§ 6.1. Гидроизоляция железобетонных сооружений (ч. 3)

3. Гидроизоляция напорных граней крупных бетонных плотин, как правило, не устраивается из-за отсутствия простых и надежных гидроизоляционных покрытий. Это вызвано прежде всего весьма тяжелыми условиями эксплуатации такой гидроизоляции — она подвергается интенсивному воздействию волновых и ледовых нагрузок, судов и плавающих тел, резкопеременным температурным перепадам, а также действию напора воды и выщелачивающей агрессии мягкой воды водохранилища. Все это определяет очень жесткие требования, которым не удовлетворяет большинство гидроизоляционных покрытий.

Уже при строительстве первых бетонных плотин для повышения их водонепроницаемости стали применять цементную торкрет-штукатурку, которая, однако, из-за низкой трещиноустойчивости оказалась недолговечной. Поскольку даже в настоящее время гидросооружения предлагается защищать различными цементными покрытиями, приведем примеры плотин с торкретной гидроизоляцией (табл. 6.3). Перечень неудачных решений, приведенных в табл. 6.3, можно продолжить, однако после 1939 г. цементный торкрет перестали применять — было установлено, что его можно использовать лишь на сильно армированных сооружениях с расчетным раскрытием трещин менее 0,1 мм. Ремонт многих бетонных плотин стал крайне необходимым: достаточно отметить, что водохранилища плотин Арно и Саларно в Италии пришлось спустить, удалить 2 500—4 000 м³ разрушенного бетона и уложить новый бетонный слой толщиной 1,5—3 м, общим объемом 14 000—15 000 м³, а на многоарочной плотине Гем Лейк в США — арки заполнить бетоном, превратив ее таким образом в гравитационную. На гравитационной плотине Баркер (США) через 30 лет эксплуатации бетон разрушился на глубину до 1 м, вследствие чего в 1946—1947 гг. был проведен дорогостоящий ремонт: после удаления разрушенного бетона были установлены железобетонные плиты на анкерах, и в зазор за них сначала был засыпан щебень, а затем нагнетали цементный раствор (способ «препакт-бетона»). Таким образом была устроена новая облицовка толщиной 0,9—2,7 м, с общим объемом бетона свыше 13 000 м³. Аналогичным способом был отремонтирован в 1949 г. шлюз на р. Мононгахилла (США), а в 1950 г.— Нью-Йоркский шлюз, но здесь препакт-бетон выполнялся за деревянной опалубкой и металлической обшивкой.

Таблица 6.3

В Англии подобные разрушения бетона и торкрета произошли на плотинах Майнтрог, Хенд Мур, Тросфайнис и Чайфайнис, в связи с чем в 1944 г. они были отремонтированы торкретбетоном по заанкеренной металлической сетке из катанки диаметром 4,2 мм, с разделкой трещин асфальтовой мастикой при общей толщине торкрет-бетонной облицовки 0,8—1,2 м. Через 14 лет облицовка растрескалась, и в 1958 г. был вторично произведен ремонт: на напорной грани была устроена оклеечная гидроизоляция из материала типа стеклорубероида с защитой железобетонными плитами толщиной 12 см [62, 108].

Актуальным стал вопрос об использовании противофильтрационных экранов из асфальтовых материалов с защитой железобетонными плитами. Один из первых таких экранов был сооружен на плотине Флоуренс Лейк (США). На ней за 15 лет эксплуатации появились протечки и трещины, и она была отремонтирована торкретным покрытием толщиной 5—7 см, но уже через два года оно разрушилось, и тогда в 1947 г. на плотине был устроен противофильтрационный экран из рулонного материала типа гидроизол (гидромат), защищенный железобетонными плитами из особо плотного гидротехнического бетона толщиной 10 см. Такая гидроизоляция прослужила без какого-либо ремонта в течение 20 лет. На плотинах Аггер в ФРГ, Хоршпрангет в Швеции, Маринума в Японии и на ряде других были выполнены экраны из асфальтобетона толщиной 10—12 см с защитой железобетонными плитами или железобетонной монолитной стенкой толщиной до 28 см. Все эти экраны удовлетворительно работают 20—30 лет («Wasserwirtschaft», 1968, №7).

Подобные технические решения опираются на положительный опыт эксплуатации асфальтовых экранов ряда плотин из каменной кладки и каменной наброски, где они сочетались с железобетонной защитой (табл. 6.4). Этот опыт убедительно подтверждает надежность и долговечность асфальтовых экранов как из асфальтобетона, так и из рулонных материалов. Например, на плотине Эль-Гриб (Алжир) через 20 лет в покровных железобетонных плитах проржавели арматурные соединения, что привело к срыву нескольких плит волнами водохранилища. Во время их ремонта был обследован асфальтобетон экрана, который находился в хорошем состоянии, но все же его испытали ультразвуковым дефектоскопом. Испытание показало, что только в надводной зоне отмечается некоторое старение асфальтобетона с уменьшением динамического модуля упругости примерно на 10 %, а внизу он, наоборот, возрос также примерно на 10 % (колебания модуля от 8 500 до 10 300 МПа), что свидетельствует о высокой его долговечности и надежности («Travaux», 1958, № 286).

Таблица 6.4

Таким образом, для противофильтрационных экранов бетонных плотин можно рекомендовать оклеечную гидроизоляцию с защитой бетонными плитами или деревянной опалубкой в подводной зоне (рис. 6.3, в), а в надводной — теплогидроизоляцию из асфальтокерамзитобетона, защищенную железобетонными плитами из специального бетона высокой морозостойкости или плитами, пропитанными петролатумом либо битумом (рис. 6.3, а и б). Данная рекомендация основывается на описанных выше испытаниях теплогидроизоляции (см. § 2.1) на плотинах Вилюйской и Андижанской ГЭС (Изв. ВНИИГ, т. 128, 1979 г.), ряда морских гидротехнических сооружений на побережье Баренцева и Охотского морей [64].