Дороги є критично важливою частиною інфраструктури будь-якої держави. Вони з’єднують міста і села, забезпечують торгівлю і культурно-соціальний обмін між ними, беручи на себе основний вантажний та пасажирський потік. А значить, дороги – це ключ до сталого розвитку економіки та держави в цілому.
Питання якісних доріг завжди було актуальним для нашої країни. В Україні почали втілювати програму по відновленню інфраструктури, з’явились перші результати, почали реалізовувати проєкти з будівництва бетонних доріг. Але розпочалася повномаштабна війна, яка принесла колосальні збитки та зруйновані життя.
Наразі ми маємо тисячі кілометрів доріг, сотні мостових переходів, тунелів та інших об’єктів транспортної інфраструктури, що потребують відновлення та перебудови. В свою чергу, це вимагає колосальних капіталовкладень. А зважаючи на той факт, що наразі статей витрат більше, ніж доходів, наша держава значною мірою розраховує на міжнародні гранти та інвестиційні кошти. Але будь яка інвестиція стає цікавою тоді, коли є ефективною та доцільною.
Зважаючи на це, надійність та довговічність дорожнього полотна стане детермінуючим показником при виборі технології його зведення. При цьому не менш важливими стануть вартість будівництва та утримання автошляхів.
Високі показники експлуатаційних витрат асфальтобетонних доріг та невеликий термін їх служби (не більше 15-20 років) роблять їх все менш конкурентними в порівнянні із цементно-бетонними шляхами.
Бетон – один із найбільш розповсюджених будівельних матеріалів у світі. Щороку людство використовує 1 м куб. бетону на кожну людину. І ці показники дедалі збільшуються. Пояснюється це його надійністю та довговічністю. Наприклад, бетонні дороги, в залежності від складності умов експлуатації, мають гарантованих термін служби в 30-50 років, що перевершує цей показник для асфальтобетонних шляхів в 2-4 рази.
В усьому світі зведення цементобетонних доріг є дорожчим на 10-20% від асфальтобетонних. Однак, в Україні цей показник наразі діаметрально протилежний. Так, за підрахунками експертів у довоєнний період через дефіцит і завищені ціни на бітум – основну вартісну складову асфальтобетонних сумішей – будівництво цементобетонних доріг було дешевшим до 20% від асфальтобетонних. А за 20 років експлуатації такої дороги показник економічної ефективності зростає до 60%.
Подовжений термін експлуатації та низькі експлуатаційні витрати є основними факторами, що зроблять цементобетонні дороги привабливим для державних замовників в найближчому майбутньому.
До прикладу, загальна вартість зведення, реконструкції та обслуговування бетонних доріг в США станом на 2017 рік склала 70,3 трильйони доларів США. За два наступні роки ріст будівництва склав 7% до показнику використаного бетону в 39,1 млн м куб.
В Азії, уряд Індії, що має другу за розгалуженістю систему доріг в світі (5,89 млн км), з 2014 року оголосив про поступову перебудову всіх автошляхів на користь цементобетонних з огляду на їх економічну та експлуатаційну привабливість. До кінця 2022 року планувалося звести 65 тис км багаторядних автомагістралей.
Крім прямих плюсів цементобетонних доріг є ще й опосередковані, такі як:
- підвищення безпеки руху за рахунок зменшення гальмівного шляху в порівнянні із асфальтобетонними дорогами (до 20 %) в звʼязку із відсутністю теплових або силових деформацій;
- відсутність необхідності закривати дороги повністю або частково для поточного ремонту, а значить зменшення заторів на дорогах, а значить зменшення втрат робочого часу та викидів у атмосферу;
- економія палива на 3-7% (в деяких випадках до 20%) в звʼязку із зменшенням куту тертя;
- збільшення показнику світловідбивання в темну пору доби, що робить автомобільний рух більш безпечним;
- підтримка регіональної економіки: в тій чи іншій мірі постачання складових для бетонних доріг відбувається регіональними компаніями;
- бетон є матеріалом, що підлягає вторинній переробці, а значить зменшує негативний вплив діяльності людини на екологію;
- відсутність нафтопродуктів у складі робить цементобетонні дороги набагато більш дружніми до довкілля в порівнянні із асфальтобетонними;
- цементобетонні дороги володіють пожиттєво властивістю поглинати СО2.
Типові бетонні дороги – це краща альтернатива зі своїми «але»
Твердження, що цементобетонні дороги більш витривалі в порівнянні із асфальтобетонними не означає, що вони взагалі не руйнуються.
Структура бетону пронизана мікротріщинами, порами та капілярами, що робить його легкопроникним для води та водорозчинних хімікатів. Якщо не знижувати показник проникності бетону, це значно скоротить термін та якість його експлуатації.
Так як дороги експлуатуються за різних погодних та кліматичних умов, а деякі з них (мороз, надто вітряна або посушлива погода) є передумовою виникнення мікротріщин в бетоні, то руйнація такого бетону є закономірною. Крім того, тріщини можуть виникати і в процесі експлуатації в звʼязку із прорахунками в проєкті, порушенні умов експлуатації, неякісних матеріалів. Все це робить можливим проникнення води вглиб бетонної матриці, а отже пришвидшує процес внутрішнього її руйнування.
Дороги, що експлуатуються в складних кліматичних умовах, для яких характерними є велика кількість циклів «замерзання-розмерзання», схильні до руйнування внаслідок розшарування поверхневого шару. Адже вода, що потрапила в поверхневі шари бетону, замерзаючи, збільшується в обʼємі (до 9%) і розриває його зсередини за рахунок осмотичного та гідравлічного тиску, тим самим збільшуючи глибину проникнення. Цей процес безкінечний.
Крім води, вглиб бетону проникають солі та протильодові реагенти, які ще більше посилюють процес його внутрішнього руйнування, в тому числі й руйнування арматурного каркасу. Тому звичайні бетонні дороги заборонено обробляти протильодовими реагентами в перший рік експлуатації. Крім того, перший рік потрібно забезпечити швидке водовідведення та прибирання снігу щоби зменшити водопоглинання. Це додає зайвих складнощів в експлуатації цементобетонної дороги, а у випадку неможливості реалізації цих вимог призведе до передчасного її руйнування.
Дороги в прибережній морській зоні підпадають під руйнівний вплив хлоридів, що знижують лужність бетону. А це в свою чергу, призводить до пришвидшеного кородіювання арматурного каркасу. Як наслідок, корозійна сталь збільшується в обʼємі, створює надмірне внутрішнє напруження в бетоні і руйнує захисний його шар.
Пошкодження доріг, викликані лужно-кремнеземистими реакціями, також зумовлені наявністю води всередині. Саме тому питання довговічності цементобетонних доріг це питання зниження їх проникності.
Новий рівень дорожнього будівництва із домішкою PENETRON ADMIX
PENETRON ADMIX – є єдиною в світі домішкою, що має доведену ефективність в питаннях збільшення довговічності бетону, в тому числі цементобетонних доріг. PENETRON ADMIX знижує проникність бетону за рахунок ущільнення його мікротріщин, пор і капілярів водонерозчинними кристалами. Ці кристали утворюються внаслідок реакції між хімічно активними складовими матеріалу, водою та продуктами гідратації цементу в бетоні (гідроксиди кальцію та алюмінію). Процес кристаллоутворення не обмежений у часі і активується щоразу із виникненням нових мікротріщин із шириною розкриття до 0,5 мм та появою води у них. Таким чином, бетон із домішкою PENETRON ADMIX стає практично водонепроникним із здатністю самозаліковувати тріщини. Вода та водорозчинні хімікати більше не зможуть проникати вглиб цементобетонних доріг та руйнувати їх із середини, що в свою чергу, збільшує їх довговічність.
Ефективність PENETRON ADMIX в питаннях довговічності бетонних конструкцій обумовлюється рядом факторів.
По-перше, бетон із домішкою PENETRON ADMIX має кращі показники міцності в порівнянні із «чистим». Це, в свою чергу, зменшує ризик появи експлуатаційних мікротріщин.
По-друге, такий бетон має кращі показники міцності на згин та розтяг, що робить його більш придатним до використання в дорожньому будівництві, де присутнє постійне динамічне навантаження.
Порівняння показників міцності на згин та на стиск
Той факт, що між проникністю бетону і його довговічністю є прямий зв'язок, очевидний. Чим нижча проникність – тим вища довговічність.
PENETRON ADMIX був спеціально розроблений для зниження проникності будь якої бетонної конструкції. Високоякісне цементобетонне дорожнє покриття із цією домішкою демонструє скорочення показників водопроникності на 97.6%.
Водопроникність цементобетонного дорожнього покриття
Дороги, особливо ті, що експлуатуються в складних кліматичних умовах, відтепер можуть бути більш захищені від природнього руйнування. Запобігаючи проникненню хлоридів, протильодових реагентів та інших агресивних речовин вглиб бетонної матриці, ми продовжуємо термін експлуатації таких шляхів, зменшуємо рівень витрат на їх експлуатацію.
Проникнення хлоридів вглиб бетонів із PENETRON ADMIX на 50% нижче в порівнянні із необробленими.
Порівняння показників проникнення хлоридів
Метро (Сантьяго-де-Чилі)
Унікальна властивість самозаліковувати тріщини із шириною розкриття до 0,5 мм властива всім бетонним конструкціям із додаванням PENETRON ADMIX, що перманентно ущільнює, а значить зміцнює їх. Цей процес абсолютно автономний, він активується відразу із появою нових насичених водою тріщин.
Доведено, що бетон із додаванням PENETRON ADMIX має довший на 60 років термін експлуатації (теоретичний розрахунок, у відповідності із законом Фіка), навіть у складних кліматичних умовах.
Ефективність та економічну доцільність використання домішки PENETRON ADMIX в дорожньому будівництві підтверджено чималою кількістю проектів, в тому числі державних, по усьому світу.
Враховуючи все вищезазначене можна зробити наступні висновки:
- Цементобетонні дороги – найкращий вибір дорожнього одягу в кліматичних умовах України.
- Цементобетонні дороги – більш безпечна, ефективна та економна альтернатива стандартним асфальтобетонним дорогам.
- Звичайні цементобетонні дороги мають один вагомий недолік – значне водопоглинання в перші 3 роки експлуатації, що в умовах великої кількості циклів замерзання протягом 1 року експлуатації є передумовою їх передчасного руйнування.
- Сучасні домішки до бетону, що мають на меті знизити показники водопоглинання –це шлях до підвищення його довговічності.
- Penetron Admix – єдина домішка до бетону, що має підтверджену ефективність у знижені водопоглинання бетоном, збільшення його довговічності та ефект самозаліковування мікротріщин.