Проблемы применения нанотехнологий в строительстве берегозащитных сооружений и мероприятиях по берегоукреплению водохранилищ (на примере Новосибирского водохранилища)

Введение. Использование наноматериалов и применение нанотехнологий является одним из важнейших направлений эффективного мирового научного и технологического развития. Нанотехнологии предполагают контролируемое регулирование свойств объектов на молекулярном и надмолекулярном уровне, определяющих большинство фундаментальных параметров и свойства физических объектов, на основе целенаправленного манипулирования их атомами и молекулами. В гидротехническом строительстве это использование наноматериалов и технологий, которые улучшают свойства строительных материалов и конструкций, повышают их долговечность и устойчивость к внешним воздействиям. Методы и материалы. Новосибирское водохранилище является уникальным водным объектом комплексного назначения. Уже более 60 лет оно интенсивно используется в народнохозяйственных целях – является источником водоснабжения, основной зоной рекреации жителей г. Новосибирска, Новосибирской области и Алтайского края, эксплуатируется для судоходства и рыбного хозяйства. В двухкилометровой зоне прибрежной полосы водохранилища расположен 41 населенный пункт, в том числе города Камень-на-Оби, Бердск, Искитим, Ордынское. Прибрежная облесенная территория служит местом расположения оздоровительных учреждений, коттеджных, дачных поселков и садоводческих обществ, местом кратковременного отдыха населения. В связи с этим рекреационная нагрузка на береговую зону водохранилища находится на очень высоком уровне, в том числе по причине обрывистости берегов. Для расчетного обоснования берегоукрепительных гидротехнических сооружений на водоемах используются различные методы, которые учитывают, в первую очередь, природные условия и особенности участка береговой линии водного объекта. Результаты расчетов проводятся и уточняются на основе натурных исследований, а также при необходимости лабораторных испытаний и экспериментов. Результаты. В работе представлены расчеты для определения расчетных параметров сооружения, таких как: высота ветрового нагона, высота наката волны, отметка верха сооружения, размыв перед каменным банкетом, расчетный состав каменного банкета, параметры каменного банкета. Обсуждение. В настоящее время существует множество разновидностей наноразмерных добавок и наномодифицированных материалов. Возможности реализации механизмов модифицирования определяются видом, характеристиками и дозировкой наноразмерных частиц. В качестве предложения авторы предлагают обратить внимание на применение георешеток с различными размерами ячеек и наномодифицированых бетонов. Однако стоит отметить, что в настоящее время даже при низком необходимом содержании наномодифицирующих добавок (2–3% от общей массы бетона) добавление таких добавок существенно увеличит себестоимость материала. Сравнение же технико-экономических показателей в таком случае однозначно укажет на этот недостаток и, как следствие, невозможность применения такого варианта по экономическим причинам. Выводы. Одним из важнейших критериев оценки перспективности внедрения нанотехнологических инноваций в строительную отрасль служит их конечная себестоимость. Наномодификаторы для бетона и строительных растворов по цене 100 долларов за грамм — при том, что их прочностные качества вырастают на 30%, вряд ли будут востребованы. Большинство экспертов сходятся во мнении, что наноструктурировать следует материалы массового применения: бетон, металл, композитные материалы на основе волокон. Применять данные прорывные технологии можно во многих областях, в том числе и в гидротехническом строительстве, укрепляя бетонные основания ГТС, создавая гибкие пластичные георешетки, подбирая и создавая новые качественные заполнители для них и пр. Также, благодаря новым наноматериалам, можно выпускать металл, который будет служить на порядок дольше современных образцов. Научных разработок в данной области достаточно. Теперь необходимо найти им практическое применение. Но данный вектор развития влечет за собой потребность в переоборудовании производства, обучении персонала и прочее.