Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Плотины с противофильтрационными элементами из асфальтобетона

Асфальтобетонные противофильтрационные устройства в грунтовых плотинах в виде диафрагм и экранов выполняются из специально подобранных, тщательно перемешенных и уплотненных в горячем состоянии смесей из вязкого нефтяного (дорожного) битума (марок БДН 40/60; БДН 60/90; БДН 90/130) и различных добавок (наполнителей). В качестве добавок используется минеральный порошок, песок, гравий (щебень), подобранные в соотношениях, обеспечивающих максимальную плотность смесей.

Гидротехнические асфальтобетоны подразделяют по следующим признакам:

• По крупности минеральных составляющих на песчаные, мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые;

• По составу органического вяжущего на обычные асфальтобетоны, с применением нефтяных битумов и асфальтополимербетоны с пластифицирующими и структурирующими добавками каучуков и термоэластопластов;

• По консистенции смеси во время укладки на уплотняемые асфальтобетоны с уплотнением укаткой или вибрацией, и литые (легкоподвижные) асфальтобетоны самоуплотняющиеся при укладке, т.е. без уплотнения.

Реологические свойства асфальтобетона достаточно сложны и зависят от его состава. Основными требованиями к асфальтобетонам при подборе состава являются: гарантированное обеспечение эксплуатационных требований: водонепроницаемости, долговечности, коррозионной стойкости (водостойкость), трещиностойкости, исключение возможности разуплотнения, возможности выдавливания (выноса, вымывания) битума; обеспечение возможности самолечения; обеспечение совместности работы с телом плотины и т.д., а также учет влияния на свойства асфальтобетона в конструкции технологии его выполнения.

Многочисленными опытами доказано, что обеспечение водонепроницаемости и водостойкости (а следовательно коррозионной стойкости, морозостойкости) может быть обеспечено при достижении величины остаточной пористости менее 2,8 %. Это достигается соответствующим уплотнением. Для уплотняемых асфальтобетонов - виброуплотнением и укаткой, а для самоуплотняемых литых асфальтобетонов - укладкой слоя, толщина которого не менее определенной, зависящей от состава и условий работы (например, при заливке под воду или на влажную поверхность мелкозернистого асфальтобетона - не менее 0,5 м).

Базовые составы горячих асфальтобетонов характеризуются следующими данными: щебень фр. 5-20 мм - 42-46 %; песок фр. 0-5 мм - 31-36 %; известковый порошок - 18-22%; вяжущее (битум или полимербитумная композиция): в литых асфальтобетонах - 8,5-11,5 %; в уплотняемых асфальтобетонах - 6-9 %.

Производство работ по возведению асфальтобетонных диафрагм и экранов включает три самостоятельных комплексных процесса:

• Приготовление асфальтобетонной смеси и ее транспортировка;

• Производство работ на сооружении по устройству диафрагмы или экрана;

• Контроль качества производства работ.

Все гидротехнические асфальтобетонные смеси (уплотняемые и литые) приготовляются на серийно выпускаемых асфальтосмесителях на асфальтобетонных заводах подобно приготовлению дорожных смесей.

Транспортировка смесей осуществляется автосамосвалами или асфальтовозами.

Укладка в сооружение производится асфальтоукладчиками или специальными механизмами.

Температура асфальтобетонной смеси на выходе из смесителя должна быть в пределах 150- 180°С. Горячая асфальтобетонная смесь не подлежит длительному хранению и должна сразу транспортироваться к месту укладки с остыванием смеси не более чем на 20°С.

Недопустимо расслоение смеси и образование комков. Дальность транспортировки не рекомендуется более 60 км, а для литой смеси ~ более 15 км.

В зависимости от расположения в теле плотины, асфальтобетонные устройства подразделяются на диафрагмы и экраны.

Плотины с диафрагмами

Асфальтобетонные диафрагмы подразделяются:

• по конструкции: на вертикальные, наклонные, переменного наклона и зигзагообразные, в зависимости от расположения в теле плотины (рис. 10.2.1);

• по способу выполнения - на сборные и монолитные.


Толщина диафрагмы определяется расчетом в зависимости от высоты и деформационных характеристик упорной низовой призмы (осадок). Предварительно у гребня плотины толщину диафрагмы рекомендуется применять равной 30-40 см с увеличением к основанию на 0,005-0,008 высоты Н. Конструктивно, как правило, диафрагма состоит из трех частей - переходного слоя со стороны верхнего бьефа, асфальтобетонного слоя в центре и переходного слоя со стороны нижнего бьефа.

Переходные слои служат для равномерной передачи давления от тела плотины на асфальт диафрагмы и для предотвращения выдавливания материала диафрагмы в тело плотины. Они выполняются из песчаных, щебенистых или гравелистых грунтов. Толщина переходных слоев принимается не менее толщины диафрагмы и увязывается с шириной применяемых уплотняющих машин.

Монолитные асфальтобетонные диафрагмы грунтовых плотин и дамб возводятся одновременно с возведением грунтового тела ярусами. Для диафрагм применяются как уплотняемые, так и литые смеси с начальной температурой при укладке не ниже 150°С.

Диафрагма из уплотняемого асфальтобетона возводится с помощью специально для этого предназначенного асфальтоукладчика (рис. 10.2.2.). При этом при укладке слоя одновременно должна осуществляться присыпка его с двух сторон грунтом переходных зон. Вслед за этим осуществляется одновременное уплотнение асфальтобетона и переходных слоев.


Диафрагмы из литого самоуплотняющегося асфальтобетона могут выполняться следующими способами:

• заливкой литой асфальтобетонной смеси в траншею;

• заливкой смеси в разборно-переставную опалубку;

• заливкой смеси в скользящую опалубку.

При заливке в траншею последовательность работ следующая: сначала поверх выполненного яруса диафрагмы послойно насыпается грунт переходной зоны с уплотнением. Затем в нем над прежним слоем диафрагмы разрабатывается траншея равная толщине слоя с помощью одноковшового экскаватора, в которую и заливается очередной слой асфальтобетона. Высота ярусов заливки может составить 1,5 м.

При применении способа с использованием разборно-переставной опалубки последовательность работ следующая (рис. 10.2.3.):

• очищается поверхность асфальтобетона нижнего яруса;

• устанавливается опалубка блока (секция);

• осуществляется укладка асфальтобетонной смеси в отдельные блоки;

• демонтируется опалубка после охлаждения асфальтобетона;

• проверяется качество и составляется акт на скрытые работы;

• отсыпается и уплотняется грунт переходных зон с обеих сторон.


Рекомендуемая высота блока определяется возможностями уплотнения грунта переходных зон, но не менее минимальной толщины слоя, достаточного для самоуплотнения асфальтобетона. Температура асфальтобетонной смеси должна быть не ниже 140°С. Остывание - до температуры не выше 40°С. Время охлаждения может составлять до 1 суток зимой и 3 суток летом.

Контроль качества производства работ состоит из трех этапов: входного, операционного и приемочного.

На всех этапах производятся необходимые испытания в строительной лаборатории, а на сооружении необходимые геодезические съемки.

В отечественной практике наиболее высокой плотиной с асфольтобетонной диафрагмой является плотина Ирганайской ГЭС (рис. 10.2.4). Строится плотина Богучанской ГЭС. Та и другая плотины возводятся с применением литого асфальтобетона.


Среди специалистов нет единого мнения о преимуществах литого асфальтобетона или жесткого уплотняемого асфальтобетона. Опыт укладки литого асфальтобетона на строительстве Ирганайской ГЭС оказался положительным, а на строительстве Богучанской ГЭС в суровых климатических условиях выявились ряд недостатков, являющихся, в основном, следствием серьезных нарушений технологии. Это ещё раз подтверждает необходимость неукоснительного точного соблюдения технологии выполнения всех элементов.

В принципе, каждый из рассмотренных методов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому применение того или иного типа асфальтобетона должно быть итогом проектных проработок с учетом конкретных условий строительства.

Плотины с экранами

Монолитный асфальтобетонный противофильтрационный экран - это бесшовное покрытие, располагающееся на поверхности откоса или дна бассейна. Конструктивно экран включает основание под асфальтобетон, покрытие (подготовку), само асфальтобетонное покрытие и поверхностный (защитный) слой.

Основанием экрана является специально подготовленная поверхность защищаемого сооружения. Основанием может служить: спланированный, обработанный гербицидом и уплотненный слой грунта тела сооружений; подготовка из песчано-гравийного грунта с обработкой или без обработки разжиженным битумом или эмульсией; переходный слой из пористого асфальтобетона или битумно-минеральной смеси. Выбор конструкции основания зависит от конкретных условий, от типа, свойств и грансостава тела сооружения.

При устройстве экрана на откосах каменно-набросных плотин из крупнообломочного материала требуется укладка по откосу выравнивающего уплотненного слоя по типу фильтра. Поверхность этого слоя проливается битумом.

Само асфальтобетонное покрытие может быть трех типов: однослойное, двухслойное и трехслойное. Выбор типа покрытия и его конструкция зависит от типа сооружения, его высоты, возможных осадок и др.

При выполнении экрана из уплотняемого асфальтобетона смесь укладывают при помощи асфальтоукладчиков слоями 5-10 см при температуре 140-170°С.

Уплотнение смеси производится непосредственно вслед за ее укладкой в две стадии. Первая стадия - предварительное уплотнение при высокой начальной температуре смеси (140-170°С) до плотности 0,97-0,99, определяемой в лаборатории. Уплотнение обеспечивается уплотняющими рабочими органами асфальтоукладчика и самостоятельными уплотняющими машинами, перемещающимися вслед за асфальтоукладчиками.

Механизмы для предварительного уплотнения не должны «утопать» в слое, для чего они должны иметь малые статические и динамические давления на смесь.

Вторая стадия - окончательное уплотнение смеси при более низких температурах (менее 130°С) до требуемого коэффициента уплотнения. Для этого используется серийно выпускаемые дорожные вибрационные и гладкие катки.

Технологическая схема и применяемые механизмы зависят от длины уплотняемой полосы. Например, для откосов длиной 25-200 м применяется следующая схема (Рис.10.2.5):

• грунтовая поверхность откоса планируется автогрейдерами или бульдозерами, для перемещения грейдера по откосу используется тяговый трос экскаватора-драглайна;

• откос обрабатывается водным раствором гербицида;

• грунт на откосе уплотняется прицепным вибратором, перемещаемым на пологих откосах трактором, а на крутых - тяговым тросом экскаватора;

• укладка переходных слоев и асфальтобетона основного слоя осуществляется дорожным асфальтоукладчиком, предварительное уплотнение - двумя легкими виброкатками, а окончательное - виброкатком массой 6-8 т. Перемещение асфальтоукладчика, виброкатков, автосамосвала или перегрузочной тележки (на крутых откосах) осуществляется с помощью специальной эстакады с лебедками;

• поверхностная обработка при необходимости наносится автогудронатором, распределение каменной крошки или песка шлангом набрызг-машины;

• при устройстве двух, трехслойных экранов применяются два-три комплекта машин, работающих последовательно на укладке каждого слоя;

• на всех стадиях строительства экранов должен осуществляться технический контроль качества производства работ.


Асфальтобетонные экраны могут выполняться и из сборных асфальтобетонных элементов, укладываемых непосредственно на грунтовое основание. Дополнительно в производственном процессе, кроме элементов присущих монолитным экранам, добавляются элементы изготовления асфальтобетонных сборных элементов, транспортировка их к месту укладки и укладка в экран.

Транспортировка элементов осуществляется или автомобилями или трейлерами отдельными плитами в штабелях или тюфяками, намотанными на барабан.

Укладка сборных элементов осуществляется в один или несколько слоев вдоль откоса обычно встык с шириной швов между элементами 5-15 см. Швы заполняются горячей литой асфальтобетонной смесью.

Имеет место также выполнение экранов из литых асфальтовых бетонов и растворов (в том числе подводная заливка). При подводной заливке асфальтовоз размещается на гребне откоса и из него подается асфальт, стекающий вниз по откосу. Для подводной заливки используют размещенную на понтоне бетонолитную трубу, по которой асфальт доставляется непосредственно к метсу укладки.

Производство гидротехнических работ. Часть 1. Учебник для вузов. - Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????