ВПЛИВ СПЕЦІАЛЬНИХ МОДИФІКУЮЧИХ ДОБАВОК НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОРІЖНОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНУ В УМОВАХ СУЧАСНИХ ЛОГІСТИЧНИХ ВИКЛИКІВ

Анотація

У науковій статті теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено ефективність застосування комплекса модифікуючих добавок для підвищення експлуатаційних властивостей дорожнього цементобетону в умовах інтенсифікації логістичних навантажень. Актуальність дослідження зумовлена правовим режимом воєнного стану в Україні, який спричинив перебудову транспортних маршрутів та збільшення руху надважких автопоїздів. Доведено, що традиційні асфальтобетонні покриття за таких умов швидко пошкоджуються через накопичення пластичних деформацій та утворення колійності. Надійною альтернативою, здатною гарантувати безперебійний транзит вантажів, визначено монолітні цементобетонні плити, що функціонують як пружні розподільчі елементи дорожнього одягу жорсткого типу та забезпечують стабільний 30-річний життєвий цикл магістралей.

Основну увагу зосереджено на розробці та лабораторній верифікації рецептури цементного композиту з полікомпонентним модифікуванням. Авторами доведено синергетичний ефект «тріади» добавок, що включає 0,8 % полікарбоксилатного ефіру MasterGlenium ACE, 0,05 % повітровтягувального модифікатора MasterAir та 0,9 кг/м³ поліпропіленової мікрофібри для дисперсного армування. Завдяки механізму стеричного відштовхування частинок в’яжучого на нанорівні досягнуто зниження водопотреби суміші до значень В/Ц = 0,34. Фізико-механічними випробуваннями зафіксовано приріст міцності на стиск із 45,2 до 61,4 МПа, а міцності на розтяг при згині — з 4,4 до 5,4 МПа. Сформована надщільна матриця з амортизуючими пор-демпферами дозволила знизити коефіцієнт стираності до 0,40 г/см² та підвищети солеморозостійкість до F 300, нейтралізуючи руйнівну дію «зсувних ударів» при гальмуванні важкої техніки масою понад 40 тонн.

Важливим технологічним результатом є встановлення закономірностей ранньої кінетики структуроутворення. Модифікований бетон досягає 68 % від проектної міцності (35,4 МПа) вже на 3-тю добу твердіння, що у 4 рази скорочує термін блокування логістичних маршрутів та оптимізує терміни нарізання деформаційних швів.

Економічну доцільність складів підтверджено шляхом моделювання вартості життєвого циклу (LCC) за ISO 15686-5. Стартове підвищення інвестицій на 210 тис. грн на 1 км магістралі через введення добавок (1–1,2 % від вартості суміші) повністю нівелюється зниженням інтегрального значення чистої теперішньої вартості (NPV) на 24 %. Це зменшує витрати на ремонти на 40 % протягом перших 18 років експлуатації та забезпечує 3 % економії пального для перевізників.