Обработка бетона водой высокого давления

Косолапов А.В., Зерцалов М.Г.

При выполнении работ по реконструкции гидротехнических объектах в основном применяются технологии, существующие уже много лет. Это буровзрывной метод, динамическое разрушение с помощью пневматических отбойных молотков, а в некоторых случаях химические расширяющиеся составы. Так как использование тяжелой техники на гидротехнических объектах практически невозможно  из-за возникающих при ее применении серьезных динамических нагрузок на конструкции, то при проведении работ выбор технологий остается небогатый. При осуществлении такого выбора для ремонта  гидросооружений основными требованиями является не нарушение сполшности сооружения и предотвращение возможности трещинообразования. Так как работы на гидротехнических сооружениях проходят в водоохраной зоне, то особое внимание должно уделяться экологическим последствиям применения той или иной технологии. При эксплуатации гидротехнических сооружений постоянно возникает необходимость ремонта, связанная с повреждениями конструкций в результате:

   - коррозии бетона,

   - коррозии арматуры,

   - механических деформаций,

   - зимнего трещинообразования,

   - прочих воздействий. 

       Для проведения ремонта нужно удалить поврежденный слой бетона, а потом на его место уложить новый. Проблемой в этом случае является то, что трещины часто проникают глубже защитного слоя арматуры (5 см) и убрать бетон не повреждая арматуру становится практически невозможно. трещинообразованием, то химическое разрушение опасно с точки зрения экологии. В этом случае заслуживает внимания европейский опыт обработки бетона водой высокого давления.

Безымянный.jpg

Рис.1. Возможности использования оборудования для разрушения бетона высоким давлением воды.

На рис.1. показан весь спектр возможностей технологии разрушения бетона водой

          Метод разрушения бетона водой высокого давления состоит в том, что на бетонную поверхность воздействует струя воды из форсунки, двигающейся по заданной программе и изменяющей угол атаки, под давлением 1000- 1300 атмосфер. При этом происходит разрушение вяжущего компонента бетона и отдельные куски вымываются из монолитной конструкции. Размер этих фрагментов зависит от прочности бетона и колеблется в диапазоне от нескольких миллиметров до десяти сантиметров. После окончания обработки бетона водой эти фрагменты убирают для последующей утилизации.

         Арматура, при воздействии на нее воды под таким давлением полностью очищается не только от частиц бетона, но и от всех следов коррозии.

Безымянный1.jpg

Рис. 2. Сравнение адгезии на контактной поверхности (прочность образцов на разрыв)

           Данная технология позволяет производить локальные выборки бетона не только необходимых размеров, но и на нужную глубину.

           Как показывают проведенные в Швеции исследования, после обработки водой высокого давления, сцепление старого и нового бетона намного выше, чем их сцепление при снятии старого бетона с помощью отбойного молотка.[1]

            Комплект оборудования для производства работ по данному методу состоит из гидростанции и робота с манипулятором, на котором смонтирован защитный кожух, под которым находится форсунка и направляющая, по которой она передвигается в процессе работы. Внешний вид робота показан на рис.2.

Безымянный2.jpg

Рис. 2. Внешний вид робота с манипулятором и защитным кожухом.

 Примеры использования

 Ремонт плотины гидроэлектростанции Midskog ( Швеция )

 Плотина гидроэлектростанции Midskog  на реке Indal является частью гидросистемы северной Швеции. Она была построена в 1940 году и состоит из земляной и бетонной дам. Общая протяженность по верху 1404 метра, из которых 390 метров – железобетонная часть. Наивысшая отметка над уровнем земли 27 метров. Приблизительный объем воды проходящей через гидроэлектростанцию Midskog - 370 кубометров в секунду. Высота сброса воды – 29 метров. На станции установлены три турбины вырабатывающие 125 мВт.

       В процессе эксплуатации в теле железобетонной части плотины образовались микро- и макротрещины. Задача, поставленная перед подрядной организацией – NCC (Nordic Concrete Company), состояла в том, чтобы удалить бетон на поверхности площадью 2200 квадратных метров и на глубину от 3 до 10 сантиметров.

       Для выполнения этой работы было использовано оборудование фирмы Conjet AB, состоящее их гидроагрегата 120\1200, с расходом воды 120 литров в минуту и давлением 1200 атмосфер, водяной насос был подключен к дизельному двигателю мощностью 400 лошадиных сил. Вспомогательное оборудование, фильтры для воды, водяной бак и прочее было смонтировано в 20-ти футовом контейнере и установлено на гребне плотины (рис.3.).

Безымянный3.jpg

Рис. 3. Вид на плотину во время производства работ

   Работа по удалению бетона проводились следующим способом. На поверхность бетона устанавливали платформу Jetframe, по сути напоминающую координатный станок. Для того, чтобы достать до всех участков  плотины, нуждавшихся в ремонте, платформу смонтировали на телескопической мачте Skylift. Высоким давлением воды смывали бетон на необходимую глубину по всей площади , перекрываемой платформой и после окончания работ на данной захватке, переставляли ее на следующую, где весь цикл повторялся.

   Работы были начаты в апреле 1991года и закончены в июле.

 Ремонт и модернизация гидроэлектростанции на реке Drava ( Словения )

       Каскад гидротехнических сооружений на реке Drava (Словения) строился  в течение 60 лет, с1918 по 1978 год.

Безымянный4.jpg

Рис. 3. Разрез турбины      

Безымянный5.jpg              

Рис.4. Схема производства работ

         Последняя реконструкция ГЭС проведенная в 1996 году, предусматривала увеличение диаметра турбин с 4 метров 65 сантиметров до 6 метров 33 сантиметров. Таким образом, было необходимо снять лицевой бетон в трубе на высоту 5 метров 25 сантиметов. Всего на каждой турбине нужно было удалить 65 кубических метров бетона. С помощью оборудования для разрушения бетона высоким давлением воды эти работы были выполнены. Производительность уборки бетона на данном объекте составила около 1 кубометра в час. 

Безымянный6.jpg

Рис.5. Производство работ по реконструкции ГЭС на реке Драва.

       Работы проводила словенская фирма Gradis. Оборудование, использованное в этом проекте, состояло из  установки Robot, гидроагрегата и гидронасоса приводимого в действие с помощью дизельного двигателя мощностью 750 лошадиных сил, выдававшего давление 1400 атмосфер при потоке воды 194 литров в минуту.

         Полное отсутствие запыленности и вибраций при использовании технологии обработки бетона водой высокого давления делает затруднительным сравнение с другими методами, (разве только с методом алмазной резки и сверления железобетона) так как сложно сравнивать существующие для этих методов данные с нулевыми показателями в случае алмазных технологий.

         На основании изложенного материала можно отметить, что метод обработки бетон водой высокого давления при ремонте и реконструкции гидросооружений является инновационным и обладает во многих случаях следующими преимуществами по сравнению с разрушающими методами:

   - не нарушает монолитности и сплошности гидротехнических сооружений;

   - не приводит к трещинообразованию;

  - позволяет повысить производственную безопасность работ по ремонту и реконструкции гидросооружений;

   - является  экологически наиболее чистым и поэтому более предпочтительным с точки зрения охраны окружающей среды.


Литература

1. Johan Silfwerband. Theoretical and experimental study of strength and behavior of concrete bridge decks/ Meddelande 1987 # 149 Institutionen fȍr byggnadsstatik kungl. Tekniska Hȍgskolan, Stockholm

2. Зерцалов М.Г., Зимнюков В.А., Косолапов А.В. Зарубежный опыт использования технологии обработки бетона водой высокого давления при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений.




Возврат к списку

© Национальная Ассоциация Алмазной Резки и Сверления, 2014
Создание сайтов: eFuture Web Services