Строим бетонную дорогу без арматуры или что такое RCC?
Всем привет!
Сегодняшняя тема - это довольно больной вопрос для многих автолюбителей - я расскажу о довольно уникальной, и относительно редко встречающейся технологии - о строительстве бетонной дороги без арматуры. Мы разберемся в том, возможно ли это? Будет ли бетон таким же прочным как традиционный железобетон, и, как укладывается такой бетон? Сегодня я не только расскажу об этой технологии, но и покажу вам процесс укладки бетона без арматуры.
Для начала давайте разберемся в терминологии. Многие, кто не имеет отношения к строительству, путаются в двух понятиях, бетон и цемент. Так вот, серая порошок-пудра - это цемент, обычно его можно найти в упакованных мешках в магазине. Когда цемент смешивается с различными составляющими - песком, гравием, водой и дополнительными химическими элементами - получается бетонный раствор, или просто - бетон. В свою очередь бетон делится на марки и классы по прочности и типам. В эти дебри мы с вами не полезем.
Бетон это отличный и прочный материал, но он прочен только при компрессионных силах (попросту говоря - сжатии), т.е. способен выдерживать большие нагрузки под давлением. Если же попытаться растянуть бетон, то он тут же разломается, т.к. структура бетона сама по себе не в состоянии сопротивляться даже очень малым растяжениям. В свою очередь сталь ведет себя прямопротивоположно, она отлично выдерживает растяжение, но не очень важно ведёт себя ведет при сжатии.
Таким образом, путем нехитрых манипуляций умной головой, можно прийти к выводу, что если смешать эти два материала, то можно получить материал, который ведет себя отлично и при сжатии и при растяжении. Именно так и сделали строители, и изобрели железобетон. Именно по этой причине сегодня на строительных площадках повсюду торчит арматура.
Кто-то может спросить, а как же бетон растягивают? Силы растяжения присутствуют везде. Например, когда машина едет по мостовому пролету, железобетонный пролет прогибается под весом автомобиля, и таким образом бетон наверху пролета испытает компрессию, а внизу - растяжение. Именно по этой причине мостовые пролеты армируются внизу.
Тем не менее, такое казалось бы простое решение, несет в себе несколько проблем, а точнее - целых две. Во-первых, установка арматуры это очень длительный и трудоемкий процесс, во-вторых, сама сталь - это очень дорогой материал. Таким образом, если избавиться от стали, то можно очень сильно экономить и бюджет и время. Только не рассказывайте это автодору.
Как же быть? Можно ли уложить бетонную дорогу без арматуры? И ответ очень простой - конечно же можно!
Roller-Compacted Concrete, RCC, если это название перевести на русский язык дословно, то получится бетон, уложенный при помощи утрамбовки катками.
Технология RCC не может быть использована везде, ее применяют только там, где бетон укладывается плоскими, широкими и относительно тонкими слоями, т.е. эту технологию можно использовать при строительстве любого типа дорожного полотна, например шоссе и дорог, взлетно-посадочных полос в аэропорту, полов в складских помещениях и парковочных территорий. Помимо этого RCC можно использовать при строительстве дамб, водосбросов и других гидротехнических сооружений.
Начнем с истории. Сама по себе технология появилась еще в 60-е года, в мире было построено несколько дамб с использованием RCC. Тем не менее, широкую огласку технология получила после использования на лесозаготовках в Канаде. Дело в том, что на сортировочных лесных площадках не было качественных покрытий и тяжелые лесовозы постоянно застревали в грязи и останавливали работу, поэтому перед инженерами поставили задачу - спроектировать покрытие для большой территории, которое способно выдерживать большие нагрузки спецтехники груженной лесом. Тогда инженеры и вспомнили про RCC.
Теперь давайте разберемся как делается бетон. Сначала инженеры считают на бумаге прочность бетона, которая складывается из соотношения цемента и воды, a также формы и прочности гравия. Чем больше воды - тем менее прочен бетон. В свою очередь - если воды не хватает, то часть цемента останется сухой, и бетон получится бракованный. Цемента, в свою очередь, должно быть столько, чтобы все крупинки песка и гравия были окутаны им, т.к. цемент является связующим звеном. Гравий также должен быть прочным, т.к. при разрушении гравий будет первым элементом в бетоне, который разрушится. Различные химические добавки, пузырьки воздуха в бетоне, качество воды и соотношение гравия и песка так же влияют на прочность и поведение бетона, но это второстепенные факторы.
Традиционный бетон делается так, в миксер наливают воды, кидают цемент, затем песок и гравий. Все это тщательно перемешивается и в итоге полугается равномерный жидкий раствор, напоминающий по консистенции кисель, с видимыми признаками присутсвия воды.
Процесс производства RCC значительно отличается от обычного бетона. Цемента в RCC содержится примерно на 30% меньше, чем в традиционном бетоне. Соотношение воды и цемента также снижено примерно в 2 раза, при этом в смеси полностью отсутствует крупный и средний гравий, только очень мелкий гравий и песок. В итоге бетон получается совершенно сухим, без какой-либо остаточной воды, по консистенции напоминающим рассыпчатый влажный песок.
Какая же прочность бетона получается в итоге? Без особых заморочек можно получить 40 МПа, если немного заморочиться, то можно получить и 70 МПа.
Укладка RCC должна производится на очень хорошо уплотненное земляное покрытие. Для этого сначала срезается верхний слой плодородной почвы, затем нижний слой грунта хорошо перемешивается с известью и водой, процесс перемешевания называется стабилизацией. Известь используется для того, чтобы сохранить постоянный процент влаги в почве.
Весь процесс стабилизации выглядит так: сначала по земле едет поливайка, поливая все водой. За поливайкой едет бочка в известью, опрыскивая землю раствором, а за ними медленно ползет стабилизатор, еще его называют ресайклером. Эта машина имеет ножи, которые вращаясь на большой скорости перепахивают, как сельхозяйственные плуги, до 20 сантиметров почвы, создавая равномерно перемешанный слой почвы с известью и водой.
После стабилизации, почва утрамбовывается катком-вибратором и закутывается геотекстилем, затем засыпается гравием, который так же уплотняется катком-вибратором. Этот слой гравия будет служить дренажом для воды. Затем насыпается еще земля, которая стабилизируется так же, но не с известью, а с цементом. Теперь все готово для укладки бетона.
Весь бюргер выглядит так: в самом низу 20 см. стабилизировнной почвы с известью, затем геотекстиль, потом 10 см. гравия для стока грунтовой воды, потом 30 см. стабилизированный почвы с цементом, и затем 46 см бетона, в два слоя по 23 см. каждый.
Процесс укладки RCC так же очень сильно отличается от типичного армированного бетона, и выглядит как процесс укладки асфальта. Во-первых, не используется бетоноукладчик, вместо него используется асфальтоукладчик высокой трамбовки. Такой укладчик способен с первого прохода дать покрытию плотность от 90 до 96%. Во-вторых, используются обычные асфальтовые катки-вибраторы, для того, чтобы достичь необходимой плотности материала, это очень важно. Плотность покрытия должна быть 99%, поэтому все, что не дотромбовал укладчик - остается каткам. Обычные бетонные вибраторы в процессе укладки не используются, как мы уже узнали ранее - бетон не имеет в себе воды, и вибрировать традиционными бетонными вибраторами его невозможно. Если говорить научным языком, то RCC имеет, то, что инженеры называют «отрицательный» коэффициент осадки, проще говоря любая остаточная вода в составе RCC делает его негодным.
Также в бетоне отсутствуют термические швы. До недавнего прошлого их вообще не делали, с недавнего времени технология немного изменилась, и теперь швы режут циркулярной пилой через несколько дней после укладки бетона. Затем срез будет запломбирован силиконом. В принципе термические швы не нужны, но их присутствие сохраняет тело бетона без поверхностных трещин более длительный срок.
Помимо этого, поверхность RCC разительно отличается от обычного бетона, она полна неровностей, мелких трещин и шереховатостей. Поверхность RCC после проходки укладчика очень твердая, по ней можно свободно ходить и ездить, чем и занимаются катки. Никаких следов, в отличие от традиционного бетона, на покрытии RCC не останется.
По пятам за укладчиком идут лаборанты - их задача проверить плотность покрытия и процент воды в полотне.
Скорость укладки составляет около 3 метров в минуту, что делает такую укладку намного более быстрой, в сравнении с традиционным бетоном, со скоростью 60 см в минуту. Толщина одного слоя покрытия может доходить до 25 см (10''), а ширина укладываемой полосы до 9 метров (30').
Через 3 дня после укладки полотна при помощи сверл будут взяты образцы бетона, задача этих образцов проверить плотность соприкосновения двух пластов бетона между собой, ну и вторично - проверить прочность самого бетона. Взятые цилиндры будут разрушенны вот таким образом в лаборатории.
Полотно готово к полной службе через 7 дней, а не через 28, как обычный бетон.
Кстати, интересный момент, копаясь в библиотеке и читая историю создания RCC я наткнулся на один очень занимательный труд. Дело в том, что еще в далеком 2003 году, в Великобритании, была опубликована книга, относительно опыта использования RCC в мире, под названием "Технология RCC в строительстве дамб". Один из научных докладов был написан двумя московскими профессорами, относительно опыта проектирования дамбы в Анголе, под названием Капанда. Высота дамбы составляет 110 метров, длина почти полтора километра; тело дамбы было сделано из RCC, общим объемом 1.1 миллиона кубометров. Самое интересное, что дамба была спроектирована на закате советского времени. Россия использует интересные решения в строительных вопросах, но к сожалению, почему-то, не на своей территории и не для своего блага.
Такие дела, и такая интересная технология.
Кстати, про традиционную укладку дороги с использованием железобетона - на канале Как это сделано есть ролик на эту тему.
Ну а совсем скоро мы начнем строить дом в США, я расскажу и покажу вам весь процесс строительства.
Подписывайтесь на мой секретный Instagram, где я выкладываю почти ежедневно фотографии, или на Flickr.