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
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
62
НИЛКЭС
ООО «ПО «Энергожелезобетонинвест»
+7 (911) 285-94-61, +7 (812) 309-39-61
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
Оригинал статьи: Долговечные железобетонные опоры из наномодифицированного бетона — будущее цифровых распределительных сетей
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.