Автоматтандырылған канал салу кезіндегі бетон қалыңдығын бақылау

Неге бетон қалыңдығының дәлдігі өте маңызды? Автоматтандырылған канал құрылысы

Каналдарды автоматты түрде салған кезде олардың жұмыс істеу сапасына қолайлы бетон қабатының қалыңдығын дәл таңдау өте маңызды. Егер бетон қабатының қалыңдығы 3 мм-ден артық ауытқыса, су ағысының тиімділігі шамамен 15% төмендейді; бұл негізінен турбуленттілік пен қосымша үйкеліс әсерінен болады (бұл өткен жылы «Гидравликалық инженерия журналында» жарияланған зерттеуде анықталды). Мәселе мынада: осындай аз ауытқулар уақыт өте келе судың сыртқа сізіп шығуына мүмкіндік береді, ал бұл каналдардың бұзылуының негізгі себептерінің бірі болып табылады. Зерттеулер барлық каналдардың бұзылуының шамамен төрттен бірі осындай сізіп шығу проблемасынан туындайтынын көрсетеді. Каналдарды қаптау үшін автоматтандырылған жүйелерді қолданған кезде біз қалыңдықты ±2–3 мм шегінде ғана ауытқытатындай толық бақылауға ие боламыз. Бұл трещиналардың пайда болуын қолмен орындалатын әдеттегі әдістерге қарағанда шамамен 58% азайтады. Тәжірибеде бұл канал қабырғаларында тоңу мен еру кезінде әдетте зақымдану басталатын әлсіз орындардың санын азайтады. Қалыпты температура жағдайларында бұл жақсартулар каналдардың көпшілігінің қайта жөндеуге қажет болмайтындай қызмет ету мерзімін кемінде 20 жылға ұзартады.

Құрылымдар бойынша материалдың біркелкі таралуын қамтамасыз ету олардың жалпы тұрақтылығын сақтау үшін маңызды. Егер бетон қабаты кейбір жерлерде (8% астам ауытқу болғанда) өте жұқа болса, бұл 15 МПа-дан астам беріктік айырмашылықтарына әкеледі, сондықтан құрылымның қауіпсіз көтере алатын салмағы қатты төмендейді. Қазіргі заманғы ілгері құрылыс әдістері араластыру кезінде су мен цементтің қатынасын шамамен 0,45–0,50 аралығында бақылайды, нәтижесінде көптеген жобаларда тығыздық шамамен 95% деңгейінде қол жеткізіледі. Бұл назар аудару қысылу саңылауларының пайда болуын болдырмаққа көмектеседі; ал бұл саңылаулар темірбетонды каналдық жүйелерде коррозияның жылдамдап дамуына әкеледі, әсіресе тұздылығы 2 дС/м астам топырақтармен жұмыс істеген кезде. Нақты алаңдық нәтижелерге қарағанда, қызығушылық тудыратын факт бар: дұрыс салынған каналдар 50-ден астам тоңдау-алу циклынан кейін де тозу белгілерін көрсетпейді, ал ескі қолмен жасалған қаптау әдістері 15 осындай циклдан кейін ғана істен шыға бастайды.

Экономикалық салдары да осындай маңызды. Барлығы 10 мм артық құю материалдық шығындарды 100 км сайын $740 мыңға көтереді (Ponemon, 2023), ал қалыңдығы төмен бөліктердің жөндеу құны бастапқы орнату шығындарының 3–5 есесін құрайды. Дәлдікті қамтамасыз ететін автоматтандыру осындай шығындарды болдырмауға мүмкіндік береді және ірі масштабды жобаларда ресурстардың оптималды пайдаланылуын қамтамасыз етеді.

Автоматтандырылған каналдарды құрылысы кезінде бетон қалыңдығын нақты уақытта бақылау технологиялары

Лазерлік профилометрия және орналасқан сенсорлар жиынтығы

Лазерлік профилометрлер бетон бетін түйіспейтін лазерлік үшбұрыштау әдістері арқылы шамамен 100 Гц жиілікте сканерлейді және ±0,3 мм дәлдікпен 3D қалыңдық карталарын құрады. Жүйе сонымен қатар әрі қарай таза бетон қоспаларына кішкентай микромеханикалық жүйелерді (MEMS) орнататын сенсорлық массивтерді қамтиды. Бұл кішкентай құрылғылар бетон қату кезінде оның сулану процесін және тығыздығының өзгерісін бақылайды. Кейін не болады? Сенсорлар кернеу көрсеткіштері мен температураның нақты мәндерін орталық басқару құрылғыларына жібереді, ол операторларға бетонды автоматты түрде құю кезінде параметрлерді уақытылы реттеуге мүмкіндік береді. Саяси сынақ нәтижелеріне сәйкес, бұл технологиялардың қосылуы қалыңдықтағы ауытқуларды дәстүрлі қолмен тексеру әдістерімен салыстырғанда шамамен үш төрттен біріне дейін азайтады. Сонымен қатар, жұмысшылар бетон сапасын тексеруге шамамен жарты уақыт ғана жұмсайды, бұл құрылыс жобаларына қатысушылардың барлығын қуантады.

GNSS-RTK орналасуымен қосылған шекараларды анықтау алгоритмдері

Компьютерлік көру жүйесі тақталардың қай жерде аяқталатынын анықтау үшін жоғары анықтықтағы камералық көріністерді қарастырады, ал GNSS RTK жүйесі төсеу машинасының орналасуын сантиметрлік дәлдікпен анықтайды. Бұл екі жүйені біріктіру арқылы біз «геосілтемелі қалыңдық картасы» деп атайтын, тегістегіштің биіктігін реттеу үшін қажет болған кезде уақыт өте келе өзгеріп отыратын картаны аламыз. Егер шекараларды анықтау жүйесі бағыт бойынша қалыңдықта 5 мм-лік тіпті аз айырымды да анықтаса, GNSS RTK жүйесі төсеу машинасының орнын шамамен жарты секунд ішінде қайта орнатады. Бұл толық кері байланыс циклі құбырлардың иілген бөліктерінде 2 мм-ден аспайтын ауытқуларды сақтап, су қуыстар арқылы сыртқа ағып кетпеуі үшін өте маңызды тұрақтылықты қамтамасыз етеді.

Автоматтандырылған жылжымалы панельді төсеу кезіндегі тұйық циклды калибрлеу мен бапталатын басқару

Каналдарды автоматты түрде салған кезде дәл қажетті бетон қалыңдығын алу өте маңызды. Жоспарланған мәннен тіпті аз ғана ауытқулар болса да, су ағысы бұзылады және бүкіл құрылыс қажетті мерзімге шыдамайды. Осы жерде тұйық циклды жүйелер қолданысқа енеді. Бұл жүйелер құрылыс кезінде бетонның нақты қалыңдығын жоспарланған мәнмен үнемі салыстырып отырады. Егер сәйкестік орындалмаса, олар машиналарға немесе құрылғыларға дер кезінде өзін-өзі реттеу туралы команда береді. Енді проблемаларды кейіннен байқау үшін күтуге тура келмейді. Кейбір зерттеулерге сүйенсек, бұл әдіс шарттарға байланысты шамамен 15 пайызға дейін материалдардың шығынын азайтады. Бұл — барлығын нормаға сай ұстау мен ресурстарды үнемдеуді бір уақытта қамтамасыз етудің жақсы нәтижесі.

Процесс ішіндегі қалыңдық бойынша кері байланыс арқылы вибрациялық скрид биіктігін реттеу

Құрылғыға орнатылған сенсорлар жаңа құйылған бетон қабатын түсу кезінде бақылайды және әрбір 0,01 секунд сайын қалыңдық көрсеткіштерін басқару қорабына жібереді. Егер қалыңдықта ±1,5 миллиметрден астам ауытқу болса, машина вибрациялық тегістеуіштегі гидравликалық цилиндрлерге жарты секунд ішінде автоматты түзетулер енгізеді. Бұл жылдам түзетулер жердің төменгі бетіндегі көтерілулерді тегістеуге және бетон қоспасының шынында қаншалықты дымқыл немесе құрғақ екендігіндегі айырмашылықтарды ескеруге көмектеседі, нәтижесінде барлық қабат біркелкі тығыздалады. Нақты жұмыс алаңдарында жүргізілген сынақтар көрсеткендей, бұл ақылды жүйелер барлық жол жабыны жұмыстарының шамамен 95%-ында миллиметрден төмен дәлдікке қол жеткізеді, яғни жұмысшылар қазіргі уақытта қолмен түзету жұмыстарын өткенге қарағанда шамамен 80% кем жиілікпен жүргізуге тура келеді. Бұл процестің барлық кезеңінде үздіксіз кері байланыс циклы жұмыс істейтіндіктен, салмақ бет бойынша біркелкі таралады, сондықтан су құйылып, кейіннен каналдар мен басқа су қозғалысын қамтамасыз ететін құрылыстарда проблемалар туғызатын қиыншылық туғызатын су жиналатын орындар болмайды.

Саладағы тексеру: Шаньдундағы 12,4 км автоматтандырылған канал жобасында миллиметрден кіші қалыңдық дәлдігін қамтамасыз ету

Шаньдундағы 12,4 километрлік автоматтандырылған канал жобасында бетон қабатының дәлдігі бойынша таңғалдырарлық нәтиже көрсетілді. Объектіде жүргізілген сынақтар нәтижесінде бетон қабатының қалыңдығы барлық 12 километр бойынша мақсатты көрсеткіштен ±0,8 мм ауытқумен сақталғаны анықталды. Бұл көрсеткіш шынында да көптеген дәстүрлі әдістермен қол жеткізуге болатын нәтижелерден әлдеқайда жоғары және стандарттық допустимдік шектерден шамамен 60% асып түседі. Олар бұл жетістікті қалай қол жеткізді? Жауап – лазерлік профилометрлер мен ішкі орналасқан сенсорлардың қолданылуында: бұл жүйелер барлық параметрлерді нақты уақытта бақылап отырды. Системалар қандай да бір ауытқуды байқаған кезде олардың адаптивті басқару механизмдері вибрациялық тегістегіштің биіктігін шамамен сәтте реттеп отырды. Барлық құрылыс аяқталғаннан кейін инженерлер 120 әртүрлі нүктеден бетон үлгілерін алып зерттеді. Зерттеу нәтижелері де таңғалдырарлық болды – барлық үлгілер бойынша орташа қалыңдық ауытқуы тек 0,35 мм құрады. Мұндай тұрақтылық автоматтандырудың үлкен инфрақұрылымдық жобаларға қолданылғанда қаншалықты сенімді болатынын көрсетеді.

Гидравлика қаншалықты жақсы жұмыс істейтіні мен құрылымдар қанша уақыт тұратыны туралы сұрақтарда өлшемдерді миллиметрдің бөлшек бөліктеріне дейін дәл анықтау шынымен маңызды. Бетонды жобаның барлық бөлігіне біркелкі таратқан кезде уақыт өте келе су қайда кететінін көрсететін кішкентай трещиналар пайда болмайды — бұл әсіресе таза су әлі де аз болған жерлерде өте маңызды. Тәуелсіз сынақтар нәтижесінде бұл автоматтандырылған жүйелер су кетуін қалыпты қолмен салынған объектілерге қарағанда шамамен екі есе азайтқаны анықталды. Бұл — су ресурстарын үнемдеудің қалыңдықты дәл таңдаған кезде қаншалықты жақсаруын көрсетеді. Бұл жобаны ерекшелейтін нәрсе — оның сенсорлар мен автоматтандыруды негізгі инфрақұрылым жобаларында қолдану үшін басқа аймақтардың ұстанатын үлгісін құрғаны. Қазір инженерлер қоршаған ортаны қорғауға бағытталған ойлау мен ұқыпты жоспарлаудың тек теорияда ғана емес, практикада да жұмыс істейтінін дәлелдегенін біледі.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Канал салу кезінде бетон қалыңдығы неге маңызды?

Бетон қабатының қалыңдығы су ағысының тиімділігіне әсер ететіндіктен, оның маңызы зор; бұл турбуленттілікті және үйкелісті арттырады. Дәлдік сіңіру құбылысын азайтады және инфрақұрылымның қызмет ету мерзімін ұзартады.

Бетон қабатын бақылау үшін қандай технологиялар қолданылады?

Бақылау технологияларына лазерлік профилометрия мен нақты уақытта бақылау жүргізуге арналған орнатылған сенсорлық массивтер, сонымен қатар дәл реттеулер жасау үшін GNSS-RTK позициялау және шекаралық анықтау технологиялары кіреді.

Автоматтандыру каналдарды салуды қалай жақсартады?

Автоматтандыру қабат қалыңдығын бақылау мен тұрақтылықты жақсартады, материалдардың шығынын азайтады және жалпы жоба тиімділігін арттырады, нәтижесінде құн үнемделеді және тұрақтылық жақсарылады.

Шаньдун каналын салу жобасында қабат қалыңдығының дәлдігі бойынша қандай нәтижелерге қол жеткізілді?

Шаньдун жобасында ±0,8 мм қабат қалыңдығының дәлдік шегіне қол жеткізілді, бұл стандартты әдістерге қарағанда шамамен 60% асады және автоматтандырылған салу процестерінің сенімділігі мен тиімділігін көрсетеді.