(495) / 662-39-51, 662-39-52, 662-39-53
Мы не строим воздушные замки.
Мы строим дороги в небо!
  • 1_mal
  • 2_mal
  • 3_mal
  • 4_mal
  • 5_mal
  • 6_mal
  • 7_mal
  • 8_mal
  • 9_mal

О компании

Публикации

Некоторые предложения по дополнению действующих стандартов на дорожный бетон.

Опыт строительства и ремонта цементобетонных аэродромных покрытий в последнее время показал, что ряд положений новых редакций ГОСТ на бетон и материалы для его приготовления оказались сниженными по сравнению с более ранними редакциями или допускают неоднозначное их толкование, что может негативно отразиться на качестве строительства.

  Ниже рассмотрены некоторые спорные положения действующих ГОСТ, особо важные для дорожного бетона (бетона покрытий и оснований автомобильных дороги аэродромов).

1. Материалы для бетона.

1.1. В РФ сегодня действуют одновременно несколько государственных и межгосударственных стандартов на цемент и на соответствующие методы его испытания (ГОСТ 10178-85, ГОСТ 31108-2003, ГОСТ Р 55224-2012, ГОСТ 33174-2014, ГОСТ 310.(1-3)-76, 4-81, 6-85, ГОСТ 30744-2001). При этом, новые ГОСТ, вышедшие уже после 2000г, допускают применения в цементе вспомогательных компонентов в количестве до 5% по массе, например, как в Европе, США, Китае. Вероятно, предполагается, что в таком количестве они не влияют отрицательно на свойства бетонов.

Вспомогательные компоненты в цементе, по сути - минеральные добавки. Однако, для бетона покрытий в РФ разрешена только одна минеральная добавка в цементе – доменный гранулированный шлак, остальные (в том числе, опока, трепел, золы-уноса, известняк, микрокремнезём и пр.) запрещены, независимо от их количества в цементе, т.е., применяется она как минеральная добавка в цементе или как вспомогательный компонент (ГОСТ 10178-85, ГОСТ Р 55224-2012, ГОСТ 33174-2014). Это ограничение обусловлено отрицательным влиянием минеральных добавок на морозостойкость бетона, на сохраняемость удобоукладываемости бетонной смеси и содержания в ней вовлечённого воздуха со временем, на эффективность химических добавок-суперпластификаторов и воздухововлекающих, вводимых в бетонную смесь для бетона покрытий.

При этом, строителям-потребителям цемента приходится полагаться только на достоверность паспортных данных на цемент и ответов на запросы на цементный завод о химико-минералогическом и вещественном составе цемента, независимого метода контроля минеральных добавок и вспомогательных компонентов в цементе при небольших их количествах (до 10%, например, по ГОСТ Р 51795-2001) у строителей или сторонних лабораторий нет. Т.е., норма есть, а контроля у потребителей – нет.

В связи с этим необходимо разработать простой и достоверный метод определения наличия и количественного содержания минеральных добавок и вспомогательных компонентов в цементе, при малых их дозировок в цементе (до 10%).

Возможно, следует обязать производителей цемента по требованию потребителей предоставлять пробы клинкера и используемых минеральных добавок (вспомогательных компонентов) для последующего контроля поставляемого цемента с помощью рентгенофазавого анализа или дериватографии и др. методов, использующих соответствующие данные исходных компонентов для производства цемента как контрольные.

1.2. В настоящее время при выпуске цемента не регламентирована необходимость обеспечить сочетаемость цемента и химических добавок, широко применяемых в технологии бетона.

Сочетаемость цемента и добавок определяет строитель при  подборе состава бетона (ГОСТ 26633-2012, п.3.5.3.4). Однако, поставляемый в процессе производства цемент может отличаться от используемого при подборе состава бетона.

В частности, как выяснилось на практике, цемент, удовлетворяющий всем требованиям нормативов, при введении в бетонную смесь пластификаторов может вызывать резкую потерю подвижности смеси, что недопустимо для бетона покрытий и оснований. При этом, чем выше дозировка пластификатора (супер-, гиперпластификатора), тем больше это снижение сохранямости подвижности (рис.1).

Это – неочевидный факт, обычно повышение дозировки пластификатора в бетоне несколько увеличивало сроки схватывания и «живучесть» бетонной смеси со временем, замедляло твердение бетона в ранние сроки.

 

Рис.1. Изменение подвижности бетонной смеси со временем.

 

Опыт показал, что такое поведение цемента часто связано с наличием минеральных добавок типа опоки или трепела в цементе в небольших количествах как вспомогательных компонентов (2-4%), а также с нарушением температурного режима при помоле цемента, с возможным его перегревом (например, до 120-1500С) и сопутствующей дегидратацией двуводного гипса. В последнем случае, если цемент полежит 2-4 недели в воздушно-влажностных условиях (например, в лабораторных условиях, как было установлено экспериментально), указанный отрицательный эффект его взаимодействия с пластифицирующими добавками пропадает (рис.2). 

Однако, строители не могут проверить соблюдение регламента помола цемента, как правило, не имеют возможности выдерживать (вылёживать) цемент у себя на ЦБЗ, не располагают дополнительными силосами для хранения цемента и возможностью заготавливать его впрок. Возможно, производителям цемента следует использовать специальные холодильники цемента при его производстве для бетона покрытий. Этот вопрос требует дополнительного изучения.

 

Рис.2. Влияние дозировки С-3 и времени хранения цемента

на сроки его схватывания.

 

Можно рекомендовать строителям не работать «с колёс», не доставлять цемент автоцементовозами, получать цемент вагонами, что несколько удлиняет время между помолом цемента и его применением, но, что, тоже, не всегда реально выполнимо.

1.3. В последние годы многие цементные заводы переходят на замкнутый цикл помола. Это позволяет повысить однородность цемента по размеру зёрен (снизить разброс значений) и уменьшить средний их размер (в 1,5-3 раза), соответственно, повысить раннюю прочность цемента.

Однако, более тонкий и однородный помол цемента может снизить морозостойкость бетона: известно общее правило технологии бетона (С.В.Шестопёров [1], А.Е.Шейкин [2]), согласно которому, если выигрываем в структурообразовании и прочности бетона в раннем возрасте – проигрываем в позднем, в том числе, в долговечности бетона.

В ГОСТ Р 55224-2012 впервые появилось ограничение по содержанию щелочей в цементе для бетона покрытий, которое не должно превышать 0,8% в расчёте на Na2O: повышенное содержание щелочей в цементе опасно не только при использовании реакционноспособного заполнителя, но может также снижать морозостойкость бетона [3]. При этом многие цементы содержат щелочи в пределах до 1%, а ряд цементов, например, Пикалёвский – до 1,2-1,4%.

Всё это (применение минеральных добавок и вспомогательных компонентов, более тонкий помол цемента, повышенное содержание щелочей) требует проведения широких исследований цемента в бетоне покрытий разных составов для принятия обоснованных рекомендаций по его применению.

1.4. В настоящее время многие цементные заводы и исследовательские центры получили возможность определять размер зёрен цемента. Это позволяет, в том числе, более точно определять его удельную поверхность, чем методом воздухопроницаемости (по Блейну или Ходакову). Например, можно, оценить удельную поверхность цемента по простой формуле для среднего размера зурна в предположении его сферической формы:

 

где r – диаметр зерна цемента как шара, γц – плотность зерна цемента, например, 3100кг/м3.

Однако цементы с меньшим средним размером зёрен по гранулометрии, полученные при закрытом цикле помола, характеризуются такими же показателями удельной поверхности, что и цементы с открытым циклом, например, не выходят за рамки нормы удельной поверхности для бетона покрытий 400м2/кг по ГОСТ 33174-2014, п.5.5, хотя отличаются по свойствам.

Возможно, следует заменить в ГОСТах на цемент норму по удельной поверхности цемента по методу воздухопроницаемости как недостаточно информативную для цемента, полученного по закрытому циклу помола, и заменить её данными, учитывающими средний размер зёрен цемента.

1.5. Песок для бетона покрытий должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-2014 и ГОСТ 26633-2012. При этом особую важность для обеспечения морозостойкости бетона покрытий имеет отсутствие глины в комках в песке, которая может всплывать при укладке бетонной смеси и разрушаться в зимних условиях в верхнем слое покрытия (рис.3).

 

Рис.3. Точечное разрушение аэродромного покрытия после зимы.

 

На практике, песок часто содержит включения валунов, другие засоряющие примеси (куски металла, древесины и пр.), рис.4. При этом, часто нет возможности отказаться от конкретной поставки или улучшить качество песка на стройке с помощью дополнительного рассева. Приходится вручную, перед подачей в бетоносмеситель, удалять эти засоряющие включения, что не позволяет полностью избавиться от них. Фактическое наличие засоряющих примесей в песке никак не регламентировано действующими нормативами.

 

Рис.4. Засоряющие примеси в песке.

 

В новой редакции ГОСТ 8736-2014 появился новый пункт 7.2.3, который  разрешил в зимнее время предприятию-изготовителю песка применять специальные химические растворы для обработки песка с целью предотвращению его смерзаемости.

Однако, использование в бетоне песка с солями-электролитами, являющихся одновременно противоморозными добавками и добавками-ускорителями схватывания и твердения цемента, ухудшает сохраняемость удобоукладываемости бетонной смеси со временем, снижает эффективность действия воздухововлекающих добавок и морозостойкость бетона.

Необходимо, по крайней мере, обязать производителя песка (а также, возможно, транспортную компанию - перевозчика) сообщать потребителю о составе и количестве солей, применяемых против смерзаемости песка.

В любом случае, при использовании в бетоне песка, обработанного растворами солей против смерзаемости, их содержание в воде затворения не должно выходить за пределы норм ГОСТ 23732-2011.  

Необходимо также разработать достоверный метод входного контроля содержания солей в песке при его получении на ЦБЗ (например, типа ГОСТ 27753.4-88 для грунтов), а также обязать производителя песка осуществлять такие испытания и предоставлять их результаты потребителю.

1.6. При использовании щебня в бетоне покрытий необходимы сведения о содержании вредных компонентов и примесей, которые необходимо запрашивать у карьера-производителя, а также проверять щебень на водопоглощение и морозостойкость. Все эти показатели важны с точки зрения обеспечения морозостойкости бетона.

Кроме этого, как показал опыт, высокое водопоглощение щебня (более 2,5-3% по массе) из осадочных или старых (выветрелых, разрушенных) пород может приводить также к снижению сохраняемости подвижности бетонной смеси со временем.

1.7. При использовании в бетоне габбро-диабазового щебня с плотностью зёрен (средней плотностью) 2800кг/м3 и выше актуальным становится обеспечение нерасслаиваемости бетонной смеси. При этом, как показала практика строительства, метод определения раствороотделения бетонной смеси по ГОСТ 10181-2014 оказывается более чувствительным, чем визуальная оценка однородности бетона по сколам или срезам бетона.

1.8. В настоящее время рынок предлагает различные химические добавки комплексного действия в бетоне, в частности, пластифицирующие-воздухововлекающие, пластифицирующие-противоморозные и органоминеральные, которые, также, обычно являются комплексными.

Внешне, на первый взгляд, комплексные добавки привлекательны тем, что можно применять одну добавку, а не две или даже три. При этом, однако, заявляемая их эффективность может не реализовываться в бетоне покрытий – бетоне с обязательным применением комплексных химических добавок, пластифицирующей типа ЛСТ или суперпластификатора типа С-3 и воздухововлекающей типа СНВ, поскольку эффективность добавок по ГОСТ 24211-2008 и ГОСТ 30459-2008 определяется по сравнению с абстрактным модельным составом без химических добавок.

Кроме этого, комплексные добавки (например, пластифицирующие-противоморозные и органоминеральные) в своём составе всегда содержат часть, вызывающую снижение В/Ц по сравнению со сравниваемым (основным) составом без добавок по ГОСТ 30459-2008 за счёт своего пластифицирующего действия. Но этот эффект не реализуется при сравнении с составами бетона с постоянным В/Ц, определённым при подборе состава, или в составах равнопрочных бетонов.

Предлагается ГОСТ 26633-2012, п.3.5.3.4, дополнить тем, что эффективность химических, в том числе, комплексных и органоминеральных, добавок в бетоне покрытий должна быть проверена при подборе состава бетона в сравнении с равнопрочными составами бетона с действующими комплексными добавками типа С-3 +СНВ.  

Затрудняет применение комплексных добавок в бетоне также то, что часто, по условиям укладки бетона, требуется изменить дозировку одного компонента комплексной добавки, например, воздухововлекающего или противоморозного. Но в комплексной добавке приходится изменять сразу оба её компонента, в том числе, пластифицирующий, что снижает или увеличивает пластифицирующий эффект и требует изменения расхода воды и других составляющих бетона, что нереально и не всегда выполнимо, может вызвать побочный отрицательный эффект, например, в виде замедления твердения, и требует предварительной проверки.

Например, на практике применение пластифицирующей-воздухововлекающей добавки «ПФМ-НЛК» в рекомендуемых дозировках без дополнительного введения воздухововлекающей добавки СНВ не позволило подучить в бетонной смеси для бетона покрытий требуемый ГОСТ 26633-2012 объём вовлечённого воздуха, 5-7%, только около 3% (в бетонной смеси марок П1, для укладки с помощью бетоноукладчиков со скользящими формами, и П3, для укладки с помощью средств малой механизации).

1.9. В РФ, в отличие от стран Европы и США, не освоены методы определения размера воздушных пузырьков в бетонной смеси (типа AVA) или в бетоне (методом микроскопии шлифов, например, по ГОСТ 22023-76).  

В стандарте EN 206-1, в п.3.1.33, указано, что вовлечённый воздух имеет размер пузырьков от 10мкм до 300мкм. Этим он отличается от захваченного при перемешивании бетонной смеси, защемлённого воздуха, характеризуемого размером пузырьков, обычно, от 500мкм и до воздушных раковин диаметром несколько см. Именно мелкие воздушные или газовые пузырьки (вовлечённый воздух) полезны для обеспечения высокой морозостойкости бетона (например, [4]). Предлагается дополнить ГОСТ 26633-2012 информацией о требуемом размере пузырьков вовлечённого воздуха.

Было бы целесообразно освоить методы определения размера воздушных пузырьков в разных составах бетона для оценки эффективности воздухововлекающих добавок.

Существующие методы контроля объёма вовлечённого воздуха в бетонной смеси по ГОСТ 10181-2014 не позволяют оценить размер пузырьков. Не имея возможность контролировать размер пузырьков в бетоне при подборе его состава и производстве работ, вывод об эффективности воздухововлекающей добавки может быть сделан только на основе испытания бетона на морозостойкость.

При этом необходимы длительные испытания, в том числе, в сравнении с известными, проверенными воздухововлекающими добавками типа СНВ (американская добавка «Винсол») при доведении образцов при испытании до разрушения.

2. Смеси бетонные.

2.1. Производитель бетонной смеси для бетона покрытий должен корректировать состав бетона в течение всей смены по результатам входного и операционного контроля, не только по влажности заполнителя, по изменению её удобоукладываемости, нормальной густоте цементного теста и пр. (ГОСТ 27006-86), но также по содержанию вовлечённого воздуха в бетонной смеси, по сохраняемости её свойств в процессе транспортирования и технологических перерывов, по её нерасслаиваемости и др. Раздел 4 ГОСТ 27006-86 необходимо соответственно дополнить.

Необходимость корректировок состава бетона в процессе производства работ требует внести в ГОСТ 7473-2010 дополнение в п.8.2, что без лабораторного непрерывного, а не выборочного (например, только один или несколько раз в смену, как иногда бывает), сопровождения строительства в течение всей смены недопустимо осуществлять выпуск и приёмку бетонной смеси.

2.2. Сохраняемость свойств бетонной смеси – важное для строительства покрытий и оснований требование. Необходимо не только довести смесь от ЦБЗ до места укладки, распределить и уплотнить её, что требуется для любой готовой бетонной смеси (товарного бетона), на также произвести обработку (отделку) поверхности плиты достаточно большого размера (обычно, 7,5х7,5м) без использования шлифовальной техники или затирочных машин для отделки бетонной поверхности (так называемых «вертолётов»), например, широко применяемых при устройстве промышленных полов, только заглаживающим инструментом: любая шлифовка «зрелого» бетона или затирка схватывающегося свежеуложенного бетона может привести в дальнейшем к появлению микро- и макротрещин, шелушению поверхности плиты при воздействии мороза и солей-антиобледенителей, что недопустимо для бетона покрытий. Необходимо также обеспечить нормируемую ровность, выдержать уклоны и нанести на поверхность свежеуложенного бетона покрытия искусственную шероховатость и плёнкообразующий материал для ухода за ним.

Быстрое схватывание бетонной смеси часто приводит при отделке (обработке) поверхности к появлению отделочных (сдвиговых, ориентированных) трещин на плите покрытия или основания (рис.5). Дополнительная сложность при этом возникает из-за того, что такие трещины часто невидимы сразу, в процессе отделки поверхности, но проявляются после окончания схватывания цемента в бетоне. 

Поэтому для бетона покрытий особенно важно в заказе на подбор состава бетона и поставку смеси указывать не только требуемую удобоукладваемость смеси и объём вовлечённого воздуха после её приготовления на ЦБЗ, но также на месте бетонирования с учётом времени и используемых средств транспортирования, возможных технологических перерывов, времени на обработку поверхности покрытия (обычно, в течение 30-60 минут).

 

Рис. 5.Ориентированные трещины.

 

При этом, если происходит ускоренное схватывание бетонной смеси и структурообразование свежеуложенного бетона в первые 30-60 минут после затворения, то часто, также резко снижается объём вовлечённого воздуха и морозостойкость бетона. 

ГОСТ 7473-2010, п. 7.2, предлагает определять сохраняемость свойств бетонной смеси по ГОСТ 30459-2008, что неприменимо для бетона покрытий, не только потому, что относится к какому-то абстактному модельному составу бетона, а, например, не к реальному составу бетона покрытий на конкретном объекте строительства, но также потому, что не предполагает определение сохраняемости во времени объёма вовлечённого воздуха, нерасслаиваемости смеси. ГОСТ 10181-2014, раздел 9, поправил это положение. Предлагается изменить п.7.2 ГОСТ 7473-2010 в соответсвии с ГОСТ 10181-2014, п.9.1.

2.3. ГОСТ 7473-2010 разделил ответственность производителя, потребителя и перевозчика бетонной смеси, разрешил производителю выпускать заданный ему состав бетона, фактически, отвечая только за его воспроизведение, а не за его качество.

В этом случае пропала обязанность производителя осуществлять необходимую корректировку состава бетона (не только по влажности заполнителей, но по сохраняемости смеси, воздухововлечению и пр.). Для бетона покрытий, независимо от того, кто и как подобрал состав бетона, производитель должен осуществлять необходимую его корректировку.

 Предлагается исключить разделение бетонной смеси на смесь заданного качества и заданного состава в ГОСТ 7473-2010 или дополнить его требованием при производстве бетонной смеси  осуществлять корректировку состава бетона в любом случае.

2.4. В ГОСТ 7473-2010 не указано, что бетонную смесь следует выпускать и принимать по объёму или массе в расчёте на полностью уплотнённое состояние, как, например, определяет состав бетона ГОСТ 27006-86.

На практике иногда определяют объём отпускаемой бетонной смеси в неуплотнённом (рыхлонасыпном) состоянии, как полуфабрикат, что неприменимо в технологии бетона. Особенно заметно это различие для жёстких бетонных смесей, применяемых для устройства оснований или выравнивающих слоёв дорожных или аэродромных конструкций методом укатки, где запас на уплотнение достигает 20-30%.  

Предлагается закрепить понятие коэффициент уплотнения бетонной смеси в ГОСТ 7473-2010, как было сформулировано ранее (в СНиП 3.06.03-85 п. 12.46, СНиП 3.09.01-85 п. 5.20):

«Рекомендуемая величина плотности бетонной смеси в уплотнённом состоянии должна составлять не менее 98% расчётной и не менее 96% - для мелкозернистого бетона и определяться при подборе состава бетона.

При этом коэффициент уплотнения бетонной смеси  Ку= γфр, где                                              

 - расчётная плотность  бетонной смеси, γф – фактическая плотность бетонной смеси; Ц, П, Щ, В – расходы цемента, песка, щебня и воды в бетоне по ГОСТ 27006-86, кг/м3; γщ – средняя плотность зёрен щебня; γп – истинная плотность зёрен песка, плотность воды принята равной 1000кг/м3».

Это понятие важно также для решения споров об объёмах поставки бетонной смеси: как видно, технология бетона допускает различие в объёме выпускаемой тяжёлой бетонной смеси в пределах 2% (Ку>98%), всё, что более этого, вызывается другими причинами (чаще всего, изменением фактических размеров конструкции по сравнению с проектными).

2.5. В таблице 4 ГОСТ 7473-2010 указаны марки бетонной смеси по уплотнению и коэффициенты уплотнения, не имеющие отношения к сопоставлению плотностей бетонной смеси γфр, а представляющие собой технологический параметр, удобный для самоуплотняющихся бетонных смесей как некоторый аналог их «формуемости». В новой редакции ГОСТ 10181-2014, п.4.5, это положение было исправлено тем, что данный показатель был классифицирован не как степень уплотнения смеси, а степень уплотняемости. Необходимо внести соответствующие изменения в ГОСТ 7473-2010.

3. Бетон покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов.

3.1. Многолетний опыт строительства цементобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов в СССР подтвердил достоверность и надёжность контроля прочности дорожного бетона на всех технологических переделах: по образцам (кубикам и балочкам) на ЦБЗ и на месте укладки бетона и по кернам, выбуренным из покрытия или основания.

Испытание выбуренных из покрытия или основания кернов всегда служило также арбитражным испытанием качества дорожного бетона в любых спорных случаях.

Особенности испытания дорожного бетона по образцам и кернам отражены в недавно приятом Росавтодором методическом документе ОДМ 218.3.037–2014 «Рекомендации по контролю прочности цементобетона покрытий и оснований автомобильных дорог по образцам».

 В частности, здесь впервые разделены на базовые и небазовые не только контрольные образцы бетона по размеру, но также по форме и схеме приложения нагрузки на образец при испытании, что особенно важно при испытании дорожного бетона на прочность на растяжение при изгибе и раскалывании.

Например, испытание образцов-балок бетона на растяжение при изгибе по схеме четырёхточечного изгиба при небазовом контакте с образцом, при плоском контакте частей пресса с образцом (через пластины) вместо линейного, базового (через катки-ролики), может снизить результат испытания на 0,5-0,7МПа. Испытание цилиндра (керна) на сжатие (небазовое испытание бетона) может снизить получаемый результат на 40-50% по сравнению с испытанием образца-кубика (базового по форме образца и по базовой схеме приложения нагрузки).

Здесь также рекомендуется при производственном контроле прочности дорожного бетона с помощью кернов выбуривать их из покрытия или основания по захваткам (не менее чем по четыре керна на захватку, и не менее чем по два керна из одной плиты покрытия или основания). Это позволяет объединить их в серию и в партию, аналогично сериям контрольных образцов дорожного бетона. В любом случае, прочность дорожного бетона должна соответствовать требованиям таблицы 1.

Требования к прочности дорожного бетона.

Таблица 1.


В таблице 1, Rт, Rtbт – требуемая прочность дорожного бетона на сжатие и растяжение при изгибе, соответствующая проектным классам В, Вtb при контроле по схеме Г ГОСТ 18105–2010.

         Ограничение для средней прочности дорожного бетона на растяжение при изгибе в серии ≥(Rtbт-0,5), МПа, соответствует ограничению для прочности на сжатие по ГОСТ 10180-2012 и среднему соотношению между прочностью на сжатие и растяжение при изгибе, равному 7,67 (среднее значение между величиной 8,33, определенной по таблице Л1 приложения Л ГОСТ 10180–2012, и 7,0 – по инструкции ВСН 139-80 «Инструкция по строительству цементобетонных покрытий).

3.2. В указанном ОДМ, в том числе, обосновано вести контроль прочности дорожного бетона по схеме Г как исключительный случай ГОСТ 18105-2010, что указанный ГОСТ допускает.

Невозможность применения прямых и косвенных неразрушающих методов испытания дорожного бетона на прочность при производственном контроле (по схеме В ГОСТ 18105-2010 для монолитных цементобетонных конструкций) обусловлена его техническими и технологическими особенностями. Эти особенности, в частности:

- нормирование проектного класса дорожного бетона по прочности на растяжение при изгибе (СП 34.13330.2012, СП 121.13330.2012): прочность на растяжение ГОСТ 18105–2010, п.5.10, предусматривает контролировать только по образцам или кернам;

- правила построения градуировочных зависимостей по ГОСТ 22690–88 и ГОСТ 17624–2012 относятся только к определению прочности на сжатие, но не к прочности на растяжение при изгибе (для методов упругого отскока или ударного импульса, ультразвуковых методов или методов отрыва со скалыванием);

- создание искусственной шероховатости на поверхности покрытия для обеспечения нормируемого сцепления с колесом транспортного средства и применение для ухода за свежеуложенным дорожным бетоном пленкообразующих материалов (СП 78.13330.2012, СНиП 3.06.06-88, ВСН 139-80, ОДМ 218.3.039-2014 «Рекомендации по испытанию плёнкообразующих материалов по уходу за свежеуложенным бетоном»), что искажает результаты неразрушающих методов контроля прочности бетона;

- высокие требования к эксплуатационным характеристикам поверхности покрытия (к ровности, уклонам, износо- и морозостойкости поверхностного слоя, в том числе стойкости против шелушения при совместном действии мороза и солей-антиобледенителей), что делает проблематичным использование методов, нарушающих состояние поверхности покрытия (например, методов отрыва со скалыванием, шлифовку поверхности покрытия перед использованием склерометров);

- высокая чувствительность ультразвуковых методов контроля прочности дорожного бетона по ГОСТ 17624–2012 к его влажности, что требует построения градуировочных зависимостей для разных прогнозируемых значений влажности дорожного бетона, в том числе по толщине покрытия или основания;

- существенное отличие величин коэффициента вариации прочности, полученных прямыми разрушающими методами и неразрушающими:  по опыту, любой косвенный метод оценки прочности по ГОСТ 22690-88, предполагаемый к использованию по схеме В ГОСТ 18105-2010,  может по экспериментально определённой градуировочной зависимости показать результаты, близкие к результатам испытания контрольных образцов или выбуренных кернов, но в 2-3 раза занижает коэффициент вариации по сравнению с прямым методом испытания бетона на прочность в конструкции, по кернам, выбуренным из покрытия или основания.

3.3. Обязательное применение схемы контроля В для монолитного бетона по ГОСТ 18105-2010 предусматривает использование только неразрушающих методов контроля прочности. Предполагалось видимо, что это позволит увеличить объём контроля по сравнению с контролем по образцам, изготавливаемым или выбуриваемым из конструкции, повысит качество строительства.

Однако, обязательность и достаточность применения только единственной схемы контроля прочности бетона вместо контроля с помощью образцов и кернов на месте бетонирования может не только не повысить, но снизить качество строительства, в частности, тем, что разрешает, косвенно, вести работы без постоянного лабораторного сопровождения с изготовлением контрольных образцов, с постоянной обратной связью укладки с ЦБЗ с целью оперативной корректировки состава бетона и технологии работ.

Кроме этого, при любых схемах контроля прочности на месте бетонирования, на ЦБЗ, при выпуске бетонной смеси, контроль прочности бетона ведётся по образцам, по схеме контроля А ГОСТ18105-2010, не с помощью неразрушающих методов, а с помощью формуемых образцов, испытываемых разрушением на прессе. При этом, некорректно заказывать товарный бетон, контролируемый на ЦБЗ по схеме А, по образцам, а приёмку и контроль на месте бетонирования вести по другой схеме, неразрушающими методами: одно не коррелирует с другим или эту корреляцию между отдельными схемами контроля прочности надо специально определять, включая корреляцию между получаемыми по ним средним коэффициентам вариации прочности бетона в партии.

Т.е., помимо градуировочной зависимости между средними значениями прочности по разным схемам контроля, необходима ещё одна зависимость между получаемыми при этом коэффициентами вариации прочности бетона.

Сомнение вызывает разрешение ГОСТ 18105-2010 считать метод отрыва со скалыванием по ГОСТ 22690-88 прямым, универсальным для любых составов бетона.

Например, можно рассмотреть обратную задачу, определить прочность сцепления арматуры (анкера) с бетоном по его прочности на сжатие (метод отрыва со скалыванием, по сути, определяет усилие вырыва анкера из бетона). Если бы эта зависимость существовала как универсальная для всех видов и составов бетона, не нужно было бы определять сцепление арматуры с бетоном экспериментально, как требует, например, ГОСТ 31938-2012 для композитной арматуры, достаточно было бы определить прочность бетона на сжатие и воспользоваться теми же зависимостями. Нет такой универсальной зависимости и в зарубежных стандартах.

В настоящее время ГОСТ 7473-2010 (п.4.3) позволяет при заказе указывать не только класс бетона по прочности, но и минимальную среднюю прочность бетона в партии, что позволяет избежать некоторых возможных ошибок применения ГОСТ18105-2010.

Т.е., потребитель может указать ЦБЗ для выпуска готовой бетонной смеси ту величину средней прочности бетона в партии, которая рассчитана по собственному партионному коэффициенту вариации, учитывающему его (потребителя) условия производства. В этом случае потребитель фактически может перейти на контроль прочности бетона по схеме Г ГОСТ 18105-2010. Этим можно обезопасить себя от использования заниженной величины требуемой прочности бетона при использовании существенно меньшего коэффициента вариации прочности бетона на ЦБЗ по сравнению с его величиной в конструкции, но нельзя избавиться от необходимости вести контроль прочности бетона по схеме В, как прописано ГОСТ 18105-2010 для монолитных конструкций.

Необходимо разрешить производителю работ самому выбирать схему контроля (А, Б, В, Г по ГОСТ18105-2010), по согласованию с заказчиком, например, прописав её в технологическом регламенте, и исключить разрешение использовать метод отрыва со скалыванием без построения градуировочной зависимости по ГОСТ 22690-88 как недостаточно обоснованный.

3.4. ГОСТ 10180-2012, п.8.4, исключает при расчёте средней прочности бетона минимальные значения в серии.

В своё время эта мера обосновывалась недостатками форм для образцов и, соответственно, недостатками геометрических характеристик получаемых образцов бетона. Но ГОСТ 10180-2012, п.4.1.4-п.4.1.6, п.6.2, п.6.4 устанавливает однозначные и достаточные для проведения испытаний бетона на прочность требования к ровности, прямолинейности, плоскостности образцов бетона. Таблица 3 ГОСТ 10180-2012 (примечание) предлагает проводить внеочередную аттестацию испытательной лаборатории при получении среднего внутирисерийного коэффициента вариации прочности бетона на сжатие более 8%.

Нет требования отбрасывать минимальные результаты испытаний бетона на прочность при расчёте средней величины в серии в зарубежных стандартах.

Некорректно вести статистический контроль прочности бетона по ГОСТ 18105-2010, если в сериях (единичных значениях в партиях) не учитывают весь массив данных простым исключением минимальных значений.

В ГОСТ 10060-2012 при определении морозостойкости бетона оценивается минимальная доверительная граница прочности бетона по всем образцам в серии, не отбрасываются минимальные значения.

Предлагается изменить п.8.2 ГОСТ 10180-2012, например, исключать из рассмотрения только те результаты испытаний бетона на прочность в серии, которые окажутся  ниже доверительной границы, при среднем внутрисерийном коэффициенте вариации прочности бетона на сжатие не более 8%. Этот вопрос требует дополнительного изучения.    

3.5. Для бетона покрытий важной характеристикой долговечности является морозостойкость при стандартном испытании в присутствии хлористых солей, моделирующих применение солей-антиобледенителей при содержании покрытий дорог и аэродромов для борьбы с зимней скользкостью.  

Для объективной характеристики морозостойкости бетона покрытий особенно важна воспроизводимая методика испытаний. В частности, следует в ГОСТ 10060-2012 дополнить режим испытания требованием контролировать температуру среды замораживания или оттаивания, а не только воздуха в камере.

Без такого контроля температуры искажаются условия испытания и завышаются получаемые результаты. Логично, что замерзнуть должны именно образцы бетона, а не только воздух в камере. 

Есть указание ГОСТ 10060-2012, табл.5, продолжительность замораживания и оттаивания устанавливать не менее 2,5 (3,5) часов, но не указано, как определять продолжительность цикла.

В связи с этим, рекомендуется дополнить ГОСТ 10060-2012 и указать, что при испытании устанавливать продолжительность цикла следует по температуре среды замораживания и оттаивания образцов (для бетона покрытий – 5% водного раствора хлорида натрия).

В частности, такая запись необходима также производителям климатических камер для испытания бетона на морозостойкость, чтобы устанавливать дополнительные датчики-контроллеры температуры в растворе хлорида натрия (сейчас в камерах установлены датчики только для контроля температуры воздуха). 

Реально, по опыту производственного контроля морозостойкости бетона по третьему ускоренному методу, когда режим испытания устанавливали по температуре 5% водного раствора хлорида натрия, образцы в климатической камере типа КТХ-18 достигали минус 500С за день замораживания, плюс 200С – после ночи оттаивания. Т.е., осуществляли один цикл в сутки, что допускает ГОСТ 10060-2012, п.4.13.

3.6. Действующий ГОСТ 10060-2012, в отличие от предыдущих редакций, оценивает морозостойкость бетона не по изменению средней прочности бетона в серии после циклического замораживания-оттаивания, а по изменению минимальной доверительной прочности, учитывающей внутрисерийный коэффициент вариации. При этом допустимое снижение прочности увеличено с 5% (как было ранее для средней величины прочности в серии) до 10% (для минимальной доверительной величины в серии). Предполагалось, вероятно, что в процессе испытания бетона на морозостойкость (как и в реальных условиях эксплуатации) снижается не только его средняя прочность, но и растёт разброс значений прочности в серии, что необходимо было учитывать в оценке морозостойкости бетона.

Однако, опыт производственного контроля морозостойкости бетона покрытий и оснований показал, что часто внутрисерийный коэффициент вариации прочности не только не увеличивается после стандартных (марочных) циклов замораживания-оттаивания, но даже уменьшается, что искусственно завышает показатель морозостойкости бетона при оценке минимальной доверительной прочности в серии (табл.2).

Возможно, для достаточно морозостойких бетонов это можно объяснить некоторым снижением усадочных напряжений в образцах после их длительного нахождения в водной среде перед испытанием на прочность на сжатие, что повышает однородность испытания. Этот вопрос требует дополнительного изучения.

Прочность бетона при испытании на морозостойкость.

Таблица 2

№№

образца,

 п.п.

Ri, МПа,  после

0 циклов

№№

образца, п.п.

Ri, МПа,  после 10 циклов

№№

образца, п.п.

Ri, МПа,

 после 20 циклов

1

46,2

7

45,3

13

42,0

2

47,9

8

44,2

14

41,5

3

47,2

9

42,8

15

42,0

4

46,9

10

42,4

16

42,0

5

45,2

11

42,9

17

40,2

6

47,0

12

42,0

18

42,0

R

46,7

---

43,3

---

41,6

V, %

2,3<9,0

---

3,1<9,0

---

1,7<9,0

Rмд

43,9

---

39,9>39,5

---

39,8>39,5

0,9 Rмд

39,5

---

---

---

---

Rср

47,3 (100%)

---

43,8 (92,6%)

---

42,0 (88,8%)

 

Примечания: 1) R - средняя прочность в серии по ГОСТ 10060-2012,  

                       по всем значениям в серии, МПа;

                  2) V=(Rmax-Rmin)/(2,5R), %, – внутрисерийный коэффициент 

                       вариации прочности бетона, α6= 2,5 для 6 образцов в серии;

                       Rmax максимальное значение в серии, Rmin минимальное,   

                       МПа;

                       3) Rмд= R-2,57ˑ0,01VˑR   – минимальная доверительная граница

                         прочности в серии, МПа; коэффициент tβ6=2,57 для серии из 6

                       образцов;

                   4) Rср - среднее по ГОСТ 10180-2012, по наибольшим  

                        значениям, МПа;

                        5) Ri – частное значение прочности бетона на сжатие в серии,

                           МПа.

 

         В табл. 2 представлены типичные результаты испытания бетона класса В30 марки F2200, П3 для устройства элементов водосточно-дренажной системы на аэродроме на морозостойкость по третьему ускоренному методу ГОСТ 10060-2012, при замораживании и оттаивании образцов в 5% водном растворе хлорида натрия. Здесь 10 и 20 циклам ускоренного испытания соответствуют 150 и 200 циклов по второму базовому методу.

В бетоне использованы цемент ПЦ 500-Д0-Н, гранитный щебень, природный кварцево-полевошпатовый песок, добавки С-3 и Микроэйр-125 (воздухововлекающая добавка фирмы «Басф»).

Как видно из представленных данных,  фактически новая редакция ГОСТ 10060-2012 во многих случаях снизила требования к бетону по морозостойкости, и те составы бетона, которые не выдерживали испытание по предыдущей редакции ГОСТ, при оценке по изменению средней прочности бетона при испытании, теперь, при оценке по минимальной доверительной границы прочности в серии, считаются достаточно морозостойкими, что недопустимо (табл.2). Так, по новому ГОСТ 10060-2012 бетон табл.2 выдержал испытание после 10 (150) и 20 (200) циклов и обеспечивает достижение марки F2200, но по предыдущей редакции ГОСТ 10060-95 – не выдержал и 10 (150) циклов.

В то же время, в ряде случаев наблюдается обратная картина, когда учёт вариации прочности бетона в серии при испытании на морозостойкость, оказывается более строгим, чем оценка по среднему значению.

Чтобы исключить ослабление требований к бетону по морозостойкости, предлагается дополнить ГОСТ 10060-2012 и сохранить критерий морозостойкости бетона, в том числе, по средней прочности, как в предыдущей редакции ГОСТ 10060-95. Т.е., дополнительно ввести требование, чтобы не только минимальная доверительная граница прочности бетона в серии после испытания на морозостойкость не снижалась более, чем на 10%, но также и снижение средней прочности бетона в серии, определённой по ГОСТ 10180, не превышало 5%.

3.7. На практике часто возникают трудности с испытанием большего количества образцов на морозостойкость, чем для определения марки бетона по морозостойкости, например, для доведения образцов до разрушения при определении запасов стойкости бетона.

Предлагается разрешить в ГОСТ 10060-2012 испытывать в серии не по 6 образцов, а по 5, 4 или 3.

ГОСТ 10060-2012 рассматривает каждую серию бетона после заданного количества циклов замораживания-оттаивания при испытании на морозостойкость как малую выборку значений прочности, подчиняющуюся нормальному закону распределения, что позволяет применять статистические коэффициенты (Стьюдента) для оценки минимальной доверительной прочности (при доверительной вероятности 0,95).

Это – спорный подход, неочевидно, что серия результатов испытания бетона на прочность будет подчиняться нормальному закону распределения. Например, не зря ГОСТ 18105-2010 для приведения выборки результатов испытания бетона на прочность к нормальному закону сначала объединяет серии в партии.    

При уменьшении количества образцов бетона в серии с 6 до 5, 4 или 3 увеличится область доверительных значений, граница минимальной доверительной прочности ещё больше отодвинется от средней величины: коэффициент Стьюдента tβ6 = 2,57, tβ5=2,776,  tβ4 = 3,182, tβ3 = 4,302, коэффициент α таблицы 6 ГОСТ 10060-2012 уменьшится с 2,5 до 2,33, 2,06, 1,69, соответственно. Возможно, при этом ещё менее корректно рассматривать результаты испытаний бетона на прочность в виде нормального распределения. Этот вопрос требует дополнительного изучения и обсуждения и ещё раз подчёркивает необходимость сохранить критерий морозостойкости бетона по среднему значению в серии.

3.8. Шелушение поверхности покрытия является важной и самостоятельной характеристикой морозостойкости бетонного покрытия. Оно может быть признаком недостаточно морозостойкого бетона, т.е., коррелировать с потерей прочности бетона после циклического замораживания и оттаивания. Но может быть вызвано некоторым расслоением бетонной смеси (например, вызванным повышенным водоотделением бетонной смеси или применением избыточного количества воды при отделке поверхности свежеуложенного цементобетонного покрытия) или неправильным применением плёнкообразующих материалов для ухода за свежеуложенным бетоном (например, при нанесении на поверхность свежеуложенного бетона сразу, при наличии свободной воды на поверхности плиты). В этом случае шелушение не характеризует морозостойкость бетона в объёме, но только в поверхностном слое, и не связано с изменение прочности бетона при испытании на морозостойкость.

При производственном и экспертном (выборочном, приёмочном) контроле покрытия при появлении шелушения для определения его причин, как правило, на морозостойкость испытывают керны, при послойном их разделении по высоте, и решение принимается только по итогам сравнения результатов морозного разрушения бетона (или его отсутствия) в верхней и нижней частях покрытия.   

ГОСТ 10060-2012, п.5.3.6, предъявляет требование к отсутствию шелушения поверхности образцов только для бетонов, к поверхности которого предъявляют требования по декоративности. Предлагается распространить это требование на бетон покрытий автомобильных дорог и аэродромов.

3.9. ГОСТ 26633-2012 допускает использование нестандартных материалов, несоответствующих требованиям ГОСТов, при проведении предварительных обосновывающих исследований в бетонах, но не указывает, как методически их проводить, что допускает получение недостоверных результатов.

В общем случае, для бетона покрытий обосновывающие исследования касаются, главным образом:

- сохраняемости свойств бетонной смеси со временем (удобоукладываемости и содержания вовлечённого воздуха) по ГОСТ 10181-2014;

- её нерасслаиваемости (водоотделения и раствороотделения) по ГОСТ 7473-2010, ГОСТ 10181-2014;

- прочности дорожного бетона не только на сжатие, но и на растяжение при изгибе - его расчётной характеристики, отличающей его от других видов бетона (ГОСТ 26633-2012, ГОСТ 10180-2012);

- морозостойкости бетона в присутствии солей-антиобледенителей (ГОСТ 10060-2012);

- возможности получения требуемого объёма вовлечённого воздуха в бетонной смеси с помощью воздухововлекающих добавок (ГОСТ 26633-2012, ГОСТ 10181-2014).

При этом, при исследовании новых материалов и технологий, необходимо обязательно довести образцы до разрушения при испытании на морозостойкость, что позволит выявить не только марочную, но и предельную морозостойкость бетона.

Марка бетона по морозостойкости – проверочный, выбраковочный проектный критерий, но не мера долговечности бетона, в отличие от морозостойкости как свойства (по классификации ГОСТ 10060-2012).

Поэтому предлагается ГОСТ 26633-2012 дополнить методическими указаниями при проведении обосновывающих исследований: обосновывающие исследования бетона, к которому предъявляют требования по морозостойкости, проводят в сравнении с составами бетонов, отвечающих требованиям соответствующих стандартов, при доведении бетонов до разрушения.

3.10. Подбор состава бетона по ГОСТ 27006-86 (п.2.2) должен обеспечить достижение нормируемых показателей качества бетона, в частности, марки бетона по морозостойкости, но не его морозостойкости как свойства. Это не позволяет выявить пределы стойкости бетона, оценить его долговечность, оценить корректность и достоверность результатов последующего, более ограниченного по срокам испытания, производственного контроля морозостойкости бетона по маркам.

Поэтому предлагается ГОСТ 27006-86 (п.2.2) дополнить, указать, что

бетон, к которому предъявляют требования по морозостойкости, следует при подборе состава испытывать на морозостойкость при доведении образцов до разрушения, как при проведении обосновывающих исследований по ГОСТ 26633-2012.

Список литературы.

1. С.В. Шестопёров. Долговечность бетона транспортных сооружений. М., Транспорт, 1966. - 504с.

2. А.Е. Шейкин,  Ю.В.Чеховский, М.И.Бруссер. Структура и свойства цементных бетонов. М., Стройиздат, 1979. – 344с.

3. Экономия цемента в строительстве. Под редакцией З.Б.Энтина. М., Стройиздат, 1985г. - 222с.

4. О.В.Кунцевич. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего севера.- Л., Стройиздат, 1983., 132с. 

 

 

"Технологии бетонов №5-6 2016                                                                      Технолог АО «ИРМАСТ-ХОЛДИНГ»

к.т.н. С.В.Эккель.


Назад