§ 6.1. Гидроизоляция железобетонных сооружений (ч. 4)
Противофильтрационные экраны из асфальтовых армированных матов с защитой деревянной опалубкой из досок и прижимных брусьев успешно эксплуатируются уже свыше 25 лет на плотинах Маткожненской, Широковской и Ульбинской ГЭС, где они были осуществлены по предложению П.Д. Глебова [39]. В подводной зоне никаких повреждений экранов не наблюдалось, а в зоне переменных горизонтов, несмотря на ежегодную их окраску горячим битумом, древесина все же была повреждена в результате гниения, а потому в этой зоне защиту гидроизоляции рекомендуется выполнять из морозостойкого железобетона.
Состав и свойства асфальтокерамзитобетона приведены в табл. 2.6 и 2.9, а технико-экономические характеристики экранов — в табл. 6.5. Пример расположения противофильтрационного экрана в плотине применительно к суровым климатическим условиям дан на рис. 6.4, а.
Таблица 6.5
| Характеристики | Оклеечное покрытие + деревянная обшивка (10 см) (рис. 6.4, б) | Асфальтокерамзитобетон (12 см) + обшивка (5 см) (рис. 6.4, в) | Асфальтокерамзитобетон (12 см)+ железобетонные плиты (7 см) (рис. 6.4, г) |
Пеноэпоксид (5 см) + стеклопластик — 3 слоя (5 см) (рис. 6,4, д) |
| Общий расход материалов, кг/м2 | 145 | 155 | 205 | 12 |
| Стоимость покрытия, руб./м2 | 27,70 | 29,50 | 30,70 | 47,60 |
|
В том числе: материалы машины и электроэнергия заработная плата рабочих Общая стоимость с начислениями |
19,50 2,44 6,75 35,30 |
14,40 4,60 10,50 37,40 |
16,50 5,20 9,00 39,10 |
46,40 0,14 1,03 60,30 |
| Трудозатраты, чел.-ч/м2 | 6,0 | 11,0 | 9,6 | 3,1 |
Экономическая эффективность противофильтрационных экранов весьма высока; так, при сокращении расхода цемента всего на 100 кг/м3 сокращение его стоимости только в верховой части тела плотины глубиной 3 м превысит 60 руб./м2. Следует подчеркнуть, что столь значительное сокращение стоимости достигается также благодаря поточной технологии бетонных работ и использованию экрана в качестве опалубки боков бетонирования. В экономических расчетах выполнение асфальтовых работ предполагалось в основном вручную, а при их индустриализации на Андижангидрострое экран из сборных железобетонных плит толщиной 10 см со слоем асфальтокерамзитобетона той же толщины стоил 26—20 руб./м2 (Изв. ВНИИГ, т. 128, 1979 г.).
Большим достоинством предлагаемых конструкций противофильтрационных экранов является их высокая трещиноустойчивость — трещины в основном бетоне до 5 мм не нарушают их водонепроницаемость, а литой асфальтокерамзитобетон обладает еще и способностью самозалечивания трещин, что подтверждается натурными наблюдениями на плотине Андижанской ГЭС и плотине Эль-Гриб в Алжире [55].
Применение полимерных материалов для противофильтрационного экранирования бетонных плотин весьма перспективно.
На крупных гидротехнических сооружениях полимерные окраски впервые были осуществлены в 1961 г. на бетонной плотине д'Эш-Сюр-Сюр в Люксембурге. Эта гравитационная плотина (высотой 50 м и длиной 1,80 м) из гидротехнического бетона нуждалась в гидроизоляционной защите из-за выщелачивающей агрессивности мягкой воды горного водохранилища и относительно сурового климата. Вся напорная грань плотины на площади свыше 10 000 м2 была покрыта наиритным (хлоропреновым) каучуком толщиной 1—1,2 мм. Такие покрытия к тому времени уже достаточно широко использовались для защиты резервуаров в США, где фирма «Дюпон» изготавливает такой каучук с 1941 г. под названием «неопрен KNP».
В частности, на р. Лос-Анджелес была построена надувная плотина длиной 46 м и высотой 1,75 м в виде шланга из нейлоновой ткани с неопреновым покрытием со стенкой толщиной 3,2 мм и диаметром 2,8 м, который был закреплен на бетонном флютбете анкерными болтами.
В ФРГ наирит выпускается (фирмой «Байер») под названием «байпрен», во Франции — «бутиклор», в Японии — «денка-неопрен». Неопреновые покрытия водо- и атмосфероустойчивы, длительно сохраняют эластичность; однако в надводной зоне плотины д'Эш-Сюр-Сюр для повышения их атмосфероустойчивости они сверху были еще перекрыты краской на основе хлор-сульфированного полиэтилена (ХПСЭ) под фирменным названием «хайпалон».
Неопрен весьма экономичен; в США он стоит около 1 долл/кг, в ФРГ 4—5 марок/кг. В СССР он выпускается под названием «наирит» по ТУ МХП 1562–54 по цене 83,2 коп/кг, применяется для гуммировочных составов и в качестве основного компонента битумно-наиритных мастик БНК (см. § 1.1).
Следует отметить, что неопрен используется в гидротехнике и как антикоррозионный материал: например, в ФРГ с его помощью защищен резервуар для воды емкостью 7 000 м3, а в Австрии — металлоконструкции Дунайской ГЭС, в Италии — тонкостенный акведук ГЭС Мольвино.
Однако наиболее распространены для защиты крупных гидротехнических сооружений эмали и мастики на основе эпоксидных смол. Эпоксидные покрытия отличаются повышенной прочностью и долговечностью, что было установлено уже при первом опыте их применения.