Эксперты в бетонной промышленности совершенствуют смеси и методы для строительства дорог и мостов
Подобно современным шеф-поварам, заново осмысляющим классические рецепты, эксперты в сфере промышленного производства бетона экспериментируют с ингредиентами (добавками и заполнителями бетона, в частности с летучей золой, шлаками и карьерными отходами) и техникой «металлизации», разрабатывая новые методы, такие как укладка бетонного покрытия в два слоя и контроль гладкости поверхности в режиме реального времени.
И как многие кулинарные мастера, которые все больше внимания уделяют важности здоровой пищи, специалисты в бетонной промышленности смещают акценты с прочности материала на его долговечность и износостойкость.
Питер Тейлор, директор CP Tech Center, утверждает, что в последнее время были получены критически важные параметры. «Следующий этап заключается в поиске методов испытаний для измерения таких параметров, и большая часть этой работы уже завершена, в частности, летом прошлого года в семи штатах было проведено оценивание в условиях эксплуатации», – говорит он. – Далее необходимо определить критерии пригодности/непригодности для конкретных регионов и климатических условий». По словам Тейлора, команда центра надеется уже осенью этого года разработать соответствующие технические условия и передать их на рассмотрение в транспортное управление штата.
«Сегодня в индустрии производства бетона появляется понимание того, что хорошим смесям не нужно много цементирующего материала, как считалось ранее», – говорит Том Ван Дам, главный технический консультант NCE. – Летучая зола и шлак, обладающие пуццолановыми свойствами, при правильном использовании могут увеличить прочность бетона и значительно сократить выбросы углекислого газа».
Тайлер Лей, доцент кафедры гражданского строительства в Университете штата Оклахома, поднимает такой вопрос, как готовность подрядчиков брать на себя дополнительные расходы, связанные с приобретением машин для двухслойной укладки. Лей возглавлял работы по созданию «супервоздухомера» – переносного прибора, позволяющего примерно за 10 минут измерять расстояние между воздушными пузырьками и объем воздуха в свежеуложенном бетоне, что делает возможным поиск дефектов в режиме реального времени. «Раньше приходилось разрезать бетон после того, как он затвердеет», – говорит он. За последние полтора года, в сотрудничестве с FHWA, его команда презентовала «супервоздухомер» по всей стране.
Необходимость в более быстрой и точной проверке бетона обусловливает тенденцию применения метода испытания на электрическое сопротивление. «Вы просто берете бетон и проводите сквозь него заряд, чтобы измерить проводимость», – говорит он, предсказывая большую популярность таких видов испытаний в ближайшие несколько лет.
«Также широкое распространение получит испытание гладкости поверхности в режиме реального времени в сочетании с компьютеризированной укладкой безволокнистого бетонного покрытия, – заявляет Войт. – На заднюю панель укладчика устанавливаются датчики, позволяющие осуществлять мониторинг поверхности с помощью лазеров. Рабочие, следующие за машиной на расстоянии двух-трех футов, могут немедленно устранить проблему при обнаружении шероховатостей».
Применение в строительстве мостов
Команда Лея из Университета Оклахомы основное внимание уделяет оптимизации размеров и объемов заполнителей для бетона, использующегося не только при укладке дорожных покрытий, но и при устройстве мостовых настилов. «Отличие мостовых настилов от дорожного покрытия заключается в том, что в этом случае бетон должен быть более текучим», – говорит Лей. Вместе со своими партнерами, включая FHWA, Технологический институт Джорджии и Инженерные войска США, команда Лея использует комплексную систему труб и насосов для изучения веществ, которые являются альтернативой портландцемента, в частности, силиката кальция и алюминатов.
Специалисты из Университета Оклахомы также разработали альтернативу громоздкой мешковине, используемой для укрытия свежего бетона при устройстве настила моста во время его отверждения. «Мы создали биоразлагаемый материал из переработанных газет, трав, специй и воды, – отмечает Лей. – Мы можем сделать его текучим, как вода, или липким для выдерживания торкрет-бетона. Вы наносите этот материал толщиной в четверть дюйма и покрываете сверху пластиковым листом». Данная продукция была недавно испытана на трех мостах в штате Оклахома, но этим ее испытания не ограничатся. «Потребовались определенные усилия для быстрого нанесения материала без повреждения поверхности», – добавляет он.
Эксперты в области строительства железобетонных мостов сходятся во мнении с укладчиками дорожного покрытия касательно тенденции совершенствования бетонных смесей. «При возведении пролетных строений нового моста I-35W в Миннеаполисе использовалась смесь с портландцементом, состоящая из цементирующего материала (77%), а также летучей золы и микрокремнезема, которая была рассчитана на производство бетона прочностью 6500 фунтов на квадратный дюйм», – говорит Алан Фиппс, старший вице-президент компании Figg Bridge Group.