ВведениеТранспортные магистрали — основа современной экономики, от которых зависит развитие городов и связность регионов. Для этого требуются надежные и долговечные дорожные покрытия, создание которых возможно при использовании инновационного бетона, от которого сегодня требуется не просто прочность, а целый комплекс свойств: устойчивость к образованию трещин, стойкость к экстремальным температурам, воздействию противогололедных реагентов, а также идеальная ровность и способность стать основой для интеллектуальных систем [1-5]. Именно созданию такого высокотехнологического материала — по-настоящему «умного» и сверхнадежного посвящено научное исследование, ключевые результаты которого представлены в данной статье.Создание инновационного бетона, для верхнего дорожного покрытия возможно в результате проектирования его основных физико-механических показателей: для обеспечения быстрого и качественного проведения строительных работ требуется бетон с улучшенными реологическими свойствами;высокими показателями прочности на сжатие, которые должны соответствовать классу В45 и выше, чтобы обеспечить устойчивость покрытия к повышенным механическим нагрузкам от транспорта;бетон должен обладать исключительной механической прочностью на изгиб, как в раннем возрасте (1 – 7 суток), которая обеспечивает скорость строительства, качество выполнения операций и предотвращение дефектов (образования трещин) на этапе твердения, так и проектном возрасте (28 суток и далее), которая обеспечивает надежность, долговечность и безопасность дорожного покрытия;бетон должен обладать повышенной устойчивостью к истиранию, так как поверхность покрытия подвергается абразивному воздействию шипованной резины, кроме этого, бетон должен отличаться повышенной устойчивостью к внешним негативным воздействиям, в том числе воздействию осадков, что достигается высокой прочностью на изгиб и деформативностью.Решение указанных задач возможно в результате целенаправленного химического воздействия на бетонную систему при помощи новой химической добавки.Основой добавки являются ПАВ на основе поликарбоксилатных полимеров, которые обеспечивают повышение устойчивости бетона к трещинообразованию в возрасте 1-7 суток, что является критически важным моментом для технологии строительства и определяет возможность снятия боковой опалубки и нарезки температурно-усадочных швов.В качестве следующего компонента добавки использовали аминосодержащий полимер, который оказывает положительное влияние на повышение связности высокоподвижной самоуплотняющейся бетонной смеси, используемой при создании дорожного бетона с целью получения покрытия повышенной ровности с некоторой шероховатостью, обеспечивающей хорошее сцепление колеса с поверхностью дорожного покрытия.В качестве аминосодержащего компонента использовали пропилендиамин, образующий контакт с катионами кальция, входящими в состав минералов портландцемента и гидратных фаз, формируя прочную структуру, оказывая положительное влияние на физико-механические характеристики бетона.Для повышения реакционной активности создаваемой добавки в качестве дополнительного компонента вводили нанодисперсии диоксида кремния, SiO2, размером (10-9…10-7) м, присутствие которых обеспечивает взаимодействие с первоначально образованными гидратными фазами в бетонной системе, повышая химическую устойчивость бетона, а также его надежность и долговечность [6-12].Для дополнительного повышения морозостойкости использовали воздухововлекающую добавку, на основе древесной смолы, нейтрализованной едким натром с техническим названием СНВ в виде 5% водного раствора  [13-16].Методика исследованийОценку эффективности и совместимости исследуемых компонентов добавки проводили относительно контрольного бетона следующего состава: портландцемент класса I 42,5Н – 540 кг/м3; песок по ГОСТ 8736-2014 средней крупности — 700 кг/м3; щебень по ГОСТ 8267-93 с максимальной крупностью зерна 10 мм — 860 кг/м3; В/Ц = 0,56. Эффективность компонентов добавки оценивали по расплыву конуса по ГОСТ Р 59715-2022 и прочностным характеристикам возрасте 7 суток, по ГОСТ 10180-2012.Результаты проведенных исследований по оценке эффективности компонентов добавки представлены в Таблице 1.Таблица 1Оценка эффективности компонентов добавки№п/пПроект-ный класс бетона, ВРасход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кгРасплыв норм.конуса,смПрочность,(возраст 7 суток), МПаКоэфф.трещи-ностой-кости, Ктр. = Rизг./Rсж.ПЦКомпоненты добавки,% от массы цемента (кг)В, л(В/Ц)На сжатиеНа растяже-ниепри изгибеПоли-карбокси-латный полимер №1Поли-карбокси-латный полимер №2Пропи-лен-диаминНано-диспер-сии,SiO21234567891011121В45540контрольный состав300(0,56)3840,64,70,116----2В455400,6---227(0,42)5446,75,40,1163В455400,8---227(0,42)5846,75,40,1154В455401,0---227(0,42)5847,05,40,1155В455400,80,4--227(0,42)6147,95,650,1186В455400,80,6--227(0,42)6549,15,90,127В455400,80,8--227(0,42)6649,65,90,128В455400,80,60,3-227(0,42)6652,16,250,129В455400,80,60,5-227(0,42)6854,16,50,1210В455400,80,60,7-227(0,42)6954,46,50,1211В455400,80,60,50,4227(0,42)6955,76,70,12112В455400,80,60,50,6227(0,42)7057,67,00,12313В455400,80,60,50,8227(0,42)7058,07,10,123 Результаты экспериментальных исследований показали, что совместное присутствие поликарбоксилатных полимеров эффективно, они обеспечивают эффект суперпластификации, повышая подвижность бетонной смеси на 71%. Рост прочности на изгиб превышает рост прочности на сжатие, что, по-видимому, является результатом образования сложных полимерных цепей.Наличие полос поглощения в области 1346–1240 см-1 на ИК-спектрах  подтверждают теоретическое предположение о взаимосвязи двух полимеров. Следующий компонент добавки, представленный пропилендиамином повышает прочность на сжатие и на растяжение при изгибе в одинаковой степени, возможно, в результате упрочнения структуры бетона при ее формировании, что обусловлено образованием новых контактов (по данным ИК-спектроскопических исследований) в области (600–610) см-1) между атомами азота аминсодержащих углеводородов с катионом Са2+ гидроксида кальция или гидросиликатов кальция.Нанодисперсии диоксида кремния проявили хорошую совместимость со всеми используемыми компонентами создаваемой добавки: дополнительно увеличили подвижность бетонной смеси, расплыв конуса составил 70 см, что соответствует марке РК2 в соответствии с ГОСТ Р59714-2022, повысилась устойчивость к трещинообразованию, что подтверждается увеличением коэффициента трещиностойкости, Ктр.=Rизг./Rсж. до значения 0,123, который выше, чем у контрольного состава на 7,0%, для высокопрочного бетона — это достаточно высокий показатель, особенно, в раннем возрасте, что повышает надежность проведения строительных работ.На основании полученных положительных результатов определено рациональное количество каждого компонента, входящего в состав создаваемой комплексной химической добавки.Состав комплексной химической добавки, мас.%:- водный раствор поликарбоксилатного полимера №1,r = 1,021 г/см3 и рН = (6,0 – 7,0)   32,0- водный раствор поликарбоксилатного полимера №2,r = 1,023 г/см3 и рН = 6,524,0- водный раствор пропилендиаминас плотностью r = 0,97 г/см3 и рН = 9,5 20,0- водный раствор золя кремниевой кислоты,содержащей нанодисперсии SiO2с плотностью r = 1,023 г/см3 и рН = 3,5       24,0 Результаты по оценке рационального количества добавки указаны в Таблице 2.При использовании КХД наилучшие результаты по показателям удобоукладываемости и прочности достигаются при ее введении в бетонную смесь в количестве (0,8 – 1,2)% от массы цемента, совместное присутствие рассматриваемых компонентов является благоприятным, придавая добавке эффект суперпластификации и стабилизации, что подтверждается увеличением подвижности бетонной смеси при уменьшении В/Ц отношения.Как указывалось выше, бетон для дорожных покрытий эксплуатируется в достаточно суровых условиях, постоянно подвергается интенсивным механическим, а также внешним негативным и температурным воздействиям.Таблица 2Оценка эффективности комплексной химической добавки№ п/пПроектныйклассбетона, ВРасход основныхкомпонентовна 1 м3 бетонной смеси,кгУдобоуклады-ваемость(расплыв конуса),смПрочность,МПа(возраст 7 суток)Коэффициенттрещиностойкости,Ктр. = Rизг./Rсж.ПЦКХД*,% от массыцементаВода(В/Ц)на сжатиена растяжениепри изгибе1234567891В45540-300(0,56)3840,64,70,1162В455400,4248(0,46)5948,05,70,1183В455400,6232(0,43)7054,06,50,1204В455400,8221(0,41)7260,07,40,1235В455401,0216(0,40)7462,07,80,1266В455401,2210(0,39)7460,07,70,1247В455401,4210(0,39)7457,06,90,122*КХД - разработанная комплексная химическая добавкаС целью повышения надежности и долговечности бетона целесообразно дополнительно рассмотреть использование воздухововлекающей добавки.В качестве воздухововлекающей добавки использовали 5% раствор СНВ (смолы нейтрализованной воздухововлекающей) в количестве 0,05% от массы цемента, которую вводили непосредственно в воду затворения, чтобы не вызвать коагуляцию разработанной комплексной химической добавки. Комплексные физико-механические характеристики дорожного бетона (Таблица 3) показали, что бетон целесообразно использовать для дорожных покрытий.Комплексные физико-механические исследования дорожного бетона проектного возраста показали, что прочность на растяжение при изгибе соответствует классу Вtb9,9 и морозостойкость марки F2400.Таблица 3Комплексные физико-механические показателимодифицированного бетонаПЦ,кг/м3КХД,% отмассыцемен-таДобавкаСНВ,% отмассыцементаВ, л(В/Ц)Удобо-уклады-ваемость(расплывконуса),смВоздухо-вовлече-ние, %Прочностьна сжатие,МПа/факт.классбетона,ВПрочностьнарастяже-ние приизгибе,МПа/факт.классбетона,ВtbКоэфф.трещино-стойкости,Ктр. =Rизг./Rсж.Марка поморозо-стойкости,F2Марка поводо-непрони-цаемости,WКоэфф.хим.стойкости,Кх.с.540--0,56382,957/В456,5/ Вtb5,20,11420080,435401,0-0,40743,685/В6812,3/Вtb9,90,145300120,875401,00,050,39764,783/В6612,0/Вtb9,60,144400140,89 Нанодисперсии диоксида кремния образуют новые гидратные фазы типа низкоосновного гидросиликата кальция — окенита 3СаО×SiO2×6H2O, для которого межплоскостное расстояние d/n=(3,56; 3,07; 3,05; 2,93; 1,80)×10-10 м. Окенит кристаллизуется в виде длинных волокон, твердость которого равна 5 [17-20].ВыводыНаучно-экспериментальные исследования показали перспективность использования разработанной комплексной химической добавки в сочетании с воздухововлекающей добавкой для создания самоуплотняющегося бетона с улучшенными физико-механическими характеристиками, который целесообразно рекомендовать к использованию при строительстве транспортных магистралей.