СТАЛЕФИБРОБЕТОН

Как известно, в связи с ростом грузонапряженности автодорог и в порядке подготовки к дальнейшему повышению интенсивности автомобильных перевозок в Российской Федерации, на федеральном уровне принят целый ряд мер для обеспечения нормального функционирования дорожной сети в настоящее время и в перспективе. В связи с этим настоятельно требуются прогрессивные конструкторские решения с применением материалов с повышенными, против традиционно применяемых, физико-механическими характеристиками для дорожных покрытий и оснований автодорог, для проезжих частей мостов и путепроводов. Анализ отечественной и зарубежной практики повышения долговечности автодорог и их эксплуатационной надежности показывает жесткую направленность на строительство и реконструкцию автодорог на цементобетонных основаниях и применение при этом бетонов с высокими физико-механическими характеристиками.

Низкая долговечность отечественных автодорог, а также проезжих частей мостов и путепроводов, заложена в традиционных конструкциях, а воплощение их в реальность традиционными технологиями воспроизводит традиционные «болячки» в эксплуатации:

Для мостов и путепроводов – проезжая часть представляет собой «пирог»: выравнивающий слой, гидроизоляция, арматурная сетка, защитный слой; Недостаточная трещиностойкость и прочность верхней части традиционного защитного слоя бетона определена тем, что арматурная сетка расположена в нижней части защитного слоя и не оказывает упрочняющего воздействия на верхний, наиболее подверженный разного рода нагрузкам и, соответственно, разрушениям, слой бетона; Слой оклеечной гидроизоляции играет роль прослойки, разделяющей пролетное строение и защитный слой. В результате защитный слой практически исключен из общей работы пролетного строения, создает дополнительную пассивную нагрузку с функцией защиты гидроизоляции от механических повреждений.

Долговечность такой конструкции обычно колеблется от 5 до 10 лет.

Для автодорог – укатанный щебень(от 400 до 1000мм), асфальтобетон в два слоя -12см.; Отсутствие жесткого основания  практически всегда приводит к появлению в большей или меньшей степени эффекта колейности – что в конечном итоге является причиной малой долговечности дорожного покрытия; В случае применения традиционного цементобетонного основания с наличием через 4-6м температурных швов, вызывает на асфальтобетонном покрытии отраженные трещины, резко снижающие долговечность дорожного полотна; Наличие швов на проезжей части  вызывает появление ударных нагрузок от колес автотранспорта с  разрушением околошовных областей дорожного полотна  в процессе эксплуатации. Никакие ухищрения по снижению эффекта к полному его исключению не приводят.

Межремонтный цикл такой дорожной конструкции 3-5лет самое большое, применение литого асфальтобетона несколько увеличивает этот срок, но стоимость квадратного метра растет в разы.

Альтернативное применение в защитном слое высокопрочных бетонов (за счет химических добавок), литого асфальтобетона и других «продвинутых» материалов, приводят к улучшению положения, но, одновременно, и к серьезному увеличению стоимости устройства дорожных одежд.

Необходимо, радикально увеличить эксплуатационную надежность и долговечность автодорог, покрытий аэродромов проезжих частей мостов и путепроводов:

• Обеспечить сплошность и ровность поверхности дорожных одежд;
• Наличие высокопрочного, непрерывно-армированного основания с полным отсутствием любых швов;
• Максимально прочное сцепление бетона укладываемого гидроизолирующего слоя проезжей части мостового сооружения с бетоном балок пролетного строения, устранение каких бы то ни было прослоек между ними;
• Высокая водонепроницаемость материала проезжей части мостовых сооружений с высокой прочностью на растяжение при изгибе и высокой трещиностойкостью при температурных перепадах ±30⁰С минимум.

Основываясь на многолетнем (с 1997г) опыте работы по внедрению в строительную практику сталефибробетона, на результаты целого ряда научных исследований по подбору и испытаниям полученных составов для получения необходимых физико-механических характеристик сталефибробетона, расчетно-конструкторских разработок и конструкций из него мы можем утверждать, что:

Базовый состав сталефибробетона (СФБ) полученный и апробированный на практике (порядка 70 мостов и п/проводов в РФ, промышленные полы, водопропускные трубы и др., опытные участки автодорог) в течение 7лет, стабильно обеспечивает даже в полевых условиях (при выполнении положений разработанных  ОАО ЦНИИС «Рекомендации по применению сталефибробетона при строительстве и ремонте искусственных сооружений на автодорогах») следующие физико-механические характеристики:

• гарантированная водонепроницаемость ≥W12;
• морозостойкость >F300 (в солях);
• в 3-4 раза большая трещиностойкость по сравнению с обычным бетоном, как следствие - высокая химическая стойкость против солей антиобледенителей;
• прочность на сжатие выше в 1,2 раза, на растяжение в 2,5–3,5 раза;
• ударопрочность выше в 8-10 раз;
• повышенная пластичность, позволяющая уменьшить количество температурных швов в основаниях дорожных одежд в 3-4 раза.

То есть, применение этого материала может обеспечить дорожной одежде требования, такие как: обеспечение сплошности и ровности поверхности дорожных одежд; наличие высокопрочного, непрерывно армированного основания с полным отсутствием любых швов; максимально прочное сцепление бетона укладываемого гидроизолирующего слоя проезжей части мостового сооружения с бетоном балок пролетного строения, устранение каких бы то ни было прослоек между ними; высокая водонепроницаемость материала проезжей части мостовых сооружений с высокой прочностью на растяжение при изгибе и высокой трещиностойкостью при температурных перепадах ±30⁰С минимум.

Применение в основаниях автодорог и проезжей части мостовых сооружений сталефибробетона позволит в 3-4раза повысить срок службы и длительность межремонтных циклов. Решение многих проблем мостостроения таких, например, как увеличение срока эксплуатации мостов, повышение надёжности их эксплуатации во многом связаны с применением новых материалов, к которым относится в первую очередь, сталефибробетон. Сталефибробетон, это бетон – матрица, дисперсно-армированный стальными волокнами – фиброй; введение фибры даёт возможность получить новый композиционный материал, заметно отличающейся по своим физико-механическим характеристикам от бетона-матрицы.

Дисперсное армирование бетона – матрицы позволяет обеспечить постоянство физико-механических свойств материала по всему его объёму, включить в работу по противодействию приложенным нагрузкам весь объём бетона конструкции, тем самым конструкция получает возможность противодействовать более высоким нагрузкам не разрушаясь. Современные исследования показывают, что дисперсное армирование обеспечивает повышение прочности сечений сжатых, растянутых и изгибаемых элементов мостовых конструкций, увеличивает их трещиностойкость, морозостойкость и другие физико-механические показатели. В целом использование сталефибробетона поможет повысить эксплуатационную надежность автодорог и проезжих частей мостовых сооружений.

Экономически предлагаемые решения помогут:

• уменьшить время устройства при строительстве и ремонте проезжих частей мостов и путепроводов не менее чем в 2,5 раза;
• снизить трудозатраты на 40 %, энергозатраты – на 20 %;
• снизить в 2-3 раза эксплуатационные затраты на содержание проезжей части мостовых сооружений;
• повысить нагрузочную способность автодорог и проезжих частей мостовых сооружений практически без увеличения затрат на ремонт или строительство по сравнению с традиционными конструкторскими решениями и традиционной технологией.

С 1999 года по 2008 количество мостов и путепроводов, где в качестве гидроизолирующего слоя применен сталефибробетон, составляет более 70 объектов, в том числе на трассах федерального значения около 30. Мониторинг, проводимый в течение всего этого времени методом запросов подрядным, эксплуатирующим организациям, организациям –заказчикам, визуальное наблюдение за близлежащими объектами после пуска их в эксплуатацию,  не выявили каких- либо негативных моментов при эксплуатации (сводка полученных отзывов по применению сталефибробетона в практике строительных организаций РФ прилагается). Судя по результатам вышеуказанных работ - можно говорить о целесообразности и настоятельной необходимости применения СФБ-технологий в проезжих частях мостовых сооружений и в основаниях автодорог для решения задач повышения эксплуатационной надежности и долговечности дорожной сети РФ.

Список литературы:

1. Материалы краткосрочного семинара «Применение фибробетона в строительстве» 1985г.  (Ленинград);
2. Материалы международного симпозиума «Применение сталефибробетона в транспортном строительстве» 1998.М;
3. Применение монолитного железобетона в мостовых конструкциях. Научно-практическая конференция. ОАО «ИркутскГИПРОДОРНИИ» 20-23апреля 2004г.  Иркутск.
4. Применение фиброцемента и фибробетона в транспортном строительстве (Зарубежнй опыт). ВПТИТРАНССТРОЙ. Экспресс-информация. Вып. 6. 1985г.М.
5. Фибробетонные конструкции. Строительство и архитектура. Серия Строительные конструкции. Обзорная информация. ВНИИИС. 1988г. М.