Способ выполнения одежды каналов
Владельцы патента RU 2779306:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)
Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству, в частности к одежде каналов и способу ее выполнения, и может быть использовано при устройстве бетонных и железобетонных облицовок каналов, плотин и других гидротехнических сооружений, к которым предъявляются повышенные требования по водонепроницаемости и эксплуатационной надежности. Сущность изобретения заключается в том, что способ выполнения одежды каналов включает подготовку основания с покрытием его нефильтрующим материалом, укладку на него железобетонных плит с деформационными швами между ними, с наполнением каждого шва водопоглощающим материалом, уложенным на нефильтрующее основание, и с защитным заполнением из мелкозернистого бетона или цементно-песчаного раствора, при этом в состав защитного заполнения шва вводят добавку пергидроля в количестве 0,01-0,02% от массы цемента, а наружную поверхность защитного заполнения подвергают железнению. Техническим результатом является повышение водонепроницаемости и повышение прочности защитного заполнения деформационных швов облицовки, что способствует повышению эксплуатационной надежности сооружения в целом. 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может найти применение при устройстве сборных и монолитных бетонных и железобетонных облицовок каналов, плотин и других сооружений, к которым предъявляются требования по водонепроницаемости и эксплуатационной надежности.
Известно применение для омоноличивания сборных конструкций безусадочных и расширяющихся цементов на основе глиноземистого клинкера или портландцемента (Воробьев В.А., Комар А.Г. Строительные материалы. М.; 1971 с. 138). Однако, такие расширяющиеся цементы весьма дефицитны и дорого стоят, что сдерживает их широкое применение.
Наиболее близким к предлагаемой облицовке каналов является техническое решение (см. а.с. SU №1335620А1, E02B 3/16, E02B 5/02, опубл. 07.09.1987) согласно которому одежда каналов включает уложенные на подготовленное основание железобетонные плиты и деформационные швы, каждый из которых снабжен противофильтрационным элементом, защитным заполнением шва и слоем водопоглощающего материала между противофильтрационным элементом и защитным заполнением.
Недостатком данной одежды каналов является относительно невысокая водонепроницаемость защитного заполнения шва, связанная с усадкой раствора или мелкозернистого бетона, использованных для заполнения шва, его неплотным из-за этого, примыканием к облицовочным плитам, а также недостаточной плотностью и прочностью верхней части защитного заполнения шва, подвергающейся действию атмосферных осадков и другим неблагоприятным воздействиям в процессе эксплуатации.
Недостаточная водонепроницаемость деформационных швов может привести к потерям воды из каналов, избыточному увлажнению основания, подъему уровня грунтовых вод, вторичному засолению почвы и выходу из сельхозоборота участков в зоне действия каналов. Вследствие этого, даже при надлежащем качестве облицовочных плит, из-за пониженной водонепроницаемости деформационных швов снижается общая эксплуатационная надежность одежды каналов в целом.
Задача изобретения - совершенствование одежды каналов и способа ее выполнения.
Сущность изобретения заключается в том, что способ выполнения одежды каналов, включающий подготовку основания с покрытием его нефильтрующим материалом, укладку на него железобетонных плит с деформационными швами между ними, с наполнением каждого шва водопоглощающим материалом, уложенным на нефильтрующее основание, и с защитным заполнением из мелкозернистого бетона или цементно-песчаного раствора, при этом в состав защитного заполнения шва вводят добавку пергидроля в количестве 0,01-0,02% от массы цемента, а наружную поверхность защитного заполнения подвергают железнению.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении водонепроницаемости и повышении прочности защитного заполнения деформационного шва. Результат достигается тем, что в состав защитного заполнения шва вводят добавку пергидроля в количестве 0,01-0,02% от массы цемента, а верхнюю поверхность заполнения шва подвергают железнению.
Сущность изобретения заключается в том, что при введении в состав мелкозернистого бетона или раствора, используемого для защитного заполнения деформационного шва, добавки пергидроля. Последний в щелочной среде разлагается с выделением газообразного кислорода по схеме:
2Н2О2 2Н2О + О2
При этом происходит некоторое увеличение объема материала заполнения шва, за счет чего устраняется усадка и обеспечивается тесный контакт его с плитами одежды каналов.
Процесс железнения бетона приводит к существенному уплотнению и упрочнению его верхнего слоя, что также способствует повышению водонепроницаемости и эксплуатационной надежности одежды каналов в целом.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Одежда каналов состоит из уложенных на подготовленное основание 1 железобетонных плит 2. Образующийся между плитами деформационный шов снизу изолирован от основания уложенным по нему нефильтрующим материалом, например полимерной пленкой 3. Нижнюю часть шва заполняют водопоглощающим материалом 4, например пылевидными отходами камнедробления, керамзитового производства и др. Оставшуюся часть шва заполняют цементно-песчаным раствором или мелкозернистым бетоном 5. Верхнюю поверхность защитного заполнения деформационного шва 6 уплотняют и упрочняют путем ее железнения.
Выполнение одежды каналов в соответствии с предлагаемым способом состоит из следующих операций.
На подготовленное основание 1 укладывают железобетонные плиты 2 одежды каналов по покрывающему основание нефильтрующему материалу 3, например полимерной пленке. Деформационный шов между плитами снизу изолирован от основания этим же материалом 3.
Нижнюю часть пространства деформационного шва заполняют тонкодисперсным водопоглощающим материалом 4, например, золой-уноса ТЭС, пылевидными отходами камнедробления, керамзитового производства и др.
В состав защитного заполнения деформационного шва 5 вводят добавку пергидроля в количестве 0,01-0,02% от расхода цемента. Приготовленную смесь с добавкой пергидроля укладывают непосредственно на слой водопоглощающего материала. После начала схватывания цемента, по достижении верхней частью защитного заполнения шва достаточной начальной прочности, выполняют железнение открытой поверхности шва.
Повышение прочности, плотности и водонепроницаемости материала шва можно объяснить сокращением усадки твердеющего раствора или мелкозернистого бетона, заполняющего шов, обусловленным введением в смесь добавки пергидроля, а также удалением избыточной воды затворения из раствора и бетона за счет водопоглощающей прослойки. Кроме того, железнение открытой поверхности шва способствует ее упрочнению и защищает заполнение шва от негативных температурно-влажностных воздействий окружающей среды в период эксплуатации.
При этом под термином «надежность» понимают способность системы выполнять в течение определенного срока все заранее заданные функции, не допуская отказов, то есть наступления недопустимых состояний для объекта в целом или отдельных его элементов (2. Мирцхулава Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений. М.: Колос, 1974. с. 279).
Пример осуществления изобретения.
Для приготовления смесей, используемых в защитном заполнении швов, применяют портландцемент марки 500 Себряковского цементного завода и песок с модулем крупности Мк = 1,51 Мишкинского месторождения Ростовской области.
Оптимальное количество добавки пергидроля в смесь для защитного заполнения швов принимают по результатам прочностных испытаний образцов изготовленных по предлагаемому способу, но без железнения верхней поверхности. Расход воды затворения при этом подбирают из условия равноподвижности смеси по расплыву конуса на встряхивающем столике. Полученные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
| № опыта | Соотношение компонентов смеси, мас.ч. цемент:песок:вода (Ц:П:В) | Расход цемента, кг/м3 | Расход пергидроля, % от массы цемента | Результаты | |
| расплыв конуса, мм | прочность при сжатии в 7 суток, МПа/% | ||||
| 1 | Исходный состав Ц:П:В = 1:5:0,76 |
300 | 0 | 115 | 15,6/100 |
| 2 | Ц:П:В = 1:5:0,75 | 300 | 0,005 | 112 | 15,3/98 |
| 3 | Ц:П:В = 1:5:0,72 | 300 | 0,010 | 116 | 16,1/103 |
| 4 | Ц:П:В = 1:5:0,73 | 300 | 0,015 | 116 | 16,4/105 |
| 5 | Ц:П:В = 1:5:0,71 | 300 | 0,020 | 115 | 15,2/104 |
| 6 | Ц:П:В = 1:5:0,70 | 300 | 0,025 | 116 | 14,8/95 |
Как видно из данных табл. 1, выход за пределы расхода добавки 0,01-0,02% от расхода цемента в обе стороны снижает прочность защитного заполнения швов. С этой точки зрения именно вышеуказанный диапазон добавки пергидроля является оптимальным для защитного заполнения швов.
Из приготовленных смесей формуют образцы-кубы с ребром 100 мм в формах со съемным дном, для определения прочностных показателей и образцы-цилиндры диаметром и высотой 150 мм для испытаний на водонепроницаемость. Формы без дна устанавливают в поддоны со слоем золы-уноса толщиной 30 мм, после чего их заполняют растворной или мелкозернистобетонной смесью заданного состава и уплотняют ее штыкованием. После 28-ми суточного твердения опытные образцы испытывают на прочность и водонепроницаемость стандартными методами. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2
| № п.п. | Способ изготовления образцов | Состав защитного заполнения швов из раствора Ц:П:В, мас.ч. | Расход цемента, кг/м3 | Расход пергидроля, % от массы цемента | Результаты опытов | ||
| расплыв конуса, мм | прочность при сжатии в 28 суток, МПа/% | марка по водонепроницаемости | |||||
| 1 | По SU №1335620А1 | 1:5:0,76 | 300 | 0 | 115 | 17,8/100 | W2 |
| 2 | Предлагаемый | 1:5:0,74 | 300 | 0,01 | 116 | 22,4/126 | W8 |
| 3 | По предложению, но без добавки пергидроля | 1:5:0,73 | 300 | 0 | 115 | 20,6/116 | W4 |
| 4 | По предложению, но без железнения | 1:5:0,72 | 300 | 0,01 | 116 | 18,3/103 | W2 |
Результаты сравнительных испытаний, представленные в таблице 2, показали, что предлагаемый способ (№2) повышает прочность материала заполнения шва на 26% по сравнению с наиболее близким аналогом А.с. 1335620 (№1) и его водонепроницаемость с марки W2 до марки W8. При этом эффект совместного применения добавки пергидроля и железнения поверхности шва неаддитивен арифметической сумме эффектов раздельного использования железнения (№3), давшего прирост прочности 16% и добавки пергидроля (№4), давшего прирост прочности 3%.
Способ выполнения одежды каналов, включающий подготовку основания с покрытием его нефильтрующим материалом, укладку на него железобетонных плит с деформационными швами между ними, с наполнением каждого шва водопоглощающим материалом, уложенным на нефильтрующее основание, и с защитным заполнением из мелкозернистого бетона или цементно-песчаного раствора, отличающийся тем, что в состав защитного заполнения шва вводят добавку пергидроля в количестве 0,01-0,02% от массы цемента, а наружную поверхность защитного заполнения подвергают железнению.
