Применение литых бетонов в гидротехническом строительстве
Сущность литых бетонов
Литые бетонные смеси - это бетонные смеси с высокой осадкой конуса, не требующие принудительного уплотнения, самоуплотняющиеся под действием гравитационных сил воды, цемента, заполнителей.
Начало широкого применения литых бетонных смесей относят к началу 20 века. Однако, длительное время применение литых бетонных смесей, было ограничено в силу ряда недостатков, присущих литым бетонам того времени. В первую очередь это было связано с их относительно низкой прочностью (при одинаковом расходе цемента) по сравнению с бетонами, уплотняемыми с помощью вибрирования. Появившееся в 30-х годах вибрирование позволило обеспечить уплотнение более жестких бетонных смесей и снизить расход цемента. Это привело к тому, что литые бетоны преимущественно стали использоваться при укладке бетона в густоармированные конструкции, обделки тоннелей и при омоноличивании конструкций.
Литые бетоны, используемые в последние годы и базирующиеся на основе последних достижении технологии бетона и бетонных работ, практически лишены недостатков литых бетонов прошлого века.
Современные литые бетоны характеризуются широкими пределами различных марок, а литые бетонные смеси обеспечивают разнообразные требования по срокам схватывания, по перекачиванию на большие расстояния (до 1,5 км), бетонирования при отрицательных температурах воздуха и т.д. В основе всех этих возможностей лежит использование современных водоудерживающих добавок и микронаполнителей, обеспечивающих такие проектные требования, которые ранее обычно достигались за счет перерасхода цемента. Укладка бетона без виброуплотнения и возможность перекачивания смесей на значительные расстояния повышают интенсивность бетонирования и существенно снижают трудоемкость и энергоемкость бетонных работ.
Характерной особенностью последних лет развития технологии литых бетонов является разработка составов литых бетонных смесей, предназначенных для массивных блоков. Это стало возможным в связи с разработкой составов малоцементных литых бетонных смесей с ограниченным экзотермическим разогревом, что необходимо для обеспечения термической трещиностойкости массивных блоков особенно в гидротехническом строительстве.
Примерами применения высокопластичных бетонов, перекачиваемых на большие расстояния, является бетонирование железобетонных конструкций причалов нефтяного терминала порта г. Приморский, опытная укладка кавитационностойких бетонов на Саяно - Шушенской ГЭС и Бурейской ГЭС, а также работы по заполнению затюбингового пространста и сводовой части тоннеля на девирационном туннеле Ирганайской ГЭС.
Основой совершенствования литых бетонных смесей и эффективности их использования в гидротехническом строительстве является использование новых комплексных добавок ЦМИД-4 и ГПМпор. Применение этих добавок для приготовления литых бетонных смесей позволяет получить высокотехнологичные самоуплотняющиеся бетонные смеси различных марок повышенной подвижности с ОК до 28см. без увеличения расхода цемента. Это повышает возможность и целесообразность применения литого бетона не только для тонкостенных конструкций, но и для массивных блоков при возведении бетонных плотин.
Примерами применения литых бетонных смесей в массивных блоках бетонных плотин являются соответствующие опытные блоки на строительствах Саяно-Шушенской и Бурейской ГЭС,
Опыт применения литого бетона на строительстве Саяно-Шушенской ГЭС
Опытный блок расположен на сопряжении участка строящегося водосброса с днищем водобойного колодца (рис. 25.1.). Размеры опытного блока в плане на отметке 514,о м. составили 7,5х7,5м. Общий объем блока составил 348 м 3 .
Подача бетонной смеси осуществлялась бетононасосом «CLFA» РС 506/309 по бетоноводам на расстояние около 100 метров.
На криволинейных участках блока применялась адсорбирующая опалубка с применением нового материала Zemdrain, вместо обычно применяемого слоя из мешковины.
Основной целью работы являлась отработка технологии выполнения бетонных работ с применением литых и самоуплотняющихся бетонов с имитацией в натуральную величину массивных блоков поверхностного водослива на криволинейных и наклонных участках строящегося берегового водосброса.
В ходе выполнения бетонных работ установлено:
• применение бетонной смеси с добавкой ЦМИД-4 позволило получить высокотехнологичную бетонную смесь высокой подвижности с ОК=23-25см на месте укладки, обеспечить связность и нерасслаиваемость, тем самым, обеспечить свободную перекачиваемость ее бетононасосом на расстояние до 100 метров и высоту 14м. и хорошую удоукладываемость без традиционного вибрирования, с незначительным побуждением;
• отмечена высокая растекаемость бетонной смеси, что позволило осуществлять ее подачу только в одну точку (центр бетонируемого блока) и распространения в радиусе до 7м.;
• применение бетонной смеси с добавкой ЦМИД-4 уменьшило расход цемента до 50 кг по отношению к рекомендуемым расходам цемента для данного вида бетона, тем самым позволило снизить максимальные температуры разогрева бетона и исключить трещинообразование;
• низкое водоцементное отношение бетонной смеси, отсутствие водоотделения и расслоения, обеспечили проектные требования к бетону по водонепроницаемости и морозостойкости;
• применение высокоподвижных бетонных смесей позволило повысить интенсивность бетонирования, тем самым снизить трудозатраты на укладку и уплотнение бетонной смеси;
• подтверждена возможность применения сетчатой металлической опалубки, из которой не наблюдалось вытекание высокоподвижной бетонной смеси и цементного молока.
По результатам испытаний образцов бетона установлено, что плотность, прочность бетона на сжатие и на растяжение при раскалывании соответствует проектным требованиям.
На основании полученных данных рекомендовано:
• применять высокоподвижные бетонные смеси с добавкой ЦМИД-4 при бетонировании конструкций ГТС, в том числе криволинейных участков строящегося берегового водосброса с применением любых типов опалубки и без применения специальных мероприятий по герметизации стыков и зазоров между щитами;
• использовать бетононасосы в технологической схеме выполнения бетонных работ с подачей бетонной смеси по бетоноводам;
Опыт применение литого бетона на строительстве Бурейской ГЭС
На опытных блоках Бурейской ГЭС отрабатывалась технология применения литого бетона для водосливных граней плотины, к бетону которых предъявляются высокие требования по морозостойкости, трещиностойкости и стойкости к кавитационным воздействиям потока воды.
Эта технология включала:
• применение для приготовления бетонов добавок нового поколения;
• применение высокоподвижных бетонных смесей с осадкой конуса до 22-24см.;
• применение нового нетканого материала Zemdrain для создания адсорбирующего слоя опалубочных щитов.
Материал Zemdrain (поставщик фирма «Max Frank», Германия) - нетканый материал, изготовленный из тонких полипропиленовых волокон, образующих листовой материал с большим количеством мелких пор контролируемого размера, проницаемых для воздуха.
Применяется для обшивки внутренних стенок опалубки при изготовлении железобетонных конструкций. Хорошая воздухопроницаемость материала способствует устранению воздушных пузырей, скапливающихся на внутренней поверхности опалубки при вибрировании бетона, что приводит к значительному повышению поверхностной плотности бетона, устранению раковин и мелких пор. После распалубки бетонные грани представляют собой практически гладкие поверхности.
Исследования проводились в период с 21.05.06 по 04.06.06.
При бетонировании опытных блоков использовались бетонные смеси с добавками ЦМИД-4 и ГПМпор различной подвижности - 6-8см, 18-20см, 22-24см.
Основным средством температурного регулирования в блоках являлось трубное охлаждение. Максимальные температуры в бетоне без трубного охлаждения достигали 68°С, с трубным охлаждением - 48-51 °С (шаг труб - 0,75м, длительность охлаждения - 6 суток). Температура воздуха составляла 13-17°С, температура бетонной смеси - 17-25°С.
В результате опытных работ установлено:
• По технологическим характеристикам бетонные смеси с добавками ЦМИД-4 и ГПМпор близки между собой.
• Бетонные смеси обладали хорошей связностью, удобоукладываемостью, отсутствием водоотделения и не расслаивались при укладке в том числе и при ОК=22-24 см.
• Применение опалубочных щитов с материалом Zemdrain позволяют получить качественные бетонные поверхности.
Общие выводы по применению литого бетона:
Выполненные опытные работы по отработке технологии бетонирования водосливных граней плотин с использованием литых бетонных смесей на строительствах Саяно-Шунейской и Бурейской ГЭС в обоих случаях показали возможность достижения высокого качества бетонных водосливных поверхностей при гарантированном обеспечении прочности, морозостойкости и ковитационной стойкости бетона водослива. Вместе с тем это еще первый опыт применения и безусловно потребуется еще дополнительная отработка ряда производственных факторов применительно к конкретным условиям и объемам.
Экономическая целесообразность применения литого бетона при бетонировании массивных блоков требует дальнейшего изучения.