Долговечные железобетонные опоры из наномодифицированного бетона — будущее цифровых распределительных сетей

Page 1
background image

Page 2
background image

60

Долговечные 
железобетонные опоры из 
наномодифицированного 
бетона — будущее цифровых 
распределительных сетей

Соловьева

 

В

.

Я

.,

 д.т.н., профессор 

кафедры «Ин же нер ная 

химия и естествознание» 

ПГУПС

Романов

 

П

.

И

.,

к.т.н., заместитель 

заведующей НИЛКЭС 

ООО «ПО «Энерго-

железо бетон инвест»

Качановская

 

Л

.

И

.,

к.т.н., заведующая 

НИЛКЭС ООО 

«ПО «Энерго железо-

бетон инвест»

Касаткин

 

С

.

П

.,

начальник сектора 

НИЛКЭС ООО 

«ПО «Энерго железо-

бетон инвест»

Сбойчакова

 

Т

.

И

.,

ведущий инженер 

НИЛКЭС ООО 

«ПО «Энерго железо-

бетон инвест»

Повышение

 

надежности

 

и

 

долговечности

 

железобетонных

 

стоек

 

опор

 

ВЛ

 — 

прямой

 

путь

 

к

 

сокращению

 

затрат

 

при

 

строительстве

 

и

 

эксплуатации

 

энер

-

гетических

 

объектов

Современные

 

химические

 

добавки

 

позволяют

 

суще

-

ственно

 

воздействовать

 

на

 

структуру

 

бетона

повысить

 

их

 

эксплуатационные

 

свойства

прочность

плотность

морозостойкость

водонепроницаемость

 

и

 

коррозионную

 

стойкость

Идентификация

 

и

 

цифровая

 

паспортизация

 

стоек

 

с

 

новыми

 

свойствами

 — 

гарантия

 

стабильности

 

их

 

качества

В

 

статье

 

приво

-

дятся

 

данные

 

о

 

результатах

 

промышленного

 

изготовления

 

железобетонных

 

стоек

 

из

 

наномодифицированного

 

бетона

а

 

также

 

о

 

направлениях

 

дальней

-

шей

 

работы

 

по

 

созданию

 

унифицированной

 

серии

 

железобетонных

 

опор

 

ВЛ

 

0,4 

кВ

 

и

 6–10 

кВ

 

повышенной

 

долговечности

 

для

 

цифровых

 

распределитель

-

ных

 

электрических

 

сетей

.

В 

настоящее время протяженность воздушных ли-

ний напряжением до 20 кВ в России превышает 

2 млн км. Основная часть этих электрических се-

тей  традиционно  выполняется  на  опорах  из  ви-

брированных железобетонных стоек.

Развитие техники, экономики, новых технологий и по-

требностей  населения  ведет  к  необходимости  развития 

сетей  данного  напряжения  —  как  увеличения  их  протя-

женности,  так  и  наращивания  функционала  (рисунок  1). 

Для  увеличения  пропускной  способности  используют-

ся  новые  типы  проводов,  для  прокладки  каналов  связи 

организуется  подвеска  дополнительных  линий  ВОЛС. 

Рост потребностей ведет к увеличению нагрузок на опо-

ры и повышению требований к их несущей способности. 

Прокладка  телекоммуникационных  сетей  требует  при-

менения  повышенного  коэффициента  надежности  для 

конструкций (в 1,5 раза только на нагрузки в гололедном 

режиме).  Кроме  того,  опоры  данного  класса  напряже-

ния часто устанавливаются вдоль автомобильных дорог 

и  магистралей,  в  результате  чего  в  зимний  период  вре-

мени  подвергаются  агрессивному  воздействию  антиго-

лоледных реагентов. 

Перечисленное  диктует  необходимость  повышения 

таких эксплуатационных характеристик железобетонных 

вибрированных стоек для опор ВЛ, как несущая способ-

ность,  трещиностойкость,  морозостойкость,  водонепро-

ницаемость и коррозионная стойкость.

Решение  поставленной  задачи  достигается  за  счет 

рационального  использования  внутренних  резервов  це-

воздушные линии


Page 3
background image

61

ментсодержащей системы путем при-

менения  активирующих  химических 

добавок нового типа. 

На  кафедре  «Инженерная  химия 

и  естествознание»  Петербургского  го-

сударственного  университета  путей 

сообщения  разработана  комплексная 

добавка  для  бетонов,  которая  состо-

ит  из  нескольких  компонентов  разной 

природы,  в  том  числе  нанодисперсий 

SiO

2

·nH

2

O. Присутствие последних в це-

ментсодержащей  системе  способству-

ет  образованию  труднорастворимых 

соединений,  которые  являются  более 

устойчивыми по отношению к агрессив-

ному воздействию солей и положитель-

но  влияют  на  коррозионную  стойкость 

бетона.  Кроме  того,  образование  до-

полнительного  количества  гидратных 

соединений  с  игольчатым  строением 

способно  осуществлять  микроармиро-

вание формирующейся структуры бето-

на, его уплотнение, и как следствие, по-

вышение прочности, трещиностойкости 

и долговечности материала.

Установлено,  что  в  результате  эф-

фективной  химической  активации 

наномодифицированого  бетона  про-

исходит  значительный  разогрев  твер-

деющей  системы,  что  положительно 

влияет на протекание гидратационных 

процессов  и  позволяет  существенно 

снизить температуру в камерах тепло-

влажностной  обработки,  а  в  летний 

период времени вообще отказаться от 

их прогрева.

Разработанная комплексная добав-

ка  была  опробована  на  заводах  ООО 

«ПО  «Энергожелезобетонивест»  при 

изготовлении  железобетонных  стоек 

СВ95-3с  с  проектными  параметрами 

бетона B30 W6 F

1

200. В качестве кон-

трольных образцов принимались стан-

дартные  изделия  завода,  полученные 

из бетонной смеси, содержащей толь-

ко  добавку  на  поликарбоксилатной 

основе.  Разработанная  комплексная 

добавка  сопоставима  по  стоимости 

с  добавкой,  используемой  на  заводе. 

Дозировка  добавок  была  сохранена 

на  одном  уровне.  Для  оценки  проч-

ности,  жесткости  и  трещиностойкости  изделий 

проведены  испытания  стоек  по  ГОСТ  8829-94. 

Контролировались  такие  физико-механические 

параметры бетона, как прочность на сжатие (по-

сле  тепловлажностной  обработки,  в  возрасте 

7  и  28  суток),  водонепроницаемость  и  морозо-

стойкость.

Результаты  испытаний  железобетонных  стоек 

показали, что изделия, изготовленные из бетонной 

смеси с разработанной химической добавкой, име-

ли  меньшие  значения  по  таким  показателям  как 

количество и средняя ширина раскрытия трещин, 

а также прогиб стойки.

Образцы  наномодифицированного  бетона 

с комплексной добавкой отличались высокими 

показателями  по  прочности.  Кинетика  набора 

прочности  бетонов,  подвергнутых  тепловлаж-

ностной  обработке  при  (пониженной  относи-

тельно  обычных  значений)  температуре  60°С, 

представлена на рисунке 2.

Рис

. 2. 

Кинетика

 

набора

 

прочности

 

бетонов

Рис

. 1. 

Опоры

 10 

кВ

 

для

 

перехода

 

воздушной

 

линии

 

в

 

кабельную

 3 (54) 2019


Page 4
background image

62

НИЛКЭС

ООО «ПО «Энергожелезобетонинвест»

+7 (911) 285-94-61, +7 (812) 309-39-61

t.i.sboychakova@nilkes.ru

www.nilkes.ru

Прочность  наномодифицированного  бето-

на  на  сжатие  в  возрасте  28  суток  превысила 

контрольные значения на 34% и соответствует 

классу В40. 

Образцы  наномодифицированного  бетона 

отличались повышенной в 2 раза водонепрони-

цаемостью,  соответствующей  марке  W12.  Мо-

розостойкость при этом увеличилась в 2,5 раза 

до марки F

1

500. 

Получить  наномодифицированный  бетон 

с проектным классом В30 возможно при сниже-

нии расхода цемента на 30%, при этом водоне-

проницаемость повысится на 3 ступени до мар-

ки W10, а морозостойкость увеличится в 2 раза 

до марки F

1

400.

Полученные  результаты  говорят  об  эффек-

тивности  использования  комплексной  добавки 

для  изготовления  таких  железобетонных  из-

делий  как  стойки,  сваи  и  грибовидные  фунда-

менты.

Уже  в  настоящее  время  применение  нано-

модифицированного бетона на заводах Произ-

водственного  объединения  «Энергожелезобе-

тонинвест»  позволяет  изготавливать  типовые 

конструкции  повышенной  долговечности  при 

сохранении существующей стоимости.

Существенной  экономии  уже  на  стадии 

строительства  объектов  можно  добиться, 

разработав  новые  конструкции  опор,  свай, 

сборных  фундаментов,  в  которых  будут  ис-

пользованы  как  современные  высокопрочные 

и  долговечные  бетоны,  так  и  арматура  повы-

шенной  прочности.  В  перечень  тем,  рекомен-

дованных  к  реализации  в  рамках  НИОКР  ПАО 

«Россети»,  уже  включена  «Разработка  унифи-

цированной  серии  железобетонных  опор  ВЛ 

0,4  кВ  и  6–10  кВ  повышенной  долговечности 

с  использованием  наномодифицированного 

бетона  и  элементов  электронной  паспортиза-

ции».  Разработка  железобетонных  стоек  с  по-

вышенными  значениями  несущей  способно-

сти позволит увеличить длину пролетов ВЛ на 

20–25%  и  получить  экономический  эффект  за 

счет  сокращения  количества  промежуточных 

опор и затрат на их строительство и обслужи-

вание.  Применение  наномодифицированного 

бетона поможет обеспечить срок службы желе-

зобетонных стоек свыше 50 лет, а в ряде слу-

чаев  довести  его  до  100  лет.  Это  значительно 

уменьшит  затраты  на  проведение  ремонтных

работ. 

Новые стойки будут оснащены радиочастот-

ными  метками  (микрочипами),  содержащими 

уникальный идентификационный номер, по ко-

торому предоставляется доступ к электронно-

му паспорту, то есть к информации жизненного 

цикла опоры, в частности, комплекту техниче-

ской документации с подробной информацией 

о выпущенном изделии и его характеристиках. 

Электронная  паспортизация  железобетонных 

стоек  даст  возможность  дифференцированно 

изготавливать  и  поставлять  на  объекты  изде-

лия  с  индивидуальными  требованиями  по  за-

щите  от  коррозии.  Идентификация  изделий 

позволит  заинтересованному  в  качестве  за-

казчику  выбирать  конструкции,  основываясь 

на  объективных  показателях  их  свойств,  по-

высит  ответственность  производителя  и  по-

ставщика,  гарантирует  стабильность  качества 

применяемых  на  объектах  изделий,  исключит 

поставку  изделий,  не  соответствующих  за-

являемым  характеристикам,  что  обеспечит 

отсутствие  проблем  при  эксплуатации.  Ин-

формация о каждом изделии с привязкой к кон-

кретным  опорам  пополнит  электронный  пас-

порт ВЛ.

ВЫВОДЫ

1.  Разработана комплексная химическая добав-

ка для бетонов, включающая дисперсии нано-

размера,  позволяющая  получать  наномоди-

фицированный  бетон,  обладающий  высокой 

прочностью,  плотностью,  морозостойкостью, 

водонепроницаемостью и коррозионной стой-

костью, и тем самым обеспечивать повышен-

ную  надежность  и  долговечность  строитель-

ных конструкций. 

2.  Стоимость  железобетонных  изделий,  изго-

товленных из бетона повышенной долговеч-

ности, не отличается от стоимости обычных 

типовых конструкций. При этом использова-

ние долговечных конструкций позволяет от-

казаться от проведения ремонтных работ на 

протяжении  всего  срока  службы.  Этот  факт 

приобретает наибольшее значение для фун-

даментных конструкций — свай и грибовид-

ных  фундаментов,  работающих  в  сложных 

грунтовых  условиях,  к  которым  нет  доступа 

в процессе эксплуатации.

3.  Заказ  существующих  типовых  конструкций 

с применением наномодифицированного бе-

тона уже сейчас может значительно снизить 

эксплуатационные расходы в будущем.

4.  Разработка  новой  унифицированной  серии 

железобетонных опор ВЛ 0,4 кВ и 6–10 кВ по-

вышенной  надежности  и  долговечности  по-

зволит дополнительно снизить стоимость ВЛ 

при строительстве за счет сокращения опор 

на каждый километр трассы линии и при экс-

плуатации  за  счет  отсутствия  необходимо-

сти проведения ремонтных работ. А наличие 

цифрового  электронного  паспорта  позволит 

передавать  всю  информацию  об  изделии 

в учетную IT-систему электрической сети для 

решения  задач  производственно-техниче-

ского управления, мониторинга и диагности-

ки состояния оборудования.  

Р

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Читать онлайн

Повышение надежности и долговечности железобетонных стоек опор ВЛ — прямой путь к сокращению затрат при строительстве и эксплуатации энергетических объектов. Современные химические добавки позволяют существенно воздействовать на структуру бетона, повысить их эксплуатационные свойства: прочность, плотность, морозостойкость, водонепроницаемость и коррозионную стойкость. Идентификация и цифровая паспортизация стоек с новыми свойствами — гарантия стабильности их качества. В статье приводятся данные о результатах промышленного изготовления железобетонных стоек из наномодифицированного бетона, а также о направлениях дальнейшей работы по созданию унифицированной серии железобетонных опор ВЛ 0,4 кВ и 6–10 кВ повышенной долговечности для цифровых распределительных электрических сетей.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»