Мостовой бетон: Мостовой бетон – новинка на рынке строительных материалов

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

Основы строительства бетонных покрытий | Журнал Concrete Construction

Сегодняшние бетонные покрытия строятся более гладкими, чем когда-либо прежде, обеспечивая отличную поверхность для катания, сохраняя при этом хорошую текстуру поверхности и сопротивление скольжению. А появление брусчатки и брусчатки упрощает строительство благодаря лазерным или оптическим системам наведения. Хорошо отсортированные бетонные смеси показали отличные свойства как в свежем состоянии, что улучшает конструктивность, так и в затвердевшем состоянии, что увеличивает долговечность и эксплуатационные характеристики.

Но, несмотря на все технологические достижения, понимание основ остается критически важным. Стив Ваалкес, управляющий директор технических услуг Американской ассоциации бетонных покрытий (ACPA), поговорил с нами и предоставил грунтовку для базового строительства бетонных покрытий фиксированной формы, таких как проезды, тротуары и городские улицы.

Подготовка земляного полотна

Качественное бетонное покрытие начинается с соответствующей подготовки существующей поверхности почвы. Грунт должен быть должным образом утрамбован и рассчитан на высоту, соответствующую проекту.В зависимости от различных факторов может потребоваться укладывать слой основного материала поверх земляного полотна.

«Тип грунта земляного полотна действительно влияет на конструкцию дорожного покрытия», — говорит Ваалкес. «Это также определяет, собираетесь ли вы положить основной материал, чтобы смягчить плиту. Некоторые глины очень чувствительны к изменениям влажности, расширяются при намокании и сжимаются при высыхании.Если у вас есть слой материала между вашим тротуаром и глиняным земляным полотном, это поможет минимизировать этот эффект ».

В качестве основного материала может быть добавлен любой тип градуированного камня, например, округлый речной гравий, добытый камень, щебень или любой материал, который может достичь надлежащей плотности с минимально возможным количеством пустот при уплотнении. Часто этот материал состоит из всего, что есть в наличии. Он не должен быть особенно плотным; он просто должен быть стабильным. «Большинство спецификаций требует примерно 95% максимальной плотности материала при данном содержании воды», — говорит Ваалкес.«Когда все сказано и сделано, этот материал должен обладать достаточной устойчивостью, чтобы выдерживать строительное движение, которое будет проходить по нему до того, как будет закончено покрытие. Если это так, то тоже будет хорошо, когда он будет под бетоном ».

Некоторые подрядчики обрабатывают мягкие участки в материале земляного полотна, добавляя негашеную известь (гашеную известь) или летучую золу в материал, чтобы высушить его или связать вместе. Эти два вещества не только сушат мягкие и грязные пятна, но и действуют как вяжущее, подобно цементу или асфальту, стабилизируя почву.

Обеспечение использования качественного бетона

Бетон для тротуаров должен быть спроектирован таким образом, чтобы достичь прочности на сжатие 4000 фунтов на квадратный дюйм через 28 дней. Но еще более важная характеристика качественного бетона — долговечность. Он должен выдерживать все виды движения, влажную и сухую погоду и циклы замораживания / оттаивания, если они являются фактором. Вещи, которые способствуют долговечности, включают качественные заполнители, хорошо отсортированную смесь (для низкой проницаемости), соответствующую прочность и надлежащее воздухововлечение (хорошо диспергированное и обычно около 6%).

Воздухововлечение защищает бетон при замерзании. Эти крошечные пузырьки в бетонной смеси служат воздушными клапанами при замерзании. Воздухововлечение в незамерзающих зонах, таких как Флорида-Кис, также делает бетон более пригодным для обработки. «Вовлеченный воздух действует как маленькие шарикоподшипники, когда бетон обрабатывается свежим, прежде чем он затвердеет», — говорит Ваалкес. «Бетон, естественно, будет содержать пузырьки воздуха, но если их контролировать, это может облегчить работу, а также противодействовать проблемам замерзания / оттаивания.Важно помнить, что бетон на протяжении всей своей жизни содержит воду. Сами по себе пузырьки воздуха не заполняются водой. Вода находится в другом месте микроструктуры бетона. Во время замораживания пузырьки воздуха являются важным буфером, потому что объем льда на 9% больше, чем у воды. Когда вода расширяется, пузырьки воздуха служат в бетоне миниатюрными «клапанами давления». Если их нет, бетон легко разобьется ».

Slump измеряет удобоукладываемость и текучесть бетона.Хорошая обрабатываемая смесь для дорожного покрытия для конструкции с фиксированной формой будет иметь осадку от 4 до 5 дюймов. Если осадка бетонной смеси слишком низкая, добавление воды не является решением. «Проблема, с которой сталкиваются некоторые инженеры, инспекторы или владельцы, заключается в том, что они думают, что настоящие смеси с высокой оседанием были получены с добавлением дополнительной воды, но это не всегда так. Добавлять воду не нужно. Могут быть добавлены химические вещества, чтобы сделать смесь более работоспособной, не влияя на прочность бетона или вызывая все негативные аспекты, возникающие в результате добавления воды.”

Если осадка слишком низкая, а смесь слишком густая, Waalkes советует добавить водоудерживающую добавку, которая увеличит осадку без использования воды. Добавление воды увеличит водоцементное соотношение, которое должно быть 0,45 или ниже. «Эта цифра — хорошая цель, к которой стоит стремиться. Вы не хотите быть намного выше этого », — говорит Ваалкес. Более высокое водоцементное соотношение снижает долговечность бетона.

Выбор между асфальтом и бетонным покрытием | Журнал Concrete Construction

Дорожные покрытия с твердым покрытием, составляющие около 60% U.S. дороги, как правило, строятся либо из горячего асфальта, либо из портландцементного бетона (обычно называемого «асфальтом» и «бетоном» соответственно). Из них более 90% — асфальтовые. И асфальтовые, и бетонные покрытия могут быть рассчитаны на длительный срок эксплуатации при регулярном обслуживании и могут быть изготовлены как качественные изделия. Однако существует множество практических, экономических и даже политических причин для выбора одного типа материала покрытия вместо другого для строительства покрытия.

Чтобы понять практические и экономические причины, необходимо упрощенное представление о том, как работает тротуар.Асфальтовые покрытия обычно состоят из нескольких слоев с горячей битумной поверхностью. Асфальт может быть построен на гравийном слое основания, стабилизированном земляном полотне или естественных грунтах. Эти покрытия называют «гибкими», потому что вся конструкция изгибается под нагрузкой от движения транспорта. Бетонные покрытия состоят из бетонной поверхности, которую обычно заливают за один подъем. Эти покрытия называют «жесткими» из-за большей жесткости материала по сравнению с асфальтом.

Несколько причин, по которым выбирают асфальтовое покрытие, включают:

• Асфальтовые покрытия имеют более низкую начальную стоимость строительства, что позволяет агентствам прокладывать большие площади с меньшими затратами средств.
• Дорожный шум обычно ниже на асфальтовом покрытии.
• Недавно построенное асфальтовое покрытие может иметь очень плавный ход.
• Гибкость асфальтового покрытия может помочь ему хорошо работать на участках с обширными почвами, особенно в сочетании с надлежащей стабилизацией земляного полотна.
• Регулярное обслуживание может выполняться быстро, что сокращает перерывы в обслуживании.

Некоторые причины выбора бетонных покрытий включают:

• Бетонные покрытия обычно дороже изначально; однако стоимость жизненного цикла бетона может быть сопоставима со стоимостью асфальта.
• Повышенная жесткость бетона позволяет ему выдерживать более тяжелые колесные нагрузки без риска образования колейности. Это основная причина, по которой бетонное покрытие используется для автобусных остановок, участков с интенсивным движением грузовиков и даже для погрузочных платформ и складских плит.
• Поскольку бетон не оставляет колеи, снижается риск скопления воды на асфальте, что снижает вероятность аквапланирования транспортных средств.
• Во время строительства бетон меньше зависит от грунта земляного полотна и лучше перекрывает слабые места.
• Регулярное техническое обслуживание некоторых бетонных покрытий может быть сокращено. Когда требуется техническое обслуживание, его объем может быть меньше при замене отдельных бетонных участков.
• Бетон можно раскрасить и / или нанести рисунок, который может быть эстетически привлекательным.

Хотя есть некоторые признанные преимущества выбора одного материала по сравнению с другим, в игру вступают многие политические факторы. Многие вопросы, такие как ожидаемый срок службы, простота и стоимость обслуживания, а также долговременная бесперебойность, горячо обсуждаются в отрасли. В конце концов, личные предпочтения и стоимость строительства часто являются решающим фактором при выборе асфальта или бетона в качестве материала для мощения.

— Дэймон Томас, ИП, младший инженер / инженер по дорожным покрытиям и руководитель подразделения CTL | Thompson Materials Engineers Inc., отдел материаловедения и наблюдения за строительством CTL | Thompson Inc., Денвер.

Бетонные покрытия — обзор

6.6.2 Нестабильность

Асфальтобетонные покрытия по своей природе неоднородны и демонстрируют нестабильность (несовместимость), которая может иметь серьезные последствия для механических свойств асфальтовой смеси проезжей части (Masad et al., 2009). Градиенты свойств наиболее сильны по толщине слоев асфальтобетона.Основными источниками неоднородности (и нестабильности) являются (i) старение и (ii) изменение температурного профиля (Dave et al., 2010). Таким образом, термин долгосрочная стабильность относится к долговечности асфальта не только в его первоначальном виде, но и в виде цементов для асфальтовых покрытий. После применения асфальта в качестве асфальта для мощения он подвергается воздействию экстремальных условий окружающей среды: (i) высоких температур, особенно в южных регионах США, (ii) отрицательных температур, особенно в северных штатах США. , (iii) атмосферное излучение и (iv) механическое напряжение.Следовательно, необходимо учитывать потенциальные реологические проблемы, а также химические аспекты.

Асфальтены и полярные ароматические углеводороды играют фундаментальную роль в определении механических и реологических свойств битумов (индекса пенетрации (PI) и кинематической вязкости в зависимости от времени и температуры старения). Другие важные свойства асфальта, такие как коэффициент температурной восприимчивости и характеризующий фактор, зависели от количества асфальтенов и полярных ароматических углеводородов.Процедура отделения асфальта основана на растворимости в нормальном гептане с последующей адсорбционной хроматографией растворимой части (Speight, 1992a; Mohammed and Morshed, 2008; Speight, 2014).

Термин «старение» используется для описания явления упрочнения. Упрочнение в первую очередь связано с потерей летучих компонентов при старении асфальта во время эксплуатации. Этот фактор вызывает увеличение вязкости асфальта и повышение устойчивости. Кроме того, долговечность асфальта является основным фактором, влияющим на экономику асфальта при его усадке.Системы асфальтовых дорог представляют собой наиболее очевидную и, возможно, самую важную область, в которой наблюдаются характеристики асфальта. Затвердевание, которое происходит в асфальте в условиях эксплуатации, долгое время считалось лучшим показателем его экономической ценности.

Состав асфальта в значительной степени зависит от сырой нефти, из которой он был получен, и обычно основан на качественном определении четырех общих фракций, обнаруженных во всех асфальтах (Speight, 1992a, 2014). Каждая фракция значительно отличается по цвету, плотности и содержанию ароматического углерода.Таким образом, асфальт, отвечающий заданным характеристикам, представляет собой смесь этих количеств.

Асфальтеновые составляющие выделяются в виде фракции, которая нерастворима в низкомолекулярных парафиновых растворителях, таких как n -пентан или n -гептан, но растворима в ароматических растворителях — мальтены определяются как компоненты, растворимые в парафиновых растворителях. (Рисунок 6.2) (ASTM D893, ASTM D2007, ASTM D3279, ASTM D4124; Speight, 1992a, b, 1994, 2014, 2015a). Карбены нерастворимы в ароматических растворителях, но растворимы в четыреххлористом углероде или трихлорэтилене.Карбоиды не растворимы во всех растворителях, растворяющих асфальтены и карбены.

Что касается окисления и начала нестабильности, то более полярные частицы в асфальте (то есть компоненты смолы и асфальтена) будут окисляться первыми во время продувки воздухом. После предельного включения кислорода в структуре асфальтенов могут происходить значительные изменения, особенно в отношении включения полярного кислорода, который может влиять на молекулярную массу. Таким образом, изменение характера асфальта может быть не столько из-за окислительной деструкции, сколько из-за включения кислородных функций, которые нарушают естественный порядок внутримолекулярного структурирования.Существует вероятность того, что включение кислородных функций увеличивает способность асфальта связываться с заполнителем. Неконтролируемое введение кислородных функций может привести к производству низкосортного асфальта, в котором фазовое разделение окисленного асфальтена, возможно, уже произошло, или, если оно произойдет в продукте, результатом может быть разрушение дорожного покрытия из-за ослабления прочности. асфальт-агрегатные взаимодействия.

Хотя это не определено как свойство стабильности асфальта (поскольку оно измеряет снижение пенетрации и пластичности, а также увеличение вязкости), когда тонкий слой подвергается воздействию тепла и воздуха, образуется тонкая пленка, которая будет способствовать образованию кислородсодержащих продуктов полимеризации. .Это, в свою очередь, уменьшит проникновение асфальта (повысит его твердость), снизит его пластичность (сделает его более хрупким или менее эластичным) и увеличит его вязкость. Воздействие тепла и кислорода на устойчивый асфальт будет гораздо меньше. Существует прямая связь между результатами этого теста и изменениями исходных свойств асфальта во время транспортировки, хранения и использования.

Поскольку асфальт с некоторым обоснованием рассматривается как коллоидная система, природа этой системы будет определять реологические свойства асфальта, определяемые его проникновением, температурой размягчения, пластичностью и вязкостью при заданных температурах.На этом этапе стоит рассмотреть подход, применяемый к нестабильности / несовместимости тяжелых остаточных видов топлива и его потенциальное применение к асфальту (Speight, 1992a, b, 2014). Эта концепция основывает нестабильность / несовместимость на химическом составе, а также на внутренней коллоидной структуре (Por, 1992) путем определения индекса коллоидной нестабильности, который представляет собой отношение суммы асфальтеновых компонентов и насыщенных масел к сумме смол. и ароматические растворители:

CII = (асфальтены + насыщенные вещества) / (ароматические углеводороды + смолы)

Равновесие хорошо пептизированной асфальтеновой системы, такой как асфальт, может быть легко нарушено (i) применением тепла во время эксплуатации в течение нескольких дней. чрезмерно высоких температур и / или трения автомобильных шин; (ii) окисление из-за постоянного контакта с воздухом; (iii) УФ-облучение при длительном воздействии солнечного света; и (iv) добавление парафинового разбавителя.В каждом случае изменяется химический состав и затрагивается ароматичность, вызывая нарушение равновесия коллоидной системы (Moschopedis and Speight, 1973, 1975, 1977, 1978; Speight, 1992a, b, 2014).

В результате частицы асфальтена лишаются своих обволакивающих слоев, которые до этого непрерывно сливались с последующими слоями. Система мицелл становится прерывистой, а ядра асфальтенов склонны к агломерации. Такой процесс приводит к нестабильности асфальта, что, возможно, приводит к фазовому разделению асфальтенов от асфальта, что приводит к потере взаимодействия асфальт-вяжущее.Результат — разрушение дорожного покрытия.

Другой оценкой реологических свойств является PI. Логарифм проникновения находится в линейной зависимости от температуры:

logpen = AT + K

В этом уравнении A — это наклон температурной чувствительности по отношению к логарифму проникновения. Путем экстраполяции на температуру размягчения получается проникновение приблизительно 800. Наклон A может быть получен путем измерения проникновения при двух различных температурах или по соотношению проникновения и температуры точки размягчения.

PI можно получить следующим образом:

dlogpen / dt = (20 − PI) / (10 + PI) × 0,02A = dlogpen / dtPI = 10 × (2−50A) / (1 + 50A)

A PI, превышающий +2, будет указывать на гелевую структуру с эластичными свойствами и тиксотропную природу, тогда как PI ниже -2 укажет на структуру золя с ньютоновскими свойствами, тогда как асфальт, демонстрирующий удовлетворительные реологические свойства, должен иметь PI от +1 до — 1. После начальной деформации с определенной упругостью должны преобладать ньютоновские свойства с пропорциональностью между скоростью деформации и приложенным напряжением.Кривые над этими областями указывают на гелеобразный асфальт, а кривые под этими участками обозначают асфальт с золь-структурой.

Присутствие асфальта, осажденного пропаном, в асфальтовой смеси улучшает свойства устойчивости таких смесей из-за как реологической, так и химической природы асфальта, осажденного пропаном. Улучшенные свойства стабильности таких смесей можно увидеть по уменьшению различий в вязкости, проникновении и пластичности после воздействия повышенных температур и кислорода (например,г., в ТФОТ).

Благоприятный эффект асфальта, осажденного пропаном, ограничен в их пропорциях — например, до 35% (об. / Об.) Асфальта, осажденного пропаном, в смесях с вакуумным остатком может быть верхним пределом, в зависимости от природа остатков в вакууме, а также природа и пропорции других компонентов, таких как, например, экстракты смазочного масла, которые иногда используются в таких смесях (Ishai et al., 1988).

Это указывает на то, что долговременная стабильность асфальта связана с основными реологическими и физико-химическими характеристиками как исходных, так и выдержанных образцов асфальта различного состава.Также считается (Ishai et al., 1988), что понимание взаимосвязи этих характеристик со свойствами асфальта (асфальтового цемента для мощения) позволяет прогнозировать характеристики долговечности асфальта в полевых условиях, а также прогнозировать другие соответствующие свойства (Mohammed and Eweed, 2012). В этом случае на стабильность указывают индексы старения: отношения вязкости и температуры размягчения, а также процент остаточного проникновения до и после воздействия TFOT (Por, 1992).

Наконец, последствия загрязнения остатка частиц во время перегонки или остатка висбрекинга (также называемого гудроном висбрекинга ) (Speight, 2014, 2015b) могут иметь серьезные последствия для эксплуатационных характеристик асфальта. Если для производства асфальта используется загрязненный твердыми частицами остаток или смола висбрекинга, в результате получается асфальт плохого качества (более подходящий в качестве асфальта для стоянок), цена которого будет намного ниже, чем цена проезжей части хорошего качества (без частиц). асфальт.

Техника строительства бетонных покрытий | Подрядчик по планированию и земляным работам

Впервые он появился в майском выпуске журнала Подрядчик по планированию и земляным работам за май 2016 года.

Когда проект будет завершен и утвержден, можно начинать фактическое строительство. Как и в большинстве случаев, строительство бетонного покрытия начинается снизу с его земляного полотна и слоев основания. Хорошо уплотненное земляное полотно имеет важное значение для обеспечения надлежащей плотности, влажности, долговечности, устойчивости, прочности и модуля упругости.Плохая и плохо подготовленная почва вызовет неравномерную осадку и растрескивание покрытия. Расширяющийся или по своей природе слабый грунт на месте может не соответствовать спецификациям прочности строительного проекта. Укрепление и укрепление грунта земляного полотна может потребоваться как при новом строительстве, так и при реконструкции. Эти неадекватные почвы можно обрабатывать такими добавками, как известь, сухой цемент, летучая зола от электростанций, сжигающих уголь, асфальтовая смесь или дополнительная отборная насыпка.

Хорошие материалы сами по себе не гарантируют приемлемой прочности и долговечности. Также необходимы правильные строительные методы и методы. Плохие методы строительства могут привести к преждевременному разрушению дорожного покрытия. Общий процесс строительства несколько сложен и включает несколько этапов для обеспечения надлежащих характеристик всего покрытия. После надлежащей подготовки земляного полотна эти шаги включают размещение и уплотнение заполнителя для основания, размещение и анкеровку стальной арматуры, установку форм, изготовление и транспортировку бетона к месту работ, укладку и разравнивание бетона, установку швов, подготовка поверхности тротуара и выделение достаточного времени для схватывания.

Стальная арматура может быть размещена как продольно, так и горизонтально. Требования могут варьироваться от штата к штату, поскольку обычно используются деформированные стальные стержни класса 60. ASTM A966 Type R иногда используется, если поощряется переработка стали. Могут использоваться более высокие классы, такие как Grade 70/75, но они могут предложить лишь незначительные улучшения производительности. Сталь, размещенная на горизонтальной траверсе, используется для усиления основной продольной стали. Фактическая глубина, диаметр и интервалы размещения стали определяются инженером-проектировщиком и размещаются в соответствии с планами инженера.Как правило, количество стали увеличивается с увеличением предлагаемой толщины покрытия, при этом для покрытия толщиной более 12 дюймов обычно используются два слоя стали.

При укладке скользящей формы используются формы машины для укладки скользящей формы для формирования бетона и формования его на месте, так что он готовится с надлежащим уклоном и выравниванием. Эти машины ездят на стальных колесах, и их вес должен поддерживаться формами, равномерно поддерживаемыми прочным основанием. Меньшие машины (используемые для неровных или узких площадок укладки, пандусов и разворотов) используют три длинные стальные роликовые трубы, которые продвигают стяжку и бетон до уровня верха опалубки.Более тяжелые машины (например, те, которые используются для настила мостов) могут перемещаться по стальным трубам, расположенным рядом с формами. В нем используется продольный ролик для стяжки, подвешенный к стропильной системе, охватывающей формы дорожного покрытия. Бетон подается с помощью шнека, установленного спереди, и роликовые стяжки сглаживают бетонную поверхность по мере движения машины.

Для мощения фиксированной формы, с другой стороны, формы устанавливаются по границам дорожного покрытия, чтобы определить существующую укладку этого покрытия до заливки дорожного покрытия.Эти формы удерживают бетон на месте и определяют края укладки бетона по краям тротуара. Физически формы обычно изготавливаются из металлических кусков толщиной 0,2 дюйма и длиной 10 футов с высотой, равной толщине дорожного покрытия, и широким нижним основанием для устойчивости. На них не должно быть изгибов и перегибов. Используемый бетон имеет тенденцию быть менее жестким с более высокой осадкой, чем бетон, используемый для мощения скользящей опалубкой. Формы следует тщательно очистить, чтобы предотвратить неровности, и смазать маслом, чтобы облегчить удаление после затвердевания бетона.Этот метод, как правило, не так продуктивен, как формование шликера, из-за времени и труда, необходимых для первоначальной установки, а затем последующего удаления форм. Следовательно, это обычно требуется для особых ситуаций, таких как пандусы и небольшие участки, оставляя большую часть основного бетонного покрытия для машин скользящей формы.

От установки неподвижных форм во многом зависит качество и гладкость бетонной поверхности. Оптимально расположенные опалубки устанавливаются надежно и как можно ближе к окончательным отметкам, выравниванию и уклонам дорожного покрытия.Следует избегать нестабильных форм, поскольку они могут привести к образованию неровной поверхности или поверхности качения. Как верхняя, так и внутренняя поверхность форм должны быть расположены как можно более прямо относительно вертикали дорожки, с отклонениями, исправленными за счет использования прямой кромки или струнной линии.