ОСОБЕННОСТИ БЕТОНОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

FEATURES OF CONCRETE FOR CONSTRUCTION OF HYDRAULIC STRUCTURES

E.Е. Saigashova

Sayano-Shushenskiy branch – branch of Federal state Autonomous educational institution of higher education "Siberian Federal University"

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся отличительные особенности бетонов, используемых для строительства гидротехнических сооружений, по их назначению, механическим характеристикам, срокам испытания материалов

ABSTRACT

The article presents distinctive features of the concrete used for the construction of hydraulic structures, according to their purpose, the mechanical characteristics, timing of testing materials

Ключевые слова: каменные здания; архитектура; объект; строительство; обследование; декоративные элементы.

Keywords: stone buildings; architecture; facility; building; survey; decorative elements.

Под строительством гидротехнических сооружений подразумевается возведение таких объектов как плотин, дамб, водопропускных и очистных конструкций, водорегулирующих узлов, водоотводящих либо подводящих магистралей. Гидротехнические работы также включают в себя: упрочнение слабых грунтовых оснований, устройство дренажных систем, осушение территорий, строительство подпорных стен и искусственных водоемов различного характера, организацию противоэрозионной защиты.

Использование при строительстве гидротехнических сооружений разных видов сложности и капитальности невозможно без использования качественных современных материалов.

Бетон используется человеком в качестве строительного материала уже довольно таки давно и его распространённость в мире оправдана высокой надежностью, прочностью и долговечностью испытанной погодными условиями и временем. Но обычный бетон не совсем подходит для строительства ГТС. Причина этому сильное негативное воздействие воды на объект, с которым не может справиться простой бетон.

При планировании строительства гидротехнического сооружения, которое будет постоянно находиться под воздействием воды, нужно обратить пристальное внимание на материал, из которого оно будет производиться. Этот материал должен обладать качествами, которые позволят ему противостоять разрушительным свойствам воды. Наибольшими разрушительными факторами являются: приливы и отливы воды; перепады температур; жесткость воды. Важно учитывать, что самый больший урон влага наносит той части объекта, которая находится в месте постоянной смены уровня воды.

Бетон, который используют при строительстве гидросооружений, называют гидротехническим или просто гидробетоном. Он используется при строительстве плотин, дамб, туннелей, подвалов, причалов и т.д. в общем, везде, где сооружение должно как можно меньше пропускать влагу. Гидробетон в зависимости от назначения делится на три основных вида: бетон, который находится под водой; бетон, который находится в зоне, где уровень воды постоянно меняется; бетон, который находится над уровнем воды.

При кажущейся простоте бетон является сложным химико-механическим соединением, требующим соблюдения температурно-влажностного режима, специальных приемов последовательного монолитного строительства в случае возведения плотины. Создание высоких и длинных плотин сложно не только технически, но и проблемно по технологическим принципам - на одной стороне бетон уже застыл, с другой стороны еще ведутся работы. Проблема усугубляется необходимостью формирования в теле плотины технологических каналов для движения воды на лопасти турбин, устройств перелива, технологических помещений.

К основным характеристикам гидробетона относят: морозостойкость; устойчивость к воздействию воды; повышенный уровень водонепроницаемости; прочность на растяжение и сжатие.

Морозостойкость является очень важным фактором при возведении сооружения, которое будет находиться длительное время, под воздействием низких температур. По морозоустойчивости гидробетона существует 5 марок: F50, F100, F150, F200, F300. Также существует марка F400, она образуется при добавлении в состав бетона специальных примесей. Каждая марка означает количество циклов замораживания и оттаивания на протяжении двадцати восьми суток. Материал проверяется в специальных морозильных камерах, за отведенное время гидротехнический бетон должен выдержать испытание морозом, не потеряв своих качеств. Марки бетона гидротехнических сооружений станций по морозостойкости следует назначать в зависимости от климатических условий района их строительства и расчетного числа циклов попеременного замораживания и оттаивания в год в соответствии с нижеследующей табл. 1.

Таблица 1

Марки бетона гидротехнических сооружений станций по морозостойкости в зависимости от расчетного числа циклов замораживания и оттаивания

При проверке на водонепроницаемость гидротехнический бетон не должен пропускать влагу. Этой характеристикой обладают следующие марки бетона: W2, W4, W6, W8. Добавление различных примесей образовывает марку W12.  Марки бетона по водонепроницаемости должны назначаться в зависимости от градиентов напора (для русловых ГЭС; части зданий ГЭС, расположенных ниже уровня нижнего бьефа, приплотинных и деривационных ГЭС; зданий подземных ГЭС, расположенных в обводненном горном массиве) в соответствии с нижеследующей табл. 2.

Таблица 2

Марки бетона по водонепроницаемости в зависимости от градиентов напора

Для конструкций с градиентом напора выше 30 следует назначать марку бетона по водонепроницаемости W16 и выше.

Для строительства тела плотины часто необходимы разные марки бетонов: для подводной части М100-М150, для надводной М300-М500 с высокой морозоустойчивостью. Особенно качественного бетона требует часть плотины, находящаяся под переменным уровнем воды. Прочность гидробетона определяют путем проведения испытаний образцов на сжатие, изгиб. Для выявления возможности появления трещин гидротехнический бетон проверяют и на растяжение. Образцы подвергаются испытанию на все виды деформаций в возрасте 180 суток.

При подборе компонентов для состава гидротехнического бетона, важно учесть все функции, которые он должен выполнять, а также требуемые показатели морозоустойчивости, водонепроницаемости и прочности. То как бетон будет справляться со своими обязанностями, зависит от многих факторов таких как: соотношение воды и цемента, виброуплотнение, качество, время, на протяжении которого выдерживают смесь, качество добавленных компонентов и т.д. В зависимости от требований подбирается особый состав. Проверку качества проходят все компоненты, входящие в гидротехнический бетон. Основная составляющая гидробетонной смеси – вяжущее. Для стойкого к агрессивным водам эффекта используют сульфатостойкий цемент. Для переменного уровня погружения берут гидрофобный или с включением пластифицирующих добавок. В остальных случаях применяют пуццолановый, шлаковый или портландцемент. Мелкий заполнитель – кварцевый песок, он увеличивает стойкость бетона к воздействию воды. В нем не должно быть мелких примесей и мусора – в мокрых условиях включения способны значительно ослабить материал. Крупный заполнитель – гравий и щебень из осадочных и изверженных пород. Такой отличается высокой гидрофобностью, морозостойкостью. Фракция камней зависит от технических характеристик бетонного раствора, необходимых для эксплуатации в конкретных условиях. Форма заполнителя должна быть объёмной и выпуклой, лещадный щебень или гравий обладает меньшей прочностью. Добавки (улучшители свойств) повышают устойчивость камня к температурным перепадам, агрессивным воздействиям воды, снижают тепловыделение по мере необходимости, препятствуют возникновению трещин.

Для армирования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений ГЭС следует применять арматурную сталь, отвечающую требованиям соответствующих стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий и принадлежащую к одному из следующих видов: стержневая арматурная сталь (горячекатаная; гладкая класса A-I; периодического профиля классов А-II, А-III, A-IV, A-V; термически и термомеханически упрочненная периодического профиля классов А_т-IIIС, А_т-IVC, А_т-VCK, А 400С, А 500С, В 500С; упрочненная вытяжкой класса А-III_в) и проволочная арматурная сталь (холодная проволока обыкновенная; периодического профиля класса В_р-I).

Другие материалы, используемые при создании гидротехнических сооружений (материалы, составляющие бетонные смеси, каменные, лесоматериалы, гидроизоляционные материалы, другие виды материалов и др.), должны удовлетворять техническим условиям качества и применения и сертификатам производителя при поставках.

Из выше сказанного следует вывод, что для строительства гидротехнических объектов нужно учитывать множество факторов касательно выбора материала. Создание гидробетона довольно ответственная и кропотливая задача. При подборе состава нужно учесть все необходимые факторы, чтобы конструкция прослужила как можно дольше, при этом удовлетворяя всем предъявляемым к ней требованиям.

Список литературы:

1. СП 41.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87. – Введ. 01.01.2013. – Москва: Стандартинформ, 2013. – 64 с.
2. Строительство гидротехнических сооружений [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://bibliofond.ru/view (дата обращения: 04.09.17).
3. Гидротехнический бетон: ГОСТ, технические характеристики сооружений [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://bouw.ru/article/osobennosti-gidrotehnicheskogo-betona (дата обращения: 05.09.17).