ГИБКИЙ ЗАЩИТНЫЙ МАТ С БЛОКАМИ ИЗ БЕТОНА ПОВЫШЕННОЙ МОРОЗОСТОЙКОСТИ (ВАРИАНТЫ)

Техническое решение относится к области строительства, а именно к сооружениям для укрепления грунтовых поверхностей объектов как естественного, так и искусственного происхождения, подвергающихся воздействию потоков воды и колебанию низких температур. В частности, полезная модель может быть использована для защиты опор мостов, гребней плотин и дамб. Также данная полезная модель может быть использована при сооружении каналов, канав, стоков, при возведении защиты подводных переходов трубопроводов и иных инженерных сооружений, включая дорожные покрытия от размыва потоками воды.
Известен защитный мат из монолитных бетонных блоков, связанных между собой порядно и в рядах с зазором замоноличенным канатом (патентный документ RU 2129635 C1 от 27.04.1999).
Однако защитные маты зачастую работают в самых разнообразных условиях, включая и крайне неблагоприятные, постоянно подвергаясь воздействию воды, периодическому замораживанию, высоким механическим нагрузкам, химическому и биологическому воздействию, приводящему к коррозии элементов защитных матов. В результате подобной эксплуатации известного защитного мата возможно постепенное разрушение его бетонных блоков.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является увеличение срока эксплуатации гибкого защитного мата.
Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в повышении морозостойкости гибкого защитного мата.
Технический результат достигается благодаря следующему выполнению вариантов защитного мата.
В первом варианте своей реализации защитный мат содержит бетонные блоки, поры поверхностного слоя бетона в которых содержат материал, обеспечивающий гидроизоляцию блоков.
В частном случае материал обеспечивает гидроизоляцию приникающего типа.
Во втором своем варианте защитный мат содержит бетонные блоки, поры поверхностного слоя бетона в которых содержат материал, придающей поверхности блоков гидрофобные свойства.
Третий вариант защитного мата характеризуется тем, что защитный мат содержит бетонные блоки, поры поверхностного слоя бетона в которых заполнены полимерным композитным материалом.
В четвертом варианте защитного мата его блоки выполнены из бетона с добавкой для повышения морозостойкости.
Согласно пятому варианту выполнения защитного мата, содержащего бетонные блоки, данные блоки выполнены из бетона с водоредуцирующей добавкой.
В шестом варианте защитный мат содержит бетонные блоки, выполненные из бетона с добавкой для снижения водопроницаемости.
В седьмом своем варианте защитный мат содержит бетонные блоки, выполненные из бетона с гидрофобизирующей добавкой.
Восьмой вариант защитного мата с бетонными блоками характеризуется тем, что, блоки выполнены из бетона с воздухововлекающей добавкой.
Пример защитного мата показан на фиг.1 и 2.
На фиг.1 показаны вид на нижнюю часть защитного мата, вид на него сбоку и общий вид защитного мата.
На фиг.2 представлен фрагмент краевой части защитного мата, виды снизу и сбоку.
Защитный мат содержит бетонные блоки 1, связанные между собой порядно и в рядах с зазором замоноличенными канатами 2, свободные части которых образуют монтажные петли 3. В частном случае бетонные блоки 1 выполнены из двух усеченных пирамид. Благодаря форме блоков 1, наличию между ними зазора и гибкости каната 2, обеспечена гибкость защитного мата.
Структурно бетон представляет собой цементный камень с заполнителями, в котором обычно присутствуют поры, образующие капиллярно-пористую сеть и пустоты. При циклическом замораживании и оттаивании бетонных блоков, находящихся в воде, происходит постепенное разрушение бетона из-за образования льда, занимающего больший объем по сравнению с водой в жидкой фазе, в результате чего создаются локальные растягивающие напряжения, а также гидравлическое давление поровой жидкости, на которую воздействует лед.
Морозостойкость бетонных блоков защитного мата в условиях попеременного замораживания и оттаивания в воде может быть повышена несколькими путями, согласно предложенным вариантам реализации защитного мата.
Первый вариант защитного мата характеризуется тем, что поры поверхностного слоя бетона в блоках содержат материал, обеспечивающий их гидроизоляцию. Благодаря гидроизоляции проницаемость пор для воды уменьшается, что предотвращает проникновение воды по каналам пор капилляров вглубь бетонных блоков и как следствие повышает их морозостойкость.
Гидроизоляцию блоков выполняют любым подходящим способом, в частности, путем окраски, оклейки, оштукатуривания, нанесения полимерной защиты или литой битумной изоляции. Однако для максимально возможного повышения морозостойкости гибкого защитного мата продпочтительна более долговечная защита проникающего действия.
Для создания гидроизоляции наиболее перспективно флюатирование, в результате которого капиллярно-пористая структура бетона становится кальматированной труднорастворимыми кристаллогидратами до показанной на фиг.2 границы 4. В частных случаях гидроизоляция бетонных блоков может быть обеспечена, например, материалами «Акватрон 6» (производства ООО «Акватрон-БХК», Россия) или «ПЕНЕТРОН» (производства транснациональной корпорации ICS Penetron Int), включающими в свой состав портландцемент, кварцевый песок и химически активные компоненты.
Второй вариант защитного мата характеризуется тем, что поры поверхностного слоя бетона в блоках содержат материал, придающей поверхности блоков гидрофобные свойства. Благодаря гидрофобности поверхности блоков вода не проникает в их поры и не разрушает блок при периодическом замерзании, что ведет к повышению морозостойкости блоков мата. В качестве материала, придающего поверхности бетонных блоков гидрофобные свойства, может быть использована, в частности, жидкость гидрофобизирующая «Софэксил-40» (производства ЗАО НПК «Софэкс», Россия), представляющая собой водный раствор метилсиликоната калия.
Третий вариант защитного мата характеризуется тем, что поры поверхностного слоя бетона в блоках заполнены полимерным композитным материалом, в частности, полимеризуемой композицией семейства «Силор» или «Спрут-Плюс» профессора Р.А. Веселовского (патентные документы RU 2268269 C2 от 20.01.2006 и RU 2259378 C1 от 27.08.2005). После нанесения на поверхность блока пропитки образуется слой высокопрочного композитного материала, защищающего бетонный блок от внешней среды. Поверхность бетонных блоков, обработанная композициями «Силор-Ульта» и «Силор-Ультра УТК-М» приобретает свойства гидроизоляции, а блоки - высокой морозостойкости. Полимерный композит также повышает механическую прочность поверхности бетонных блоков защитного мата и их коррозионную стойкость. Данные технические результаты дополняют основной технический результат.
Четвертый вариант защитного мата характеризуется тем, что его блоки выполнены из бетона с добавкой для повышения морозостойкости, в частности, «Кратасол ПФМ» (производства ОАО «Пигмент», Россия), являющейся сополимером на основе полиметиленнафталинсульфонатов натрия с добавлением воздухововлекающего и гидрофобизирующего компонента.
Пятый вариант защитного мата характеризуется тем, что блоки мата выполнены из бетона с водоредуцирующей, в частности, суперводоредуцирующей добавкой, повышающей марку бетона по водонепроницаемости и увеличивающей морозостойкость бетона благодаря уплотненной структуре цементного камня и малой пористости. Данные добавки также повышают механическую прочность бетона и его коррозионную стойкость. Примерами указанной водоредуцирующей добавки являются универсальный суперпластификатор «Полипласт СП-1» и ускоритель набора прочности, суперпластификатор на основе смеси неорганических и органических солей натрия «Реламикс» (производства ОАО «Полипласт», Россия).
Шестой вариант защитного мата характеризуется тем, что его блоки выполнены из бетона с добавкой для снижения проницаемости. В качестве данной добавки в частном случае используют жидкую добавку «Biseal WA» (производства DRIZORO S.А., Испания), хлористое железо, алюминат натрия, нитрат кальция и иные ускорители-уплотнители, понижающие пористость растворов и придающую повышенную водонепроницаемость бетонным конструкциям, что в результате способствует повышению их морозостойкости.
Седьмой вариант защитного мата характеризуется тем, что его блоки выполнены из бетона с гидрофобизирующей добавкой, в результате чего данный бетон не смачивается водой и имеет как следствие повышенную морозостойкость. В частном случае применяют кремнийорганические гидрофобизаторы, предпочтительно маслорастворимые (например, ГКЖ-94-96% полигидросилоксана). Эффективно снижает водопоглощение бетона алюмометилсиликонат натрия (АМСР-3).
Восьмой вариант защитного мата характеризуется тем, что его блоки выполнены из бетона с воздухововлекающей добавкой, в качестве которой применяют, например, смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ) или смолу древесины омыленную (СДО). Благодаря воздухововлекающим добавкам в бетоне образуются резервные полости, в которые отжимается вода при замерзании. Кроме того, вовлеченный в бетон мелкими пузырьками воздух способен прерывать длинные капилляры, чем также препятствует проникновению воды во внутрь бетона. Благодаря данным эффектам снижается морозное разрушение бетона и соответственно повышается его морозостойкость.
Гидроизоляция и гидрофобизация готовых бетонных блоков, в том числе при помощи модифицирующей пропитки, а также включение в состав бетона водоредуцирующих (суперводоредуцирующих), снижающих его водопроницаемость, гидрофобизирующих и воздухововлекающих добавок на этапе приготовления бетонной смеси ведет к повышению морозостойкости бетонных блоков защитного мата в самых сложных условиях эксплуатации, а в ряде случаев и к повышению механической прочности и коррозионной стойкости бетонных блоков и защитного мата в целом.
Повышение морозостойкости бетона путем введения в него добавок позволяет получить цементный камень с однородной по всей толщине блока (а не только в его поверхностном слое) оптимальной структурой пор и капилляров, благодаря чему даже при частичном разрушении бетонных блоков защитного мата, например, из-за сильных ударов проплывающих предметов, морозостойкость бетонных блоков не снижается.
Все перечисленные материалы (добавки) должны быть химически инертными по отношению к обычным материалам, из которых изготавливают волокна канатов 2, включая полипропелен, а следовательно, не снижающими прочностные свойства данных канатов в зоне их контакта. При применении иных материалов (добавок), способных нарушить механическую целостность канатов 2, на данные канаты необходимо нанести защитное покрытие или изолировать их посредством защитных элементов типа оплеток или гильз, благодаря которым канаты будут изолированы от указанных материалов (добавок) и их прочностные свойства не пострадают. В противном случае, несмотря на повышение морозостойкости бетонных блоков, морозостойкость гибкого защитного мата в целом будет снижена из-за уменьшенной долговечности его канатов, обеспечивающих целостность конструкции мата и определяющих его защитные свойства.