Разработка научно обоснованных методов омоноличивания бетонных плотин цементацией температурно-усадочных швов

• Автор: Аргал, Эдгар Серафимович
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

Введение. Общая характеристика работы

Слава 1 Обзор отечественного н зарубежного опыта омоноличнвания бетонных плотин

1.1 Возведение бетонных плотин с использованием метода столбчатой разрезки и их омоноличивания

1.1.1 Разрезка плотины и задачи омоноличивания

1.1.2 Основные принципы организации, производства и контроля качества работ по цементации швов.

1.2 Работы отечественных авторов в области омоноличивания бетонных плотин

1.3 Некоторые новые решения по возведению и омоноличиианию

плотин

1.4 Зарубежная практика работ по омоноличиванию плотин цементацией швов.

1.5 Задачи исследований.

Слава 2 Исследование условий омоноличивания плотин

2.1 Раскрытие строительных швов
2.1.1 Расчтное раскрытие шва
2.1.2 Пути и стадии формирования строительного шва как организованной трещины
2.1.3 Особенности раскрытия наклонных и ступенчатых швов
2.2 Гидравлические характеристики шва
2.2.1 Пропускная способность шва.
2.2.2 Оценка гидравлической проходимости реального шва.
2.2.3 Герметичность карт цементации
Выводы по главе 2.
Глава 3 Исследование связи .давления цементации с напряжннодеформированным состоянием плотины
3.1 Оценка механических свойств массива бетонной плотины со строительными швами
3.2 Определение допустимого давления цементации аналитическим способом
3.3 Натурные исследования статической работы бетонных столбов плотины при цементации швов
3.3.1 Организация и методика исследований.
3.3.2 Особенности деформирования и изменения несущей способности бетонных столбов плотины
3.3.3 Оперативный способ определения допустимого давления цементации .
3.4 Регулирование напряженнодеформированного состояния плотины с помощью цементации швов
3.4.1 Особенности статической работы плотины в первые годы эксплуатации
3.4.2 Остаточные деформации и дополнительные напряжения
3.4.3 Производство работ
Выводы по главе 3.
Глава 4 Исследование процесса цементации швов
4.1 Состав и свойства цементного раствора
4.1.1 Состав и молеку лярнокинетические свойства раствора
4.1.2 Реологические свойства раствора.
4.1.3 Способы обработки раствора
4.1.4 Изменение свойств раствора при диспергировании
4.1.5 Движение цементного раствора в трубах и шве.
4.2 Стендовые исследования процесса цементации швов.
4.2.1 Исследования на мпых стендовых установках
4.2.2 Крупномасштабные стендовые установки
4.2.3 Методика и результаты исследований
4.3 Аналитический расчйт движения потока нестабильного цементного раствора в карте цементируемого шва
Выводы по главе 4
Глава 5 Разработка новых устройств для цементации швов
5.1 Цементационные выпуски многократного действия
5.1.1 Конструкция и принцип работы выпусков.
5.1.2 Испытания выпусков в свободном состоянии и в блоках стендовых установок
5.1.3 Особенности работы цементационных выпусков с клапаном из пористой резины
5.1.1роизводственные испытания выпу сков
5.2 Новая технология монтажа цементационных систем и контурных уп
лотнений в условиях использования сборной железобетонной опалубки.
Выводы по главе 5
Глава 6 Разработка новых технологий цементации швов и заоблицовочных пустот
6.1 Назначение начальных технологических параметров цементации швов
6.2 Цементация швов при отрицательной температуре бетона
6.2.1 Цементация швов без отогрева бетона.
6.2.2 Цементация швов с отогревом бетона
6.3 Цементация заоблицовочных пустот
6.3.1 Определение размеров пустот.
6.3.2 Определение допустимости пустот.
6.3.3 Инъскторные устройства
Выводы по главе
Глава 7 Контроль и оценка качества цементации швов
7.1 Классификация и сравнительный анализ способов контроля
7.1.1 Прямые способы .
7.1.2 Непрямые способы
7.2 Разработка программы контрольных работ.
7.3 Производство контрольных работ.
7.4 Критерии и методика оценки качества цементации швов
7.5 О критериях состояния арочной плотины
Выводы по главе 7
Выводы и рекомендации
Литература


Перед цементацией проводится промывка закладных цементационных систем и карты, а также гидравлическое опробование, для чего карта обору дуется трубопроводной и запорной арматурой, манометрами для измерения давления и расходомерами. Для измерения дополнительного раскрытия шва устанавливают индикаторы перемещений в местах выхода шва в галерею или на открытую поверхность. Цементный раствор начальной консистенции нагнетают в шов через цементационную систему с постепенной заменой раствора в шве на болсс густой. В первые годы возведения в Советском Союзе омоноличивасмых плагин использовали метод цементации швов с подачей раствора в карту при открытом воздухоотводе и небольшом давлении нагнетания. Полость шва в процессе цементации постепенно замывалась выпадающими в осадок из нестабильного раствора частиц цемента. Впоследствии от этого способа отказались как от требующего значительной длительности цементации и не обеспечивающего требуемого качества заполнения шва. Если предполагается проведение вторичной цементации, дренажную штрабу и систему с клапанными выпусками промывают водой при небольшом давлении. При цементации карты с низкой гидравлической проходимостью в карты, смежные с цементируемой, нагнетают воду с давлением, меньшим давления цементации, что позволяет повысить давление нагнетания раствора и обеспечить дополнительное раскрытие цементируемого шва без опасения вызвать в столбах плотины недопустимые растягиваюшнс напряжения. В процессе цементации контролируют технологические параметры цементации давление в подводящем коллекторе и на воздухоотводе, расход и платность раствора, нагнетаемого в карту и выходящего из воздухоотвода, раскрытие шва. Полученные данные заносят в журнал цементации. Первичный котроль за качеством цементации швов осуществляется непосредственно в процессе производства работ, обработки журналов цементации, наблюдения за средствами измерений. Однако, поскольку цементационные работы являются скрытыми, как правило проводят специальные контрольные работы, в состав которых входит бурение скважин, пересекающих зацементированные швы с отбором керна из зоны пересечения и гидравлическим опробованием этих скважин, ультразвуковое просвечивание зацементированных швов через закладные трубы или буровые скважины и некоторые другие. Такие контрольные работы позволяют в определнной мере оценить, насколько шов заполнен цементным камнем и определить толщину его слоя. Осмотр и лабораторные испытания кернов дают возможность определить физикомеханическис свойства цементного камня его прочностные и деформативные характеристики, сцепление с бетоном стенок шва. По параметрам процесса цементации, тафиксированным в журнале, а также по результатам выполненных контрольных работ оценивают качество цементации. Если на основании анализа этих результатов выполненная цементация карты признана неудовлетворительной, принимают решение о проведении дополнитсльых цементационных работ. С началом строительства первой отечественной бетонной гравитационной плотины с со столбчатой разрезкой строительными швами плотины Братской ГЭС, а затем и первой арочной Ладжанурской плотины вернее на несколько лет раньше, в период их проектирования, были начата разработка новых и уточнение существующих методов статического расчта таких сооружений. В этих трудах рассматривались и вопросы необходимости омоноличивания тела плотины цементацией временных швов. Значительный вклад в эту работу внесли В. И. Бронштейн Р, Вовкушсвский Р, Г. С. Гейнац Р, Л. А. Гордон Р, В. В. Казанков Р, А. Н. Марчук Р, Р, В. Г. Орехов и Г. И. Шимельмиц Р, Р. Р0. Одновременно проводились эксперимегтальные исследования напряжнного состояния и особенностей деформирования плотин со швами работы П. И. Васильева Р, А. В.Вовкушевского , Ц. Г. Гинзбурга Р, Н. С. Розанова Р0, Р2. Особенно следует отметить многолетний труд Е. Н. Елизарова, включавший как теоретические, так и экспериментальные исследования, непосредственно связанные с проблемой необходимости и достаточности омоноличивания бетонных гравитационных плотин со столбчатой разрезкой.