Элементы из бетона на некондиционных заполнителях для проводящей сети мелиоративных систем

Актуальность. По мнению ведущих отечественных ученых, на межхозяйственной и хозяйственной сети с высокой эксплуатационной надежностью, доля технически совершенной сети должна быть не менее 40-50 % от всей её протяженности, а на внутрихозяйственной – должна составлять не менее 70 %. Выполнение указанных рекомендаций обеспечит высокий КПД проводящей сети и системы в целом, предотвратит значительный подъем уровня грунтовых вод, создаст благоприятный эколого-мелиоративный режим на орошаемых землях. Одно из решений – наращивание производства сборных железобетонных элементов – лотков, труб, плит для использования: взамен элементов пришедших в негодность по истечении срока эксплуатации или преждевременно; в качестве облицовок земляных каналов; вместо земляных каналов. Масштаб задач требует наращивания производства бетона на заводах и полигонах, что предполагает добычу c последующей переработкой и транспортировкой значительных объемов сырьевых материалов. Принимая во внимание актуальность проблемы минимизации затрат, одной из основных задач в мелиоративном и гидротехническом строительстве, несомненно, является создание объектов с минимальной сметной стоимостью. Задача такого формата может быть разрешена с использованием ресурсосберегающих технологий, которые дают возможность вместе с другими решать и задачи применения недорогих строительных материалов в качестве сырьевой основы.

Объект. Объектом исследований являются сборные элементы мелиоративных систем.

Материалы и методы. Для решения рецептурно-технологических задач использовали методы теории планирования эксперимента с последующим построением геометрического образа функции отклика. В качестве компонентов смеси для проведения исследований использовался цемент М500 (г. Новороссийск, Краснодарский край), щебень-песчаник крупностью 5-40 мм (х. Верхний Потапов, Ростовская область) с пылевидными и глинистыми включениями 3,0-4,0%, а так же отсев (высевка) 0-5 мм при измельчении песчаника с М_кр =2,50. Придерживались следующих условий:
1. Сумма расходов цемента и высевки равна 950 кг/м³
2. Количество щебня – 1270 кг/м³.
Бетонные смеси на подобного рода заполнителях имеют малую подвижность, что затрудняет их перемешивание, а также формуемость и уплотнение при вибрации, что оказывает отрицательное влияние на качество бетона при эксплуатации. В связи с этим для компенсации отрицательного влияния таких заполнителей на качество бетона и надежность сборных элементов предлагается использовать пластифицирующую добавку в бетонную смесь – формиатно-спиртовый пластификатор, являющийся побочным продуктом производства спиртапентаэритрита, представляющего собой водный раствор формиата натрия, сиропообразующих веществ и полиспиртов – монопентаэритрита и полипентаэритритов. Из приготовленных смесей на виброуплотняющем столе изготавливались бетонные кубики с ребром 100 мм, помещаемые затем в лабораторную пропарочную камеру для ускоренного набора прочности. Что касается морозостойкости бетона, то эксплуатационная пригодность определялась по опытным данным, полученных при испытаниях стандартных кубических образцов c ребром 100 мм двадцативосьмисуточного возраста.

Результаты и выводы. Исследованиями показано, что использование недорогих некондиционных заполнителей в производстве лотков, труб, плит и других сборных элементов обеспечит снижение затрат при их изготовлении без снижения качества изделий. С целью уменьшения расхода цемента и исходного водосодержания смеси на заполнителях с увеличенным количеством загрязняющих примесей рекомендовано в качестве добавки использовать формиатно-спиртовой пластификатор. Доказано позитивное его воздействие на строительно-технические и эксплуатационные качества бетона, отвечающего установленным нормативным требованиям. Получена полиномиальная модель 2-го порядка, определена оптимальная дозировка рекомендованного пластификатора, позволяющая на 60-80% увеличить прочность бетона после тепловой обработки. Проведенные лабораторные испытания бетонных образцов на морозостойкость подтвердило соответствие бетона на местной сырьевой базе марке 300. Результаты проведенных исследований выявили возможность расширения сырьевой базы для производства лотков, труб, плит и других сборных железобетонных элементов за счет использования в бетоне недорогих местных некондиционных заполнителей с повышенным содержанием загрязняющих частиц.

1. Шевченко В. А., Щедрин В. Н., Куприянова С. В. Задачи и проблемы восстановления оросительных мелиораций на юге России. Мелиорация и водное хозяйство. 2023. № 3. С. 28–32.

2. Гулюк Г. Г. Эффективное развитие мелиоративного комплекса. Мелиорация и водное хозяйство. 2022. № 2. С. 2–6.

3. Абдразаков Ф. К., Чуркина К. И. Состояние оросительных каналов Саратовского Заволжья и пути повышения их эффективности. Аграрный научный журнал. 2020. № 4. С. 68–70.

4. Шилин А. А., Кириленко А. М., Знайченко П. А. Современный подход к разработке решений по ремонту железобетонных конструкций гидротехнических сооружений. Транспортное строительство. 2017. № 12. С. 6–10.

5. Ищенко А. В., Баев О. А. Оценка эффективности противофильтрационного экрана на Донском магистральном канале. Градостроительство и архитектура. 2017. Т. 7. № 4. С. 51–56.

6. Турлов А. Г. Строительство и реконструкция водохозяйственных сооружений: учебное пособие. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2014.113 с. http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id =473891.

7. Косиченко Ю. М., Баев О. А. Гидромеханическое решение задачи водопроницаемости экрана нарушенной сплошности. Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2018. № 4. С. 3–11.

8. Ханов Н. В., Еремеев А. В., Гурьев А. П. Исследование фильтрационных характеристик геомата с заполнителем из щебня и битум-полимера. Природообустройство. 2018. № 4. С. 48–53.

9. Косиченко Ю. М., Баев О. А., Гарбуз А. Ю. Оценка комплексной реконструкции и модернизации оросительных систем. Мелиорация и водное хозяйство. 2021. № 2. С. 6–11.

10. Федоров В. М., Васильева Е. В., Яковенко Е. А. Безопасные и надежные сооружения водохозяйственных систем из укатанных бетонов. Новочеркасск: Лик, 2019. 166 с.

11. Семененко С. Я. и др. Способ реконструкции деформационных швов противофильтрационных бетонных и железобетонных облицовок гидротехнических сооружений. Мелиорация и водное хозяйство. 2017. № 1. С. 31–35.

12. Козлов К. Д., Ханов Н. В., Фартуков В. А., Козлов Д. В. Исследования гидродинамического воздействия водного потока на защитное покрытие из геосинтетического материала. Строительство: наука и образование. 2018. Т. 8. № 1 (27). С. 108–117.

13. Давиденко В. М. и др. Причины разрушения и концепция ремонта бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений. Известия ВНИИГ им Б. Е. Веденеева. 2017. Т. 286. С. 3–9.

14. Абдразаков Ф. К., Рукавишников А. А., Сафин Э. Э. Покрытие оросительных каналов инновационным бетонным полотном и адаптивные способы их эксплуатации. Мелиорация и водное хозяйство. 2023. № 2. С. 27–31.

15. Куприянова С. В., Власов М. В. Установление и комплексное использование критериев оценки эффективности различных видов ресурсов агромелиоративных систем. Мелиорация и водное хозяйство. 2022. № 1. С. 32–36.

16. Хисматуллин М. М. Цифровые технологии в орошаемом земледелии. Мелиорация и водное хозяйство. 2022. № 2. С. 28–32.