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

Гидроизоляция железобетонных сооружений

/

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

Страна

Год строи­тельств а

Высота, м

Расстояние между шва­ми, м

Среднегодо­вая темпера­тура, °С

Германия

1925

67

36

+8,3

Италия

1928

58

30

+3,2

Франция

1936

114,5

26,5

+8,0

Швейцария

1948

114

15

+2,2

США

1936

80,7

17

+6,0

СССР

1956

66,0

22

+2,1

»

1955

126

32

—2,3

126

32

-2,3

СССР

1956

91

26

+2,3

»

1959

56

22

—8,2

»

1978

220

15

-3,4

Наибольшие деформации

Вели­чина, мм

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.

Гидроизоляция железобетонных сооружений

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 -

Примеры бетонных плотин с гидроизоляцией из торкрет-штукатурки

К

Ж

Плотина

Страна'

Год стрі тельств;

Высота,

Данные об эксплуатации

ІІІварценбах....

Германия

1925

67

Течь 1,4 л/с; ремонт — три слоя матов с защитой бетонной об­лицовкой

Трепидо......................

Италия

1927

30

Течь 16 л/с; ремонт цементацией

Аггер...........................

Германия

1929

46

Течь 3 л/с; в 1952 г. новый эк­ран — асфальтобетон + + железобетонная плита

Збзе..............................

»

1931

57

Течь 40 л/с; ремонт торкретом

Ленмюле.....................

»

1931

50

Течь 4,7 л/с; новый бетонный слой

Одер............................

»

1933

62

Течь 15 л/с; ремонт торкретом

Барбелино....

Италия

1931

73

Течь 5 л/с; ремонт торкретом по металлической сетке

Лагган........................

Англия

1934

57

Течи и трещины через 4,5 м; ре­монт торкретом, затем +20 лет

Сорпе..........................

Германия

1935

69

Течь 5 л/с; ремонт торкретом и Окраска инертолем (2 мм)

Шваменауэль. . .

»

1938

58

Течь 13 л/с; ремонт цементацией

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


Год строи­тельства

Данные об эксплуата­ции

Плотина

Страна

Защитное покрытие

Гидроизоляция

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)

Италия »

Франция

Германия >

Чили Алжир

1893

1921 1929

1934

1935 1935

1930—1936

1933—1936

20

23 15

53

25

38

56

72

49

1936

Болгария

1936

42

Мексика

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

+40 лет без течи

+32 года без Теч»

+23 года без ремонта

+ 16 лет; осадка 40 см

+40 лет; ремонт (1958 г.) плит


Течи нет

Железобетонный экран (20 см)

1948

48

Асфальтовые маты (10 мм) по бетону

Дига-ди-Гела (бетонная)

Италия

+20 лет без течи

Железобетонные плиты (15 см)

79

Асфальтобетон (12 см) по бетону

1954

Ирил-Эмда (набросная)

Алжир

1955

25

Югославия

Врла-П (кладка насухо, наброска)

Железобетонный экран (15 см)

Асфальтобетон (10 см) по бетону

+20 лет без течи и трещин


+ 17 лет без ремонта

То же

42

1959

То же

Радойна (каменнонаброс - ная)


Карагандинская (на­бросная) .........................

+20 лет без ремонта

1958

52

СССР

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 -

Гидроизоляция железобетонных сооружений

170

Гидроизоляция железобетонных сооружений

Рис. 6.3. Асфальтовая теплогидроизоляция гидросооружений А — сборные теплогидроизоляционные плиты на опытном экране плотины Андижанской ГЭС (1977 г.); б —сборные комплексные плиты (1968 г.); В — деревобитумиый экран доков в Мурманске (1934 г.)

/ — железобетонная плита; 2—стальная арматура; 3 — асфальтовая тепло­гидроизоляция; 4 — прижимные брусья (200X200 мм); 5 — анкерные бол­ты; б — опалубка из досок толщиной 50 мм

І-

/S3

I

Я

-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

Гидроизоляция железобетонных сооружений

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)

Гидроизоляция железобетонных сооружений

Рис. 6.4. Конструкция противофильтрациоиного экрана гравита­ционной плотины из малоцементного бетона для района с су­ровым климатом

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

Технико-экономические характеристики противофильтрационных

Экранов

/ — 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

Таблица 6.5

Характеристики

Оклеечное по­крытие + дере­вянная обшивка (10 см) (рис. 6.4, б)

Асфальтокер ам- знтобетой (12 см) + обшив­ка (5 см) (рис. 6.4, в)

Асфальтокерам- зитобетон (12 см)+ железо­бетонные плиты (7 см) (рис. 6,4, г)

Пеноэпокснд (5 см) 4- стекло­пластик— 3 слоя (5 мм) (рис. 6,4, а)

Общий расход материа­

Лов, кг/м2 ........................

145

155

205

12

Стоимость покрыт ия,

Руб/м2 ..............................

27—70

29—50

30—70

47—60

В том числе:

Материалы....

19—50

14—40

16-50

46—40

Машины и электро­

Энергия....................

2—44

4—60

5—20

0-14

Заработная плата

Рабочих....

6—75

10—50

9—00

1—03

Общая стоимость с начис­

Лениями..........................

35—30

37—40

39—10

60—30

Трудозатраты, чел.-ч/м2

6,0

11,0

9,6

3,1

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

Гидроизоляция железобетонных сооружений

Рис. 6.5. Эпоксидная окрасочная гидроизоляция водоводов гидроэлектростанций

А — здание Кислогубской ПЭС (1966 г); б — здание ДнепроГЭС-П (1976 г.)

/ — эпоксидно-каменноугольная гидроизоляция (0,5—и,8 мм); 2 —то же, армированная стеклосеткой СС-1А толщиной 1—1,2 мм

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

Гидроизоляция железобетонных сооружений

Крупных бетонных плотин

А — гравитационно-арочная плотина Чнркейской ГЭС (1974 г.); б —то же, Саяно-Шушенской ГЭС (1978 г.); в — арочная плотина Ингурской ГЭС (1977 г.)

1 — грунтовка эпоксидным лаком (0,5—0,8 кг/м2); 2—эпоксидная окраска ЭКК-ЮО в два-три слоя с расходом 0,5—0,8 кг/м2; 3 — армирующая стекло­ткань или стеклосетка; 4 — поверхностная окраска эпоксидной краской ЭКК-50 с добавкой алюминиевой пудры ПАК-3 и общим расходом 0,2—0,3 кг/м2; 5 — трехслойное эпоксидно-камениоугольное покрытие краской ЭКС с расходом 1,2—1,5 кг/мг н поверхностной окраской

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].

Гидроизоляция железобетонных сооружений

Рис. 6.7. Типовой проект Ленгнпроводхоза гидроизоляции донного водовыпуска из безнапорных бетонных труб (1979 г.)

А — поперечный разрез по оси водовыпуска; 6 — герметизация стыка труб при внутренней гидроизоляции эпоксидной окраской; в — примыкание трубы к камере затворов при наружной штукатурной гндронзоляцнн нз эмульсион­ных мастик БАЭМ-Ц,

1 — сборная бетонная труба; 2 — окрасочное эпоксидное покрытие краской ЭКС толщиной 0,5—0,8 мм; 3 — наружное штукатурное покрытие из мастнкн БАЭМ-Ц толщиной 8—10 мм; 4 — уплотнение армоэластиком нз стеклоткани и эпоксидной краскн ЭКК-ЮО; 5 —прокладка пороизола или гернита; б —уп­лотнение резиновой профильной лентой шириной 250 мм; 7 — армирование стеклосеткой СС-1А шириной 250—300 мм с дополнительным слоем мастики БАЭМ

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

Маткожненская (р. Выг, Карелия) ...........................

S З

3 а

Шок + песок; битум (24%)

1957

40,5

36 000

Эмульсионная хамаст + кир­пичный порошок; битум (56%)

1958

53,5

5 600

БН 70/30 + асбест + цемент+ + песок; битум (25%)

1964

56,5

22 800

БН 70/30 + асбест + цемент+ + песок; битум (24%)

1961

46,8

3 600

БН 70/30 + асбест + резино­вая крошка -F- цемент -J- + песок; битум + масло (23—26,5%)

1952

Кай рак-Кумекая (р. Сыр - дарья, ТаджССР) . .

Павловская (р. Уфа, Башкирия) ........................

6 200

Плявиньская (р. Дау­гава, ЛатвССР) . . .

Мамаканская (р. Мама - кан, Якутия) . . . .

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.

Гидроизоляция железобетонных сооружений

Состав асфальтового раствора

Гидроэлектростанция

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).

257

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.

ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Материалы ТМ Baugut для гидроизоляции – просто и надежно

Современные материалы существенно облегчают строительные работы и сокращают сроки их выполнения. Высококачественные стройматериалы, по утверждениям экспертов и застройщиков, производит ТМ Baugut.

Инъекционная и монтируемая гидроизоляция

Данные виды гидроизоляции наиболее сложны и много­дельны; они применяются только при ремонте уникальных соо­ружений, когда должны быть соблюдены особые конструктив­ные или эксплуатационные требования. Инъекционная гидроизоляция. Такой вид изоляции пред­ставляет собой …

Уппотнения деформационных швов массивных сооружений

Деформационными швами называются постоянно действую­щие элементы бетонных и железобетонных сооружений, обеспе­чивающие свободу деформации их отдельных секций при не­равномерной осадке основания, изменении температуры, усадке бетона в период твердения или при изменении …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.