Проектирование состава гидротехнического бетона с учётом его жизненного цикла

Авторы

  • Елена Николаевна Пипко Дальневосточный федеральный университет
  • Роман Сергеевич Федюк Дальневосточный федеральный университет
  • Егор Евгеньевич Помников Дальневосточный федеральный университет
  • Любовь Петровна Нагрузова Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова
  • Ольга Алексеевна Тюрикова Дальневосточный федеральный университет
  • Рустам Габтилфаритович Рамазанов Белгородский государственный технологический университет имени В.Г. Шухова
  • Чжан Сюань Белгородский государственный технологический университет имени В.Г. Шухова

DOI:

https://doi.org/10.24866/2227-6858/2025-2/143-156

Ключевые слова:

состав бетона, гидротехнический бетон, жизненный цикл

Аннотация

Жизненный цикл объекта капитального строительства рассматривается как интегрированная замкнутая система, позволяющая решить такие проблемы строительной отрасли, как перерасходы времени и средств, ограничения производительности и нехватка рабочей силы. Особую сложность вызывает комплексное проектирование состава материала для специальных сооружений с учётом его жизненного цикла. Для проведения экспериментальных исследований по подбору оптимального состава бетона были использованы следующие сырьевые материалы: цемент сульфатостойкий марки ЦЕМ I 42,5 СС, щебень фракций 5–10 мм и 10–20 мм, песок, вода, суперпластификаторы Sika Plast-2500 LFC и Sika ViscoCreete 5-600-SK, воздухововлекающая добавка SikaControl-95 Aer, нанокремнезём. Рассчитаны бетоны для разных типов гидротехнических сооружений (платформы гравитационного типа и сухого дока), используя разные комбинации подбора по каждому из классов бетона (применение бетона одного, двух, трёх и более классов). Несмотря на экономическую выгоду в данном применении трёх классов бетона, выбор бетона классов В40 и В45 является более выгодным, оптимально-технологическим вариантом, так как уровень качества сооружения при данном подборе выше. При этом повышение эффективности бетонов возникает при замыкании их жизненного цикла – повторном использовании бетонного лома.

Возможными способами улучшения свойств бетона с применением вторичных заполнителей является применение термовлажностного отверждения, использование пуццолановых материалов и т.д. Для снижения негативного влияния на прочность композита необходимо определять химические примеси в применяемых материалах на основе бетонного лома.

Биографии авторов

  • Елена Николаевна Пипко, Дальневосточный федеральный университет

    Старший преподаватель

  • Роман Сергеевич Федюк, Дальневосточный федеральный университет

    Доктор технических наук, доцент, профессор военного учебного центра

  • Егор Евгеньевич Помников, Дальневосточный федеральный университет

    Кандидат технических наук, профессор

  • Любовь Петровна Нагрузова, Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова

    Доктор технических наук, доцент, профессор

  • Ольга Алексеевна Тюрикова, Дальневосточный федеральный университет

    Ассистент

  • Рустам Габтилфаритович Рамазанов, Белгородский государственный технологический университет имени В.Г. Шухова

    Аспирант

  • Чжан Сюань , Белгородский государственный технологический университет имени В.Г. Шухова

    Аспирант

Библиографические ссылки

1. Datta Dip S., Islam M., Sobuz Rahman Md. H., Ahmed S., Kar M. Artificial intelligence and machine learning applications in the project lifecycle of the construction industry: A comprehensive review // Heliyon. 2024. Vol. 10, Iss. 5. P. e26888. DOI: https://doi.org//10.1016/j.heliyon.2024.e26888.

2. Waqar A., Houda M., Ahsan M., Nisar S. Enhancing project performance through sustainable supply chain management: A comprehensive analysis of residential construction practices // Environmental Challenges. 2025. Vol. 18. P. 101075. DOI: https://doi.org//10.1016/j.envc.2024.101075.

3. Yuan L., Yang B., Lu W., Peng Z. Carbon footprint accounting across the construction waste lifecycle: A critical review of research // Environmental Impact Assessment Review. 2024. Vol. 107. P. 107551. DOI: https://doi.org//10.1016/j.eiar.2024.107551.

4. León-Romero L.P., Aguilar-Fernández M., Luque-Sendra A., Zamora-Polo F., Francisco-Márquez M. Characterization of the information system integrated to the construction project management systems // Heliyon. 2024. Vol. 10, Iss. 11. P. e31886. DOI: https://doi.org//10.1016/j.heliyon.2024.e31886.

5. Celik Y., Petri I., Rezgui Y. Integrating BIM and Blockchain across construction lifecycle and supply chains // Computers in Industry. 2023. Vol. 148. P. 103886. DOI: https://doi.org//10.1016/j.compind.2023.103886.

6. Larbi Amo J., Tang L.C.M., Larbi Amo R., Abankwa D.A., Danquah Darko R. Developing an integrated digital delivery framework and workflow guideline for construction safety management in a project delivery system // Safety Science. 2024. Vol. 175. P. 106486. DOI: https://doi.org//10.1016/j.ssci.2024.106486.

7. Ninan J., Yadav R. Megaproject and the city: Theorizing social media discourses across the lifecycle of an infrastructure project // City and Environment Interactions. 2023. Vol. 20. P. 100123. DOI: https://doi.org//10.1016/j.cacint.2023.100123.

8. Abuhussain Awad M., Waqar A., Khan Mateen A., Othman I., Alotaibi Saad B., Althoey F., Abuhussain M. Integrating Building Information Modeling (BIM) for optimal lifecycle management of complex structures // Structures. 2024. Vol. 60. P. 105831. DOI: https://doi.org//10.1016/j.istruc.2023.105831.

9. Saradara Mohamed S., Khalfan Ali M.M., Jaya Venu S., Swarnakar V., Rauf A., Fadel M. El. Advancing building construction: A novel conceptual framework integrating circularity with modified lean project delivery systems // Developments in the Built Environment. 2024. Vol. 20. P. 100531. DOI: https://doi.org//10.1016/j.dibe.2024.100531.

10. Adu-Amankwa N.A.N., Rahimian F. Pour, Dawood N., Park C. Digital Twins and Blockchain technologies for building lifecycle management // Automation in Construction. 2023. Vol. 155. P. 105064. DOI: https://doi.org//10.1016/j.autcon.2023.105064.

11. Huaizhi Su, Nan Zhang, Hao Li. Concrete piezoceramic smart module pairs-based damage diagnosis of hydraulic structure // Composite Structures. 2018. Vol. 183. P. 582–593. DOI: https://doi.org//10.1016/j.compstruct.2017.07.010

12. Flavien Vulliet, Mahdi Ben Ftima, Pierre Léger. Stability of cracked concrete hydraulic structures by nonlinear quasi-static explicit finite element and 3D limit equilibrium methods // Computers & Structures. 2017. Vol. 184. P. 25–35. DOI: https://doi.org//10.1016/j.compstruc.2017.02.007

13. Shenhua Liu, Weizhong Chen, Jingqiang Yuan. A coupled hydraulic-mechanical-chemical peridynamic model for simulating corrosion-induced failure of unsaturated reinforced concrete under hydraulic pressure // Engineering Analysis with Boundary Elements. 2025. Vol. 174. P. 106177. DOI: https://doi.org//10.1016/j.enganabound.2025.106177

14. Liu Zimei, Ge Xueliang, Lu Cairong, Zhang Zhengnan, Duan Yuwei, Jiang Yuanyuan. A novel damage constitutive model for high air-content hydraulic concrete in ultra-low temperature freeze-thaw and load coupling // Journal of Building Engineering. 2025. Vol. 104. P. 112385. DOI: https://doi.org//10.1016/j.jobe.2025.112385

15. Chi Zhang, Shuaixiao Gao, Ye Wang, Xin Zhang, Hongqiang Chu, Huajie Huang, Fanrun Huang, Hainan Wu, Xinyan Xiong. A novel metal-free fluorine-free self-cleaning coating with photocata-lytic activity and superhydrophobicity based on RP/HTCC@PDMS for hydraulic concrete // Separation and Purification Technology. 2025. Vol. 363, Part 2. P. 132142. DOI: https://doi.org//10.1016/j.seppur.2025.132142

16. Jie-jing Chen, Khant Swe Hein, Guanghua Lyu, Long Xiao, Wei-Liang Jin, Jin Xia. Influence of frequency condition of dynamic hydraulic pressure on chloride transport in concrete // Construction and Building Materials. 2025. Vol. 458. P. 139529. DOI: https://doi.org//10.1016/j.conbuildmat.2024.139529

17. Shaolun He, Jing Cao, Junrui Chai, Yi Yang, Shuai Liu, Yuan Qin, Zengguang Xu. Meso-damage of concrete hydraulic fracturing considering the temperature difference effect // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 456. P. 139203. DOI: https://doi.org//10.1016/j.conbuildmat.2024.139203

18. Zimei Liu, Xueliang Ge, Cairong Lu, Zhengnan Zhang, Yuwei Duan, Yuanyuan Jiang. Performance evolution and damage constitutive model of high air content hydraulic concrete coupled freeze-thaw and loads // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 453. P. 139015. DOI: https://doi.org//10.1016/j.conbuildmat.2024.139015

19. Riccardo Stucchi. Hydromechanical behaviour of reinforced concrete linings in hydraulic tunnels: transient // Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Engineering and Computational Mechanics. 2025. Vol. 178, Iss. 1. P. 13–22. DOI: https://doi.org//10.1680/jencm.24.00067

20. Mingyue Chen, Xin Kang, Yongqing Chen, Renpeng Chen. Unveiling the synergistic effects of stray current and high hydraulic pressure on chloride transport in ultra-high-performance concrete // Cement and Concrete Composites. 2025. Vol. 157. P. 105957. DOI: https://doi.org//10.1016/j.cemconcomp.2025.105957

21. Jian-Tao Wang, Kai-Lin Yang, Yang Yang. Influence of internal and external hydraulic pressures on torsional resistance of steel-concrete double skin composite tubes // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2025. Vol. 214. P. 105424. DOI: https://doi.org//10.1016/j.ijpvp.2024.105424

22. Jin Xia, Jie-jing Chen, Xiaoyu He, Keyu Chen, Wei-liang Jin. Comparative analysis of micro-damage-affected chloride transport in concrete under static and dynamic hydraulic pressure // Journal of Building Engineering. 2024. Vol. 95. P. 110184. DOI: https://doi.org//10.1016/j.jobe.2024.110184

23. Zhe Huang, Jiazhang Cao, Fuyuan Gong, Ding Nie, Wenwei Li, Peng Lin, He Zhang. Multi-scale thermo-poro-mechanical simulation of the frost resistance of low-heat and moderate-heat hydrau-lic concrete considering the aging microstructure // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 453. P. 139062. DOI: https://doi.org//10.1016/j.conbuildmat.2024.139062

24. Yanlong Li, Yaofei Liu, Hanyu Guo, Yang Li. Investigation of the freeze-thaw deterioration behavior of hydraulic concrete under various curing temperatures // Journal of Building Engineering. 2024. Vol. 95. P. 110247. DOI: https://doi.org//10.1016/j.jobe.2024.110247

25. Riccardo Stucchi. Hydro-mechanical behaviour of reinforced concrete linings in hydraulic tunnels: steady state // Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Engineering and Computational Mechanics. Vol. 177, Iss. 3–4. P. 70–82. DOI: https://doi.org//10.1680/jencm.24.00020

26. Kun Wang, Jinjun Guo, Juan Wang, Yuanxun Zheng, Peng Zhang, Hongjian Du. Numerical and experimental analysis of the effect of multi-ion electrical coupling on the sulfate convection zone in hydraulic concrete // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 449. P. 138340. DOI: https://doi.org//10.1016/j.conbuildmat.2024.138340

27. Jie-jing Chen, Qing-feng Liu, Wei-liang Jin, Jin Xia. Experiment and simulation on the coupled effects of calcium leaching and chloride transport in concrete under hydraulic pressure // Cement and Concrete Composites. 2025. Vol. 155. P. 105834. DOI: https://doi.org//10.1016/j.cemconcomp.2024.105834

28. Павленко А.Д., Ким Л.В. Применение лёгкого бетона в гидротехническом строительстве в условиях Крайнего Севера // Трибуна учёного. 2024. Вып. 5. С. 1–5.

29. Алексейко Л.Н., Таскин А.В. О комплексной переработке золошлаковых отходов энергетики // Экология и развитие общества. Труды IX Международной конференции. Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ). 2005. С. 12–21.

30. Алексейко Л.Н., Таскин А.В., Черепанов А.А. Технологическая линия для переработки золошлаковых отходов – продуктов сжигания угольного топлива // Патент на изобретение RU 2489214 C1, 10.08.2013. Заявка № 2012123064/03 от 04.06.2012.

Загрузки

Опубликован

30.06.2025

Выпуск

№ 2(63) (2025)

Раздел

Строительные материалы и изделия. Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология

Лицензия

Copyright (c) 2025 Вестник Инженерной школы ДВФУ

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Как цитировать

1.
Проектирование состава гидротехнического бетона с учётом его жизненного цикла. Вестник Инженерной школы ДВФУ [Internet]. 2025 Jun. 30 [cited 2025 Jul. 23];2(2(63):143-56. Available from: https://journals.dvfu.ru/vis/article/view/1761