СПОСОБ СОЗДАНИЯ УПЛОТНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО И ТЕМПЕРАТУРНО-ОСАДОЧНОГО ШВА ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК E02B3/16 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к уплотнениям температурно-осадочных и температурных швов между различными смежными элементами в теле гидротехнических сооружений.

Уплотнения температурно-осадочных швов, узких, шириной 2-6 см и широких 8-25 см производятся, как правило, с помощью асфальтовых шпонок.

Надежность работы уплотнений из асфальтовых шпонок во многом зависит от качества строительно-монтажных работ по устройству уплотнения.

Конструкция асфальтовой шпонки состоит из полости, образуемой при бетонировании сооружения, элементов ограждения шва с верхнего и нижнего бьефов, состоящих обычно из железобетонных шандор или металлических листов, битумной мастики, заливаемой в полость, и стержней электрообогрева, реже труб парообогрева.

Недостатки указанной конструкции связаны, в основном, с технологией и условиям, в которых производятся работы по устройству асфальтовых шпонок.

Полости, в которых устраиваются шпонки, имеют недостаточные размеры для выполнения работ механизированным способом.

Крайняя стесненность и большая глубина полостей вынуждают производить работы по удалению опалубки, очистке бетонных поверхностей полости шпонки от наплывов и некачественного бетона, монтаж элементов ограждения и стержней электрообогрева, а также конопатку швов вручную в очень трудных условиях.

Серьезной проблемой является очистка полостей шпонок от строительных отходов и мусора перед заливкой битумной мастики. Осуществлять контроль за качеством работ в этих условиях также весьма трудно.

Перечисленные трудоемкие работы сдерживают темпы возведения бетонных сооружений, из-за их отставания нарушаются требования заливки битумных мастик в полости шпонок после каждого яруса бетонирования. Заливка шпонок битумной мастикой сразу нескольких ярусов при плохой очистке полостей от мусора и других отступлений от требований технических условий приводят к браку с тяжелыми труднопоправимыми последствиями.

Известны поиски инженерных решений по улучшению конструкций асфальтовых шпонок. В книге Н.Ф.Щавелева "Уплотнения швов массивных гидросооружений", изд. "Энергия", 1970, приведена информация о способе устройства асфальтовой шпонки на плотине Диабло (США) и Ассуанской плотине (ОАР). Этот способ заключается в том, что перед бетонированием секции второй очереди в штрабу первой очереди устанавливаются заранее заготовленные асфальтовые блоки сечением 15х15 и длиной 60 см, стыки которых обертываются бумагой, чтобы не попадал цементный раствор, а затем производится бетонирование. Для ликвидации стыка разогревают асфальтовый материал паром через специально установленную трубку (см.с.38, тип В-10, с.44).

На Воткинском гидроузле полость шпонки выполнена из сборных железобетонных корыт, что позволяет образовать полость шпонки и производить ее заливку до бетонирования секций, образующих швов (см.тот же источник, с.47 и с.39, рис.23, тип В-20).

Слабым местом в этом типе уплотнения является контакт между сборным железобетонным корытом и бетоном сооружения. На практике это приводит к фильтрации воды в обход самой шпонки. Для локализации этого недостатка на Воткинском гидроузле была предусмотрена цементация контакта между ж/б корытом и бетоном сооружения через заложенные в бетоне трубки.

Ближайшим к заявленному техническому решению является способ создания уплотнения температурно-осадочных швов гидротехнических сооружений посредством вертикальных асфальтовых шпонок, согласно которому сначала изготавливают опалубку для шпонки, затем монтируют эту опалубку в блоке бетонирования с образованием полости для шпонки, после чего бетонируют блок, снимают опалубку и заливают асфальтовую мастику в образованную опалубкой полость, см.А. Б.Гаджиев "Деформационные швы гидросооружений", "Энергия", 1969, с.142.

Прототип как и вышеупомянутые аналоги имеет ряд существенных недостатков, не позволяющих достичь поставленной нами цели, а именно:
сложность и высокая трудоемкость производства работ по созданию уплотнения, обусловленные необходимостью удаления опалубки и подготовки бетонных поверхностей в неблагоприятных стесненных условиях.

низкий уровень механизации и качества работ по сооружению уплотнения.

Целью изобретения является упрощение производства работ и повышение качества создаваемого уплотнения.

Согласно изобретению в способе создания уплотнения температурного и температурно-осадочного шва гидротехнического сооружения, включающего монтаж шпонок из битумного состава, в блоках сооружения и последующее обетонирование шпонок в блоках шпонки, предварительно изготавливают в специальной форме опалубке, доставляют к месту возведения сооружения и монтируют вместе с опалубкой блока, стыкуя с нижерасположенной шпонкой, после чего снимают боковую форму-опалубку с одной стороны шпонки и производят бетонирование секции блока с этой стороны шпонки, затем снимают боковую опалубку с другой стороны шпонки и производят бетонирование смежной секции блока.

В этом заключается совокупность существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающая достижение желаемого результата во всех случаях его практической реализации, на которые испрашивается правовая охрана.

Кроме того, заявленное решение характеризуется также наличием ряда дополнительных признаков, описывающих несколько возможных вариантов его реализации, а именно:
форма-опалубка может быть выполнена разъемной, инвентарной
снятие формы-опалубки может быть осуществлено путем ее ступенчатой перестановки по высоте бетонируемого блока сооружения,
при изготовлении шпонки в ее теле могут быть размещены стержни для электрообогрева, концы которых выводят за пределы боковой поверхности тела шпонки и перед бетонированием соединяют монтажным стыком с концами стержней электрообогрева нижерасположенной шпонки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1.2,3 представлены этапы создания уплотнения, на фиг.4,5,6 поперечные разрезы соответственно на фиг. 1,2,3; на фиг.7 конструкция уплотнения широкого температурно-осадочного шва; на фиг.8 шпонка этого уплотнения в форме-опалубке; на фиг. конструкция уплотнения узкого температурно-осадочного шва; на фиг.10 шпонка такого уплотнения в форме-опалубке; на фиг.11 возможная конструкция контурного уплотнения температурного шва на верховой грани сооружения; на фиг.12 шпонка такого уплотнения в форме-опалубке; на фиг.13,15 варианты конструкций внутренних уплотнений температурных швов; на фиг.14,16 шпонки соответствующих уплотнений в опалубке.

Позициями на чертежах обозначены:
1 бетонное сооружение
2 асфальтовая мастика
3 стержень электрообогрева
4 ж.б.плита (шандора)
5 форма-опалубка шпонки
6 металлический лист
7 асфальтовые маты или покраска битумом
8 упругие прокладки
9 профильная ж.бет.плита
10 уплотняющая прокладка (доска или др.).

11 вставка опалубки-шпонки
12 монтажный стык стержней электрообогрева
13 бетон одной смежной секции блока
14 бетон другой смежной секции блока
Способ реализуют следующим образом.

Изготовление шпонок осуществляется на предприятиях по производству асфальтов и битумных мастик. Подбор составов битумных мастик (с добавками полимерных и др. материалов) производится на основании проектных требований к мастикам.

Для предотвращения охватывания битумной мастики 2 с формой-опалубкой 5 поверхность смазывается специальными составами или прокладывается бумага, картон, деревоплита и пр.материалы или выполняется комбинация из прокладки материалов и смазки их.

Шпонки могут изготавливаться различного профиля и размеров в зависимости от типа уплотняемого шва, его высоты и напора воды.

Постоянные и временные элементы ограждения образуют форму шпонки, в которую заливается битумная мастика 2. Временная форма-опалубка 5, кроме придания заданных профиля и размеров шпонки, служит для восприятия нагрузок при хранении, транспортировке и монтаже шпонки, а также предотвращает растекание мастики 2 от момента изготовления до бетонирования.

В качестве опалубки с верховой (напорной) и низовой сторон шпонок могут быть использованы железобетонные шандоры 4, обустроенные для восприятия возможных деформаций соседних секций бетонного сооружения 1 асфальтовыми матами или мастикой 7 и упругими прокладками 8. В конструкциях контурного уплотнения температурного шва, например, на верховой грани сооружения в качестве элементов уплотнения могут быть использованы профильные ж.б. плиты 9 и уплотняющие прокладки 10. Торцевая опалубка снимается перед монтажом блока, а боковая опалубка поочередно снимается перед укладкой бетона одной смежной секции блока 13 и бетона другой смежной секции 14. Тогда же с боковых сторон шпонки удаляется бумага, деревоплита и др. материалы для обеспечения нормального контакта битумной мастики с бетоном.

После укладки бетона в смежных секциях шпонка наращивается и цикл бетонирования следующего яруса сооружения повторяется.

Время бетонирования очередного яруса сооружения высотой 3-4 м обычно не превышает суток (перекрытие слоев свежеуложенной бетонной смеси не должно превышать 1-1,5 ч), поэтому за это время оплывание битумной мастики произойти не может. При высоких температурах воздуха в бетонируемом блоке, например, летом, могут быть предусмотрены меры по сохранению мастики в шпонке от расплывания и потери формы путем ступенчатой перестановки формы-опалубки 5 захватами по высоте блока бетонирования и установкой вставок 11.

Для возможности прогрева битумной мастики 2 в шпонке в строительный период, омоноличивания стыков и заполнения мастикой возможных пустот в бетоне, в шпонке устанавливаются стержни 3 для электрообогрева. Электрообогрев может осуществлять также и при эксплуатации сооружения в период низких температур, для возможности обеспечения необходимой пластичности битумной мастики и пополнения объема шпонки при расширении температуpно-осадочного шва. Стержни соединяются монтажным стыком 12 и изолируются в месте стыка разогретой битумной мастикой (или другим способом) путем заливки ее в специальную форму. Благодаря стыку стержней, вынесенному за пределы тела шпонки, компенсация удлинения стержней при разогреве будет происходит только в пределах высоты яруса бетонирования не суммируясь по всей высоте шпонки в сооружении.

Водонепроницаемость стыков между ограждающими элементами шва ж/б плитами 9 или металлическими листами 6 обеспечивается путем сварки их металлическими накладками, или другими известными способами.

Нагрузки, действующие на шпонку при укладке бетонной смеси, воспринимаются формой-опалубкой 5, вставками 11 и анкерными тяжами аналогично обычным способам крепления опалубки.

Использование заявленного решения обеспечивает следующие преимущества:
1. Качество уплотнений деформационных швов может быть существенно улучшено, так как строительные и монтажные работы выполняются в совершенно иных, благоприятных условиях на открытой поверхности и доступны для контроля.

Обеспечивается по всей высоте шпонки ее полное заполнение битумной мастикой, что при традиционном способе не гарантировалось.

Приготовление битумных мастик и их заливка в блок-формы производится механизированным способом в заводских условиях, где возможно обеспечить лабораторный контроль за соблюдением заданного состава мастик, качеством исходных материалов и технологии приготовления.

2. Профиль и размеры шпонок в плане при предлагаемом способе устройства могут назначаться по одному критерию расчетному. Увеличения габаритов шпонок для возможности выполнять строительно-монтажные работы внутри полости шпонки, как это очень часто встречалось в практике проектирования и строительства, при новом способе устройства асфальтовых шпонок не требуется.

В связи с этим размеры сечения шпонок могут быть уменьшены, особенно для гидросооружений со средними и низкими напорами, что позволит уменьшить затраты на устройство уплотнений.

3. Работы по устройству уплотнения механизируются, поскольку изготовление шпонок может производиться индустриальным способом а заводских предприятиях, а монтаж шпонок будет осуществляться с помощью высокопроизводительной строительной и техники.

4. Не требуется устройства ж.бетонных или металлических корыт для образования полостей шпонок, которые остаются в бетоне.

Временная опалубка, используемая для образования формы шпонки, будет иметь оборачиваемость.

5. Отпадает необходимость в выполнении ряда весьма трудоемких ручных работ, требующих значительном количества рабочих, и длительного времени на их заполнение. К числу таких работ относятся:
удаление опалубки штраб полости шпонки.

удаление наплывов бетона и очистка бетонных поверхностей,
конопатка швов и пустот,
монтаж стержней электрообогрева,
уборка из полости шпонок строительного мусора.

Все эти работы производятся в очень неблагоприятиях условиях: стесненность, большая глубина шпонок, отсутствие подмостей, cтраховка предохранительным поясом, отсутствие естественного освещения и др.неудобства.

6. Повышается надежность и долговечность системы, электрообогрева шпонки.

7. Внедрение предлагаемого способа создания битумных шпонок, кроме значительного повышения качества уплотнений швов, позволяет сократить затраты на устройство уплотнения до 30%

Использование: в гидротехническом строительстве, в частности создание уплотненных швов. Сущность изобретения: изготовление шпонок предварительно осуществляют на предприятиях по производству асфальтов и битумных мастик. Временную форму - опалубку 5, кроме придания заданных профиля и размеров шпонки, используют для восприятия нагрузок при хранении, транспортировке и монтаже шпонки. Торцевую опалубку снимают перед монтажом блока, а боковую опалубку поочередно снимают перед укладкой бетона смежных секций блока. Для возможности прогрева битумной мастики 2 в шпонке в строительный период, омоноличивания стыков и заполнения мастикой возможных пустот в бетоне устанавливают стержни 3 для электрообогрева. 2 з. п. ф-лы, 16 ил.

1. Способ создания уплотнения температурного и температурно-осадочного шва гидротехнического сооружения, включающий монтаж шпонок битумного состава в блоках сооружения и последующее обетонирование шпонок в блоках, отличающийся тем, что шпонки двух стыкуемых секций блока сооружения предварительно изготавливают в форме-опалубке, выполненной разъемной из двух частей, доставляют к месте возведения сооружения и монтируют вместе с опалубкой блока, стыкуя с нижерасположенной шпонкой, после чего снимают боковую часть формы-опалубки с одной стороны шпонки и производят бетонирование секции блока с этой стороны шпонки, затем снимают боковую часть формы-опалубки с другой стороны шпонки и производят бетонирование смежной секции блока. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют ступенчатое наращивание формы-опалубки по высоте бетонируемого блока сооружения. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при создании уплотнения в теле шпонки размещают стержни для электрообогрева, концы которых выводят за пределы боковой поверхности тела шпонки и перед бетонированием соединяют монтажными стыками с концами стержней для электронагрева нижерасположенной шпонки.