Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
20. WiIsonA., Haghighi D., Concrete Floating Rooffor Liquid Storage Tank // "Journal ACI".- 1971. — №3. — P.216-217. ГЛАВА 1 4
СООРУЖЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
14.1. ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ, ТОННЕЛИ
Гидротехнические объекты представляют собой сложный комплекс сооружений (плотина, шлюзы, сооружения водосброса, тоннели и др.) с жесткими условиями их эксплуатации. В качестве примера рассмотрим разработанное институтом Гидропроект решение одного из элементов подобного комплекса — сооружения поверхностного водосброса и водобойного колодца, привязанных к гидроузлу Тери на севере Индии (рис. 14.01). Эти сооружения работают совместно с тоннелями и шахтными сооружениями водосброса как одно целое.
Рис. 14.01. Сооружение водосброса на гидроузле Тери (Индия)
а — продольный разрез сооружения; б— поперечный разрез водобойного колодца.
1 —старт водосброса; 2 — быстроток; 3— водобойный колодец; 4 — тоннель
і Jr '
В процессе эксплуатации гидроузла сооружения водосброса должны обеспечить в максимальной ситуации сброс воды, равный 800м3/с, при этом удельная величина расхода воды на входе в водобойный колодец для гашения динамической энергии должна быть не более 120м3/с на 1 п.м. Высота сброса воды (разница между верхней и нижней отметками дна сооружения) — 200м.
Эти сооружения при эксплуатации испытывают колоссальные динамические нагрузки, воздействия кавитации, эррозии, истирание поверхности. При возведении этих сооружений используется железобетон, причем его объемы и площадь поверхности, подвергаемые эксплуатационным нагрузкам, весьма значительны. Толщина стен рассматриваемых сооружений водосброса изменяется от 2 до 5м, а в зоне водобойного колодца достигает 10м и более, при высоте стен от 10 до 50м, диаметр тоннелей 9-12м. В жесткие условия эксплуатации попадают поверхностные слои сооружений, в которых бетон, даже при специальном подборе его состава и качественном изготовлении, с течением времени может получить заметные повреждения.
Вполне очевидно, что в подобных сооружениях с целью повышения их надежности при эксплуатации целесообразно использовать, особенно в поверхностных слоях, бетон дисперсно армированный волокнами и прежде всего стальными фибрами. Это важно еще и потому, что защитный (неармированный) слой в указанных соружениях составляет, как правило, 5см. Рекомендации ЦНИИПромзданий в данном направлении были приняты институтом Гидропроект и в настоящее время осуществляется совместное изучение этого вопроса, в том числе применительно к рассмотренному комплексу сооружений на гидроузле Терри. Предлагаемый подход согласуется с экспериментальными данными, характеризующими сопротивление кавитационной эррозии различных видов бетона (рис. 14.1), представленными ранее в работе [20]. Как видно из рис. 14.1, кавита-ционное сопротивление бетона, армированного фибрами, выше чем у неармиро-ванного бетона, наибольший эффект получен для фибробетона с полимерными до-ба вка м и.
Применение фибробетона в указанных выше гидротехнических сооружениях, а также многих других, которые эксплуатируются в течение длительного времени и требуют реконструкции и ремонта, в том числе в нашей стране, целесообразно осуществлять в наружных слоях конструкций при толщине укладываемого слоя до 0,25м, а в наиболее нагруженных участках, например, в зоне водобойного колодца толщина слоя фибробетона может достигать 1 м и более.
?
•ч
гз
со
0
8-стз
з:
VO
1
75
50
25
1у ?
/ / 3 \
г
Рис. 14.1. Сопротивление кавитационной эррозии различных бетонов при воздействии высокоскоростных водотоков
1 —бетон; 2—сталефибробетон; 3—сталефиб-робетон с полимерными добавками
О 20 40 60 80 100 120 140 время испытаний, ч
Представляют интерес данные доклада [21] Г.К.Хоффа (Concrete Laboratory, US Army Engineer Waterways Experiment Station) о применении фибробетона при восстановлении элементов конструкций гидротехнических сооружений при их эксплуатации. Высказывалось предположение, что фибробетон, хотя и обладает более высоким сопротивлением удару и абразивным воздействиям по сравнению с неарми-рованным бетоном, тем не менее сам по себе может и не выдержать высоких кави-тационных нагрузок (их не выдерживает даже сталь), однако его применение может поднять нижний предел скорости воды, при котором в неармированном бетоне начинается кавитационное разрушение. Кроме того, при локальных разрушениях поверхности бетона фибры способны связывать отдельные части бетона в единое целое, в том числе после возникновения в бетоне трещин, и тем самым снижать уровень возникающих повреждений.
В плотине Либби-Дем на реке Кутенай (шт. Монтана, США) вода поступает через систему водослива в три водовода (рис.14.02). Водоводы прямоугольного сечения шириной Зм и высотой 6,7м с дном, имеющим очертание выпуклой параболы. Разрушение было замечено в водоводе, который эксплуатировался 15 мес., два других водовода в тот же период работали в среднем Юмес.
Явление кавитации было замечено по колебанию уровня воды в водоводе. Затвор водовода закрыли и бетонную поверхность водовода подвергли осмотру, при этом были обнаружены два обширных участка разрушения. Участок разрушения на дне водовода составлял примерно 15м по длине, около 2м по ширине , максимальная глубина разрушения — около 660мм. Разрушение стенки простиралось на длину примерно 12м, по высоте — 2м и глубиной —до 790мм. Арматура бетона на этих участках была вырвана. Испытания кернов, взятых как на поврежденных, так и на неповрежденных участках водовода, показали, что бетон в обоих случаях имел проч- Рис. 14.02. Фрагмент сечения плотины Либби-Дем (США)
