ЦЕМЕНТАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И ВРЕМЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРНО-УСАДОЧНЫХ ШВОВ

По мере остывания бетона в тепе массивных бетонных плотин происходит постепенное раскрытие деформационных швов. Для омоноличивания кладки, в зависимости от климата района расположения гидроузла, назначается срок цементации.

Для уплотнения температурных и временных температурно-усадочных швов применение, металлических диафрагм считается эффективным только в том случае, если они устанавливаются в сочетании с цементацией полостей узких и омоноличиванием бетоном широких швов. В зарубежной практике уплотнение температурных швов в сочетании с цементацией их полости получило распространение в сооружениях, расположенных в районах со среднегодовой температурой не ниже +6 С.

Водонепроницаемость сооружений, возводимых на однородном скальном основании, обеспечивается качеством уложенного бетона и уплотнениями деформационных швов. Несмотря на это, в ряде случаев за рубежом была выполнена частичная и реже полная цементация температурных швов гравитационных и контрфорсных плотин.

Для этого в плоскости шва устраиваются мелкие уступы с установкой металлических листов, а иногда и асфальтовых шпонок небольших размеров. Цементация температурно-усадочных швов арочных плотин является обязательной по статическим условиям работы плотины.

Конструкций уплотнения, разработанные для арочных плотин, широко применяются в США и для гравитационных плотин. В других странах такой тип уплотнения гравитационных плотин встречается редко.

Цементация температурных швов производится после прекращения усадки, остывания бетона до среднегодовой температуры и при максимальном раскрытии швов. Раскрытие шва для проведения цементации должно быть не менее 0,5 мм. При меньшем раскрытии швов рекомендуется для инъекции применять цементы, прошедшие дополнительный помол или сепарацию. Цементация полости шва выполняется отдельными картами, так же как и цементация временных продольных швов при столбчатой системе разрезки сооружения на блоки бетонирования. Высота карты принимается достаточно большой в пределах 10-15 м для создания пригрузки замоноличиваемой части шва. Для предотвращения вытекания цементного раствора за пределы карты и получения плотного заполнения шва карты оконтуриваются металлическими или синтетическими диафрагмами.

В отечественной практике гидростроительства цементация температурных швов считается возможной и в сооружениях, расположенных в районах с отрицательной среднегодовой температурой. В подобных случаях цементация полости шва допустима только на тех участках плотины, где в нормальных эксплуатационных условиях температура бетона бывает не ниже 5-6° С. Такая система уплотнения швов выполнена в плотине Красноярской ГЭС, где среднегодовая температура района минус 0,4° С. Цементация полости температурного шва производилась только на участке шириною 2,0 м между двумя металлическими диафрагмами, являющимися наиболее экономичными и целесообразными. Металлические диафрагмы располагаются в пределах средней части профиля плотины, где в период нормальной эксплуатации сооружения ожидается положительная температура (2-3° С).

На плотине Саньмынься, учитывая сейсмичность (до 6 баллов) района расположения гидроузла, для обеспечения монолитности сооружения все строительные и температурно-усадочные швы на всем участке между основными верховыми и низовыми ограждающими листами уплотнений цементировались. Для этого в плоскости шва между медными и стальными диафрагмами были установлены цементационные выпуски с подводящей системой.

Для цементации временных продольных швов блоков столбчатой разрезки необходимо устройство системы трубопроводов, обеспечивающей подачу цементного раствора под давлением к отдельным картам, огражденным металлическими и другими диафрагмами, а также отвод воздуха из цементируемых полостей строительных швов. Вся система для уплотнения швов столбчатой разрезки практически не отличается от аналогичной системы для уплотнения температурных швов. Поэтому во всех случаях, где по условиям возведения бетонных плотин указанных выше типов необходимо и неизбежно устройство специальной системы трубопроводов для цементации швов столбчатой структуры строительной разрезки, следует предусматривать уплотнение температурных швов при помощи их цементации. Чем меньше ширина зоны температурного шва, подлежащая цементации, тем экономичнее и целесообразнее такая система уплотнения шва.

В практике отечественного гидростроительства для цементации швов нашли распространение тарельчатые выпуски одноразового действия. Такие выпуски были применены в цементационной системе температурных и температурно-усадочных швов на плотине Саньмынься, Красноярской и Братской ГЭС. Одноразовая цементация не всегда обеспечивает герметизацию температурных швов. Для повторной цементации требуется бурение цементационных скважин, стоимость которых в несколько раз превышает прокладку разводящих сетей с дублирующими клапанами.

При проведении искусственного охлаждения бетонного массива до среднемноголетней температуры можно было бы ограничиться однократной цементацией температурного шва, но при естественном остывании бетонного массива однократной цементацией достичь доброкачественного уплотнения шва невозможно. В этом случае требуется проведение многократной цементации.

Для этого применяется весьма эффективная и простая система, основной частью которой является клапанный выпуск "капитан". Он открывается под давлением цементного раствора (6-10 атм) и закрывается после прекращения цементации. Для возможности повторной и многократной цементации система и выпуски после каждой очередной цементации промываются водой (при низком давлении, 1-2 атм), чтобы к началу очередной цементации они были чистыми. Многократная цементация швов производится в настоящее время почти на всех крупных арочных плотинах, например, Монтейнер - 4 раза, Кариба - 5 раз и т. д.

Технология нагнетания раствора при цементации должна быть такой, чтобы получить возможно более полное заполнение шва прочным цементным камнем и исключить появление в бетоне напряжений, которые могли бы привести к появлению трещин. Шов предварительно промывается водой, что необходимо и для смачивания бетона. Затем производится нагнетание цементного раствора. При малом раскрытии шва и, соответственно, малой его пропускной способности в шов нагнетаются подвижные растворы, которые сгущаются по мере того как из отводящей трубы начинает изливаться раствор той густоты, которая нагнетается. Нагнетание ведется до получения излива самого густого раствора или до отказа в поглощении. После этого шов опрессовывается при предельном допустимом давлении для уплотнения раствора и отжатая излишней воды.

Для цементации применяются цементы марки не ниже 400. Лучшими являются цементы тонкого однородного помола. Хорошие результаты дает использование раствора, диспергированного в различных высокоскоростных турбулентных смесителях.

Таким образом, сплошная цементация полости температурных швов массивно-гравитационных плотин, расположенных в сейсмическом районе и благоприятных климатических условиях, необходима для повышения сейсмостойкости сооружения. При этом цементация производится на всем участке между основными уплотняющими диафрагмами с верховой и низовой сторон.

А.Б. Гаджиев, Деформационные швы гидротехнических сооружений, Л., Энергия, 1975