Экспериментальные исследования бетонных материалов для восстановления конструкций гидротехнических сооружений

Введение. Целью исследования являлось обоснование применения современных бетонных материалов для восстановления конструкций гидротехнических сооружений в условиях Казахстана и Центральной Азии, где эксплуатация осложнена резкими климатическими перепадами, сульфатно-хлоридной агрессией и сейсмической активностью. Актуальность работы определяется высокой степенью износа действующих сооружений и недостаточной эффективностью традиционных методов ремонта. Методы и материалы. Для оценки свойств исходного бетона и перспективных ремонтных составов (полимермодифицированные растворы, геополимерные системы и ультравысокопрочный бетон – UHPC) проведён комплекс лабораторных испытаний. Исследования включали физико-механические тесты (прочность, модуль упругости, адгезия), долговечностные испытания (RCPT, NT Build 492, морозостойкость, сульфатная стойкость, абразивно-кавиционный износ) и анализ микрои наноструктуры (SEM/EDS, XRD, наноиндентация). Результаты и обсуждение. Исходный бетон показал высокую проницаемость (~5,2 тыс. Кл по RCPT), низкую адгезию и значительные потери прочности при циклировании, что объясняется выраженной пористостью и трещиноватостью структуры. UHPC продемонстрировал минимальную проницаемость (<0,3 тыс. Кл), высокую адгезию (2,2 МПа), низкие потери прочности при морозных циклах (≤3%) и максимальные значения локального модуля упругости (40–50 ГПа). Геополимерные материалы обеспечили стойкость к сульфатной агрессии (расширение ≤0,038%) и мелкопористую структуру с низким коэффициентом диффузии (5×10–12 м2/с), полимермодифицированные растворы (ПММ) показали промежуточные характеристики, оставаясь экономически более доступным решением. SEM подтвердил значительное уплотнение структуры UHPC и геополимеров по сравнению с исходным бетоном; XRD выявил снижение содержания портландита и образование сульфатостойких фаз у геополимеров, а у UHPC – преобладание аморфного C–S–H. Заключение. Комплексный анализ показал, что рациональность применения материалов определяется сочетанием эксплуатационной долговечности, надёжности и экономико-экологических показателей. UHPC следует рекомендовать для зон с интенсивной кавитацией и абразией, геополимеры – для сооружений в сульфатных средах, а ПММ – для локальных ремонтных работ в условиях ограниченного бюджета. Результаты исследования подтверждают эффективность многоуровневого подхода: диагностика → выбор материала → лабораторная верификация → прогноз долговечности → практические рекомендации. Это обеспечивает научно обоснованную основу для проектирования восстановительных мероприятий гидротехнических сооружений.