УДК 626.823.915.

Г.С. Абиева, к.т.н., ст. преподаватель КызГУ им. Коркыт Ата

А.А. Шомантаев, доктор с.-х. наук, профессор КызГУ им. Коркыт Ата

А.Т.Шегенбаев, к.т.н., ст. преподаватель КызГУ им. Коркыт Ата

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ БИОПРУДА В ПОС. КУМКОЛЬ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Одним из существенных вопросов применения асфальтобетона в водо- хозяйственном строительстве является их морозостойкость. На морозостойкость влияет комплекс климатических факторов:

- в одних случаях асфальтобетон, однажды подвергнувшийся морозным воздействиям, в таком состоянии находится весь зимний период. В этом случае играет роль время нахождения асфальтобетона в замороженном состоянии.

- в другом случае асфальтобетон подвергается многократному замораживанию и оттаиванию, где значительную роль играет перепад температур в области ее повышения и понижения.

Надо отметить, что в обоих случаях первоочередную роль играет структурное состояние асфальтобетона, которое может меняться от времени действия влажностного и температурного режима.

При использовании комплексных добавок воздухововлекающими компонентами в бетоне создается особая структура с замкнутыми воздушными порами, способствующими значительному повышению его морозостойкости. [1]

При длительном увлажнении вода проникает в поры асфальтобетона, частично насыщает битум, проникает через дефектные места битумных слоев к поверхности минеральных зерен. Это способствует отслаиванию битумных пленок, особенно при недостаточной адгезии их к поверхности минеральных частиц. Эти влияния приводят к ослаблению структурных связей в асфальтобетоне, что облегчает его разрушение.

При замерзании воды ее объем увеличивается на 9%, что приводит к возникновению в порах бетона значительного гидравлического давления до 180 МПа ив итоге к разрушению его структуры и снижению морозостойкости. Замкнутые воздушные поры можно рассматривать как аккумулирующие емкости, в которой отжимается указанный избыточный объем воды, что и обеспечивает снижение давления [2].

Согласно проведенным исследованиям [3] отжатые избытка воды, с учетом особенностей структуры бетона и скорости замерзания в нем воды, в воздушные поры невозможно на теоретически, ни практически. Кроме того, возникновение гидравлического давления в порах бетона при замерзание воды возможно только при степени насыщения ею порового пространства более чем на 91%. У бетона, который длительное время находился в воде при температуре 293⁰К и атмосферном давлении, эта величина не превышала 75 . . . 80% [2].

Замершая вода, увеличиваясь в объеме, вызывает большие напряжения в стенках пор. В результате этого могут возникать микротрещины, которые заполняются водой при оттаивании, что способствует развитию процесса разрушения асфальтобетона.

Морозостойкость асфальтобетона была исследовано неоднократно. Во ВНИИГ были проведены испытания асфальтобетона на морозостойкость при 150 циклах замораживания и оттаивания - никакого снижения прочности при этом отмечено не было. Эти данные позволили не предъявлять специальных требований к погодоустойчивости, морозостойкости и старению асфальтобетона в случае, если он удовлетворяет требованиям по водоустойчивости и пористости [4].

В лаборатории НИИ стромпроекта и ПО «Силикат» в низкотемпературной лабораторной камере пульта НСЛ 250 «Fcigeca» были проведены испытания асфальтобетона на морозостойкость. Испытания проводились согласно ГОСТу 10060-76.

Настоящий стандарт распространяется на гидротехнический бетон на пористых заполнителях с объемной массой от 1500 кг с/м³ и более.

Образцы трех составов асфальтобетона были изготовлены с соблюдением вышеуказанных требований ГОСТу 12801-84.

Образцы, подлежащие испытанию на морозостойкость были занумерованы и осмотрены. Замеченные дефекты были занесены в журнал испытаний. Образцы № 1,2 и3 были испытаны на сжатие первыми, а образцы № 4, 5 и 6- вторыми.

Контрольные образцы, предназначенные для испытания на сжатие хранились в камере нормального твердения при температуре 20±2 ⁰С с относительной влажностью воздуха не менее 90%.

Основные образцы асфальтобетона, предназначенные для испытания на морозостойкость и контрольные образцы, предназначенные дл определения прочности на сжатие перед испытанием были насыщены водой без предварительного высушивания путем выдерживания в течение 96 часов в воде при температуре 15-20 ⁰С. При этом над асфальтобетонными образцами находился слой воды не менее 20 мм.

Основные образцы, насыщенные водой были помещены в морозильную камеру в специальные сетчатые полки стеллажей, расстояние между образцами м вышележащими полками было не менее 50 мм.

Температура измерялась на уровне половины высоты камеры и поддерживалась в пределах минус – 20⁰С. Камера оборудована для непрерывного перемешивания воздуха.

Образцы загружались, в камеру после охлаждения воздуха в ней до температуры выше минус 20⁰С и началом замораживания считая момент установления температуры воздуха минус 20⁰С.

Продолжительность одного замораживания в морозильной камере при установившейся температуре минус 20⁰С для образцов размером – высотой 70 мм и диаметром 70 мм составила 10-12 часов.

Оттаивание образцов после выгрузки из холодной камеры производилось в ванне пресной водой, температура которой поддерживалось в пределах 20⁰С в течение 6 часов. При этом образцы были установлены так, чтобы каждый их них был окружены со всех сторон слоем воды толщиной не менее 20мм.

В настоящей работе были исследованы мелкозернистый и песчаный асфальтобетон вышеуказанных составов. Всего испытано 36.

Для установления морозостойкости асфальтобетона среднюю прочность трех образцов одной серии, подвергавшихся замораживанию, сравнивали со средней прочностью трех образцов, испытанных в начале.

Если прочность трех из шести замораживаемых образцов после промежуточных циклов замораживания и оттаивания по сравнению с прочностью контрольных образцов, испытанных в начале снижается более чем на 15% или потер массы превысила 5%, то испытание на морозостойкость трех оставшихся образцов прекращали и испытывали их на сжатие для подтверждения результатов испытания предыдущей серии и определяли потерю массы.

Потерю массы Δm определяли с точностью до 0,1% по формуле:

Δm = ; (1)

где m₁ – масса образца в водонасыщенном состоянии до испытании

на морозостойкость, г.

m₂ - масса образца в водонасыщенном состоянии после

испытании на морозостойкость, г.

Потерю массы образцов асфальтобетона вычисляли, как среднее арифметическое результатов взвешивания трех образцов. Результаты испытания представлены в таблице 3.3.

Таблица 1

Результаты испытаний на морозостойкость асфальтобетона

Составы	Предел прочности при сжатии, МПа				Коэф-т морозостойкость
	При 20^0С	После 15 циклов замораж.и оттаив	После 25 циклов	После 30 циклов	К15	К25	К30
1 состав	3,25	3,0	2,8	2,1	0,92	0,86	0,65
2 состав	3,5	3,3	3,0	2,9	0,97	0,94	0,91
3 состав	3,2	3,1	3,0	2,9	0,97	0,94	0,91

Результаты проведенных исследований показывают, что образцы, подвергнувшиеся испытанию после 25 циклов замораживания и оттаивания снижают прочность при сжатии на величину не более 15% от первоначальной. При наружном осмотре разрушение образцов, или каких либо трещин не обнаружено. Коэффициент морозостойкости при этом составил от 086 до 0,94, III состава – 0,94, а после 30 циклов 0,65 до 0,71; Эти данные свидетельствуют о достаточной морозоустойчивости испытуемых образцов асфальтобетона.

Следует отметить, что методика определения морозостойкости в достаточной мере условна, т.е. принятый режим испытания является более жестким в сопоставлении с реальным режимом работы покрытии.

Скорость охлаждения в морозильной камере, особенно в начальный период (до температуры – 10⁰С) достаточно велика и составляет ориентировочно 10⁰С в час, что в 2-3 раза выше обычно наблюдаемой скорости понижения температуры. Оттаивание еще в большей мере напоминает «тепловой удар» поскольку замороженные образцы сразу помещают в воду комнатной температуры. Не исключено, что разрушающий эффект от резкого повышения температуры может проявиться не в меньшей степени, чем при замораживании образцы.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили достаточную морозостойкость асфальтобетона в сочетании с атактическим полипропиленом. За марку асфальтобетона по морозостойкости применяется М_рз25, так как образцы при испытании после вышеуказанных циклов снижают прочность на величину не более 15% от первоначальной.

Литература

1. Шлаен А.Г. Структура свойства гидромелиоративных бетонов. ЦБНТИ, Минводхоза СССР,1984

2. Шлаен А.Г. Расчет морозостойкости бетона для гидромелиораторных сооружений. «Гидротехника и меморация»,1986,№3. стр.19…22

3. Крантов Ф.М., Шлаен А.Г. К вопросу о движении воды в бетоне при его замораживаний. МФЖ, 1983, т.45 №4.

4.Попченко С.Н. и др. Асфальтобетонные облицовки и экраны гидротехнических сооружений. Л., Энергия, 1970, стр.20-90