Диссертация (1141542), страница 9
Текст из файла (страница 9)
ОБСЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОНАЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХСООРУЖЕНИЯХ3.1Оценка состояния бетона в гидротехнических сооруженияхНа практике эксплуатации гидротехнических сооружений известны случаис преждевременными разрушениями железобетонных конструкций. Такиеразрушения были обнаружены и на гидротехнических сооружениях РогунскойГЭС. С целью выявлении причин разрушения нами было проведено обследованиесостояния бетонов железобетонных конструкций гидротехнических сооруженийРогунской ГЭС через 20 лет после их изготовления. Обследования проводились восновных подземных сооружениях насосно-станционного узла Рогунской ГЭС, втранспортных и гидравлических туннелях, помещениях трансформаторов имашинного зала здания станции.
Обследования проводились в 2 этапа: 1)визуальный осмотр; 2) инструментальное обследование.При визуальном обследовании было обнаружено, что в подземныхгидротехнических сооружениях Рогунской ГЭС повреждениям подверглосьмножество железобетонных конструкций, в основном это стены гидравлическихводоотводящих, водопропускных и транспортных туннелей. При осмотревременного подводящего туннеля (рисунок 3.1) на пикете ПК1+10 в зонепримыкания стены со сводом на поверхности бетона видно огромное количествовысолов.
По трещинам и швам течёт вода. Местами в конструкциях видныповреждения коррозионного характера. Куски бетона можно было отламыватьруками. Временный подводящий туннель Рогунской ГЭС был построен в 19881990 годах на левом берегу реки Вахш на отметке 1044 м н.у.м.
Толщина бетонаконструктивной обделки 50 см, толщина чернового бетона 60 см. Проектныйкласс бетона по прочности B30, при обследовании фактический класс составилаB40.50Рисунок 3.1 – Временный подводящий туннельВизуальный осмотр строительного туннеля СТ-2 показал, что на пикетахПК0+25, ПК7+85, ПК6+15 в зоне сопряжения с коллектором агрегатов №4, №5 и№6 на стенах (рисунок 3.2а) и сводовой части (рисунок 3.2б) видны множествосквозных трещин и швов, по которым просачиваются грунтовые воды, стеныповреждены от эрозии воды и наносов реки (рисунок 3.2в) и на местах,повреждённых от эрозии видны характерные каёмки и следы новообразований поконтуру заполнителя в структуре цементного камня (рисунок 3.2г). Строительныйтуннель СТ-2 был построен с 1985 по 1990 годы на левом берегу реки Вахш наотметке 1002 м н.у.м и эксплуатировался для отвода русла реки в течении 2 лет.Толщина конструктивной обделки 40 см, толщина чернового бетона – 1 м.Проектный класс бетона по прочности была В30, фактический класс приобследовании составила В45.51а)б)в)г)Рисунок 3.2 – Строительный туннель СТ-2:а) Сквозные трещины и швы на стенах туннеля; б) Грунтовые воды, текущие изтрещин и швов сводовой части туннеля; в) Повреждение стены от эрозии воды инаносов реки; г) Характерные каёмки и следы новообразований по контурузаполнителя в структуре цементного камняСостояние транспортного туннеля Т-3 (рисунок 3.3) на пикете ПК2+07 взоне примыкания стены к своду видны повреждения коррозионного характера наконструктивной бетонной обделке повреждён защитный слой бетона до арматуры,оголены армокаркасы, видны многочисленные трещины, раковины и каверны настенах туннеля и образования высолов.
Транспортный туннель Т-3 был построен в1975-1980 годах на правом берегу реки Вахш на отметке 1050м н.у.м. и52эксплуатируется до сих пор. Толщина бетона конструктивной обделки 40 см,толщина чернового бетона 50 см. Т-3 является основным транспортным туннелемдля передвижения всех видов машин и механизмов. Проектный класс бетона попрочности был В20, фактический класс прочности бетона при обследованиисоставила В35.Рисунок 3.3 - Состояние транспортного туннеля Т-3Таким образом, при осмотре была выполнена оценка состояния бетоновжелезобетонных конструкций основных гидротехнических сооружений РогунскойГЭС. Выявленные, при осмотре повреждения бетонов свойственны разрушениямкоррозионного характера. Для выявления причин разрушения и уточнения видакоррозии обследование было проведено инструментальное исследование бетонана пробах, отобранных из осмотренных конструкций.533.2Инструментальное обследование бетона3.2.1 Химический анализ подземных грунтовых водПри обследовании были отобраны пробы подземных грунтовых вод сцелью оценки их агрессивности по отношению к бетону.
Геология Рогунскойдолины очень сложна и своеобразна. Существуют множество разломовпроходящие сквозь створ района строительства гидроузла. Один из них –Йонахшкий разлом – представляющий из себя пласт соли NaCL и гипсаCaSO4*2H2O. Соответственно химический состав подземных грунтовых водрайона строительства Рогунской ГЭС насыщен ионами SO2−4 . Результатыпроведённых химических анализов (таблица 3.1) подтверждают факт наличиесульфатной коррозии бетона. Согласно СП 28.13330.2012 [84] при применениипортландцемента и достижении водонепронецаемости бетона от W6 до W14 – присодержаниисульфатоввсредеболее2500мг/лсредасчитаетсясильноагрессивной, т.е.
на бетон воздействовала сильноагрессивная сульфатнаясреда.ЕдиницаизмеренияHCO3-Cl-SO42-Ca2+Mg2+Na+ + К03.06.20085040807,0мг/л194,5362,53121,445091817,8211.05.20105036506,8мг/л144,3221,73201,552093781,2313.05.20104051007,2мг/л170,6315,22709,146072666,7406.06.20105034007,0мг/л134,2210,43321,651098922,9526.04.20115042206,9мг/л161,3407,52814,255085735,5611.05.20113550007,2мг/л122,1344,23246,253078854,6717.06.20125032007,0мг/л199,4298,32918,548097971,4PhДата отбора1Глубинаотбора, мПлотныйостатокмг/л№ п/пТаблица 3.1 – Химический состав подземных грунтовых вод543.2.2 Спектрометрический и рентгенофазовый анализ отобранных кернов избетонов гидротехнических сооруженийОценкасостояниябетоновжелезобетонныхконструкцийгидротехнических сооружений на основании визуального осмотра, показала, что вконструкциях присутствуют разрушения коррозионного характера.
С цельювыявления причин разрушения и уточнения вида коррозии были отобраны керны(рисунок 3.4а). Образцы кернов были отобраны на местах большого скоплениявысолов, трещин, швов и повреждений коррозионного характера (рисунок 3.4б).а)б)Рисунок 3.4 – Отбор кернов из конструкций строительного туннеля СТ-2:а) отобранные керны; б) место отбора керна - большого скопления высолов,трещин, швов и повреждений коррозионного характераОбразцыотобранныхкерновбылиисследованывЦентральнойстроительной лаборатории Рогунской ГЭС на спектрометре и рентгенофазовомдифрактометре. Результаты анализов рентгенограмм (рисунок 3.5) показали, что вфазовом составе структуры отобранных образцов кернов бетона содержатся такиеминералы как эттрингит и таумасит, которые являются признаками протеканияпроцессов сульфатной коррозии в бетоне.55Рисунок 3.5 - Рентгенограмма бетона отобранных образцов-кернов изстроительного туннеля СТ-2 на ПК1+27Выявлено, что причиной преждевременного разрушения бетонов вэксплуатированных железобетонных конструкциях подземных гидротехническихсооружений Рогунской ГЭС является сульфатная коррозия, так как такиеновообразованиякак«эттрингит»и«таумасит»,прикристализацииувеличиваются в объёме и вызывают напряжения, приводящие к разрушениюцементного камня в бетоне.
В целях детализации расположения новообразованийв структуре цементного камня, подтверждения наличия микротрещин ипротекания в них коррозионных процессов были проведены электронномикроскопические исследования шлифов бетона.563.2.3 Исследования микроструктуры шлифов, изготовленныхиз отобранных керновС целью более углублённого исследования структуры бетона, отобранныхв подземных железобетонных конструкциях гидротехнических сооруженийРогунской ГЭС, нами были проведены исследования шлифов (рисунок 3.6а) ианшлифов (рисунок 3.6б). Шлифы были изготовлены по методу пробоподготовкиобразцов для исследования электронно-микроскопической петрографии из ранееотобранных кернов бетонов конструкций.а)б)Рисунок 3.6 – Исследуемые шлифы; а) Стандартный шлиф толщиной 0.01мм(10мкм); б) Аншлиф толщиной 0.1 мм (100 мкм)Изготовленные шлифы были исследованы методом петрографическойэлектронноймикроскопиинасовременномсканирующемэлектронноммикроскопе.
На микрофотографиях структуры бетона видны признаки щелочнойкоррозии. О протекании щелоче-силикатных реакций свидетельствует наличиехарактерных трещин, направленных радиально от зёрен заполнителя вглубьрастворной части, а также трещин, пронизывающих саму частицу заполнителя(Рисунок 3.7). Трещины заполнены гелеобразным [С-(N+K)-S-H-гидрогель]продуктом реакции (Рисунок 3.8).57Рисунок 3.7 – Радиальные трещины от зёрен заполнителя в глубь растворнойчасти, вызванные щелочной коррозией,снимок сделан в проходящем свете (шлиф СТ2-127)Рисунок 3.8 – Распространение щелоче-силикатного геля по трещине взаполнителе и растворной матрице,снимок сделан в поляризованном свете (шлиф СТ2-127)58ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3Наоснованиипроведённоговизуальногоиинструментальногообследования можно заключить, что:1)ГЭСХимический анализ грунтовых вод района строительства РогунскойсогласноСП28.13330.2012подтверждает,чтосредаявляетсясильноагрессивной и может стать причиной сульфатной коррозии бетона.2)В фазовом составе бетона железобетонных конструкций подземныхгидротехническихсооруженийРогунскойГЭСсодержаться,такиеновообразования и минералы как «эттрингит» и «таумасит», кристаллизациякоторых сопровождается увеличением объёма и развитием сульфатной коррозии.3)Намикрофотографияхструктурыбетонавыявленыпризнакищелочной коррозии.
О протекании щелоче-силикатных реакций свидетельствуетналичие характерных трещин, направленных радиально от зёрен заполнителявглубь растворной части, а также трещин, пронизывающих саму частицузаполнителя.Трещинызаполненыгелеобразнымпродуктомреакции.Воздействию ЩКР подверглись не все заполнители, а крупные включения свысокойстепеньюаморфностиструктуры,обладающиеповышеннойреакционной способностью (растворимостью) по отношению к щелочам.4)Бетоны железобетонных конструкций гидротехнических сооруженийРогунской ГЭС, изготовленные на реакционноспособных заполнителях, вызываливнутреннюющелочнуюкоррозию,атакжеподвергалисьвоздействиюсильноагрессивным сульфатсодержащим водам, которые становятся причинойсульфатной коррозии бетона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
