Введение к работе
Актуальность проблемы. В южной части России есть районы, сельскохозяйственные угодия которых находятся в засушливой и крайне засушливой зонах. Для этих районов характерны продолжительное знойное лето с высокой дневной температурой воздуха (30С и выше) и его низкой относительной влажностью (менее 35 %) и холодная зима. Также наблюдаются большие перепады температуры и влажности воздуха днем и ночью. К таким районам относят Дагестан, Калмыкию и восточную часть Ставропольского края. Без орошения земель здесь трудно рассчитывать на высокую продуктивность сельскохозяйственных угодий.
Практика строительства и эксплуатации каналов в районах с сухим жарким климатом показывает, что недоучет климатических условий приводит к резкому снижению качества бетонных облицовок и долговечности каналов, а в некоторых случаях приводит к их преждевременному разрушению.
Устройство монолитных бетонных облицовок является надежным и наиболее экономичным противофильтрационным мероприятием, отвечающим современным требованиям к оросительным системам. Ориентация на устройство монолитных бетонных облицовок позволяет использовать наиболее целесообразную поточную технологию с применением единого комплекса взаимосвязанных и взаимодополняющих землеройно-транспортных и бетоноукладочных машин и механизмов.
При строительстве каналов на современном этапе необходим поиск рациональных и конкурентоспособных решений, обеспечивающих высокое качество производимых работ. Одним из направлений, позволяющих исключить трудоемкие операции по уходу за бетоном и значительно сократить сроки набора критической прочности относительно влагопотерь, является тепловая обработка. Одним из достоинств тепловой обработки является возможность полностью механизировать процесс при строительстве каналов в условиях сухого жаркого климата. Это обстоятельство позволяет увеличить производительность работ, повысить качество бетонных облицовок и уменьшить сроки сдачи каналов в
4 эксплуатацию.
Исследования тепловой обработки бетона проводили С. А. Миронов, Е. Н. Малинский, Б. А. Крылов, Н. Н. Данилов, А. С. Арбеньев, Л. А. Малинина, П. С. Колобков, А. И. Ли, Д. С. Михановский, Ю. Б. Монфред, С. Д. Зильберберг и др.
Использование органических теплоносителей при тепловой обработке позволяет обеспечить высокий темп набора прочности монолитных бетонных облицовок, что подтверждено зарубежным опытом. У нас этот вид тепловой обработки не получил широкого применения из-за недостатка исследований в этой области.
При строительстве в условиях сухого жаркого климата также необходимо учитывать и влияние грунтов основания на рабогу облицовок каналов. При этом затраты труда и материалов на возведение бетонных облицовок каналов должны быть минимальными.
Основанием бетонных облицовок могут быть как непросадочные, так и просадочные грунты. В случае непросадочных грунтов основной задачей является ликвидация негативного воздействия сухого жаркого климата. Наибольшие проблемы возникают при возведении облицовок каналов на просадочных грунтах. Специальные мероприятия, проводимые для устранения просадочных явлений, не дают гарантии того, что основание канала не будет подвергаться просадке. Как показал опыт строительства и эксплуатации каналов на просадочных грунтах, при попадании воды на лессовый грунт происходит неравномерная просадка основания, даже после проведения специальных мероприятий.
Неравномерная просадка основания приводит к разрушению монолитных бетонных облицовок из-за возникающих усилий растяжения, которые появляются при отрыве грунта основания от бетонной облицовки. В силу своей жесткости бетонная облицовка канала не может проседать с грунтом. В результате локальных неравномерных просадок грунта бетонная облицовка начинает работать по другой конструктивной схеме, что приводит к ее разрушению от изгибающих сил.
5 В основу работы был положен поиск рациональных конструкций, а также
сочетания технологических приемов и тепловых факторов, обеспечивающих
качественное и эффективное строительство монолитных бетонных облицовок
каналов при минимальных затратах материалов и энергетических ресурсов.
Цель диссертационной работы. Основной целью диссертационной работы
является разработка и совершенствование конструкций и технологии
строительства облицовок каналов, возводимых в условиях сухого жаркого
климата при различных грунтах основания. В соответствии с поставленной целью
решались следующие задачи:
- исследовать соответствие двухслойных облицовок каналов расчетным
требованиям, предъявляемым к конструкциям;
исследовать конструктивные особенности двухслойных облицовок каналов, возводимых в условиях сухого жаркого климата;
- исследовать конструкции облицовок с базальтопластиковой арматурой,
возводимых на просадочных грунтах;
определить влияние тепловой обработки высокотемпературными органическими теплоносителями на конструкции облицовок каналов, возводимых в условиях сухого жаркого климата;
исследовать эффективность применения базальтопластиковой арматуры при строительстве облицовок каналов полнопрофильными бетоноукладочными комплексами скользящего типа с тепловой обработкой высокотемпературными органическими теплоносителями;
разработать технические рекомендации по возведению конструкций облицовок каналов в условиях сухого жаркого климата при различных грунтах основания.
Научная новизна работы:
экспериментально обоснована и проверена возможность применения двухслойных облицовок с целью обеспечения необходимых прочностных и эксплуатационных характеристик конструкций облицовок каналов, возводимых на непросадочных грунтах в условиях сухого жаркого климата;
экспериментально подтверждена возможность сокращения периода ухода за бетоном при строительстве монолитных облицовок каналов с использованием тепловой обработки высокотемпературными органическими теплоносителями;
опытным путем установлено значение критической прочности относительно влагопотерь гидротехнического бетона, используемого при возведении двухслойных облицовок;
экспериментально установлено, что тепловая обработка армированных облицовок высокотемпературными органическими теплоносителями при температурах до 80С включительно не влияет на прочностные и деформативные свойства базальтопластиковой арматуры;
экспериментально обоснована и проверена расчетом возможность применения базальтопластиковой арматуры в облицовках с целью обеспечения необходимых прочностных и эксплуатационных характеристик конструкций облицовок каналов, возводимых на просадочных грунтах в условиях сухого жаркого климата.
Достоверность результатов исследований обусловлена:
большим объемом экспериментального материала;
применением в исследованиях методик, соответствующих требованиям государственных стандартов;
оценкой показателей исследованных характеристик монолитных облицовок каналов на основе вероятностно-статистического анализа.
Практическая ценность заключается в том, что предложенные конструкции и технология возведения облицовок каналов позволяют применять их при строительстве мелиоративных каналов. Применение армированных облицовок дает возможность эффективно решать проблемы, возникающие при просадке грунта основания. Базальтопластиковая арматура обладает высокой коррозионной стойкостью, что позволяет продлить срок службы облицовок. По сравнению с традиционно применяемыми конструкциями облицовок армированные и двухслойные облицовки экономичнее по затратам труда и
7 материалов.
Апробация полученных результатов:
основные положения диссертационной работы докладывались и
обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции: "Проблемы
научного обеспечения развития эколого-экономического потенциала России",
проводившейся в Московском государственном университете
природообустройства в 2004 году и на заседаниях кафедр "Гидротехнические сооружения" и "Сельскохозяйственное строительство и архитектура" Московского государственного университета природообустройства.
Структура и объем диссертации:
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, иллюстрирована 49 рисунками и 29 таблицами. Список литературы содержит 113 наименований, втом числе 8 иностранных.
