Южные регионы России опутаны паутиной каналов — это гигантская кровеносная система, созданная, чтобы поить засушливые земли. Но у этой системы серьезная «анемия»: до 20% живительной влаги теряется по пути, уходя в грунт. Вода, которую так ждут урожаи, бесследно исчезает, попутно заболачивая и засоляя плодородные почвы.
Куда же она девается? Просачивается в грунт. И последствия этого — настоящий экологический бич: земля вокруг каналов заболачивается, становится соленой и непригодной для сельского хозяйства. Ученые из МСХА им. К.А. Тимирязева и Института мелиорации, водного хозяйства и строительства им. А.Н. Костякова выяснили, что главная причина этого — «усталость» бетона.
Многие каналы строили еще в советское время, и их бетонные «рубашки» и плиты постепенно приходят в негодность. Исследователи отправились в поля и вот что увидели: швы между плитами либо разрушены до состояния щебенки, либо исчезли совсем; сами плиты медленно сползают с откосов на дно, оголяя землю; а русло канала деформируется, меняя форму. В обнажившихся местах вода беспрепятственно уходит в почву.
Раньше при строительстве использовали сверхпрочный бетон для самых важных узлов, а на простые швы экономили. Время показало, что экономия была ложной. Именно швы и стыки оказались самым слабым звеном. Через эти бреши вода не только теряется, но и начинает разрушать бетон дальше: зимой она замерзает в трещинах, расширяется, и покрытие разрывает изнутри.
Чтобы понять, как лечить эти «раны» каналов, ученые провели ряд экспериментов. Главная задача была — подобрать идеальный рецепт бетона, который будет прочным, водонепроницаемым и при этом удобным для укладки на наклонной поверхности, чтобы он не сползал жидкой массой вниз до того, как застынет.
Секретным ингредиентом стала специальная добавка — пластификатор АСЕ430. В бетон марок М400, М500 и М600 (чем больше число, тем прочнее материал) добавляли от 0,5% до 2% этого вещества. Оказалось, что зависимость прямая: чем больше пластификатора, тем прочнее бетон. Лучший результат показал бетон класса В45 (М600) с максимальной дозировкой добавки 2% — его прочность подскочила на 2–3%. Казалось бы, мелочь, но для конструкций, которые десятилетиями будут лежать в воде, это колоссальный запас надежности.
Но мало придумать состав, нужно еще и качественно уложить его на откос. Для этого инженеры сконструировали специальный стенд — форму в виде трапеции, которая имитирует сечение реального канала. В ней можно отработать технологию, чтобы бетонная смесь ложилась идеально ровно, без пустот и наплывов. Первые тесты провели для каналов с пологими откосами, и они подтвердили: новый метод рабочий.
Главный вывод, который ученые адресуют всем, кто обслуживает мелиоративные системы, звучит просто: за каналами нужен постоянный уход. Нельзя ждать, пока плита упадет на дно. Нужно вовремя ремонтировать швы, используя современные прочные бетоны с пластификаторами. Это не просто спасение воды, это спасение почв и урожаев.
Впереди у исследователей — новые испытания, уже для каналов с другой геометрией и создание еще более совершенных рецептур. Ведь вода, как известно, камень точит. Но если подобрать правильный камень, вода будет служить людям, а не теряться понапрасну.
Исследование опубликовано в журнале «Природообустройство»
