способ омоноличивания бетонной гравитационной плотины на скальном основании

Формула изобретения

Способ омоноличивания бетонной гравитационной плотины на скальном основании, состоящей из верхового столба и низового клина, с организацией между ними цементируемого шва, включающий раскрытие шва между верховым столбом и низовым клином и последующую цементацию образовавшегося шва, отличающийся тем, что раскрытие шва производят путем создания перепада температур между верховой и низовой гранями верхового столба за счет промораживания бетона в области верховой грани верхового столба, способствующего повороту верхового столба в сторону верховой грани плотины и раскрытию шва, при этом перепад температур составляет 15 - 45^оС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству, и может использоваться при строительстве плотин в районах с суровым климатом.

Известна бетонная гравитационная плотина, установленная на скальном основании, преимущественно в суровых климатических условиях, состоящая из двух конструктивных элементов: верхового столба и низового клина с организацией между ними цементируемого шва [1, с. 49; 2, рис. 1в]. Верховой столб бетонируется порционным способом ярусами высотой 3,0 м и выше. В низовой клин укладка бетона осуществляется слоями высотой 0,33...0,5 м особожесткими малоцементными бетонными смесями с уплотнением виброкатками [1, с. 51; 2, с. 13]. Известно также, что цементация швов проводится при минимальной температуре бетона (температура омоноличивания), близкой к установившейся [3, с. 289], т.е. в районах с суровым климатом эта температура ненамного превышает 0°С. При таких температурах раскрытие шва достигает максимальных значений, при которых обеспечивается лучшая степень омоноличивания плотины методом цементации швов. Для понижения температуры бетона от высокой, вызванной экзотермическим разогревом в процессе твердения, до температуры омоноличивания производится искусственное охлаждение бетона путем прокачки холодоносителя через систему заложенных в бетон труб [4, с. 40].

Трубное охлаждение в рассматриваемой конструкции плотины производится лишь в верховом столбе. Низовой клин, как это принято для плотин из особожестких малоцементных бетонных смесей с послойным бетонированием и укаткой виброкатками, через трубную систему не охлаждается [2, с. 13; 4, с. 123]. Остывание низового клина до температуры омоноличивания производится за счет естественного рассеивания тепла через поверхности бетона.

Указанный способ омоноличивания бетонных плотин обладает весьма существенным недостатком. Если с помощью трубного охлаждения бетон верхового столба может быть довольно быстро доведен до температуры омоноличивания, то большие линейные размеры низового клина приводят к тому, что процесс его остывания происходит гораздо медленнее, иногда продолжаясь годами. Это приводит к невозможности своевременного обеспечения температур омоноличивания, необходимых для создания требуемых раскрытий швов, что замедляет выполнение цементации шва и, соответственно, не позволяет в течение продолжительного времени вводить возведенное сооружение в эксплуатацию.

В основу изобретения поставлена задача обеспечения быстрого большого раскрытия шва.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе омоноличивания бетонной гравитационной плотины на скальном основании, состоящей из верхового столба и низового клина с организацией между ними цементируемого шва, включающем раскрытие шва между верховым столбом и низовым клином и последующую цементацию образовавшегося шва, раскрытие шва производят путем создания перепада температур между верховой и низовой гранями верхового столба за счет усиленного промораживания бетона в области верховой грани верхового столба, способствующего повороту верхового столба в сторону верховой грани плотины и раскрытию шва, при этом перепад температур между верховой и низовой гранями верхового столба составляет 15-45^оС.

Техническим результатом предлагаемого способа является температурный изгиб верхового столба, создающий раскрытие шва, превышающее величину раскрытия, связанного просто с остыванием (охлаждением) верхового столба и низового клина в 10 и более раз. Создание повышенных раскрытий в результате температурного изгиба верхового столба ускоряет возможность проведения цементации швов. Возникающие при этом большие раскрытия улучшают технологичность цементационных работ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана полностью возведенная плотина, а на фиг.2 – частично возведенная плотина.

Способ реализуется следующим образом. В полностью (фиг.1) или частично (фиг.2) возведенной плотине, состоящей из верхового столба 1 из вибрированного бетона и низового клина 2 из укатанного бетона с цементируемым швом между ними 3 производят промораживание бетона с верховой грани 4 верхового столба 1. Промораживание производят в зимний период, для чего перед наступлением зимы должно быть проведено снятие с верховой грани 4 верхового столба 1 утепленной опалубки. Применение утепленной опалубки в районах с суровым климатом является обычным мероприятием при возведении массивных бетонных сооружений. В связи с тем, что верховая грань 4 верхового столба 1 промерзает, а низовая грань 3 остается в зоне влияния теплого бетона, возникает температурный перепад между верховой 4 и низовой гранями 3 верхового столба. В связи с возникновением температурного перепада между верховой 4 и низовой 3 гранями верхового столба верховой столб поворачивается в сторону верховой грани 5, что приводит к повышенному раскрытию шва 6 между верховым столбом и низовым клином. Во время максимума раскрытия или при раскрытии, близком к максимальному, производят цементацию шва 3, заполняя его цементным камнем. После отогрева верхового столба 1 температурный перепад между верховой 4 и низовой 3 гранями в нем уменьшается, и столб стремится повернуться в сторону низового клина 2. Цементный камень 6 в шве препятствует этому повороту, что приводит к созданию на верховой грани 4 верхового столба 1 сжимающих напряжений и тем самым улучшается общее напряженное состояние плотины.

Расчеты показывают, что полученные таким образом раскрытия шва могут при определенных условиях в 10 и более раз превышать величину раскрытия, связанного просто с остыванием (охлаждением) верхового столба и низового клина. При этом раскрытия от изгиба верхового столба оказываются тем выше, чем выше температура бетона во внутренних зонах плотины, что позволяет отказаться полностью или частично от проведения в верховом столбе трубного охлаждения бетонной кладки.

Источники информации:

1. Брейкин А.Г. и др. Прогрессивные решения по организации строительства и производству бетонных работ в проекте Бурейской ГЭС. Сб. науч. Трудов Гидропроекта. Вып.125. - Технический прогресс в проектировании и строительстве гидротехнических комплексов и гидроузлов. - М., 1988, с. 46-52.

2. Лошак В.К. и др. Применение укатанного бетона в низовом клине Бурейской ГЭС. - Энергетическое строительство, 1988, № 1, с. 12-17.

3. Адамович А.Н. Закрепление грунтов и противофильтрационные завесы в гидроэнергетическом строительстве. - М.: Энергия, 1980, с. 289.

4. Судаков В.Б., Толкачев Л.А. Современные методы бетонирования высоких плотин. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.40.