PENETRON при строительстве и ремонте бетонных дорог

К.В. КИСЕЛЕВ, кандидат наук, доцент

Статья знакомит с новыми испытаниями продукции Penetron, доказывающими, что бетон, обработанный PENETRON ADMIX, устойчив к карбонизации, повреждению во время циклов замораживания-оттаивания, коррозии и воздействию сульфатов – основных факторов, разрушающих бетонные дороги.

–пористый материал, который позволяет воде и растворенным в ней химическим веществам проникать в бетонную матрицу, что приводит к растрескиванию бетона. Это в конечном итоге – неизбежное разрушение дорожного полотна. Можно выделить три основных фактора, способствующих деструкции бетона: карбонизация, подверженность циклам замораживания-оттаивания, коррозия, вызванная дорожными солями и сульфатным воздействием.

Карбонизация происходит, когда количество углекислого газа (СО₂), постоянно присутствующего в окружающей среде, увеличивается из-за выбросов, генерируемых различными источниками, прежде всего транспортными средствами. Углекислый газ растворяется в воде, проникает в пористый бетон и реагирует с гидроксидом кальция в цементной пасте с образованием карбоната кальция (CaCO₃). Эта реакция снижает pH бетона примерно до 9, вызывая коррозию арматуры, в результате чего происходит растрескивание и раскалывание бетонного полотна.

Циклы замораживания-оттаивания способствуют созданию внутреннего давления внутри пустот в бетонной матрице, что также приводит к появлению трещин и расколам бетонной поверхности. Механизм предельно прост: вода, попав внутрь трещин, пор и капилляров бетонной матрицы, замерзает, расширяется и распирает пустоты. Когда циклы замораживания-оттаивания повторяются, пустоты становятся все больше и больше, вследствие чего бетон постепенно разрушается. Другая сопутствующая циклам замерзания-оттаивания проблема возникает в зимние месяцы и связана с многократным использованием дорожной соли для предотвращения образования льда и снежного покрова на дорогах. Соли растворяются в воде и проникают в поры бетона, вызывая коррозию встроенной арматуры, что опять же приводит к износу бетона.

Кроме того, бетонные дороги подвержены воздействию сульфатных почв, которые используются для строительства оснований дорог и дорожных сооружений. Механизм воздействия сульфатов аналогичен описанным выше: сульфаты растворяются в воде, проникают в бетонную матрицу и вызывают повреждения бетона.

Таким образом, задача очевидна – обеспечить долговечность бетонных дорог и минимизировать усилия по ремонту и обслуживанию дорог, предотвратив попадание воды и химических веществ, содержащихся в воде, в бетон. Непроницаемый бетон – гарантированно прочный бетон.

PENETRON ADMIX, который хорошо известен строителям и применяется при возведении плотин, офисных и жилых зданий, а также иных сооружений, на самом деле достаточно давно применяется и при строительстве бетонных дорог. PENETRON ADMIX – добавка, снижающая проницаемость бетона через самовосстановление трещин, пор и капилляров размером до 0,5 мм (1/51”). Бетон, обработанный PENETRON ADMIX, является непроницаемым, не допускающим попадания в него воды и химических веществ даже при высоких гидростатических давлениях.

Задача настоящей статьи – ознакомить с итогами новых испытаний продукции Penetron, основная цель которых состояла в том, чтобы доказать, что бетон, обработанный PENETRON ADMIX, устойчив к карбонизации, повреждению во время циклов замораживания-оттаивания, коррозии и воздействию сульфатов. То есть к тем основным факторам, которые влияют на разрушение бетонных дорог.

Тест на карбонизацию

Образцы, обработанные PENETRON (P) и PENETRON ADMIX (A), а также контрольные образцы (К) были испытаны для определения коэффициента диффузии CO2 по ГОСТ 31383-2008: «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний».

После того как образцы были подготовлены и отверждены в течение 28 дней, они подвергались капиллярному насыщению в течение 19 дней. Затем их переместили и оставили в контролируемых условиях сушки до начала испытаний. Образцы хранили в контролируемой камере в течение 14 дней с постоянными параметрами: концентрация СО2 – 10±5% по объему, относительная влажность воздуха – 75±3%, температура – 20±5°С. Промежуточные замеры проводились через 7 дней. Затем образцы извлекали из камеры, разделяли и обрабатывали 0,1%-ным спиртовым раствором фенолфталеина.

В табл. 1 содержится сводная информация результатов по глубине карбонизации и эффективному коэффициенту диффузии СО₂, полученных в ходе вышеописанных испытаний.

Таблица 1. Результаты теста на карбонизацию (средние значения по всем образцам)[1]

Sample set	Effective diffusion coefficient of CO2 (Д’cm2/s)	Carbonation depth average (mm)
		7 days	14 days
Control (K)	1,10 × 10-4	7,2	10,1
PENETRON Treated (P)	0,30 × 10-4	1,22	3,72
PENETRON ADMIX Treated (A)	0,19 × 10-4	1,15	3,0

При использовании необработанного бетона, как в контрольных образцах, дорожное покрытие прослужило бы 35 лет. PENETRON обеспечивает сохранность арматуры в течение 80 лет, а PENETRON ADMIX позволяет сохранять дорожную конструкцию 105 лет. Проще говоря, обработанный PENETRON ADMIX бетон прослужит на 70 лет дольше по сравнению с необработанным бетоном, находящимся в той же карбонизированной среде.

Тест на устойчивость в условиях циклов замораживания-оттаивания

После необходимого количества переменных циклов замораживания-оттаивания, установленных ГОСТ 10060-2012 «Методы определения морозостойкости» для бетонов дорожных покрытий и покрытий аэродромов (37 циклов замораживания-оттаивания), потеря массы образцов не должна превышать 3% и поддерживать установленный коэффициент прочности. Табл. 2 содержит сводные результаты испытаний.

Таблица 2. Результаты теста на устойчивость бетона в условиях замораживания-оттаивания

Sample set	Control samples: concrete strength (MPa)		PENETRON ADMIX Treated samples: concrete strength (MPa)
	Test samples	Main samples	Test samples	Main samples
1	47,03	58,32	60,56	59,84
2	50,86	56,81	59,03	59,49
3	50,11	57,47	60,87	61,84
4	49,73	55,51	61,33	61,70

Тест на резистентность к сульфатам

Образцы, обработанные PENETRON ADMIX, были испытаны по ускоренным методикам в соответствии с рекомендациями соответствующих ГОСТов и сопоставлены с необработанными контрольными образцами. Образцы погружали в агрессивный водный раствор в общей сложности на 12 недель. Относительное количество агрессивных ионов SO₃, поглощенных бетоном, было измерено через 3, 6, 9 и 12 недель и отражено в графике, который сопоставлялся с нормативным. Если сульфатная кривая находится ниже контрольной кривой, бетон считается сульфатостойким и может использоваться в конструкциях, подвергающихся воздействию сульфат-ионов. Результаты испытаний отражены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты теста на устойчивость к сульфатной агрессии

Sample set	Absorption of sulfate ions (QSO3b)				Total sulfate ion absorption (%)
	3 weeks	6 weeks	9 weeks	12 weeks
Control	0.0048	0.0048	0.0049	0.0051	6%
PENETRON ADMIX Treated	0.0048	0.0048	0.0048	0.0048	Constant (0%)

Таким образом, результаты испытаний и расчеты показали, что бетон, обработанный PENETRON ADMIX, является более устойчивым к сульфатам по сравнению с контрольным образцом и может использоваться в агрессивных (сульфатных) средах.

Выводы:

Бетонные дороги, обработанные PENETRON ADMIX, прослужат дольше и потребуют минимального обслуживания благодаря полученной максимальной непроницаемости бетона. Непроницаемый бетон доказал свою устойчивость к карбонизации, циклам замораживания-оттаивания, коррозии и воздействию сульфатов, что делает его прочным и долговечным решением. Неслучайно во всем мире при строительстве и ремонте дорог все чаще применяют PENETRON ADMIX. Несколько примеров. PENETRON ADMIX использовался при строительстве и модернизации знаменитой европейской транзитной дороги Е60, начинающейся во французском Бресте и идущей на восток. На автостраде Egnatia в Греции[2], которая является частью европейской системы автострад E90, ключевое сооружение – бетонный мост (Egnatia Highway Bridge) был отремонтирован и изолирован с помощью кристаллической обработки PENETRON. В Казахстане при реализации программы модернизации дорог было отремонтировано примерно 1000 км дорожных покрытий с применением технологий PENETRON. Помимо упомянутых стран, технологии PENETRON применялись при строительстве и модернизации дорог в Грузии, Италии, США, Туркменистане и многих других государствах. Есть и российский опыт. Основные автомагистрали в Дагестане, соединяющие столицу республики Махачкалу с другими крупными городами Российской Федерации, были отремонтированы и обновлены с добавлением водопропускных труб, подпорных стен и более широких перронов при использовании всей линейки PENETRON. Реализованы также дорожные проекты в Иркутске, Казани, Сочи, Челябинске и других городах России[3].

Penetron International Ltd.
45 Research Way, Suite 203
East Setauket, NY 11733 USA
Ph.: 631-941-9700
Fax: 631-941-9777
E-mail: info@penetron.com
Web: www.penetron.com

[1] Научно-техническое заключение по теме «Проведение испытаний гидроизоляционных материалов марки «Пенетрон» по показателю диффузионная проницаемость СО2 по ГОСТ 31383-2008 по сравнению с бетоном без защиты и выдача научно-технического заключения» [Электронный ресурс] // URL: https://penetron.ru/uploads/karbonizacia_2017.pdf (дата обращения: 01.02.2020).

[2] Egnatia Highway Bridge [Электронный ресурс] // URL:https://www.penetron.com/projects/view/Egnatia-Highway-Bridge (дата обращения: 01.02.2020).

[3] Penetron: Projects. All Countries. Transport [Электронный ресурс] // URL: https://www.penetron.com/projects/category-Transport/ (дата обращения: 01.02.2020).