Водонепроницаемость гидротехнических сооружений

Водонепроницаемость гидротехнических сооружений

ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ имеет целью свести к минимуму потерю воды в гидротехнических сооружениях, устранить вредное влияние проникающей в сооружения воды на устойчивость последних и уменьшить работу по отводу воды, проникшей через преграду. Главнейшие материалы, применяемые для достижения водонепроницаемости гидротехнических сооружений, следующие: раствор и бетон на портландцементе, асфальт и гудрон, дерево, резина, просмоленный холст, набивка и различные патентованные составы.

Раствор и бетон на портландцементе играют главнейшую роль в достижении водонепроницаемости при постройке плотин (каменных, железобетонных, земляных и из каменной наброски), диафрагм, судоходных шлюзов, сухих доков, уравнительных башен в гидросиловых установках, железобетонных напорных трубопроводов и водопроводящих тоннелей. Во всех перечисленных случаях задача сводится к устройству водонепроницаемого слоя из цементного раствора или бетона, которым покрывается смоченная поверхность сооружения. Слой раствора может иметь толщину от нескольких сантиметров (железобетон) до 1—2 м (каменные плотины очень большой высоты). При небольшой высоте плотин и напоре воды от 5 до 20 м достаточно иметь слой с затиркой из раствора состава 1:2 толщиной от 3 до 10 см. Американские каменные плотины, исключительно большой высоты, нередко имеют переднюю часть профиля, выполненную из одного раствора на толщину до 1,50—1,90 м при составе раствора 1:2 и 1:2,5. Степень водонепроницаемости бетона и раствора зависит от многих условий, прежде всего - от состава и, в частности, от количества цемента и размера зерен песка. Чем меньше цемента, тем слабее водонепроницаемость. Что касается песка, то песок, имеющий 25% зерен мельче 0,25 мм и 10% мельче 0,15 мм, обычно дает при составе 1:3 раствор значительной водонепроницаемости. Щебень и высевки из него по сравнению с песком и гравием всегда дают менее водонепроницаемые бетоны и раствор, отличаясь в то же время неоднородностью состава. В этом отношении многое зависит от свойств местного песка или гравия. Далее, водонепроницаемость зависит от тщательности перемешивания и, в особенности, от тщательного смачивания уложенного раствора за время его твердения, т. е. в течение почти 2 недель. За этот период уложенный раствор не должен пересыхать, будучи при этом защищен от солнечных лучей. Большую роль играет влажность укладываемого бетона или раствора. Американцы для увеличения водонепроницаемости бетона до сих пор применяют способ Сильвестра: оштукатуренный бетон покрывается мыльным раствором (75 граммов на 1 литр воды) и через 24 часа - раствором квасцов (12,5 граммов на 1 литр воды). Способ дорог, но дает хорошие результаты. В случае действия сильного мороза на напорную грань плотины единственно верный способ получения действительно прочной и водонепроницаемой поверхности - это устройство облицовки с расшивкой швов на глубину 5 см с заполнением их раствором состава 1:1. Надо отметить, что водонепроницаемость покрытия из бетона, раствора или облицовки в ближайшие годы после постройки заметно возрастает, что надо объяснить заилением пор. В последние 10 лет особенное распространение получила исключительно прочная штукатурка (торкрет или ганит), накладываемая слоями толщиной в 5—6 мм при составе смеси цемента и песка 1:2 или 1:3; ганит накладывается при помощи цементной пушки и обладает водонепроницаемостью в 1,5—20 раз большей, чем бетон на растворе такого же состава; влагоемкость его меньше в 1,5—5 раз, а пористость - в 1,5—2 раза. Максимальное число слоев (4—6) ганита кладется в напорных гранях каменных водоудержательных плотин очень большой высоты и в напорных тоннелях с давлением свыше 3,5—4 atm.

Асфальт и гудрон успешно применяются при устройстве водонепроницаемых диафрагм для плотин из каменной наброски и железобетонных, а иногда и земляных. Толщина слоя гудрона обычно 2 см, причем гудрон прикрывается железобетонными плитами. Металлические водонепроницаемые диафрагмы внутри тела плотины в настоящее время не применяются вследствие невозможности ремонта без разборки сооружения; расположение же металла у напорной грани вызвало бы необходимость устройства компенсаторов для устранения влияния температурных изменений. Дерево в брусьях и досках успешно применяется в деревянных плотинах; при этом между двумя рядами досок укладывается просмоленный картон. Водонепроницаемость основания плотины достигается устройством бетонного зуба, упирающегося в плотную скалу. В случае трещиноватой скалы прибегают к цементации основания, т. е. к нагнетанию жидкого цементного раствора. В земляных плотинах водонепроницаемость тела плотины достигается путем устройства диафрагм, а основания - путем устройства замков и диафрагмы из набивки, т. е. смеси глины, песка и гравия. Плотины на мягких грунтах, в целях повышения водонепроницаемости основания, снабжаются деревянными или металлическими шпунтовыми рядами. Резина иногда применяется за границей; она закладывается в местах соприкосновения деревянных брусьев шлюзных ворот с вереяльными столбами, а также в створных столбах и в уплотнениях щитовых затворов; в последних в качестве водонепроницаемого покрытия применяется также металл. Напорные железобетонные трубопроводы в целях водонепроницаемости покрываются ганитом на толщину до 30 мм, в зависимости от величины напора, хотя состав бетона для железобетонных трубопроводов сам по себе отличается значительной водонепроницаемостью.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.