Что такое жёсткий укатанный бетон? Или как построить бетонную дорогу без арматуры и опалубки.
Click to viewНи для кого не секрет, что, при строительстве дорог, инженеры очень часто используют значительно более прочный железо-бетон, вместо привычного всем асфальта.
Тем не менее, несмотря на все свои плюсы, одним из самых дорогих, долгих и трудоемких этапов при строительстве бетонной дороги является укладка арматуры и подготовка опалубки.
Но возможно ли построить бетонную дорогу не используя арматуру и без монтажа опалубки?
Сегодня я расскажу о более дешевой и значительной более быстрой технологии укладки бетонного дорожного полотна без арматуры и опалубки. Мы посмотрим на весь рабочий процесс и детали работы с мало цементным особо жестким укатанным бетоном.
Традиционно начнем с небольшой истории.
Первые упоминания о разработке смеси укатанного бетона относятся в концу 1950-х годов, с его помощью было построено несколько дамб. В дорожном строительстве укатанный бетон был впервые применен в Канаде, в середине 1970-х. Одной из компаний, которая занималась вырубкой леса, понадобилась довольно большая площадка для хранения древесины. Было необходимо найти экономичный материал который был бы способен выдержать большие нагрузки. Выбор пал на укатанный бетон.Сегодня, как в США, так и в Европе, укатанный бетон используется довольно широко для строительства дорог, взлетно-посадочных полос в аэропортах и различных гидротехнических сооружений.
Что же такое бетон?
По определению бетон это искусственный строительный материал, который получается благодаря смешиванию цемента, различных заполнителей, например гравия и песка, с водой и дополнительными химическими элементами. Для того, чтобы понять отличия, давайте разберемся в том, как получается обычный бетон, к которому мы все привыкли.
Для того, чтобы получить обычный традиционный бетон, составляющие компоненты должны смешиваться в определенных пропорциях. 10% объема составляет цемент, 20% занимает вода и воздух, 30% это песок, 40% щебень или гравий. Расчетами состава бетона занимаются инженеры, подбирая правильные пропорции, после чего завод-изготовитель бетона должен очень точно смешать все компоненты в соответствии с расчетами.
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 или щебень также должен быть прочным, т.к. при разрушении гравий или щебень 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.
Несмотря на различные виды цементов, они все получаются на вид примерно одинаковыми, смесь, которая обладает средней вязкостью, по текучести похожа на кисель. Готовый бетон доставляют на строительную площадку в бетономешалках, после чего бетон заливают в опалубку и вибрируют, чтобы выгнать лишний воздух и обеспечить равномерную консистенцию смеси. Затем бетоноукладчик со скользящими формами формирует дорожное полотно. После укладки бетон остается мягким, и набирает первоначальную прочность в течении 7 дней.
А теперь давайте разберемся с тем, как получается жесткий укатанный бетон?
Малоцементные особо жесткие бетонные смеси содержат в себе примерно на 30% меньше цемента, по сравнению с традиционным бетоном. Соотношение воды и цемента также снижено примерно в 2 раза,
при этом в смеси полностью отсутствует крупный и средний щебень, только очень мелкий щебень и песок. В итоге бетон получается совершенно сухим, без какой-либо остаточной воды. По консистенции такой бетон напоминает влажный рассыпчатый песок.
В чем же преимущество укатки в сравнении с обычным бетоном?
1. Высокая, а точнее сказать, безумная, интенсивность бетонных работ, абсолютно недостижимая для традиционного бетона;
2. Очень низкие трудозатраты благодаря полной механизации всех операций и использованию высокопроизводительной техники;
3. Значительное снижение себестоимости работ, благодаря отсутствию опалубки, арматуры, швов, нижнего слоя асфальта, а так же более низкому расходу цемента;
4. Типичный проектировочный срок жизни бетона составляет 50 лет, благодаря 100% плотности и отсутствию швов, бетон маловосприимчив к окружающей температуре и влаге, так же отлично переносит значительные нагрузки. Насколько же прочен укат? Для примера отмечу, что плотины из укатки переживают 8-9 бальные землетрясения без каких-либо повреждений.
Но это все теория, давайте уже наконец строить!
Укладка укатки 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 перемешивания называется стабилизацией. Известь используется для того, чтобы сохранить постоянный процент влаги в почве.
Весь процесс стабилизации выглядит так: сначала почва увлажняется водой. Затем увлажненная почва опрыскивая известковой эмульсией. Затем на обработанный участок выходит стабилизатор, еще его называют ресайклером. Эта машина имеет фрезерно-смесительный ротор который перемешивает до 20 сантиметров почвы, создавая равномерно перемешанный слой почвы с известью и водой. После стабилизации, почва утрамбовывается катком-вибратором и закутывается геотекстилем, после чего засыпается гравием, который так же уплотняется катком-вибратором. Слой гравия будет служить дренажом для воды. Затем насыпается еще земля, которая так же стабилизируется, но не с известью, а с цементом. Теперь все готово для укладки бетона.
Весь бюргер выглядит так: в самом низу 20 см. стабилизированной 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 укатанного бетона так же очень сильно отличается от типичного армированного бетона, и выглядит как процесс укладки асфальта.
Во-первых, не используется бетоноукладчик, вместо него используется специальный асфальтоукладчик, который оборудован брусьями 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 как минимум 99%, поэтому все, что не дотромбовал укладчик - остается каткам.
Также в бетоне отсутствуют термические швы. До недавнего прошлого их вообще не делали, с недавнего времени технология немного изменилась, и теперь температурные швы-надрезы режут дисковой пилой через несколько дней после укладки бетона. Затем надрез будет запломбирован силиконом. В принципе термические швы не нужны, но их присутствие сохраняет тело бетона без поверхностных трещин более длительное время .
Поверхность укатки после проходки укладчика очень твердая, по ней можно свободно передвигаться. Никаких следов, в отличие от традиционного бетона, на укатке не останется.
По пятам за укладчиком идут лаборанты - их задача проверить плотность покрытия и процент воды в полотне. Скорость непрерывной укладки составляет до 2 метров в минуту. Традиционный бетон укладывается со скоростью до метра в минуту, а так же частыми остановками из-за перерывов в подаче бетономешалок на строительную площадку.Толщина одного слоя покрытия может доходить до 25 см, а ширина укладываемой полосы до 9 метров.
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 разрушены в лаборатории. Полотно готово к полной службе через 7 дней, а не через 28, как обычный бетон.
А как же дела у России с укаткой? Никак. Технология почти не используется, тем не менее, хочу напомнить, что в период 60х - 80х годов СССР являлся одним из лидеров в этой области строительства.
Кстати, про традиционную укладку дороги с использованием железобетона - на канале Как это сделано есть ролик, ссылка в описании.