Введение к работе
Актуальность работы. Проблема ресурсосбережения при строительстве и реконструкции каналов водохозяйственного и мелиоративного назначения характеризуется двумя аспектами: во-первых, возведение гидромелиоративных сооружений является одной из наиболее матсриапоёмких отраслей, а во-вторых, качество и надежность этих систем должны обеспечивать экономию водных ресурсов, втом числе за счет прсдагвращеиия фильтрационных потерь воды. Последнее диктуется тем, что ресурсы пресной воды во многих регионах близки к исчерпанию. Одновременно с этим, нерациональное водопользование влечет за собой подъем уровня фунтовых вод, заболачивание и засоление земель, эрозию почвы и другие негативные последствия.
Анализ сравнительной эффективности различных вариантов противофильт-рационной защиты на каналах свидетельствует о том, что предпочтительными являются сборные облицовки из железобетонных плит НПК с заделкой стыков цементно-песчаным раствором. Однако применение таких облицовок диктует весьма жесткие требования к качеству заполнителей для получения гидротехнического бетона надлежащей прочности и водонепроницаемости.
Вместе с тем, происходящее в настоящее время резкое удорожание добычи, переработки и транспортировки минерального сырья, а также острый дефицит инвестиционных средств на реконструкцию и техническое перевооружение существующих предприятий обусловливает актуальность решаемых в данной работе вопросов научного обоснования и технического совершенствования технологии строительства каналов с использованием местных низкокачественных сырьевых ресурсов и существующего технологического оборудования.
При повышении эксплуатационной надежности объекта обычно снижается ресурсопотребление в заданных условиях. При проектировании облицованного канала наиболее сложной из гидравлических задач является назначение незаи-ляющей скорости. При невыполнении условий транспорта наносов по облицованному каналу за счет заиления из-за потери пропускной способности график подачи воды не обеспечивается. При очистке часто нарушается облицовка канала, и увеличиваются затраты на текущие ремонты.
Несмотря на то, что перечисленным вопросам всегда уделялось определенное внимание с момента развития мелиорации в России, а тлкже в других странах СНГ, эта проблема не уірачивает своей актуальности и по сои день.
Целью диссертационной работы является разработка ресурсосберегающей технологии устройства высококачественных бетонных монолитных и сборных железобетонных противофильтрационных облицовок каналов с использованием местных заполнителей, содержащих сверхнормативные количества загрязняющих пылевидных и глинистых примесей, без их предварительной промывки и обогащения, а также разработка метода оценки незаиляющей скорости с позиции гидравлики и теории надежности. Для достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи:
-обобщение и анализ опыта применения различных технических решений противофкпьтрационных защит каналов;
-теоретическое обоснование возможности получения прочного и водонепроницаемого бетона для облицовок каналов на некондиционных заполнителях;
-разработка математических моделей, характеризующих влияние рецентур-но-технологических факторов и длительность предварительной обработки некондиционных заполнителей в процессе двухстадийного приготовления бетонной смеси на прочность и водонепроницаемость бетона для нротнвофильтраци-онных облицовок каналов;
-разработка методов оценки водонепроницаемости бетона для лабораторных и натурных условий и определения его структурно-механических показателей при новой ресурсосберегающей технологии приготовления бетонных смесей на некондиционных заполнителях;
-испытание полученных бетонов для противофильтрационных облицовок каналов в натурных условиях и разработка методических рекомендаций по , оценке эксплуатационно-технического состояния облицовок канала;
-обобщение и анализ данных натурных исследований по изучению транспортирующей способности потока на действующих каналах СНГ и разработка рекомендаций по расчету незаиляющей скорости в облицованном канале с целью повышения его эксплуатационной надежное.
Научная новизна работы соегоит в том, что:
-теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения прочного и водонепроницаемого бетона для облицовок каналов на некондиционных по содержанию пылевидных и глинистых примесей заполнителях при разработанной двухстадийиой технологии нригоювления бетонных смесей;
-получены математические модели, характеризующие влияние таких рс-цептурно-технологических факторов как количество воды затворення, дозировка поверхностно-активной добавки отхода производства пентаэритрнта СФС и длительность предварительной обработки некондиционных заполнителей п процессе двухстадийного приготовления бетонной смеси на прочность и водонепроницаемость бетона для противофильтрационных облицовок каналов;
-предложена модернизированная экспресс-методика оценки водонепроницаемости бетона для лабораторных и натурных исследований, базирующаяся на определении параметров фильтрации воздуха;
-разработан комплекс физико-химических воздейсгвий на структурообра-зовшше песчаного бетона, заключающийся в обработке в смесителе некондиционного песка частью воды затворения с добавкой отхода производства нента-эритрита СФС в сочетании с введением в смесь комплексной расширяющей добавки, содержащей алюминиевую пудру и гранулированный сульфат натрия, являющийся отходом производства синтетических моющих средств, что обеспечивает получение эффективного расширяющегося материала для омоиоличи-вания стыковых швов сборных облицовок каналов;
-комплексом независимых методов определения показателей таких свойств как прочность, трещиностойкость, пористость и проницаемость, установлено положительное влияние разработанной новой технологии приготовления бетонных смесей на некондиционных заполнителях на строительно-технические и эксплуатационные свойства получаемых бетонов для противофилырацнон-ішх облицовок каналов;
-разработана методика оценки незаиляющей скорости в облицованном канале с позиций гидравлики и теории надежности.
Приоритетная новизна разработанной ресурсосберегающей технологии защищена патентом Российской Федерации на изобретение № 2028279 "Способ приготовления бетонных смесей".
Достоверность результатов исследований обеспечена статистическими оценками ошибок эксперимента и всроятиостпо-сттистичсскои проверкой по критерию Фишера адекватности и информационной ценности построенных математических моделей; использованием взаимно- независимых методов определения структурно-механических свойств исследуемых материалов и подтверждения экспериментальных данных результатами производственной проверки в условиях Манычской оросительной системы Ростовской области.
Практическое значение результатов исследований заключается в разработке конкретных рекомендаций по применению новой ресурсосберегающей технологии приготовления бетонных смесей на некондиционных заполнителях, направленной на расширение сырьевой базы гидромелиоративного строительства, снижение затрат на устройство протииофильтрационных облицовок и уменьшение фильтрационных потерь воды в каналах.
Апробация работы Основные положения диссертации доложены на секции №4 Челябинской областной научно-практической конференции " Прогрессивные методы строительства и рациональное использование строительных материалов" - г. Челябинск, 1989г.; научно-техническом совете Министерства мелиорации и водного хозяйства РСФСР "Строительство гидроузла на слиянии рек Пахры и Мочи" - г. Москва, 1990; научно-технической конференции "Повышение эффективности и качества сельскохозяйственного строительства Ростовской области" - г. Пролетарок Ростовской области, 1993г.; региональном научно-практическом семинаре-совещании "Мелиорация земель как фактор устойчивого развития АПК" - г. Красноярск, 1998г.; научно-практической конференции "Эффективные материалы и технологии Новосибирского Государственного аграрного университета и Урало-сибирского дома экологической и научно-технической пропаганды" - г. Новосибирск, 1999г.; научно-технической конференции, посвященной 50-лстига журнала "Мелиорация и водное хозяйство" - г. Москва, 1999г.; научно-технических совещаниях, проводимых Департаментом Министерства сельского хозяйства и продовольствия г. Москвы и г. Коломны в 1995-1998гг.
В июне 1999г. предложенная методика экспресс-оценки водонепроницаемости бетона экспонировалась на ВВЦ (ВДНХ) и награждена медалью "Лауреат ВВЦ" (Удостоверение №2392 пост, от 02.08.99 №7 п. 15).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных литературных источников и приложений. Работа изложена на 192 сгр. машинописного текста и содержит 28 табл., 30 рис., библиографический список из 151 наименовании и 2 приложений, включающих акты производственных испытании.
