VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Острая нехватка лесных дорог во многом связана с отсутствием финансирования со стороны государства и недостаточно разработанными технологическими нормативами строительства. Проблема строительства лесовозных дорог - одна из самых болезненных тем российских лесопромышленников. Мало какой товар, за исключением необработанной древесины, требует специального вида транспортной инфраструктуры. Между тем технологии двадцать первого века до сих пор редко проникают в лес: как и прежде, вывезти спиленные деревья с лесосеки можно только по специальным лесовозным дорогам или путем сплавления по реке. Сплавление леса в плотах по рекам используется с незапамятных времен, но сейчас уже очевидны серьезные экологические последствия такого метода транспортировки. Таким образом, лесовозные дороги остаются безальтернативным способом вывоза древесины из мест добычи [1].

По сроку действия, количеству перевозимого груза и затратам на строительство лесная инфраструктура подразделяется на «магистрали», «ветки» и «усы». Магистрали обычно составляют 2-7 % от общей протяженности сети, ветки - 10-15 %, усы - 80-85 %. При этом пробег лесотранспортных машин по магистралям составляет 60-70 % от общего объема, по веткам - 20-35 % и по усам – 5-8 %. До сих пор вся ответственность за строительство инфраструктуры возложена на арендатора лесного участка. При условии, что окупаемость этого строительства для частного бизнеса неочевидна и даже, при наилучшей конъюнктуре рынка, долговременна, не стоит ожидать, что лесовозные дороги, построенные таким образом, будут качественными, долговечными и пригодными для дальнейшего использования. В большинстве случаев это грунтовые дороги, которые без должной регулярной реконструкции снова превращаются в непроходимые леса. Весной и осенью грунтовые дороги также становятся непроходимыми даже для лесовозной техники, а зимой начинают действовать снежные и ледяные дороги, для которых заранее подготовлено земляное полотно. Все это обуславливает сезонность работы лесопромышленного комплекса, которую легко было бы устранить, строя дороги постоянного действия с твердым покрытием.

В статье приводятся результаты новых исследований по получению бетонов с высокими строительно-техническими свойствами на основе наноцементов. Приводятся данные испытаний бетонов, показавшие практическую возможность снижения расхода цемента в бетонах до 150 кг/м³ с получением бетонов марки В45–В50, водонепроницаемостью W20 и морозостойкостью более 300 циклов. Дается объяснение полученных результатов на атомарном и молекулярном уровне. На примерах некондиционного нерудного сырья регионов Краснодарского края, Северной Осетии, Хабаровского Края и Подмосковья показана возможность получения высококачественных бетонов на наноцементах. Наноцементы позволят радикально уменьшить объемы транспортных перевозок нерудных материалов, значительно снизят стоимость бетонов.

Бетоны на основе наноцементов могут значительно повысить эффективность строительства монолитных и сборных аэродромных полос, автомобильных дорог и площадок. Приводятся данные по разработке впервые в мире дренирующих бетонов для оснований аэродромных и дорожных покрытий, получаемых по технологии капсуляции зерен крупных заполнителей цементным раствором.

Формирование наноцемента происходит в результате xимической реакции на поверхности частичек клинкера с модификатором, протекающей в процессе соизмельчения – механохимической активации – ингредиентов наноцемента. Причем она характеризуется избирательным действием (только между двумя ингредиентами), определенными временем взаимодействия, механизмом и степенью завершенности в наноцементе, с обязательным доведением процесса до получения полностью (в идеале каждая частичка цемента) нанокапсулированного готового продукта (рисунок 1).

Рисунок 1 – Способ получения наноцемента

При нагревании извести и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания, его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO₂, 5 % Аl₂О₃, 3 % Fе₂O₃ и 3 % других компонентов.

Полимерные добавки – наиболее распространенными добавками полимеров в цементные бетоны и растворы являются водорастворимые смолы, латексы и поливинилацетат.

Минеральные добавки – активные минеральные добавки могут быть природными (естественными) и искусственными. В качестве природных активных добавок широко используют горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы – глиежи), а также породы вулканического происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс). Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности: быстроохлажденные (гранулированные) доменные шлаки; белитовый (нефелиновый) шлам – отход глиноземного производства, содержащий в своем составе до 80 % минерала белита (двукальциевого силиката); зола-унос – отход, получившийся при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и улавливаемый электрофильтрами и другими устройствами. Использование отходов промышленности, в частности, для выпуска вяжущих веществ имеет большое народнохозяйственное значение.

Основные характеристики наноцемента.

Использование до 70 % минеральных добавок с одновременным увеличением объема производства, расширением линейки прочностных характеристик бетонов без необходимости размещения дорогостоящего обжигового производства

Использование местного нерудного сырья (некондиционных песков, щебня, природных камней, шлаков, золы, т. д.

Использование полуфабрикатов цементного производства (клинкера) и некондиционных лежалых цементов

Регулирование свойств цементов и бетонов в соответствии с проектными задачами заказчика (желаемые прочностные характеристики, время схватывания, водонепроницаемость, пластичность, цвет

Сокращение (в 2-4 раза) расхода цемента при использовании вяжущего марки 300–500 благодаря его совместной механоактивации с песками и шлаками [2].

Сокращение расхода энергии и ресурсов при производстве бетонных изделий за счет исключения из технологической цепочки пропарки, применяемой для ускорения твердения материала

Конструкции.

Предлагаются новые конструкции для аэродромного и дорожного круглогодичного строительства из сборных элементов: аэродромные и дорожные преднапряженные плиты, коробчатые балки эстакад и мостов, опорные колонны, длинномерные ригели и арки на основе трубобетона.

Оптимальным является строительство дорог (как автомобильных, так трамвайных, железнодорожных и метрополитена) по технологии всепогодного, круглогодичного ускоренного монтажа преднапряженных железобетонных плит заводского изготовления на упрощенное дорожное полотно со стягиванием плит в длинномерные пакеты стальными канатами.

Дорожные железобетонные преднапряженные плиты, изготавливаются на заводах ЖБИ и доставляются к месту монтажа полотна дороги.

В отличие от широкоизвестных, железобетонные плиты по системе ИМЭТ снабжены сквозными каналами в средней части, ориентированными вдоль полотна (и поперек, при строительстве широкополосных дорог), а также шпунтованными боковыми гранями, или ровными гранями с посадочными гнёздами для амортизаторов.

Толщина плит, диаметр стальных канатов и марка бетона назначаются в соответствии с заданной грузоподъемностью покрытий.

Высокая экономическая эффективность новой технологии для строительства аэродромных покрытий и дорог заключается в упрощенных требованиях к основанию – в связи с высокой несущей способностью плит, стянутых напряженными стальными канатами в единую длинномерную конструкцию, нет необходимости выполнения трудоемких работ по созданию «корыта» в основании, перевозке, укладке и уплотнении значительных объемов щебня и песка.

Новые магистрали и покрытия позволят радикально уменьшить затраты на их содержание, которые несет любая страна.

Наличие сквозных каналов и шпунтованных граней позволяет стягивать разработанные плиты вдоль полотна магистрали в пакеты из 10-15 плит, стыкуемые шпунтованными гранями или с помощью амортизаторов, одетых на стальные канаты, укладываемые на слой песка толщиной 15-20 см, покрытый полиэтиленовой пленкой на упрощенном основании в виде выровненного по трассе грунта или насыпи из грунта. Технология строительства дорог из преднапряженных ж/б плит: подача бетонной плиты сборного типа на дорожное земельное полотно; установка железобетонной плиты в полотно дороги; подача стального каната в центр кармана напряжения; натяжение канатов

Освоение новой технологии позволит решить важнейшую стратегическую задачу – в короткие сроки построить в различных регионах страны сеть высококлассных автомобильных и железных дорог со сроком службы не менее 40-50 лет.

Библиографический список

1. Томас Дейзе. Переход от технологии Mikrodur к технологии Nanodur. Применение стандартных цементов в практике производства бетонов со сверхвысокими эксплуатационными свойствами // «Бетонный завод», № 3, 2009 г.

2. Бикбау М. Я. Нанотехнологии в производстве цемента». – М.: ОАО «Московский ИМЭТ». 2008 г.

Код для цитирования: Скопировать