Дослідження та аналіз технології відновлення гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб методом гільзування

Вступ. Гідротехнічні споруди транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб використовуються для пропускання води під проїзними частинами та іншими спорудами. Одним з способів збільшення довговічності та надійності дорожніх водопропускних труб є виконання ремонту методом гільзування. Запропонований метод передбачає влаштування нової дорожньої водопропускної труби у середині дефектної дорожньої водопропускної труби, а міжтрубний простір заповнюється будівельним розчином. Від розподілу суміші в подальшому буде визначатися ефективність застосовуваного методу відновлення та надійність відремонтованої споруди. Актуальність роботи полягає у визначенні ефективності заповнення будівельними розчинами міжтрубного простору.

Проблематика. Із літературного аналізу встановлено, що дорожні водопропускні труби  перебувають у складних умовах експлуатації, що є причиною їх передчасного руйнування. Існуючі методи ремонту не забезпечують необхідної якості відновленої споруди, а існуючі світові підходи не в повній мірі вивчені.

Мета. Полягає в уточненні технології відновлення гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб методом гільзування, що забезпечує високу надійність та довговічність роботи конструкції у важких експлуатаційних умовах.

Результати. Проведено дослідження та аналіз технології відновлення гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб методом гільзування

Висновки. В роботі проведено аналіз існуючих пошкоджень дорожніх водопропускних труб та запропоновано відновлення за рахунок методом гільзування. Встановлено основні реологічні властивості будівельних розчинів від яких залежать фізико-механічні характеристики відновленої дорожньої водопропускної труби. Проведено аналіз реологічних властивостей будівельних розчинів. Від параметрів структури розчину та геометричних параметрів кільцевого зазору залежить вибір та характеристики робочого обладнання для подачі будівельного розчину. Виконані дослідження дозволяють зробити висновок про необхідність розроблення методики відновлення дорожніх водопропускних труб методом гільзування.

1. Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз проєктування та будівництва гідротехнічних споруд транспортного будівництва у вигляді водопропускних труб з полімерних матеріалів на автомобільних дорогах. Дороги і мости. 2021. Вип. 24. C. 112–133. DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2021.24.112.
2. Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз проблем забезпечення надійності та довговічності гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб в умовах експлуатації. Дороги і мости. Київ, 2022. Вип. 25. С. 190–202. DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2022.25.190.
3. Piratla, K. R., W. Pang, H. Jin, and M. Stoner. Best practices for assessing culvert health and determining appropriate rehabilitation methods : a research project in support of operational requirements for the South Carolina Department of Transportation : final report.. Accessed December 25, 2021.  URL: https://www.scdot.scltap.org/wp-content/uploads/2017/04/SPR-718-Final-Report-Revised.pdf (дата звернення: 12.09.2013).
4. Assessment and rehabilitation of existing culverts: A synthesis of highway practice. National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) Synthesis 303. Transportation Research Board, 2002.
5. Mathews, J.C., Decision analysis guide for corrugated metal culvert rehabilitation and replacement using trenchless technology. 2012: United States Department of Agriculture, Forest Service.
6. CSP Durability Guide / National Corrugated Steel Pipe Association. Washington, 2000.
7. Reza Haghani, Jincheng Yang (2016). Application of FRP Materials for Construction of Culvert Bridges.Presented at IABSE Congress: Challenges in Design and Construction of an Innovative and Sustainable Built Environment, Stockholm, Sweden, 21-23 September 2016, published in Challenges in Design and Construction of an Innovative and Sustainable Built Environment. P. 1312–1319.
8. Drainage Handbook Optional Pipe Materials. State of Florida Department of Transportation.  Tallahassee, Florida,  2014. 38 р.
9. Hydraulic design of highway culverts. U.S. Department of Transportation. Hydraulic design series number 5. Third edition. Publication No. FHWA-HIF-12-026. April, 2012. 326 р.
10. Handbook of steel drainage and highway construction products. Published by Corrugated Steel Pipe Institute, American Iron and Steel Institute. 2002. 470 p.
11. Pettersson L., Sundquist H. Design of soil steel composite bridges. Structural Desing and Bridges.  Stockholm, 2007. 84 р.
12. AASHTO: Standart Specifications for Highway Bridges. American Association of State Highway and Transportation Officials, 444 N. Capitol St., N. W., Ste. 249. Washington, D. C., 2001.
13. James D. Schall, Philip L. Thompson, Steve M. Zerges, Roger T. Kilgore and Johnny L. Morris. Hydrualic design of highway culverts. 2nd ed. FHWA-NHI-01-020. HDS No. 5. 2001. URL: https://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/pubs/12026/hif12026.pdf (дата звернення: 12.09.2023).
14. Thomas S. Walsh (2011). Journal of ASTM International Selected Technical Papers STP 1528 Plastic Pipe and Fittings: Past, Present, and Future. ASTM International 100 Barr Harbor Drive PO Box C700 West Conshohocken. 404 p.
15. П-Г.1-218-113:2009 Технічні правила ремонту та утримання автомобільних доріг загального користування України. Київ, 2009. 45 с. (Інформація та документація).
16. ДБН В.2.3-22:2009 Мости та труби. Основні вимоги проектування.  Київ. 2009. 65 с. (Інформація та документація).
17. ТТК 37641918/03450778-210:2016 Типова технологічна карта на ремонт водопропускних труб методом релайнінгу на автомобільних дорогах. Київ, 2016. 54 с. (Інформація та документація).
18. ДСТУ EN 206:2018 Бетон. Технічні вимоги, експлуатаційні характеристики, виробництво та критерії відповідності (EN 206:2013 + A1:2016, IDT). Київ, 2018. 71 с. (Інформація та документація).
19. ACI PRC-237-07 Self-Consolidating Concrete (Reapproved 2019).
20. Саницький М. А., Марущак У. Д., Кіракевич І. І., Стечишин М. С. Високоміцні самоущільнювальні бетони на основі дисперсноармованих цементуючих систем. Будівельні матеріали і вироби. 2015.  № 1. C. 6–9.
21. Теліцина Н., Скіданова Г., & Суруп І. (2010). Алгоритм підбору СБС на повітряних в’яжучих із заданими реологічними показниками. Восточно-Європейський журнал передових технологій. 2(10(44). C. 71–74. URL: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2010.2785 (дата звернення: 12.09.2023).
22. Chidiac S.E. & Mahmoodzadeh F. (2009). Plastic viscosity of fresh concrete – A critical review of predictions methods. Cement & Concrete Composites - CEMENT CONCRETE COMPOSITES. 31. P. 535–544. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2009.02.004.
23. Bonen D. Fresh and hardened properties of self-consolidating concrete. Prog. Struct. Eng. Materiuals. 2005. № 7. P. 14–26.
24. Scnachinger J. (2002). Early-Age Creaking Risk and Relaxation by Restrained Autogenous Deformation of Ultra High Performance Concrete. Proc. of the 6 International Symposium on Utilization of High Strength High Performance Concrete, Leipzig. 16-20 June, 2002. P. 1341–1354.
25. Study of the Stress-Strain State in Defective Railway Reinforced-Concrete Pipes Restored with Corrugated Metal Structures. Eastern European Journal of Enterprise Technologies. 2017. N 5 (1–89). P. 37–44.  DOI: 10.15587/1729-4061.2017.109611.
26. Онищенко А. М. Аналіз перспективи застосування ремонту, методом гільзування, водопропускних труб, як різновиду гідротехнічних споруд транспортного будівництва. Збірник наукових праць за підсумками щорічної Міжнародної науково-практичної конференції «Сучасні технології та досягнення інженерних наук в галузі гідротехнічного будівництва та водної інженерії». Херсон, 2021. Вип. 3. C. 147–150.
27. Войтович І. В.,  Ковтунович І. В.,  Герасімов Є. Г., Пінчук, О. Л. (2012) Перспективи відновлення сталевих трубопроводів систем зрошення безтраншейним способом. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування (4(60)). P. 27–32.
28. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ, пособие. - 6-е изд., доп. и перераб. Москва, 1984. 116 с.
29. СОУ 45.2-00018112-045:2010 Споруди транспорту. Проектування та будівництво споруд з пластикових труб на автомобільних дорогах загального користування. Київ, 2010. 45 с. (Інформація та документація).
30. Посібник до ВБН В.2.3-218-198:2007 Споруди транспорту. Проектування та будівництво споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах загального користування. Київ, 2009. 45 с. (Інформація та документація).
31. Avijit Chaubey (2020). Practical Concrete Mix Design. CRC Press. 185 p.
32. Quemada D. Models for Rheological Behavior of Concentrated Disperse Media under Shear. Proc IX Intl Cong on Rheology. Mexico, 1984.
33. Struble L.J., Sun G.K. Viscosity of Portland Cement Paste as a Function of Concentration. Adv Cement Based Mat. 1994.
34. Farris R.J. Prediction of the viscosity of multimodal suspensions from unimodal viscosity data. Trans Soc Rheol. 1968. 12(2). P. 281–301.
35. Ferraris C.F., deLarrard F. Testing and modeling of fresh concrete rheology. Maryland: Building and Fire Research Laboratory National Institute of Standards and Technology Gaithersburg. 1998.
36. Ferraris C., deLarrard F., Martys N. Fresh concrete rheology-recent developments. Materials science of concrete VI. Sidney Mindess and Jan Skalny, (Eds.). Westerville, OH, 2001. P. 215–41.
37. Mooney M. The viscosity of a concentrated suspension of spherical particles. J Colloids Sci 1951. 6.162–70.
38. Roshavelov T. Prediction of fresh concrete flow behavior based on analytical model for mixture proportioning. Cem Concr Res. 2005. 35:831–5.
39. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. Москва, 1981. 464 с.
40. Jamrozy Z. Beton i jego technologie. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa-Krakow, 2000. 484 p.
41. E. Koniewski, Z. Orlowski I. Concrete mix transportation modelling. Journal of civil engineering and management. 2003. Vol IX No I. P. 52–58.
42. ДСТУ ГОСТ 33-2003 Нафтопродукти. Прозорі і непрозорі рідини. Визначення кінематичної в`язкості і розрахунок динамічної в`язкості (ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94), IDT). Київ, 2003. 112 с. (Інформація та документація).
43. W. L. Wilkinson, Non-Newtonian Fluids. Fluid Mechanics, Mixing and Heat Transfer. London, 1960. 138 p.
44. Фройштетер Г.Б. Течение и теплообмен неньютоновских жидкостей в трубах. Киев, 1990. 216 с.