ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Гидроизоляция железобетонных сооружений

Гидротехнические сооружения крупных гидроузлов уни­кальны как по размерам, так и по ответственности их назна­чения и расчетной долговечности [13, 14]. Поэтому самые круп­ные из них возводятся из железобетона, дополняемого раз­личными гидроизоляционными мерами для повышения их надежности и срока службы, особенно в районах с суровым климатом.

Интенсивное гидротехническое строительство в Сибири и на Дальнем Востоке, в высокогорных районах Средней Азии и Кав­каза с гидроузлами на напоры 200—300 м в очень суровых естественно-климатических и опасных сейсмических условиях потребовало принципиально новых конструктивных решений гидроизоляции этих уникальных сооружений, новых материа­лов и технологических приемов, более глубокого теоретического обоснования инженерного расчета гидроизоляции и ее долго­вечности в особенно сложных эксплуатационных условиях («Энергетическое строительство», 1978, № 2; 1979, № 1).

В четвертой и пятой главах были рассмотрены способы гид­роизоляции различных гидросооружений, поэтому, ниже будут затронуты только вопросы противофильтрационной защиты наи­более крупных плотин и водохранилищ, гидроизоляции самых ответственных их элементов, а также приведены примеры прог­рессивных конструктивных и технологических решений в этой области [34, 40, 54, 62, 73].

Железобетонные гидросооружения нуждаются в гидроизоля­ционной защите прежде всего для обеспечения их Водонепро­ницаемости, так как даже при высокопрочных бетонах с расходом цемента до 400 кг/м3 и особо плотном их составе с четырьмя-пятью фракциями заполнителей с точки зрения фильтрационной надежности нельзя допускать в сооружениях градиентов напора более 12, а внутри служебных помещений — даже 5, что в высоконапорных гидроузлах ведет к значитель­ному перерасходу бетона и цемента, вынуждает отдавать пред - поЧтёнйе Гравитационным плотинам перед арочными и контр­форсними.

Опыт применения асфальтовой штукатурной и эпоксидной окрасочной гидроизоляции на плотинах Павловской, Плявинь - ской, Чиркейской, Ингурской и Саяно-Шушенской ГЭС пока­зывает, что при водонепроницаемом противофильтрационном экране представляется возможным сооружать плотины из мало­цементного бетона с расходом цемента 100—200 кг/м3, т. е. со­кращать его расход вдвое, значительно снижая трудозатраты на приготовление и укладку бетонной смеси — примерно тоже вдвое.

В районах с суровым климатом Теплогидроизоляция напорных граней плотин защищает бетон от размораживания и избыточных температурных напряжений (рис. 6.1), причем та­кая защита требуется не только на плотине со стороны верхнего бьефа, но и для всех направляющих и подпорных стенок со стороны нижнего бьефа, где при работе станции в режиме су­точного регулирования в бетоне возникают три-четыре цикла замораживания и оттаивания в сутки, т. е. свыше 300 циклов в год, что приводит к его разрушению. В табл. 6.1 представ­лены примеры разрушения бетона на некоторых сооружениях [62, 84, 108].

Опыт строительства и эксплуатации бетонных гидросоору­жений весьма обширен и может стать темой особой моногра­фии, но следует все же остановиться на некоторых ошибках проектирования гидроизоляции, представляющих интерес и в наши дни. Рассмотрим несколько примеров.

Общеизвестны аварии на плотинах Аустин и Сен-Френсис (США), которые разрушились из-за отсутствия деформацион­ных швов, что привело к образованию трещин в плотинах, под­мыву оснований, разрыву и обрушению частей тела плотин и прорыву водохранилищ в нижний бьеф, в результате чего была затоплена обширная территория и погибло свыше 500 че­ловек. Эти «классические» примеры должны послужить суровым уроком тем инженерам, которые и по сей день предлагают от­казаться от швов или их надежного уплотнения. В некоторых плотинах швы не были доведены до подошвы, что вызвало воз­никновение трещин (как продолжение швов) и потребовало трудоемких цементационных работ:

А) первая Асуанская плотина (Египет, 1903 г.) длиной 2120 м была построена без швов, вследствие чего в русловой ее части на длине 900 м образовалось свыше 200 крупных трещин, из них 36 сквозных, что потребовало переделки плотины дважды —в 1912 и 1938 гг., с увеличением ее высоты до 53,2 м и устройством деформационных швов при надстройке;

Б) на итальянских плотинах Карданелло (высота 76 М), Кампличчиоли (73 м) и др., построенных в 1928—1931 гг., тем­пературные швы были выполнены через 43—53 м и не доведены

/

До основания, что привело к образованию трещин через 8—10 м и в продолжении несквозных швов, а также к массовым про­течкам (на плотине Кампличчиоли — суммарный расход до 110 л/с) и потребовало большого ремонта с цементацией тре­щин;

В) на французской плотине Сен-Марк (1930 г., высота 46 м), плотине Норрис в США (1936 г., 81 м) и ряде других швы были устроены через 20—30 м и не всегда доводились до основания, что привело к возникновению трещин через 6—10 м и потребо­вало их неоднократного ремонта путем цементации.

Следует подчеркнуть эти, ставшие уже историческими, факты, чтобы напомнить о необходимости тщательного устрой­ства деформационных швов, особенно в малоармированных гра­витационных плотинах, поскольку в последние годы распро­страняется тенденция возведения таких плотин «токтогульским методом», но при небрежном отношении к деформационным швам.

Деформационные швы гидросооружений нуждаются в тща­тельном уплотнении, конструкция которого должна соответство­вать температурно-деформационным условиям его работы. Дан­ный вопрос достаточно подробно рассмотрен Н. Ф. Щавелевым [73, 115] и кратко освещен нами в § 3.1, но мы все же снова остановимся на основных выводах из этих работ, иллюстрируя их примерами из практики.

1. В гравитационных бетонных плотинах, прямолинейных в плане, надо учитывать значительное расхождение деформа­ционных швов, особенно в районах с суровым климатом (табл. 6.2); поэтому уплотнения швов в каждом конкретном случае необходимо проектировать индивидуально и обосновы­вать особым инженерным расчетом, а гидроизоляцию напорной грани над швами следует прерывать, дополняя ее специальным уплотнением, способным воспринимать такие деформации.

Например, на плотине Саяно-Шушенской ГЭС окрасочная эпоксидная гидроизоляция была рассчитана на раскрытие слу­чайных трещин до 2 мм и армирована двумя слоями стекло­ткани АСТТ-6. Таким же способом были перекрыты выходы де­формационных швов на напорную грань плотины, причем осо­бые уплотнения не были выполнены, что привело к разрывам покрытия над швам«, раскрытие которых достигало 7 мм уже в первый год эксплуатации.

2. Деформационные швы гравитационных плотин не следует уплотнять жесткими уплотнениями, неспособными к восприя­тию значительных деформаций. Это стало очевидным уже на первых бетонных плотинах, где были предприняты попытки уп­лотнить швы колодцами с последующим заполнением их бето­ном: Эрраурок (США, 1916 г., высота 106 м), Аггер (Германия, 1929 г., 46 м), Шварцах (Германия, 1931 г., 43 м) и Барбелино (Италия, 1931 г., 73 м); здесь швы были уплотнены колодцами

Таблица 6.2

Характеристики деформаций в швах некоторых гравитационных

Плотии

Плотина

Шварценбах Чиньяно. Сарран Шпиталлам Норрис. Усть-Каменогорской ГЭС

Братской ГЭС. . . То же, на глубине 3 м Бухтарминской ГЭС Мамаканской ГЭС Саяно-Шушенской ГЭС

Размером от ІХІ до 3X3 м, иногда по три в ряд, что во всех случаях привело к протечкам от 1 до 5 л/с и потребовало ре­монта. Несмотря на эти общеизвестные факты, на плотине Лох - Слой в Англии в 1952 г. снова была предпринята негодная по­пытка уплотнить швы колодцами сечением 3X1,2 м, заполняе­мыми бетоном, что опять-таки привело к протечкам.

Точно так же недостаточно надежна в прямолинейных пло­тинах цементация швов, уплотнение металлическими листами- компенсаторами и асфальтовыми шпонками небольшого попе­речного сечения. Например, на французской плотине Мареж была установлена особая система цементационных труб и кла­панов, рассчитанная на многократную цементацию швов. С 1935 г. пришлось уже трижды цементировать швы, так как в них периодически возникали протечки до 3 л/с.

На другой французской плотине Сарран высотой 114,5 м швы были уплотнены небольшой асфальтовой шпонкой сече­нием 7x10 см, но оборудованной электрообогревом. Каждый год в швах возникают протечки до 0,6 л/с, в связи с чем прихо­дится их прогревать, периодически включая электрообогрев, и кольматировать шпонки посредством засыпки золы ТЭС в верхний бьеф около шва.

Серьезные трудности, вызванные фильтрацией через швы из-за небольшого сечения асфальтовых шпонок, возникли на плотинах Усть-Каменогорской и Бухтарминской ГЭС, а из-за ненадежной работы листов-компенсаторов и невозможности пов­торной цементации швов — на плотинах Усть-Илимской и Крас­ноярской ГЭС.

Исследования ВНИИГа достаточно убедительно доказывают, что в плотинах на сжимаемых основаниях и высоких плотинах на скальных основаниях деформационные швы нужно уплотнять системой асфальтовых шпонок в сочетании с контурными рези­новыми лентами [72, 114]. Примеры рекомендуемых уплотнений были приведены иа рис. 3.3, 3.4 и 3.5, а на рис. 6.2 в качестве иллюстрации представлены схемы гидроизоляции зданий гид­роэлектростанций. Такие же уплотнения можно применять и в суровых климатических условиях при заполнении полостей шпонок полимербитумными мастиками [65].

3. Гидроизоляция напорных граней крупных бетонных пло­тин, как правило, не устраивается из-за отсутствия простых и надежных гидроизоляционных покрытий. Это вызвано прежде всего весьма тяжелыми условиями эксплуатации такой гидро­изоляции — она подвергается интенсивному воздействию волно­вых и ледовых нагрузок, судов и плавающих тел, резкоперемен- ным температурным перепадам, а также действию напора воды и выщелачивающей агрессии мягкой воды водохранилища. Все это определяет очень жесткие требования, которым не удовлет­воряет большинство гидроизоляционных покрытий.

Уже при строительстве первых бетонных плотин для повы­шения их водонепроницаемости стали применять цементную тор­крет-штукатурку, которая, однако, из-за низкой трещиноустой - чивости оказалась недолговечной. Поскольку даже в настоящее время гидросооружения предлагается защищать различными цементными покрытиями, приведем примеры плотин с тор­кретной гидроизоляцией (табл. 6.3). Перечень неудачных реше­ний, приведенных в табл. 6.3, можно продолжить, однако после 1939 г. цементный торкрет перестали применять — было установ­лено, что его можно использовать лишь на сильно армирован­ных сооружениях с расчетным раскрытием трещин менее 0,1 мм.

Ремонт многих бетонных плотин стал крайне необходимым: достаточно отметить, что водохранилища плотин Арно и Са- ларно в Италии пришлось спустить, удалить 2500—4000 м3 раз­рушенного бетона и уложить новый бетонный слой толщиной 1,5—3 м, общим объемом 14 000—15 000 м3, а на многоарочной плотине Гем Лейк в США — арки заполнить бетоном, превра­тив ее таким образом в гравитационную. На гравитационной плотине Баркер (США) через 30 лет эксплуатации бетон раз­рушился на глубину до 1 м, вследствие чего в 1946—1947 гг. был проведен дорогостоящий ремонт: после удаления разрушенного бетона были установлены железобетонные плиты на анкерах, и в зазор за них сначала был засыпан щебень, а затем нагне­тали цементный раствор (способ «препакт-бетона»). Таким об­разом была устроена новая облицовка толщиной 0,9—2,7 м, с общим объемом бетона свыше 13 000 м3. Аналогичным спо­собом был отремонтирован в 1949 г. шлюз на р. Мононгахилла (США), а в 1950 г. — Нью-Йоркский шлюз, но здесь препакт -

Бетон выполнялся за деревянной опалубкой и металлической обшивкой.

В Англии подобные разрушения бетона и торкрета произо­шли на плотинах Майнтрог, Хенд Мур, Тросфайнис и Чайфай - нис, в связи с чем в 1944 г. они были отремонтированы торкрет­бетоном по заанкеренной металлической сетке из катанки диа­метром 4,2 мм, с разделкой трещин асфальтовой мастикой при общей толщине торкрет-бетонной облицовки 0,8—-1,2 м. Через 14 лет облицовка растрескалась, и в 1958 г. был вторично про­изведен ремонт: на напорной грани была устроена оклеечная гидроизоляция из материала типа стеклорубероида с защитой железобетонными плитами толщиной 12 см [62, 108].

Актуальным стал вопрос об использовании противофильтра - ционных экранов из асфальтовых материалов с защитой желе­зобетонными плитами. Один из первых таких экранов был со­оружен на плотине Флоуренс Лейк (США). На ней за 15 лет эксплуатации появились протечки и трещины, и она была отре­монтирована торкретным покрытием толщиной 5—7 см, но уже через два года оно разрушилось, и тогда в 1947 г. на плотине был устроен противофильтрационный экран из рулонного ма­териала типа гидроизол (гидромат), защищенный железобе­тонными плитами из особо плотного гидротехнического бетона толщиной 10 см. Такая гидроизоляция прослужила без какого-

Конструкции противофильтрационных экранов из асфальтовых материалов

3

И

Дига-ди-Кадилаго (клад­ка иасухо)

Деверо (кладка насухо)

Артуа (кладка насухо)

Урфт (бетонная) . . .

Лимигезе (бетонная) . .

Каритайа (кладка насу­хо) .

Боу-Ханифия (кладка насухо)

Эль-Гриб (кладка насу­хо) ..

Бели-Искер (кладка на­сухо)

Тепукстепек (кладка на сухо)

Литой асфальт (5 см)

То же

Жесткий асфальт (5 см) по бетону

Три слоя матов «кальт-эластик»

То же

Литой асфальт по бетону

Асфальтобетон (12 см) по бетону

То же

Медные листы (0,8 мм)

Асфальтовые маты на джуте по бе­тону

Каменная кладка (40 см)

То же

Железобетонные плиты (12 см)

То же

Железобетонные плиты (15 см)

То же

Кладка на цемент­ном растворе

Железобетонные плиты (25 см)

+ 65 лет без ремонта

+37 лет без ремонта

Есть трещины и про­течки

+30 лет без ремонта То же

+23 года без ремонта

+ 16 лет; осадка 40 см

+40 лет; ремонт (1958 г.) плит

Врла-П (кладка насухо, наброска)

Асфальтобетон (10 см) по бетону

+20 лет без течи и трещин

Радойна (каменнонаброс - ная)

Железобетонный экран из двух слоев же­лезобетонных плит с асфальтом (40 мм) и уплотнением швов резиной

Либо ремонта в течение 20 лет. На плотинах Аггер в ФРГ, Хор - шпрангет в Швеции, Маринума в Японии и на ряде других были выполнены экраны из асфальтобетона толщиной 10—12 см с за­щитой железобетонными плитами или железобетонной моно­литной стенкой толщиной до 28 см. Все эти экраны удов­летворительно работают 20—30 лет («Wasserwirtschaft», 1968, № 7).

Подобные технические решения опираются на положитель­ный опыт эксплуатации асфальтовых экранов ряда плотин из каменной кладки и каменной наброски, где они сочетались с же­лезобетонной защитой (табл. 6.4). Этот опыт убедительно под­тверждает надежность и долговечность асфальтовых экранов - как из асфальтобетона, так и из рулонных материалов. Напри­мер, на плотине Эль-Гриб (Алжир) через 20 лет в покровных железобетонных плитах проржавели арматурные соединения, что привело к срыву нескольких плит волнами водохранилища. Во время их ремонта был обследован асфальтобетон экрана, ко­торый находился в хорошем состоянии, но все же его испытали ультразвуковым дефектоскопом. Испытание показало, что только в надводной зоне отмечается некоторое старение ас­фальтобетона с уменьшением динамического модуля упругости примерно на 10%, а внизу он, наоборот, возрос. также примерно на 10% (колебания модуля от 8500 до 10 300 МПа), что свиде­тельствует о высокой его долговечности и надежности («Тга - Vaux», 1958, № 286).

Таким образом, для противофильтрационных экранов бетон­ных плотин можно рекомендовать оклеечную гидроизоляцию с защитой бетонными плитами или деревянной опалубкой в под­водной зоне (рис. 6.3, в), а в надводной—-теплогидроизоляцию из асфальтокерамзитобетона, защищенную железобетонными плитами из специального бетона высокой морозостойкости или плитами, пропитанными петролатумом либо битумом (рис. 6.3, а и б). Данная рекомендация основывается на описанных выше испытаниях теплогидроизоляции (см. § 2.1) на плотинах Ви - люйской и Андижанской ГЭС (Изв. ВНИИГ, т. 128, 1979 г.), ряда морских гидротехнических сооружений на побережье Ба­ренцева и Охотского морей [64].

Противофильтрационные экраны из асфальтовых армирован­ных матов с защитой деревянной опалубкой из досок и прижим­ных брусьев успешно эксплуатируются уже свыше 25 лет на плотинах Маткожненской, Широковской и Ульбинской ГЭС, где они были осуществлены по предложению П. Д. Глебов а [39]. В подводной зоне никаких повреждений экранов не наблю­далось, а в зоне, переменных горизонтов, несмотря на ежегод­ную их окраску горячим битумом, древесина все же была по­вреждена в результате гниения, а потому в этой зоне защиту гидроизоляции рекомендуется выполнять из морозостойкого железобетона.

Состав И свойства асфальтокерамзитобетона приведены в табл. 2.6 и 2.9, а технико-экономические характеристики эк­ранов — в табл. 6.5. Пример расположения противофильтра -

-JL -

Ционного экрана в плотине применительно к суровым климати­ческим условиям дан на рис. 6.4, а.

Экономическая эффективность противофильтрационных эк­ранов весьма высока; так, при сокращении расхода цемента

Всего на 100 кг/м3 сокращение его стоимости только в верховой части тела плотины глубиной 3 м превысит 60 руб/м2. Следует подчеркнуть, что столь значительное сокращение стоимости до­стигается также благодаря поточной технологии бетонных ра­бот и использованию экрана в качестве опалубки боков бетони­рования. В экономических расчетах выполнение асфальтовых работ предполагалось в основном вручную, а при их индустриа­лизации на Андижангидрострое экран из сборных железобетон­ных плит толщиной 10 см со слоем асфальтокерамзитобетона той же толщины стоил 26—20 руб/м2 (Изв. ВНИИГ, т. 128, 1979 г.).

Большим достоинством предлагаемых конструкций противо - фильтрационных экранов является их высокая трещиноустойчи- вость — трещины в основном бетоне до 5 мм не нарушают их водонепроницаемость, а литой асфальтокерамзитобетон обла­дает еще и способностью самозалечивания трещин, что под­тверждается натурными наблюдениями на плотине Анди­жанской ГЭС и плотине Эль-Гриб в Алжире [55].

5) в) г) д)

А — разрез плотины по деформационному шву; б — экран с трехслойной ок­леечной гидроизоляцией; в — то же, с лнтой гидроизоляцией из асфальто - керамзитобетона; г — то же, с защитой железобетонными плнтамн; д — Теплогидроизоляция нз пеноэпокснда

/ — теплогидроизоляция; 2 — асфальтовая шпонка; 3 — смотровой колодец; 4 — протнвофильтрацнонный экран; 5 — смотровая галерея; 6 — штукатур­ное заполнение шва (1—7 мм); 7 —оклеечная гидроизоляция нз армоби­тэпа нли гндростеклонзола; Ь — теплогндронзоляционный слой асфальто - керамзнтобетона; 9 — деревянная обшивка нз антисептированных досок; 10 — прнжнмные брусья; И — стальные анкеры; 12 — железобетонная плнта; 13 — пеноэпоксидная теплогидроизоляция; 14 — эпоксидный стекло­пластик

Применение полимерных материалов для про - тивофильтрационного экранирования бетонных плотин весьма перспективно. •

На крупных гидротехнических сооружениях полимерные ок­раски впервые были осуществлены в 1961 г. на,"бетонной пло­тине д'Эш-Сюр-Сюр в Люксембурге. Эта гравитационная пло­тина (высотой 50 м и длиной 180 м) из гидротехнического бетона Нуждалась в гидроизоляционной защита йз-за выщела­чивающей агрессивности мягкой воды горного водохранилища и относительно сурового климата. Вся напорная^,грань плотины на площади свыше 10 000 м2 была покрыта наирйтным (хлоро­преновим) каучуком толщиной 1—1,2 мм. Такие покрытия к тому времени уже достаточно широко использрвались для за­щиты резервуаров в США, где фирма «Дюпон» изготавли­вает такой каучук с 1941 г. под названием «неопрен KNP».

В частности, на р. Лос-Анджелес была построена надувная плотина длиной 46 м и высотой 1,75 м в виде шланга из нейло­новой ткани с неопреновым покрытием со стенкой толщиной 3,2 мм и диаметром 2,8 м, который был закреплен иа бетонном Флютбете анкерными болтами.

В ФРГ наирит выпускается (фирмой «Байер») под назва­нием «байпрен», во Франции — «бутиклор», в Японии — «денка- неопрен». Неолреновые покрытия Водо - и атмосфероустойчивы, длительно сохраняют эластичность; однако в надводной зоне плотины д'Эш-Сюр-Сюр для повышения их атмосфероустойчи- вости они сверху были еще перекрыты краской на основе хлор - сульфированного полиэтилена (ХПСЭ) под фирменным назва­нием «хайпалон».

Неопрен весьма экономичен; в США он стоит около 1 долл/кг, в ФРГ 4 — 5 марок/кг. В СССР он выпускается под названием «наирит» по ТУ МХП 1562—54 по цене 83,2 коп/кг, применяется для гуммировочных составов и в качестве основного компонента битумно-наиритных мастик БНК (см. § 1.1).

Следует отметить, что неопрен используется в гидротехнике и как антикоррозионный материал: например, в ФРГ с его по­мощью защищен резервуар для воды емкостью 7000 м3, а в Ав­стрии — металлоконструкции Дунайской ГЭС, в Италии — тон­костенный акведук ГЭС Мольвино.

Однако наиболее распространены для защиты крупных гид­ротехнических сооружений эмали и мастики на основе Эпок - сидых смол. Эпоксидные покрытия отличаются повышенной прочностью и долговечностью, что было установлено уже при первом опыте их применения.

На многоарочной плотине Суорва (Швеция), расположенной на р. Луле-Эльв за Полярным кругом и построенной в 1920 г., был значительно поврежден бетон, однако произведенный в 1940 г. ремонт путем цементации трещин успеха не принес, в связи с чем в 1962 г. был предпринят капитальный ремонт,

Ч я си A о

При котором на одной из арок был устроен асфальтированный экран, защищенный мощной железобетонной облицовкой, что оказалось многодельным и дорогим. Поэтому две арки были ок­рашены неопреном в три слоя, что было втрое дешевле асфаль­тового экрана, а на двух других арках было выполнено покрытие

Из эпоксидного полимерраствора с трехслойным армированием стеклотканью, которое было дороже неопренового, но вдвое дешевле асфальтобетонного. К сожалению, неопреновое покры­тие не выдержало суровых условий и уже через год сильно раз­рушилось, поэтому в 1966 г. оно было заменено эпоксидным, армированным стеклотканью; это покрытие работает надежно [73].

Данный опыт был успешно повторен на плотине Номенланд (Норвегия), также расположенной на Крайнем Севере, и на ряде других объектов (табл. 6.6), благодаря чему эпоксидные покрытия зарекомендовали себя как наиболее надежные.

Во ВНИИГе такие покрытия начали изучать в 1956 г. Г. М. Ильяшев и Н. С. Покровский [42]; затем А. Н. Дымант [86] обосновал пригодность их для высоконапорных плотин, до­казав в 1970 г. натурными испытаниями на водосливе Братской

ГЭС их надежность как антикавитационной за'щиты. В 1965 г. исследования эпоксидных покрытий были начаты в НИС Гидро­проекта имени С. Я. Жука, где П. А. Пшенициным, В. И. Саха­ровым, Р. Е. Язевым и В. Ф. Мичко [62, 108] было много сде­лано для их широкого использования в гидротехнике (табл. 6.6). Из них прежде всего нужно выделить пеноэпоксидную тепло­гидроизоляцию, которая была успешно применена для защиты Кислогубской ПЭС, и эпоксидно-каменноугольные окраски, ис­пользованные для защиты водопроводящих трактов той же ПЭС и ДнепроГЭС имени В. И. Ленина (рис. 6.5).

В четвертой и пятой главах приводились примеры приме­нения таких материалов и их технико-экономическая эффектив­ность; поэтому укажем лишь, что эпоксидно-каменноугольное покрытие, даже при армировании двумя слоями стеклоткани, стоит от 4,5 до 7 руб/м2 (см. табл. 4.3) и успешно заменяет ас­фальтовую гидроизоляцию с защитным ограждением стои­мостью 35—40 руб/м2 (см. табл. 6.5), причем при этом в де­сять (1) раз снижаются трудозатраты и потребность в привоз­ных материалах [62].

Уже накоплен значительный опыт устройства эпоксидной гидроизоляции на напорных гранях высоких бетонных плотин (табл. 6.6). Например, на плотине Чиркейской ГЭС [42] эпок­сидно-каучуковое покрытие длительно работает при напорах до 180 м, причем из 300 датчиков влажности, установленных в теле плотины, только два показывают признаки проникнове­ния влаги из-за фильтрации воды через скальный береговой массив (рис. 6.6,а).

По мере накопления опыта было установлено, что противо - фильтрационное экранирование бетонных плотин эпоксидными покрытиями может быть сокращено, в связи с чем на плотине Ингурской ГЭС экран был поднят только на 150 м от ее осно­вания, где расчетные градиенты превышают 10 (рис. 6.6,в), а на плотине Саяно-Шушенской ГЭС была экранирована лишь нижняя часть напорной грани, где градиенты фильтрации через подошву плотины в скальное основание могут превышать 5 (рис. 6.6,6).

Еще раз подчеркнем, что гидроизоляционные покрытия ну­жно выполнять только из эпоксидных смол ЭД-16 или ЭД-20, модифицированных в подводной зоне каменноугольной смолой (краска ЭКС), а в надводной и зоне переменных горизонтов — карбоксилатным научуком СКН-10-1А (краска ЭКК-Ю0), при­чем обязательно армирование покрытий стеклотканью над всеми швами и примыканиями. Составы их приведены в табл. 1.10.

Следует отметить, что иногда даются неверные рекоменда­ции по составам эпоксидных композиций, так как не учитыва­ются условия их эксплуатации. Например, на Новооктябрьском канализационном коллекторе Москвы (1962 г.), в плавательном бассейне в Рыбинске (1968 г.) и на Оби-Киикском гидротехни­ческом тоннеле в Таджикистане (1968 г.) были успешно исполь­зованы гидроизоляционные покрытия на основе эпоксидных шпаклевок Э-4020 и Э-4022, где они защищены от колебаний температуры и пластифицируются постоянным воздействием воды, а потому не растрескиваются. На основании этого опыта были даны неверные рекомендации по устройству непластифи - цированных покрытий из эпоксидной шпаклевки ЭП-00-10 в же­лезнодорожном тоннеле ветки Абакан — Тайшет и для защиты сооружений химводоочистки тепловых электростанций, где на открытых поверхностях такие покрытия неизбежно растрески­ваются в результате температурных колебаний.

Поэтому эпоксидные композиции для гидроизоляции ответ­ственных гидросооружений должны тщательно подбираться специализированными лабораториями в зависимости от эксплу­атационных условий с обязательным введением в их состав дли­тельно действующих пластификаторов [26].

Эпоксидные покрытия отличаются высокой стойкостью про­тив кавитациониой эрозии и абразивного износа при истираю­щем действии дониых насосов, что резко расширяет область их применения в гидротехнике. Эти вопросы уже рассматривались в первой и четвертой главах, где были показаны преимущества таких покрытий и в отношении стойкости против эрозии вообще. Не останавливаясь сиова на них подробно, укажем, что юго­славские специалисты при разработке способов защиты соору­жений ГЭС Джердап на Дунае установили, что штукатурное покрытие из эпоксидного полимерраствора из смеси смолы ФК-22 с песком в соотношении 1 :4 в 70 раз более кавитацион-

Плотины и здания ГЭС с асфальтовой штукатурной гидроизоляцией, выполненной горячим способом

О се Q. п н н и и

S З

3 а

Ностойко, чем бетон с 350 кг/м3 портландцемента, а эпоксидная окраска — в 400 раз более стойка, тогда как, увеличивая расход цемента до 550 кг/м3, можно повысить кавитационную стойкость бетона лишь в 7 раз. Точно так же абразивный износ покрытия из эпоксидного полимерраствора в 5 раз ниже, чем бетона с расходом цемента 450 кг/м3, а эпоксидной окраски — даже в 65 раз. Эти данные весьма убедительно подтверждают преи­мущества эпоксидных красок.

В заключение отметим, что эпоксидные смолы — дефицит­ный и дорогостоящий материал, а потому их следует расходо­вать весьма экономно и только там, где они действительно эффективны. Например, типовой проект Ленгипроводхоза преду­сматривает возможность замены внутренней эпоксидной гидро­изоляции труб водовыпуска наружной холодной асфальтовой (рис. 6.7).

Необходимо подчеркнуть, что эпоксидная окрасочная гидро­изоляция пришла на смену асфальтовой штукатурной из горя­чих асфальтовых растворов [16], которая успешно служит на ряде гидроэлектростанций (табл. 6.7). Все перечисленные эк­раны служат вполне удовлетворительно, хотя на плотинах Маткожненской и Мамаканской ГЭС толщина ледового по­крова достигает 2,3 м. Отмечено лишь повреждение штукатур­ного покрытия при навале баржи на напорную грань одной из

9 С. H. Попченко

Плотин, причем поврежден был не только асфальт, но и бетон. Участок экрана на плотине Мамаканской ГЭС был армирован металлической сеткой, что привело к нарушению сцепления ас­фальта с бетоном напорной грани еще при нанесении асфальта.

К сожалению, асфальтовая штукатурная гидроизоляция, на­носимая горячим способом асфальтометом ВНИИГ-5 (см. § 1.3.), весьма многодельна и требует устройства подвесных или стационарных лесов; так, бригада из четырех рабочих вы­полняет только 100 м2 за смену, тогда как эпоксидную окраску такая же бригада наносит до 1500 м2 за смену с подвесных лю­лек и даже прямо с плотов при наполнении водохранилища.

Поэтому на напорных гранях гидросооружений рекоменду­ется устраивать противофильтрационные экраны из эпоксидной армированной окраски, а при малоцементном бетоне тела пло­тины— из асфальтокерамзитобетона с защитой железобетон­ными плитами или стеклопластиком.