УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГИБКИЙ ЗАЩИТНЫЙ БЕТОННЫЙ МАТ
UNIVERSAL FLEXIBLE PROTECTIVE CONCRETE MAT

Область техники
Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к гидротехническим сооружениям, и может быть использовано для крепления подводных откосов, берегов рек и водоемов, бортов каналов, ремонта промоин, а также в качестве утяжелителя трубопроводов и защиты их при прокладке через водные акватории.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известно гибкое бетонное покрытие для предотвращения эрозии почвы, раскрытое в патенте US 4375928, опубликованном 08.03.1983, содержащее соединенные между собой замоноличенным канатом бетонные блоки, выполненные в виде двухсторонних усеченных пирамид с общим прямоугольным основанием и с меньшими вершинами.
Основным недостатком данного технического решения является короткий срок эксплуатации, обусловленный гидродинамическим разрушением верхних элементов блоков, имеющих геометрическую форму, характеризующуюся высоким гидродинамическим сопротивлением.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является универсальный гибкий защитный бетонный мат, описанный в заявке EP 0608036, опубликованной 20.01.1994, содержащий соединенные между собой замоноличенным канатом бетонные блоки, нижняя часть которых выполнена в виде усеченной пирамиды с общим большим прямоугольным основанием и с меньшей вершиной, а верхняя часть - в виде полусферы.
Недостатком данного бетонного мата является значительная абсолютная величина сопротивления формы верхней части бетонных блоков, обусловленная наличием вихревых потоков, возникающих вследствие отрыва течения от стенок блока, что снижает срок эксплуатации защитного бетонного мата в целом и ограничивает область его применения потоками с невысокой скоростью течения.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является увеличение срока службы универсального гибкого защитного бетонного мата за счет снижения гидродинамического сопротивления верхней части бетонных блоков, что, соответственно, влечет за собой расширение области применения бетонного мата за счет обеспечения возможности его использования, в том числе, и в случае потоков с высокой скоростью течения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в универсальном гибком защитном бетонном мате (УГЗБМ), содержащем соединенные между собой замоноличенным канатом бетонные блоки, нижняя часть которых выполнена в виде усеченной пирамиды с общим большим прямоугольным основанием и с меньшей вершиной, верхняя часть бетонных блоков выполнена в виде шарового слоя с общим большим основанием и с меньшей вершиной, усеченного, по крайней мере, одной наклонной плоскостью, проходящей через ребро пирамиды. При этом шаровой слой может быть дополнительно усечен, по крайней мере, одной плоскостью вращения, пересекающейся с наклонной плоскостью.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что высота шарового слоя не превышает высоту усеченной пирамиды, а усеченная пирамида может быть выполнена с углом наклона грани 20-45°. Кроме того, часть бетонных блоков универсального гибкого защитного бетонного мата может быть выполнена с различным соотношением высоты шарового слоя к высоте усеченной пирамиды.
Кроме того, универсальный гибкий защитный бетонный мат может быть дополнительно снабжен прокладкой из синтетической ткани.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен в аксонометрии общий вид бетонного блока с прямоугольным большим основанием нижней части универсального гибкого защитного бетонного мата;
на фиг.2 - вид бетонного блока в аксонометрии с квадратным большим основанием нижней части универсального гибкого защитного бетонного мата;
на фиг.3 - бетонный блок универсального гибкого защитного бетонного мата, вид сбоку;
на фиг.4 - бетонный блок универсального гибкого защитного бетонного мата, вид сверху;
на фиг.5 - разрез по А-А на фиг.3;
на фиг.6 изображен универсальный гибкий защитный бетонный мат, общий вид; на фиг.7 - универсальный гибкий защитный бетонный мат, вид сбоку.
Лучший вариант осуществления изобретения
Универсальный гибкий защитный бетонный мат (УГЗБМ) состоит из асимметричных блоков 1, соединенных между собой канатами 2.
Для блоков 1 используют бетон, состав которого подбирают, предпочтительно, в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-86 и рекомендациями, пособиями и методиками научно-исследовательских институтов, утвержденных в установленном порядке.
2
Фактическая прочность бетона (в проектном возрасте и отпускная) должна соответствовать требуемой, назначаемой по ГОСТ 18105-86 в зависимости от нормируемой прочности бетона и от показателя фактической однородности прочности бетона. Морозостойкость бетона универсальных гибких защитных бетонных матов должна соответствовать марке по морозостойкости F200, установленной ТУ 5859-001-35842586-2009 согласно требованиям главы СНиП 2.03.01-84 в зависимости от климатических условий района строительства и указанных в п.1.3.6 технических условий на изготовление универсальных гибких защитных бетонных матов. Водонепроницаемость блоков из тяжелого бетона должна соответствовать марке W6. Истираемость бетона должна быть не более 0,7 г/см в соответствии с ГОСТ 13015.0-2003.
Бетонные блоки 1 связываются между собой порядно и в рядах замоноличенным канатом 2 в процессе изготовления. Для соединения блоков в маты в качестве соединительного арматурного материала предпочтительно применяются синтетические канаты диаметром от 8 до 25 мм из полиамида (капрона), полипропилена, полистирола или полиэфира (лавсана) с разрывной нагрузкой от 2000 кгс до 15000 кгс.
Зазор между блоками 1 предпочтительно выбирается не более 20 мм из условия исключения выноса щебня фракции 20-40 мм, используемого в ряде случаев в качестве основания под маты. При выполнении зазора между блоками 1 превышающим 20 мм одновременно с канатом может быть заложена прокладка (на чертежах не показана) из синтетической ткани с выполненными в ней отверстиями. Отверстия имеют технологический характер и предназначены для обеспечения монолитности всей конструкции бетонного блока. Расстояния между отверстиями устанавливаются таким образом, чтобы центр отверстия совпадал с центром основания бетонного блока. Прокладку предпочтительно выполняют в виде сетки из полиамидной (капроновой) нити диаметром 3,5 мм с квадратной ячейкой размером 50 мм. Применение прокладки из синтетической ткани, которая перекрывает зазор между бетонными блоками и выходит за границы бетонного покрытия, существенно повышает прочность и эксплуатационную надежность покрытия, препятствует вымыванию мелких фракций из зазоров между блоками.
Нижняя часть каждого бетонного блока, которая соприкасается с защищаемой поверхностью, выполнена в виде усеченной пирамиды с общим большим прямоугольным основанием и с меньшей вершиной. При этом предпочтительно, чтобы угол наклона каждой грани пирамиды составлял 20-45°. Такая форма нижней части блока позволяет увеличить гибкость мата в целом, а также расширить область его применения, поскольку такой мат может использоваться для защиты поверхности различной кривизны. Верхняя часть каждого бетонного блока, которая контактирует с водной средой, выполнена в виде шарового слоя с общим большим основанием и с меньшей вершиной, усеченного, по крайней мере, одной наклонной плоскостью, проходящей через ребро пирамиды. При этом шаровой слой дополнительно усечен, по крайней мере, одной плоскостью вращения, пересекающейся с наклонной плоскостью. Такая форма верхней части бетонного блока позволяет уменьшить его гидравлическое сопротивление. Кроме того, образующаяся геометрическая форма верхней части блока способствует тому, что водный поток при обтекании блока не отрывается от его наружной поверхности, в результате чего не возникает вихревых потоков, разрушающих наружную поверхность блока.
Для улучшения гидродинамических характеристик бетонного блока его верхнюю часть (шаровой слой) предпочтительно выполнять высотой, не превышающей высоту нижней части блока (усеченной пирамиды).
При этом в универсальном гибком защитном бетонном мате (УГЗБМ) могут быть использованы как одинаковые типоразмеры блоков, так и различающиеся между собой. В частности, мат может быть изготовлен из одинаковых бетонных блоков с одинаковым для каждого из них соотношением высоты верхней (шарового слоя) и нижней (усеченной пирамиды) частей блока. В случае необходимости, мат может быть изготовлен из бетонных блоков с различным соотношением высоты верхней и нижней частей блока. Выполнение часть бетонных блоков с различным соотношением высоты шарового слоя к высоте усеченной пирамиды определяется функциональным назначением мата и конкретными условиями его использования, например, для случая укрепления откосов и дна русла потока с высокой скоростью течения центральные блоки мата могут быть выполнены с высотой шарового слоя, значительно меньшей высоты усеченной пирамиды, что позволит уменьшить их гидродинамическое сопротивление, а блоки по краям мата могут быть выполнены с высотой шарового слоя, равной или незначительно меньшей высоты усеченной пирамиды, что позволит увеличить их вес и, соответственно, повысить сцепляемость с защищаемым откосом.
Универсальные гибкие защитные бетонные маты (УГЗБМ) изготавливают, как правило, по технологии открытого формования в формообразующей оснастке, состоящей из двух частей - нижней, имеющей дно, и верхней, имеющей открытые поверхности, через которые заливается бетонная смесь. Последовательность изготовления матов, как правило, следующая: в очищенные и смазанные нижние части формообразующей оснастки укладывается соединительный арматурный канат таким образом, чтобы он проходил по центральным осям блоков, из которых состоит мат. При необходимости также укладывается прокладка. Затем на нижнюю часть формы устанавливается крышка (верхняя часть оснастки) и они соединяются друг с другом, например скручиваются болтами. В собранные формы заливается бетонная смесь и уплотняется на вибростоле для равномерного заполнения формы бетонной смесью. После окончания виброуплотнения открытая бетонная поверхность разравнивается путем заглаживания. Заполненные бетонной смесью формы помещают в пропарочную камеру и после окончания пропаривания извлекают форму из пропарочной камеры, снимают верхнюю крышку и вынимают из нижней части готовое изделие.
Изготовленные таким образом универсальные гибкие защитные бетонные маты (УГЗБМ) всегда имеют одну поверхность, которая соприкасается с дном оснастки, более гладкую, чем другую, подвергающуюся открытому формованию и разравниванию, которая, как правило, соответствует категории поверхностей бетонного блока А6 или А7 по ГОСТ 13015.0-2003.
При необходимости нижнюю поверхность каждого бетонного блока подвергают механической обработке для создания искусственной «шероховатости», что обеспечивает при эксплуатации универсального гибкого защитного бетонного мата его более надежное сцепление с защищаемым грунтом.
Универсальный гибкий защитный бетонный мат (УГЗБМ) работает следующим образом.
Изготовленные универсальные гибкие защитные бетонные маты транспортируют в зону монтажа и с помощью специальной траверсы захватывают за монтажные петли и подъемным механизмом опускают на место установки так, чтобы нижняя часть каждого бетонного блока защитного мата оказалась прижатой к защищаемой подводной поверхности.