Технологический контроль в качестве резерва долговечности тротуарной плитки

В настоящее время большое внимание уделяется мелкоразмерным элементам мощения. В отличие от сплошных асфальтобетонных, бетонных или покрытий из сборных крупноразмерных железобетонных конструкций применение сборных элементов сравнительно небольших размеров для устройства тротуаров, пешеходных и садово‑парковых дорожек, пешеходных площадей и посадочных площадок общественного транспорта считается более целесообразным ввиду свой «гибкости». При перепадах температур, при деформациях основания эти «одежды» подвержены меньшим деформациям и являются более ремонтопригодными.

Данную тему раскрывает в своем исследовании Вадим Староверов из Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.

Широкое распространение сборных бетонных элементов относится к периоду реализации проектов строительства крупных объектов, когда возникла необходимость в устройстве временных дорог, способных воспринимать повышенные нагрузки от транспортных потоков.

Характерной современной особенностью тротуарных плиток является возможность их изготовления из двухслойного бетона. Верхний слой выполняют из бетона со стойким к различным видам агрессии и истирания заполнителем со строго регламентированным зерновым составом. В нижнем слое требования к заполнителю более вариабельны. Для придания архитектурной выразительности как в верхнем слое, так и в объеме используются различные пигменты.

В 1990‑х годах были предложены варианты применения фибры в элементах мощения, что позволило обеспечить повышенную износостойкость, морозо­стойкость и прочность при изгибе. Сначала получил развитие литьевой способ производства мелкоразмерных элементов, несколько позже – виброформование и вибропрессование. В настоящее время эти два метода составляют достойную конкуренцию друг другу.

Однако при применении вибропрессования возникает ряд проблем, связанных с получением высококачественной продукции. При этом способе может использоваться мелкозернистый бетон, свойства которого определяются его составом и структурой, характеризуемой большей однородностью при высоком содержании цементного камня, отсутствием жесткого скелета, повышенной пустотностью, значительной величиной контактной зоны заполнителя с цементным камнем и высокой удельной поверхностью заполнителя.

Известно, что бетоны для дорожных мелкоштучных изделий являются с точки зрения их технологии специфическим материалом, работающим в условиях воздействия довольно существенных механических нагрузок в сочетании с различными агрессивными средами. В этой вязи повышение их технических свойств и долговечности является основной для широкого распространения.

Долговечность бетонов зависит, прежде всего, от технологических особенностей: состава бетонной смеси, точности дозирования, интенсивности и длительности перемешивания, коэффициента уплотнения и условий твердения, с одной стороны, а с другой – от условий эксплуатации изделий: температуры, влажности, вида и концентрации агрессивных газов, наличия защиты и ее эффективности.

Анализ дефектов эксплуатируемых элементов мощения свидетельствует о повреждениях, вызванных в основном необеспеченной морозостойкостью материала. В ряде случаев по этой причине повреждения элементов мощения проявляются за один-два сезона эксплуатации. Некоторыми проектными решениями не учитывается воздействие на бетон различных противогололедных реагентов и солевых растворов.

Также известно, что при использовании хлоридов магния, натрия и кальция развивается коррозия цементных бетонов за счет поверхностного переохлаждения и взаимодействия химических реагентов с гидроксидом кальция. Так, например, в присутствии солевого раствора возникает солевой градиент, который приводит к тому, что в поверхностных зонах бетона точка замерзания смещается в зону отрицательных величин значительнее, чем в толще. Необходимо учитывать и тот факт, что растворение хлоридов протекает с поглощением тепла, температура поверхности бетонных изделий снижается и содержащаяся в порах вода или слабо концентрированный раствор переходят в другое агрегатное состояние, увеличиваясь в объеме, вызывая существенные напряжения в стенках пор. Помимо этого под воздействием водных растворов противогололедных реагентов развиваются процессы, при которых происходит либо растворение структурных элементов цементного камня с последующим их выносом на поверхность, либо накопление и перекристаллизация продуктов химических реакций в порах и капиллярах.

Таким образом, если в обычных условиях достаточна марка бетона по морозостойкости F200, подтвержденная испытанием в водонасыщенном состоянии, то при воздействии агрессивных реагентов требуется тот же бетон, но полученный при испытаниях с насыщением растворов соли.

Чтобы избежать разрушений, необходимо четко соблюдать нормы ГОСТ 17608–91 «Плиты бетонные тротуарные. Технические условия», в котором указано:

А) плиты из бетонов классов В22,5 и В25 предназначены для устройства покрытий садово‑парковых и пешеходных дорожек, тротуаров во внутри­квартальных проездах. А плиты из бетона классов В30 и В35 – для покрытий тротуаров на магистралях;

Б) марку бетона по морозостойкости принимают не ниже F200, при этом морозостойкость бетона определяют с насыщением образцов бетона плит пред испытанием 5%-ным раствором хлорида натрия;

В) водопоглощение бетона плит не должно превышать 5% по массе для тяжелого бетона и 6% по массе для мелкозернистого бетона;

Г) истираемость бетона плит в зависимости от условий работы покрытий должна удовлетворять требованиям ГОСТ 13015–2-3 и не должна превышать:

• 0,7 г/см² – в изделиях для конструкций, работающих в условиях повышенной интенсивности движения (плиты дорожных и аэродромных покрытий, плиты тротуаров на магистральных улицах);
• 0,8 г/см² – в изделиях для конструкций, работающих в условиях средней интенсивности движения (лестницы общественных и производственных зданий, подземные переходы);
• 0,9 г/см² – в изделиях для конструкций, работающих в условиях малой интенсивности движения (лестницы жилых зданий, плиты для покрытий дорог и тротуаров во внутри­квартальных проездах).

Наряду с этим дополнительно можно учитывать положения ГОСТ 31384–2008, в соответствии с которым условия эксплуатации дорожного покрытия относятся к группам XD3, XF3, XF4, а требования, предъявляемые к бетону изделий, превышают показатели, предусмотренные ГОСТ 17608.

В последнее время производители элементов мощения довольно свободно трактуют требования нормативных документов, а зачастую полностью игнорируют их, разрабатывая технические условия на свою продукцию с заниженными физико-механическими показателями.

Помимо перечисленных выше проблем дополнительно возникает задача контроля и оценки морозостойкости вибропрессованных элементов мощения.

ГОСТ 17608 предусмотрено определять морозостойкость бетона по ГОСТ 10060 или ГОСТ 26134 с насыщением образцов бетона изделий, изготовленных по ГОСТ 10180, перед испытанием 5%-ным водным раствором хлорида натрия. При этом допускается снижение прочности образцов бетона на сжатие не более чем на 5% и потеря их массы не более чем на 3%. Так, если применяются подвижные смеси, то не возникает проблем с изготовлением контрольных образцов. Но при использовании жестких смесей или технологии вибропрессования возможность изготовить образцы стандартных размеров из смеси рабочего состава отсутствует. Таким образом, необходимо разрабатывать особую методику, которая в обязательном порядке должна быть отражена в технических условиях конкретного предприятия.

При решении этого вопроса рекомендуется определять прочность изделий (а не прочность бетона изделий) и оценивать потерю прочности изделий после проведения испытаний на морозостойкость. Такой подход целесообразен при высоте бетонных элементов свыше 80 мм и сравнительно небольших размеров в плане. Таким образом, по сути, должна быть определена марка по прочности элементов мощения. Если же имеет место применение небольших по высоте изделий или изделий со сложной конфигурацией, то в этом случае рекомендуется применять так называемый метод «штампа». То есть использовать металлические накладки с таким расчетом, чтобы при испытании форма конструкции «накладка-изделие-накладка» была близка к форме куба.

Также возможно изготавливать контрольные образцы из изделий путем выпиливания или выбуривания, а размеры образцов должны быть взаимоувязаны с толщиной изделия, тогда можно проводить испытания с учетом требования ГОСТ 28570.

Но какое бы решение не принял изготовитель, оно в обязательном порядке должно быть отражено в технических условиях, а также в документах на продукцию с целью недопущения введения потребителя в заблуждение и для того, чтобы при контроле качества продукции сторонними организациями были применены методики, принятые на предприятии.

По материалам журнала «Технологии бетонов».

Фото Виктории Амбражей