги на слабых и пучинистых грунтах без их замены. Основание в виде монолитной пенобетонной конструкции равномерно распределяет нагрузки на нижележащее земляное полотно, в то время как основание из сыпучих материалов вдавливается в слабый грунт или болотистое основание. Толщина основания из пенобетона зависит от транспортной нагрузки и морозостойкости грунта. Особенно выгодно применять пенобетон вблизи мостов (рис. 1.), путепроводных развязок, в местах прокладки инженерных коммуникаций, где традиционными методами трудно добиться необходимой плотности основания дороги, что, в свою очередь, ведет к просадкам. В конструкции подпорных стенок пенобетон утепляет железобетонные конструкции и поглощает горизонтальные напряжения в основании. Пенобетон идеально подходит для заполнения пространства между фунтом и конструкцией набережной (рис. 2.), обделкой тоннеля, им утепляют водопропускные трубы, места пересечения дорог трубопроводами (рис. 3.1 и 3.2), водоотводные канавы и сооружения. По сравнению с традиционными вариантами, основание из пенобетона получается дешевле. Особенно выгодно применять пенобетон в тех регионах, где нет щебня и расстояния его доставки очень большие. Для снижения стоимости возможно применение двухслойной конструкции, когда верхний конструкционный слой пенобетона имеет большую прочность, но меньший коэффициент теплопроводности. Возможно применение пенобетона вместе с экструзионным пенополистиролом, так получаются самые легкие насыпи. Для повышения прочности и долговечности дорожных конструкций рекомендуется применение пенобетона совместно с армирующими геомембранами, георешетками. Применение пенобетона увеличивает межремонтные сроки дорожных конструкций.

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.1.

Рис. 3.2.

В качестве вяжущего рекомендуется применять активированные смеси цемента со специальными добавками, снижающими водопоглощение, ускоряющими схватывание, обеспечивающими получение пенобетона с упорядоченной мелкоячеистой структурой. Песок не должен содержать глинистых примесей более 3%. Максимальный размер зерен - не более 1,5 мм. В качестве наполнителей вместо песка могут использоваться отходы камнедробления, золы ТЭЦ и т.д. Для получения пены используется пено-концентрат на протеиновой (Фоамцем, Адимент и др.) или синтетической основе (ПБ-2000). Для пенобетона плотностью >400 кг/м³ с целью увеличения трещиностойкости возможно добавление полипропиленовых или полиамидных волокон длиной 6-18 мм, толщиной 15-20 мкр из расчета 0,6 кг на 1 м³ пенобетона. Пенобетон можно укладывать в зимнее время. Пеноконцентрат на протеиновой основе применяют при температуре до -15°С, при этом в пеногенераторе должна быть теплая вода не выше 35°С. Пеноконцентрат на синтетической основе применяют при температуре выше +10°С. Для ускорения твердения применяют противоморозные добавки (хлористый кальций или хлористый натрий). Структурообразование пенобетона завершается в течение 4-8 часов, поэтому даже при полном замерзании пенобетона не происходит его разрушения. Ниже приведен примерный расход материалов для получения 1 м³ пенобетона разной плотности:

Указанные соотношения носят ориентировочный характер, количество цемента может быть увеличено или уменьшено из-за состава цемента, его реальной активности, вида пеноконцентрата и расстояния подачи пенобетона.

Технология производства работ

Укладка пенобетона производится, как правило, при положительной температуре. Чем выше температура, тем быстрее пенобетон набирает прочность и дает возможность укладывать дорожное покрытие. Допускается укладка пенобетона с соответствующими добавками при отрицательной температуре до -15°С. Укладка последующих дорожных слоев возможна только после оттаивания пенобетона и набора им необходимой прочности.

До начала основных работ дорожная полоса расчищается от леса и кустарника, снимается растительный слой, устраиваются водоотводные канавы. Земляное полотно должно быть спланировано, уложен дренирующий слой. Пенобетон производится непосредственно на строительной площадке и подается к месту укладки по трубопроводам в пределах 200-250 м. (рис. 4.1, 4.2, 4.3)

Рис. 4.1.

Рис. 4.2.

Рис. 4.3.

Проектное положение пенобетонного покрытия фиксируют опалубкой.

Цемент и песок поставляется на объект цементовозами и складируется в специально предназначенных для этого емкостях-силосах. Подача цемента и песка в смесительную установку осуществляется шнековыми питателями. Пенообразователь поставляется в бочках. Установки для производства пенобетона состоят из следующих агрегатов:

- установка для приготовления раствора цикличного принудительного действия;

- низкооборотный, исключающий разбивание пены смеситель (объемный дозатор) цикличного принудительного действия;

- комплекс для производства строительной пены, куда входит пеногенератор и компрессор с ресивером;

- насос, обеспечивающий плавную подачу пенобетона с минимальным разрушением воздушных пузырьков.

Установки позволяют подавать до 20 м³ пенобетона в час на расстояние до 250 м по горизонтали.

Готовая пенобетонная смесь должна быть уложена не позднее 20 мин после приготовления, причем в смесителе не должно прекращаться перемешивание с начала загрузки компонентов до окончания выгрузки. После набора пенобетоном 25-30% прочности, его смачивают водой и накрывают полиэтиленовой пленкой. В течение недели 1 раз в день пленку снимают и поверхность уложенного пенобетона смачивают водой, после чего вновь укрывают пленкой.

Заливка пенобетона происходит по участкам, ограниченными съемной опалубкой (рис. 5.1, 5.2.).

Поверхность выравнивается правилом по направляющим. Заливка происходит единовременно. Следует исключить наплывы раствора на уже высохший пенобетон. Время твердения первого слоя от 24 до 72 часов, в зависимости от плотности и климатических условий.

Рис. 5.1.

Рис. 5.2.

Журнал «Ценообразование и сметное нормирование в строительстве», март 2010 г., № 3