Герметизация деформационных швов противофильтрационных облицовок мелиоративных каналов и водоемов

ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ОБЛИЦОВОК МЕЛИОРАТИВНЫХ КАНАЛОВ И ВОДОЕМОВ

А. Г. АЛИМОВ, кандидат технических наук Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий

Экологические проблемы, возникающие в области мелиорации, во многом обусловлены фильтрационными потерями воды из каналов и водоемов, достигающими 40...50 % водозабора. Это вызывает нежелательные экологические последствия — подтопление, заболачивание и засоление прилегающих территорий. Для устранения перечисленных негативных процессов применяется противофильтрационная защита в виде различных облицовок и экранов. Однако и она не всегда достаточно эффективна вследствие водопроницаемости деформационных швов и стыков облицовки, так как в процессе их эксплуатации образуются трещины из-за температурно-усадочных и неравномерных деформаций основания.

Натурные исследования [1,2] позволили установить, что многие действующие каналы имеют неэффективные и экологически ненадежные конструкции противофильтрационных облицовок, что приводит к большим непроизводительным потерям, компенсация которых путем дополнительной подачи воды требует значительных материальных затрат.

Для обеспечения экологической безопасности, повышения эксплуатационной надежности и долговечности сооружений гидромелиоративных систем мы разработали современные конструкции, материалы и способы герметизации деформационных швов в противофильтрационных облицовках каналов и водоемов, которые защищены патентами на изобретения [3].

Всего разработано 4 варианта конструкции деформационных швов, каждый из которых содержит (см. рисунок) тонкий слой клея 1 на торцевых гранях стыкуемых плит 2, прокладку (из толя или рубероида) и заполнитель 5 шва из цементного раствора или мелкозернистого бетона.

В первом и втором вариантах деформационного шва (см. рисунок а и б) предусмотрены профильные герметизирующие плоские упругоэластичные прокладки 4 и 6 типа «констоп» (например, марок ГП-140, ГП-150, ГП-160 или марки ГП-265 соответственно). В первом варианте она имеет крестообразную форму, что позволяет компенсировать смещение стыкуемых плит 2. В остальных конструкциях в заполнителе 5 шва образуется температурно-осадочная трещина 7.

В третьем варианте (см. рисунок, в) деформационного шва кроме упомянутых общих компонентов есть противофильтрационный экран в виде профильной полосы <?из гибкого материала (полиэтилен, полихлорвинил, бутилкаучук и др.), размещенной в полости шва между плитами 2. Она снабжена анкер-

а)

б)

в)

г)

Рисунок. Деформационные швы противофильтрационных облицовок каналов и водоемов: 1 — тонкий слой (1...4 мм) клея; 2— бетонные или железобетонные плиты облицовки; 3— прокладка из толя или рубероида; 4 — профильная герметизирующая крестообразная прокладка (типа «констоп», например, марок ГП-140, ГП-150 и ГП-160); 5 — заполнитель шва из цементного раствора или мелкозернистого бетона; 6 — профильная герметизирующая плоская прокладка (типа «констоп», например, ГП-265); 7— температурно-осадочная трещина; 8 — противофильтрационный экран; 9— анкерные ребра; 10 — компенсатор; II — пороизоло-вая прокладка, покрытая слоем клея (1...4 мм).

ными ребрами 9, вмоноличенными в материал заполнителя 5 шва. Между крайними анкерными ребрами 9 выполнен компенсатор 10 в виде свободно деформируемой складки с противоадгезионным слоем на внешней поверхности по контакту с заполнителем 5шва. Толщина полосы <?равна 0,5...1,5 мм, а

анкерных ребер 9 — 1...2 мм, ширина ребер 10... 15, расстояния между ними 20...40 мм. Причем последнее назначается из условия обеспечения необходимой длины складки 10 в зависимости от величины ожидаемых деформаций.

Для повышения качества и надежности герметизации деформационных швов по всей поверхности элементов 4, 6и 8(за исключением компенсатора 10) перед заполнением полости шва цементным раствором или мелкозернистым бетоном дополнительно наносится тонкий слой клея, обеспечивающий прочное сцепление с заполнителем 5 шва.

Четвертый вариант деформационного шва (см. рисунок, г) предусматривает установку профильной герметизирующей пороизоловой прокладки 11, покрытой тонким (1...4 мм) слоем клея.

Горизонтальные (продольные) или вертикальные деформации стыкуемых плит 2 противофильтраци-онной облицовки соответственно от изменения температуры окружающей среды или неравномерных деформаций при раскрытии полости швов компенсируются за счет упругопластических свойств герметизирующих профильных прокладок 4, 6,11 или благодаря наличию в противофильтрационном экране 8 свободно деформируемой складки 10.

Для герметизации деформационных швов проти-вофильтрационных облицовок каналов и водоемов разработаны два варианта клея. В состав первого входит стекло натриевое жидкое (31...35 %), тринатрий-фосфат (4...5 %), портландцемент или шлакопорт-ландцемент (34...40 %), песок кварцевый с размером зерен до 0,63 (0...27 %), андезитовую муку (0...18 %) и отход производства асбестотехнических изделий шлифовальную пыль (2...4 %).

Второй включает полимер (порошок АСТ-Т) —

20...36 %, отвердитель (жидкость АСТ-Т) — 20...29 %, песок кварцевый (с размером зерен до 0,14 мм — 0...43 %, до 0,315 мм — 0...53, до 0,63 мм — 0...56 %)и шлифовальную пыль — 2...1 %.

Для приготовления клея по первому варианту предварительно вжидком стекле (ГОСТ 13078-81*) растворяют тринатрийфосфат (ГОСТ 201-76* Е) в соответствующей пропорции. Эту операцию проводят в растворосмесителе СБ-43 (или ему подобном) при перемешивании в течении 35 мин. Затем смесь переливают в герметичную тару, закрывают и хранят в сухом помещении при температуре +10...20° С. Количество предварительно приготовленной смеси может варьировать от 50 до 250 кг в зависимости от объема работ.

Для изготовления клея в растворосмеситель сначала заливают отдозированное количество жидкого стекла с добавкой тринатрийфосфата, затем засыпают цемент (ГОСТ 10178-85*). Смесь перемешивают в течение 2...3 мин, после чего добавляют кварцевый песок (ГОСТ 8736-93*) или андезитовую муку (ТУ 113-12-101-89), шлифовальную пыль (ТУ-38.3146-78) Технологическая жизнеспособность такого состава при температуре среды 15...20° С равна 120... 150 мин.

Для приготовления клея по второму варианту при-

меняют пластмассу АСТ-Т, которую выпускают в виде комплекта, содержащего равные количества порошка и жидкости (ТУ 64-2-226-83). Необходимое количество их, а также кварцевого песка отвешивают в отдельные емкости. Смешивать компоненты можно вручную (до 10 кг) либо в растворосмесителе типа СБ-43 (до 150 кг). При ручном приготовлении смеси в дозировочную емкость заливают жидкость АСТ-Т, добавляют порошок АСТ-Т и периодически перемешивают металлической или деревянной лопаткой до набухания порошка в жидкости, после чего при непрерывном перемешивании вводят наполнители — кварцевый песок (ГОСТ 8736-93*) и шлифовальную пыль (ТУ-38.3146-78). Момент набухания порошка в жидкости определяется получением одноцветной сметанообразной массы. Время перемешивания смеси после введения наполнителей 3...5 мин до равномерного распределения зерен песка и шлифовальной пыли в объеме клея. В случае приготовления клея в растворосмесителе последовательность операций аналогична. Процесс набухания порошка вжидкости должен сопровождаться кратковременным включением смесителя в течение 20...25 с через 3...5 мин. Начальная относительная вязкость после введения порошка в жидкость по вискозиметру ВЗ-1 равна 4 с, после набухания —19 с. После добавления наполнителей (песка, шлифовальной пыли) определяют вязкость по вискозиметру Суттарда. Она должна составлять 19...30 с.

Период набухания порошка в жидкости при температуре среды -5...00 С составляет 560...650 мин, 0...10° С —до 110...140 мин; 11...15° — до 20...30 мин,

16...20° С — до 5... 10 мин.

Жизнеспособность клея поле его приготовления

равна при температуре среды менее 0° С около 24 ч.; 0...10° С — около 5 ч, 11...15° С — до 60...80 мин;

16...20° С — до 35...50 мин, время отверждения при температуре 0...10° С — до 24 ч, 11... 15° С — до 18 ч,

16...20° С - до 10 ч; 21...25° С - до 6 ч.

Проведенные исследования показали, что разработанные составы обладают более высокими показателями когезионной прочности при сжатии, адгезионной прочности при отрыве и меньшим водопог-лощением, по сравнению с известными. Это обеспечивает улучшение качества и увеличение надежности герметизации стыков и деформационных швов гидротехнических сооружений, в частности сборных противофильтрационных облицовок каналов из бетонных и железобетонных плит.

Способ герметизации рассмотренных деформационных швов предусматривает закладку герметизирующих профилей в незатвердевший бетон и уплотнение бетонной смеси в зоне шва. При этом сначала на торцевые грани стыкуемых плит наносят тонкий слой клея, затем укладывают профильную прокладку из упругоэластичного материала и фиксируют её в проектном положении. Одновременно полость шва заполняют цементным раствором или мелкозернистым бетоном и до отвердения клеевого слоя уплотняют заполнитель полости шва с усилием 3,5...5,0 МПа.

чительные объемы полимерной пленки, используемой в качестве сплошного противофильтрационно-го экрана, который в процессе укладки на него больших по размеру и весу плит существенно повреждается, исключить применение дефицитных и дорогостоящих тиоколовых герметиков для уплотнения швов, снизить затраты на строительство облицовок, упростить технологию их возведения, предотвратить заболачивание, засоление и подтопление ценных сельскохозяйственных угодий, то есть в значительной степени улучшить мелиоративную и экологическую обстановку на орошаемых землях.

Таким образом, выполненная научная разработка направлена на рациональное использование водных ресурсов, что относится к одному из приоритетных направлений (код 06) развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, утвержденных Президентом РФ 21 мая 2006 г. (№ Пр — 843).

Литература.

1. Алимов А.Г., Гольденберг Э.И., Иванов В.М. Натурные исследования противофильтрационных одежд оросительных каналов //Гидротехника и мелиорация. — 1977. — № 8. — С. 33...38.

2. Алимов А.Г. Эффективность облицовок оросительных каналов //Гидротехника и мелиорация. — 1982. — №4. — С. 31...35.

3. Патент N3 2234567(1Ш), С1МПК Е02В 3/16, С 09 К 3/10. Способ герметизации деформационных швов гидротехнических сооружений, деформационный шов (варианты), состав клея для его выполнения (варианты) / Алимов А.Г. (1Ш), Карпунин В.В. (Ш); заявитель и патентообладатель гос. научн.учрежд. Поволж. науч. —исслед. ин-тэколого-мелиорат. технологий. — № 2003112505/03;заяви. 28.04.2003; опубл. 20.08.2004, Бюл. № 23. — 28 с.: 4 ил.

4. А.с. 1167250, МКИ3 Е02В3/16, 001М19/00. Стенд для испытания швов гидротехнических сооружений/Алимов А.Г., Деревенское С.Г. (СССР); заявитель и патентообладатель Волж. госуд. проектно — изыск, ин-т по проектир. еодохоз. объектов. — № 3700581/29-15; заявл. 09.02.84; опубл. 15.07.85, Бюл. № 26 — 9 с: 11 ил.

После этого по поверхности распыляют пленкообразующую эмульсию.

Испытания, проведенные на созданном автором стенде [4], показали высокую эффективность разработанных конструкций деформационных швов. При статическом воздействии напора воды до 6 м над лотком канала в стенде фильтрации не наблюдалось, что свидетельствует о высоком качестве и надежности герметизации деформационных швов.

Новые конструкции деформационных швов, способы и материалы для их герметизации внедрены на оросительных системах Волгоградской области.

Использование изобретения позволяет обеспечить более надежную и долговременную противо-фильтрационную защиту на каналах с бетонными и железобетонными облицовками, осуществлять сооружение сборных облицовок в любое время года независимо от погодных условий, высвободить зна-

0 КРИТЕРИЯХ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПЛУЖНЫХ ЛЕМЕХОВ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА ПОЧВАХ ЮГО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИИ

А.М. МИХАЛЬЧЕНКОВ, доктор технических наук Н.Ю. КОЖУХОВА С.И. БУДКО Брянская ГСХА

Из-за большого разнообразия почв различного механического состава, которых в юго-западном регионе Нечерноземья России насчитывается более 10 типов, геометрия износа лемехов плугов, работающих в таких условиях, значительно отличается. Это обусловливает необходимость разработки технологий, повышающих их износостойкость, сообразно типам почв. Нужно отметить, что хотя и существуют достаточно многочисленные исследования геометрии износа указанных рабочих органов [1,2], однако ряд вопросов остается недостаточно раскрытым. Например, не изучены геометрические параметры износа и вероятность предельного состояния («отказности»). Целью нашей работы было определение процента годных лемехов по критериям «отказности». Знание этих показателей позволит рационально подойти к созданию методов повышения долговечности ле-

мехов, прогнозированию количества годных изделий после проведения вспашки, примерной оценке наработки эксплуатировавшихся лемехов и рассчитать ориентировочные объемы восстановления деталей.

Для решения поставленной задачи измерения проводились после весенней вспашки на 72 лемехах, эксплуатировавшихся на всех типах почв юго-запад-ного региона. Это позволяет дать общую статистическую картину износов по всему региону.

Оценку проводили по 5 геометрическим параметрам (рис. 1): ширине в различных плоскостях (hp hy h), потери размеров носка (АЛ), ширине (lp ly I) и глубине (dp dy d) лучевидного износа, изгибу (К).

Для измерения использовали штангенциркуль марки ШЦ-1 с ценой деления 0,1 мм. Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью программы Microsoft Excel.

Допустимая ширина (А^) лемеха по ТУ равна 90 мм. Рассмотрение гистограмм распределения величины этого показателя (рис. 2) позволяет отметить, что по параметрам ширины (А;, h2 и h) все изученные лемехи пригодны к использованию.