Диссертация (Влияние базальтопластиковой футеровки на геоэкологическую устойчивость прилегающего подземного пространства канализационных коллекторов)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиШерстнев Андрей КонстантиновичВЛИЯНИЕ БАЗАЛЬТОПЛАСТИКОВОЙ ФУТЕРОВКИНА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИЛЕГАЮЩЕГОПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА КАНАЛИЗАЦИОННЫХКОЛЛЕКТОРОВСпециальность 25.00.36 – Геоэкология (строительство и ЖКХ)ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:кандидат технических наук, доцентО.

Б. ЛяпидевскаяМосква – 20182ОГЛАВЛЕНИЕОглавление………………………………………………………………………...2Введение…………………………………………………………………………….4Глава 1. Научно-технические предпосылки повышения геоэкологическойустойчивости прилегающего подземного пространства канализационноыхколлекторов за счет использования железобетонных блоков сбазальтопластиковой футеровкой………………………………………………… 101.1 Негативное влияние сточных вод на окружающую среду и анализусловий эксплуатации канализационных коллекторов………………………..1.2 Обзор и анализ влияния на геоэкологическую устойчивостьприлегающего подземного пространства существующих материалов итехнологий изготовления канализационных коллекторов…………………….1.3 Научно-технические предпосылки повышения геоэкологическойустойчивости прилегающего подземного пространства канализационногоколлектора за счет использования железобетонных блоков сбазальтопластиковой футеровкой……………………………………………….1.4 Выводы по главе 1..…………………….…………………………………….10253034Глава 2.

Разработка и оптимизация состава базальтопластиковой футеровкидля повышения геоэкологической устойчивости прилегающего подземногопространства канализационных коллекторов……………………………………. 352.1 Выбор экологически безопасных компонентов для изготовлениябазальтопластиковой футеровки………………………………………………...

352.2 Разработка конструкции базальтопластиковой футеровки……………….. 412.3 Выводы по главе 2…………………………………………………………… 51Глава 3. Методика, результаты исследований базальтопластиковойфутеровки…………………………………………………………………………… 523.1 Используемое научно-исследовательское оборудование…………………. 523.2 Определение физико-механических свойств базальтопластиковойфутеровки………………………………………………………………………… 563.3 Экологическая оценка материала по составу и свойствам.………………. 773.4 Выводы по главе 3…………………………………………………………… 81Глава 4. Технико-экономическая эффективность и рекомендации по83применению базальтопластиковой футеровки для железобетонных блоков…..34.1 Технико-геоэкологическая оценка…………………………………………..

834.2 Экономический эффект ……………………………………………………... 884.3 Внедрение железобетонных блоков с базальтопалстиковой футеровкой..894.4 Выводы по главе 4 …………………………………………………………... 90Заключение…………………………………………………………………………. 91Список литературы……………………………………………................................ 93Приложение А…………………………………………………………………….... 1054ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. Освоение подземного пространствагородов с сохранением окружающей среды является одним из приоритетныхнаправлений развития современной строительной отрасли. В связи с этим особенно актуальной является проблема повышения геоэкологической устойчивости идолговечности подземных сооружений, в том числе тоннелей и канализационныхколлекторов. Геоэкологическая устойчивость – это способность экологической системы сохранять свою структуру и функции в процессе воздействия внутренних и внешних факторов.В случае нарушения целостности элементов канализационных коллекторовсточные воды загрязняют прилегающее подземное пространство, водоемы и водотоки; при испарении в атмосферу происходит загрязнение воздушного бассейна;при фильтрации в грунт - загрязнение почвы.

Это создает напряженную геоэкологическую обстановку в городе и не способствует обеспечению санитарногигиенической безопасности населения.Изучению проблем геоэкологической устойчивости подземного пространства посвящены труды: Косухина М. М., Потапова А.

Д., Слесарева М. Ю., Теличенко В. И., Чернышева С. Н., Орешкина Д. В., Голубева Г. Н., Тупицыной О. В. идр. Однако ни в одной из работ данных авторов не затронута тема снижения негативного влияния канализационных коллекторов на геоэкологическую устойчивость подземного пространства за счет применения футеровок из термопластов иреактопластов, наносимой на конструкции коллекторов непосредственно на заводе-изготовителе.В этой связи разработка теоретических и практических основ геоэкологической устойчивости прилегающего подземного пространства канализационногоколлектора является актуальной научно-технической задачей.Решение проблемы низкой геоэкологической устойчивости подземногопространства, прилегающего к канализационным системам, является частью выполнения программы Российской Федерации «Охрана окружающей среды» на52012-2020 годы и включает разработку эффективных материалов, предназначенных для футеровки коллекторов, способных противостоять воздействию агрессивных грунтовых вод, биологической и газовой коррозии, а также технологиюустройства надежной гидроизоляции подземных коллекторов.

Такая защита может быть обеспечена футеровкой из термопластов и реактопластов, наносимой наблоки непосредственно на заводе-изготовителе.Тема диссертации соответствует специальности 25.00.36 Геоэкология (строительство и ЖКХ), пункт 5.15 «Обеспечение геоэкологической устойчивости конструкций, зданий и сооружений, технологий строительства и режимов эксплуатации объектов и систем в области градостроительства, энергетического, гидротехнического, промышленного, транспортного и других видов строительства, ЖКХ,природопользования и охраны окружающей среды».Объект исследования: методы исследования влияния агрессивных сточных вод на окружающую среду.Предмет исследования: влияние базальтопластиковой футеровки на геоэкологическую устойчивость прилегающего подземного пространства канализационного коллектора.Степень разработанности избранной темы.

В ходе работы над диссертацией был выполнен анализ научных источников. Обобщена литература по геоэкологии, экологии, строительному материаловедению выдающихся в данных областях ученых. Рассмотрены работы: Косухина М. М. «Решение проблемы грунтовых загрязнений городской застройки путем повышения коррозионной стойкостии герметичности железобетонных водоотводящих систем»; Потапова А. Д. «Основание экологически безопасной технологии реконструкции магистральных трубопроводов»; Слесарева М. Ю. «Научные основы и инновационные методы формирования систем экологической безопасности строительства»; Теличенко В.

И.«Экологическая безопасность, использование и охрана водных объектов на урбанизированных территориях», «Параметры оценки экологической безопасностипри реконструкции сложившихся городских территорий»; Чернышева С. Н. «Геоэкология подземного пространства в ряду экологических наук»; Орешкина Д. В.6«Геоэкологическая безопасность строительных конструкций заглубленных и подземных сооружений»; Голубева Г. Н. «Геоэкология»; Тупицыной О. В.

«Экологический мониторинг токсического загрязнения почвы нефтепродуктами с использованием методов биотестирования» и др.Научная гипотеза:Существующие традиционные материалы для защиты канализационныхколлекторов имеют ряд недостатков, что приводит к низкой эксплуатационнойнадежности канализационных коллекторов и нарушения их герметичности.

Этоприводит к проникновению в почву сточных вод и продуктов коррозии конструкций канализационных коллекторов. Можно предположить, что использование базальтопластиковой футеровки железобетонных конструкций канализационныхколлекторов окажет влияние на геоэкологическую устойчивость прилегающегоподземного пространства канализационного коллектора.Цель диссертационной работы – исследование влияния базальтопластиковой футеровки канализационных коллекторов на геоэкологическую устойчивостьприлегающего подземного пространства.Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:1. Исследования влияния сточных вод на базальтопластиковую футерову взависимости от её состава, разработка путей повышения геоэкологической устойчивости прилегающего подземного пространства канализационного коллектора.2. Исследование влияния сточных вод, проникающих сквозь базальтопластиковую футеровку канализационных коллекторов на геоэкологическую устойчивость прилегающего подземного пространства.Научная новизна:1.

Определено влияние сточных вод на базальтопластиковую футеровку взависимости от её состава (коррозионная стойкость базальтопластиковой футеровки к сточным водам в соответствии с ГОСТ 12020 оценивается как «хорошая»)с целью защиты прилегающего подземного пространства канализационного коллектора от проникновения загрязняющих веществ и снижения геоэкологическойустойчивости.72.

Установлено повышение геоэкологической устойчивости прилегающегоподземного пространства, связанного с установленным фактом снижения показателей основных геоэкологических индикаторов: эвтрофикация (концентрация N с6,63 на 2,01 т/год, концентрация P с 0,61 на 0,18 т/год, величина БПК 5 с 38,2 на11,6 мг/л), на примере г. Москвы.Теоретическая значимость работы:1. Установлено влияние сточных вод на базальтопластиковую футеровку взависимости от её состава.2. Установлено повышение геоэкологической устойчивости прилегающегоподземного пространства канализационных коллекторов при применении базальтопластиковой футеровки.Практическая значимость работы:1.

Разработансоставбазальтопластиковойфутеровки:связующее«УНИПЭК» (ТУ 2257-179-05786904-2004) - 70%; ровинг из базальтовой нити (ТУ5769-001-80104765-2008) – 15%; ткань базальтовая (ТУ5952-031-00204949-95) –15%.2. Разработана конструкция базальтопластиковой футеровки: гелькоут –слой толщиной 0,5 – 0,7 мм; конструкционные слои – толщиной 4,0 мм; промежуточный слой – толщиной 0,5 – 0,7 мм; армирующие элементы.3. Разработана технология производства базальтопластиковой футеровкидля железобетонных блоков обделки канализационных коллекторов.Методология и методы диссертационного исследования.Использованы стандартные методы исследований физико-механических ихимических характеристик базальтопластиковой футеровки: сопротивления отрыву от бетонной поверхности; водонепроницаемости; коррозионной стойкости;проведен неразрушающий контроль качества сборных железобетонных блоков сбазальтопластиковой футеровкой с использованием ультразвукового метода низкочастотной дефектоскопии; проведены испытания по определению прочности итрещиностойкости сборных железобетонных блоков с базальтопластиковой футеровкой для канализационных коллекторов при действии эксплуатационных нагру-8зок; произведена экологическая оценка базальтопластика по составу и свойствам;использован метод математического планирования эксперимента.Положения, выносимые на защиту:1.

Результаты исследования влияния сточных вод на базальтопластиковуюфутеровку в зависимости от её состава (коррозионная стойкость базальтопластиковой футеровки к сточным водам в соответствии с ГОСТ 12020 оценивается как«хорошая») с целью защиты прилегающего подземного пространства канализационного коллектора от проникновения загрязняющих веществ и снижения геоэкологической устойчивости.2. Новые данные о повышении геоэкологической устойчивости прилегающего подземного пространства связанного с установленным фактом снижения показателей основных геоэкологических индикаторов: эвтрофикация (концентрацияN с 6,63 на 2,01 т/год, концентрация P с 0,61 на 0,18 т/год, величина БПК 5 с 38,2на 11,6 мг/л), на примере г.

Москвы.Личный вклад автора состоит в постановке цели и задачи диссертации,поиске объектов и обосновании методик исследования, непосредственном участии в проведении лабораторных экспериментов, обобщении и верификации полученных результатов, формулировки основных научных положений, выносимыхна защиту, их опубликовании и апробации. Автор лично исследовал влияниясточных вод на базальтопластиковую футеровку в зависимости от её состава с целью защиты прилегающего подземного пространства канализационного коллектора от проникновения загрязняющих веществ и снижения геоэкологическойустойчивости. Автор лично получил данные о снижение показателей основныхгеоэкологических индикаторов: эвтрофикация (концентрация N с 6,63 на 2,01т/год, концентрация P с 0,61 на 0,18 т/год, величина БПК 5 с 38,2 на 11,6 мг/л), напримере г.