Цементобетонные покрытия играют ключевую роль в транспортной инфраструктуре, особенно в условиях высокой интенсивности движения и сложных климатических факторов. Однако действующая система оценки свойств дорожных бетонов не всегда обеспечивает достаточную точность и полноту информации, необходимую для надёжного проектирования и эксплуатации. В статье рассматриваются проблемы, связанные с методами оценки прочности, морозостойкости, трещиностойкости и других характеристик бетона. Проанализированы климатические особенности Российской Федерации, отличающиеся от условий стран с более мягким климатом, и предложены направления совершенствования нормативной базы.

Ключевые слова: цементобетон, дорожные покрытия, исследовательские испытания, морозостойкость, прочность, износостойкость, шипованные шины.

Cement concrete pavements play a crucial role in modern transport infrastructure, particularly under conditions of high traffic intensity and severe climate. However, the current system for assessing the properties of concrete used in road pavements often lacks the precision and comprehensiveness necessary for reliable design and long-term performance. This paper addresses the challenges related to evaluating strength, frost resistance, cracking resistance, and other key characteristics of hardened concrete. It also analyzes the specific climatic conditions of the Russian Federation, which differ significantly from those in countries with milder climates, and proposes improvements to the regulatory framework.

Keywords: cement concrete, road pavements, research testing, frost resistance, strength, wear resistance, studded tires.

Развитие дорожной инфраструктуры требует применения долговечных, надёжных и устойчивых к внешним воздействиям материалов. Одним из таких материалов является цементобетон, который широко используется для покрытия автомобильных дорог и аэродромов. Его высокая прочность, стойкость к деформациям и способность сохранять эксплуатационные характеристики на протяжении длительного времени делают цементобетон перспективной альтернативой асфальтобетону [1].

Однако, несмотря на все очевидные преимущества, использование цементобетона в дорожных конструкциях связано с рядом проблем, особенно в оценке его свойств. В отличие от традиционных асфальтобетонных покрытий, эксплуатация цементобетона происходит в более жёстких условиях, что требует высокой морозостойкости, износостойкости, трещиностойкости и стойкости к химически активным веществам, таким как противогололёдные реагенты. Кроме того, эксплуатационные нагрузки на покрытия значительно возрастают из-за сезонных температурных колебаний и использования шипованных шин [6].

Существующая нормативная база, которая регулирует требования к бетонам, в основном ориентирована на контрольные и приёмочные испытания. Однако эти испытания не всегда отражают реальное поведение материала в условиях эксплуатации. В связи с этим, возрастает значимость исследовательских испытаний, направленных на комплексное изучение свойств бетона на стадии проектирования, что позволяет выявить возможные уязвимости материала ещё до его массового применения.

Цементобетон, используемый для дорожных покрытий, должен обеспечивать долговечность конструкции при воздействии как механических, так и климатических факторов. Основные требования к бетонам формируются на основе государственных стандартов, входящих в состав ТК 418, и охватывают несколько ключевых показателей, определяющих поведение материала в условиях эксплуатации [1].

Одним из важных параметров является прочность, которая обеспечивает способность конструкции выдерживать нагрузки от движения транспорта. Образцы испытывают на сжатие и изгиб. Эти показатели напрямую зависят от качества заполнителей, водоцементного отношения и условий твердения бетона.

Не менее важным является морозостойкость, измеряемая изменением прочности на сжатие образцов при воздействии циклом замораживания и оттаивания. Согласно ГОСТ Р 70363–2022, классы морозостойкости могут достигать марки F ₂ 400, что особенно важно для регионов с высокой сезонной амплитудой температур [2,3].

Также значимой характеристикой является истираемость бетона, определяемая его способностью сопротивляться механическому износу от автомобильных шин. Согласно ГОСТ Р 70363–2022, она измеряется в потери объема образца, подвергнутому истирающему воздействию стальных шаров. Этот параметр особенно важен для дорог с интенсивным трафиком и большим количеством тяжёлых транспортных средств [3].

К другим важным характеристикам относятся водонепроницаемость, прочность при растяжении на раскалывание и устойчивость к химическим воздействиям. Последний параметр особенно важен в условиях использования противогололёдных реагентов, которые могут разрушать цементный камень при многократных циклах смачивания и высыхания [2].

Несмотря на наличие нормативных документов, регулирующих свойства дорожных бетонов, действующая нормативная база имеет ряд ограничений. Основная часть методик ориентирована на контрольные и приёмочные испытания, проводимые в лабораторных условиях, которые не всегда точно отражают реальные эксплуатационные условия. Все испытания бетона производятся на образцах, изготовленных из бетонной смеси, твердеющих в течении 28-ми суток в нормальных условиях, что совершенно не учитывает совместное воздействие нескольких факторов, таких как попеременное увлажнение и высушивание, замораживание и оттаивание, износостойкость, одновременно в условиях эксплуатации.

Одним из ключевых факторов, влияющих на долговечность цементобетонных покрытий, являются климатические условия. В большинстве регионов России характерны значительные суточные и сезонные колебания температур, многократные переходы через 0 °C, высокая влажность и использование агрессивных противогололёдных реагентов. Эти факторы значительно отличаются от более мягкого климата стран Западной Европы и США, где требования к морозостойкости и износостойкости существенно ниже. Методики, существующие в настоящее время, не всегда учитывают особенности российских условий эксплуатации, что может привести к преждевременному разрушению бетона, даже если он соответствует стандартам [4].

Шипованные шины, разрешённые в России, увеличивают абразивное воздействие на покрытия, что значительно повышает их износ. Исследования показывают, что истирание цементобетонных покрытий в условиях использования шипованных шин может увеличиваться в 2–3 раза по сравнению с покрытиями, эксплуатируемыми без них. В зарубежных странах таких нагрузок на покрытия не возникает, что делает эксплуатацию цементобетона в России более сложной [5].

Таким образом, климатические и эксплуатационные особенности России требуют пересмотра критериев оценки качества дорожных бетонов и корректировки существующих нормативов с учётом этих факторов.

Для улучшения точности оценки свойств цементобетона на стадии проектирования и его долговечности в реальных условиях эксплуатации необходимо:

— расширить методы исследовательских испытаний, включив оценку микроструктурных параметров и трещиностойкости;

— разработать специализированные методики, моделирующие многократные переходы температур через 0 °C и воздействие противогололедных реагентов;

— актуализировать требования к морозостойкости и истираемости для регионов с суровым климатом;

— ввести комплексную системау оценки состава и свойств бетона до начала строительства с учётом конкретных условий эксплуатации;

— пересмотреть нормы с учётом статистических данных о разрушениях действующих цементобетонных покрытий.

Заключение

Цементобетон является эффективным материалом для дорожных покрытий, однако его эксплуатационные характеристики зависят от множества факторов. Современная нормативная база, несмотря на её важность, требует дополнений и адаптации к российским условиям, чтобы обеспечить долговечность и надёжность покрытия.

Решение этих проблем требует усиления исследовательской работы, дополнения нормативных документов новыми методами испытаний. Только комплексный подход к оценке свойств бетона, начиная с его проектирования и заканчивая приёмкой покрытия, позволит улучшить использование цементобетона в дорожном строительстве.

Литература:

1. Степанова М. П., Булькова Н. А., Баранов Е. В. Оптимизация состава бетона для основания и покрытия дорог. // Журнал «Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета», 2023, с. 83–84.
2. ГОСТ Р 70362–2022. Дороги автомобильные общего пользования. Бетоны для устройства слоев оснований и покрытий. Технические условия.
3. ГОСТ Р 70363–2022. Дороги автомобильные общего пользования. Бетоны для устройства слоев оснований и покрытий. Методы испытаний.
4. Янковский Л. В., Оценка цементобетонов, эксплуатирующихся в условиях воздействия климата северных территорий. // Журнал «Строительные материалы», 2012, с. 1–2.
5. Васильев Ю. Э., Ивачев А. В., Братищев И. С., Исследование устойчивости дорожно-строительных материалов к износному колееобразованию в условиях, приближенных к эксплуатационным // Журнал «Вестник евразийской науки», 2014, с. 2–8.
6. Косухин М. М., Косухин А. М., Шарапова Ю. А., Шарапов О. Н., Обеспечение долговечности, эксплуатационной надежности, комфортности и экологической безопасности улично-дорожной сети путем использования цементобетонных дорожных покрытий на модифицированном вяжущем. // Журнал «Вестник Белгородского технологического университета им. В. Г. Шухова», 2016, № 3, с. 31–37.