Повышение морозостойкости дорожного бетона за счет комплексного модифицирования структуры цементного камня

<jats:p>Разрушение цементобетона дорожных покрытий при попеременном замораживании и оттаивании в среде хлоридных противогололёдных реагентов развивается по двум частично независимым каналам. Первый связан с объёмом и связностью капиллярных пор цементного камня, второй определяется геометрией системы вовлечённого воздуха и описывается фактором расстояния. При подборе состава оба канала регулируются раздельно, из-за чего совокупный эффект комплексного модифицирования количественно не определён. Цель работы состоит в том, чтобы разделить вклад каждого канала в прирост числа циклов замораживания и оттаивания и получить расчётное соотношение, связывающее морозостойкость с двумя измеряемыми параметрами структуры. Построена авторская степенная модель числа циклов, параметры которой оценены методом наименьших квадратов по шести модельным составам с воздухововлекающей, суперпластифицирующей, пуццоланической и кремнийорганической гидрофобизирующей добавками; разложение прироста выполнено методом цепных подстановок. Эластичность числа циклов по фактору расстояния составила минус 0,68, по открытой капиллярной пористости минус 0,52. Четырёхкомпонентное модифицирование увеличивает число циклов со 118 до 412, причём 49,5% прироста даёт сокращение фактора расстояния с 0,52 до 0,16 мм, 40,5% приходится на снижение капиллярной пористости с 7,80 до 3,80%, оставшиеся 10,0% обеспечивает поверхностная гидрофобизация. Соотношение вкладов показывает, что основной резерв повышения морозостойкости дорожного бетона сосредоточен в геометрии воздушной фазы; при реально достижимой капиллярной пористости 4,30% марка F2300 обеспечивается только при факторе расстояния ниже 0,21 мм.</jats:p> <jats:p>Deterioration of cement concrete pavements under alternate freezing and thawing in the presence of chloride deicing agents proceeds through two partly independent channels. The first one relates to the volume and connectivity of capillary pores in the cement stone, the second one is governed by the geometry of the entrained air system and is described by the spacing factor. In mix design both channels are adjusted separately, so the joint effect of complex modification remains quantitatively undefined. The aim of the study is to separate the contribution of each channel to the increase in the number of freeze-thaw cycles and to obtain a computational relation linking frost resistance with two measurable structural parameters. An author's power-law model of the cycle number has been developed; its parameters were estimated by ordinary least squares over six model mixes containing air-entraining, superplasticizing, pozzolanic and organosilicon hydrophobizing admixtures, and the increment was decomposed by the chain substitution method. The elasticity of the cycle number with respect to the spacing factor equals minus 0,68, and with respect to open capillary porosity minus 0,52. Four-component modification raises the cycle number from 118 to 412, with 49,5% of the increment provided by the reduction of the spacing factor from 0,52 to 0,16 mm, 40,5% by the decrease of capillary porosity from 7,80 to 3,80%, and the remaining 10,0% by surface hydrophobization. The obtained ratio of contributions indicates that the main reserve for raising the frost resistance of road concrete lies in the geometry of the air phase; at an attainable capillary porosity of 4,30% the F2300 grade is reached only when the spacing factor falls below 0,21 mm.</jats:p>