Трапециялық каналдар үшін бетон мен шоткрет қаптамасы: Қайсысы жақсы жұмыс істейді?

Геометриялық үйлесімділік Трапециялық каналдардың қаптамасы

Трапециялық каналдардағы көлбеулік бұрыштары, бұрыштар мен жазық емес интерфейстер

Трапециялық каналдардың геометриясы инженерлер үшін бірнеше ерекше мәселелер тудырады. Көлбеулердің бұрышы әдетте 1:1-ден 2:1-ге дейінгі шекте болады, бұрыштар сүйір болып келеді және әртүрлі жазықтықтардың қиылысу нүктелері кернеудің шоғырлану орындарына айналады. Бұл барлық қасиеттер стандартты канал жапырақтарының тұрақты болмауына әкелетін проблемалық аймақтарға әкеледі. Осы бұрышты қиылыстарда су жылдамдығы қатты артады, ал түбіндегі жазық аймақтар уақыт өте жинақталған шөгінділерді жинайды, нәтижесінде құрылымдық мәселелер туындайды. 2024 жылы Огайо штатының мемлекеттік университетінен жасалған зерттеу қызықты нәрсе көрсетті - басқа барлық факторлар тең болған кезде трапециялық каналдар жағалаулары U-тәрізді каналдарға қарағанда 18% жылдамырақ ыдырайды. Бұл оның қаншалықты тиімсіз екендігін көрсетеді. Мұндай каналдарды дұрыс жабуға тырысқан әр адам үшін судың ағысының тиімділігін немесе ұзақ мерзімді тұрақтылықты бұзбай, осы күрделі пішіндерге сәйкес келетін материалдарды табу қиындық туғызады.

Неге трапециялық каналдардың ішкі жағын бетонмен құю үшін күрделі опалубка қажет?

Монолитті бетонмен жұмыс істегенде, трапеция пішіндес құрылымдарды жасау үшін арнайы дайындалған опалубка қажет. Әрбір бұрыштың өзгеруі мен бұрыштары дәлме-дәл қалыптастырылуы керек. Арматура торларын орнату қиын бұрыштары бар тесіктерде өте қиын болады, сондықтан жұмысшылар жиі осындай орындарға жету үшін арнайы машиналарды қолданады. Тік бұрышты каналдармен салыстырғанда еңбекақы шығындары шамамен 40 пайызға дейін өседі. Сонымен қатар, опалубка шығындарын ұмытпау керек — суару жобаларының стандартты тәжірибесіне сәйкес, бұл шығындар трапециялық каналдарға арналған жобаларға кететін қаражаттың 35 пайызынан жартысына дейін жете алады. Сонымен қатар, опалубканың әртүрлі бөліктерінің арасындағы қосылыстар да әлсіз нүктелер болып табылады. Уақыт өте келе, әсіресе судың үздіксіз ағып отыруы кезінде, бұл аймақтарда жиектерден ажырау немесе сызықтар бойынша күйреу байқалады.

Шайырланған бетон әртүрлі көлбеулер мен күрделі көлденең қималар бойынша үздіксіз жабысуға қалай жетеді

Шайырланған бетон материалды 100 метр/сек жылдамдықпен лақтыру арқылы опалубкаға мүлде қажет болмайтындай етеді. ASTM C1604 стандартына сәйкес жүргізілген сынақтар осы әдістің 70 градусқа дейінгі көлбеулерде шамамен 95% тығыздалуға жететінін көрсетті, тіпті едәуір сәйкес жерлерде де бар топыраққа мықты жабысады. Шайырланған бетонды құю арқылы алынатын бетоннан айырмашылығы — оның трапеция пішінді ойықтарға дәл келетін біртұтас қабат түзуге мүмкіндік беруі. Жергілікті сынақтар осы әдістің орын ауыстыру нүктелеріндегі эрозия мәселелерін шамамен 27% азайтатынын көрсетті. Көлбеулердің бұрыштары мен өзгеру нүктелерінде шайырланған бетонның байланысуы осындай күрделі аймақтарда кернеудің жиналуын болдырмауға көмектеседі, бұл инженерлердің трапециялық ойықтарды көтерме қабырға жасау кезінде кездестіретін ең ірі қиындықтардың бірін шешеді.

Құрылымдық өнімділік Трапециялық каналдардың қаптамасы Гидравликалық кернеу кезінде

Көлбеу Беттердегі Жаншылуға Қарсы Төзімділік және Байланыс Беріктігі: Шайырбетон мен Дәстүрлі Бетон

Шоткрет қисайтын беттерде механикалық түрде орынына бекінуіне байланысты жанама кернеуге әлдеқайда жақсы төзеді. Зерттеулер бұл көрсеткіштің 25 градустан асатын көлбеу беттерде шамамен 1,5-2,0 МПа-ға жететінін, ал минералды заттар институтының өткен жылғы мәлімдемесіне сәйкес қарапайым темірбетон үшін бұл көрсеткіш тек 0,8 МПа-ға тең екенін көрсетеді. Бұл бүйірлік су қысымы дұрыс емес беттерге қарсы әсер ететін трапециялық су каналдарында маңызды рөл атқарады. Дәстүрлі құйылымды темірбетон көбінесе пішіндік секциялардың салқын басып кету немесе саңылауларында кернеу кезінде әлсіз аймақтар пайда болады. Шоткрет саңылаулар болмай, бетке тікелей жабысады, сондықтан істен шығу орындары азаяды. Нақты зертханалық сынақтар шоткреттің жасанды жабындары сынбай тұрақтылығын сақтау үшін 40 пайызға жуық жоғары жанама кернеуге төзе алатынын көрсетеді, яғни стандартты әдістермен жұмыс істеу қиын болатын күрделі пішіндер мен бұрыштарда да құрылымдық бүтіндікті сақтайды.

Трапециялық каналдардың жаппа қабатына тән мұз балқу циклдары мен эрозиялық ағын шарттарындағы төзімділік

Трапециялық каналдардың ішкі жағалары табиғаттан қатты қиыншылықтарға тап болады. Бұл конструкциялар қайталанатын тоңазу-балқу циклдеріне және саздан тұратын әртүрлі үйкеліске төтеп беруі керек. Ауамен қосылған шайқалма бетон туралы айтқанда, ASTM стандарттарына сәйкес, осы материал 300-ден астам тоңазу-балқу циклінен кейін ғана тозу белгілерін көрсетеді. Бұл көбінесе 150 цикл шамасында трещинаның пайда болуымен жарылатын қалыпты құймалы жағаларға қарағанда анағұрлым жақсы. Себебі не? 0,35 су-цемент қатынасы өте тығыз және су өткізбейтін құрылым жасайды, бұл мұздың бетінде кеңеюіне және зақымдануға әлдеқайда қиындатады. Зертханалық сынақтар 2022 жылғы «Erosion Control Journal» журналында хабарланғандай, судың осындай каналдар арқылы секундына 4 метрден асатын жылдамдықпен қозғалған кезде шайқалма бетон дәстүрлі бетонға қарағанда материалдың шамамен 60% азырақ жоғалтатынын көрсетті. Осыдан да жақсырақ нәрсе — шайқалма бетонның опалубка қосылатын жерлеріндегі әлсіз нүктелері болмайды. Осындай тігістер болмағандықтан, кішкентай трещиналар пайда болатын орындар азаяды, яғни эрозия тұрақты жүріп жатқан нақты өмірлік жағдайларда осы жағалар ұзағырақ қызмет етеді.

Трапециялық каналдарды жабындау жобаларының құрылыс өнімділігі

Симметриялық емес немесе тік беткі трапециялық каналдарды жабындауда қалыптастырудың жоғалуы және орналастырудың тездетілуі

Шайырлатылған бетон дәстүрлі әдістермен келетін барлық осы проблемалардан тыс болады, өйткені оған мүлдем қалыптастыру қажет емес. Дайындалған жерге материалды дәл қана арықша пішіндегі немесе өте сүйір аймақтарда да құрылысшылар жай ғана бүркіп тастайды, алдымен қалыптарды, өлшеу құралдарын немесе құрылымдарды жинау үшін слесарьлар қажет емес. Кәсіпорындар шайырлатылған бетонға көшкенде, олар әдетте материал орналасу жылдамдығының 40%-60% аралығында өсетінін байқайды. Бұл жұмысшыларға жұмсалатын шығындарды азайту және жобаларды әдеттегіден тезірек аяқтау дегенді білдіреді. Бір үлкен артықшылығы — күрделі бұрыштар мен әртүрлі көлбеу деңгейлерде де қабырғаның қалыңдығы бүкіл аумақта біркелкі сақталады. Сонымен қатар, материал бөліктерге бөлініп емес, үздіксіз бүркілетіндіктен, әдетте буындар пайда болатын жерлерде беріктігі төмен аймақтар аз болады. Сондай-ақ, материалдың осындай тез орнатылуы эрозияға бейім сезімтал аймақтарға жақын орындардағы жобалар үшін үлкен айырмашылық жасайтынын елемеуге болмайды. Осындай орталарда жұмыс істейтін мердігерлер жаңбыр немесе жел зақым келтірмес бұрын ашық жерді тез жабу мүмкіндігіне шынымен мән береді.

Өмірлік циклдық құнының талдауы Трапециялық каналдардың қаптамасы Еріктеу

Алғашқы инвестиция: Шаймалы бетон жабдықтары мен дайындама қалыптарды жасау құны

Бұл әдістердің алғашқы құны әртүрлі болып келеді. Шаймалы бетон үшін қымбат бағалы жоғары қысымды сораптар мен роботтық сопло жабдықтарына үлкен сома салу қажет. Ал көлемде құю басқаша жұмыс істейді, өйткені стандартты үлгілерге сыймайтын күрделі трапециялық пішіндер сияқты дайындама қалыптарды жиі-жиі жасау үшін қайта-қайта ақша жұмсайды. Әрине, шаймалы бетон жабдықтарын сатып алу бастапқы кезде қымбатқа түседі, бірақ ұзақ мерзімде қалыптармен жұмыс істеудің болмауы ақшаны үнемдеуге мүмкіндік береді. Алаңда қосымша еңбекке, құрылыс алаңында орын алып жатқан қалдық материалдарға да қажет болмайды. Бірнеше жобада жұмыс істейтін жұмыс салушылар бұл үнемдеуді бірнеше жобаға таратып, уақыт өте келе олардың таза пайдасына нақты әсер етеді.

Ұзақ мерзімді құн: Эрозияға бейім трапециялық каналдардың жаппа қабатында қызмет көрсету мерзімін ұзарту және техникалық қызмет көрсетуді азайту

Шоткреттің қатты, үздіксіз құрылымы трещинаның пайда болуына бейім тігістердегі әлсіз жерлерді жояды. Зертханалық зерттеулер шоғырланған аймақтарда 2023 жылы АҚШ-тың суландыру бюросының зерттеулеріне сәйкес, трещиналардың пайда болуы, саңылаулар арқылы эрозияның тарауы және тоңазу-балқу циклдарынан болатын зақымданулар шамамен 40% азаятынын көрсетеді. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Сегментті темірбетон жолмен салыстырғанда техникалық қызмет көрсету жұмыстары шамамен екі есе азаяды. Сонымен қатар, қызмет ету мерзімі 15 жылдан, мүмкін, тіпті 20 жылға дейін ұзарып жетеді. Үш онжылдықтың ішінде жалпы алғанда, жағалаудағы шөгінділерді тазарту немесе қосылыстарды жөндеу қажеттілігі азаяды. Бұл факторлардың барлығы шоткреттің жалпы бағасын ұзақ мерзімді шығындарды ескергенде шамамен 25-30 пайызға арзандатады, әрине, бастапқы кезде жабдық құны жоғары болса да. АҚШ Көлік министрлігі шынында да инфрақұрылым материалдарын салыстыратын толық циклдық талдау жүргізіп, осы қорытындыға келді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Трапециялық каналдарды жабу кезінде негізгі қиыншылықтар қандай?

Трапециялық каналдарда көлбеу беттер, сүйір бұрыштар және жазық емес беттер сияқты ерекше геометриялық қиыншылықтар бар. Бұл кернеудің шоғырлану нүктелеріне және жағалаулар бойынша күшті тозуға әкеледі, нәтижесінде дәстүрлі жабын материалдары жарамсыз болады.

Неліктен трапециялық каналдар үшін монолитті темірбетонға қарағанда шаймалы бетон (шоткрет) ұсынылады?

Шаймалы бетон күрделі опалубка қажеттілігін жояды және айнымалы көлбеулерге үздіксіз жабысуын қамтамасыз етеді. Ол дәстүрлі бетонмен салыстырғанда жақсырақ тығыздалу, беріктік және жаншылуға төзімділік көрсетеді, сонымен қатар эрозия мен құрылымдық кернеулерді тиімді түрде болдырмақа мүмкіндік береді.

Шаймалы бетон трапециялық канал жабынының қызмет көрсету циклы құнына қалай әсер етеді?

Шаймалы бетон жабдыққа алғашқы жоғары инвестицияны талап етсе де, ол әлсіз аймақтар мен эрозияны болдырмау арқылы ұзақ мерзімді жөндеу жұмыстарын азайтады және жабынның қызмет көрсету мерзімін ұзартады, сондықтан уақыт өте келе экономикалық тиімді болып табылады.