Основные причины разрезки сооружений постоянными и временными швами
Существенное влияние на термонапряженное состояние сооружения, его трещиностойкость и монолитность в период строительства и эксплуатации оказывает разрезка сооружений на блоки бетонирования.
Причины, вызывающие необходимость разрезки сооружения на блоки бетонирования, можно разделить на две основные группы. Первая группа - производственные причины, связанные с обеспечением условий возведения сооружения. Вторая группа - причины, связанные с обеспечением трещиностойкости и монолитности сооружений в период строительства и эксплуатации. Обе группы причин требуют возведения сооружения отдельными частями, ограниченными как в плане, так и по высоте, и называемыми блоками бетонирования.
По производственным причинам практически невозможно обеспечить непрерывное возведение массивных сооружений на всю их длину, ширину и высоту. Здесь сказываются ограничения по рациональной высоте опалубки, арматурных конструкций, по очередности возведения сооружений, по производительности бетонного завода и бетоноукладочных средств и др.
По условиям борьбы с трещинообразованием также невозможно обеспечить монолитность массивных сооружений без разрезки их на отдельные блоки системой швов. Швы могут быть постоянными и временными.
Постоянные швы называют температурно-осадочными и осадочными и предназначают для обеспечения возможности взаимных перемещений частей сооружений от температурных деформаций и осадки основания как в период строительства, так и в период постоянной эксплуатации. Постоянные швы устраиваются сквозными, разрезающими все тело сооружения до основания, и несквозными - в виде надрезов, проходящих либо только в верхней части сооружений и не доходящих до ее основания, либо вдоль наружных граней сооружений на глубину распространения существенных колебаний температуры бетона в период эксплуатации (обычно 4-6 м.).
Применительно к плотинам эти швы устраивают, как правило, плоскими нормально к оси плотины и делят ими плотину на отдельные секции или части (рис.15.1). Швы снабжают уплотнениями, обеспечивающими их водонепроницаемость и необходимую свободу деформаций. Расстояние между сквозными и несквозными температурными швами определяют расчетом с учетом климатических и геологических условий, высоты плотины, ее конструктивных особенностей и производственно-технологических условий, определяющих температурноосадочные деформации плотины и ее основания.
Для сооружений на скальных основаниях расстояния между постоянными швами определяются в зависимости от вышеперечисленных факторов и колеблются в пределах от 9 до 30 м. В табл.15.1 приведены данные о размерах секций плотины (расстояние между температурными швами) по построенным и строящимся высоким плотинам на скальных основаниях. Расположение постоянных температурных швов увязывают с намечаемой схемой пропуска строительных расходов, схемой расположения основных водопропускных отверстий с размерами турбинных блоков здания ГЭС и насосных станций и т.д. Обычно в этих случаях в каждой секции располагают по одному водосливному пролету или по одному агрегату ГЭС (рис.15.1,а).
Для сооружений на мягких основаниях расстояние между постоянными осадочными швами может быть значительно большим, чем на скальных основаниях (до 60 м. и более). В этом случае каждая секция может включать в себя несколько водосливных пролетов или блоков агрегатов (рис15.1,б).
Временные швы называют строительными и устраивают для тех же целей, что и постоянные, но только для строительного периода. Поэтому они в основном рассчитываются на восприятие температурных деформаций, связанных с температурными колебаниями от экзотермического разогрева бетона в строительный период и последующего его остывания под воздействием наружного воздуха.
В период остывания блоков вертикальные строительные швы раскрываются, образуя между блоками щели. Поэтому к моменту нагружения сооружения эксплуатационными нагрузками эти «щели» должны быть ликвидированы или конструкция и взаимные расположения швов должны быть таковы, чтобы обеспечивать совместную монолитную работу отдельных блоков при наличии между ними небольших щелей.
Процесс ликвидации щелей в вертикальных строительных швах между блоками бетонирования обычно называют омоноличиванием сооружения. Омоноличивание швов осуществляется заполнением щелей материалом, способным передавать возникающие между блоками усилия. При этом при небольших раскрытиях швов применяют нагнетание цементного раствора под давлением (способ цементации), а при наличии широких объемных швов - метод заполнения бетоном.
Монолитность горизонтальных межблочных швов достигается специальной обработкой поверхности, обеспечивающей хорошую связь блоков бетонирования. На поверхности блоков после окончания бетонирования образуется так называемая цементная пленка, обладающая большой «пористостью». Обработка поверхности и преследует цель ликвидации такой пленки. Для этого используют различные методы обработки поверхности сжатым воздухом, водой под давлением, механическими щетками или с помощью пескоструйного аппарата. Как показали исследования, прочность горизонтального шва и его водонепроницаемость существенно зависят от длительности перерывов в бетонировании блоков. При регулярной укладке бетона и перерывах в бетонировании, не превышающих 15 дней, обработанный шов мало отличается от монолитного бетона по водонепроницаемости и прочности. Наоборот, при больших перерывах в бетонировании строительный шов существенно отличается по свойствам от монолитного бетона.
