Влияние температурно-влажностных явлений в бетоне на напря­жения в плотине

Вследствие особенностей бетона, как материала для плотин, температур­ные явления в бетоне бы­вают двух родов:

1) в пе­риод строительства проис­ходит разогрев бетона вследствие экзотермии на 15-25° и даже иногда до 36° (см, гл. 7) и последу­ющее его неравномерное остывание, вызывающее напряжения сжатия и рас­тяжения, это, так сказать, технологические напряже­ния;

2) в период эксплуатации плотины появля­ются напряжения темпе­ратурные, возникающие от колебаний температу­ры окружающей среды - воздуха и воды.

Процесс снижения тем­пературы разогретого бе­тона продолжается   иног­да   несколько   лет   (рис. 8.18), после чего внутрен­няя часть   тела   плотины принимает среднегодовую температуру данной мест­ности, а зоны близ наруж­ных   граней    (на   5-6 м вглубь   от   поверхности) подвергаются     сезонным температурным колебаниям, зависящим от колебаний температуры окружающих плотину воздуха и воды (рис. 8.19, а - осень и зима, рис. 8.19, б - весна и лето).

Чем больше объем массива (блока), который бетонируется, тем значительнее неравномерность температур и продолжительность остывания бетона, вызывающие опасные растягивающие напряже­ния в нем; особенно существенную роль при этом играет основание, на котором укладывается бетон и примыкающие поверхности ранее уложенного бетона.

Аналогичные процессы, но меньшей интенсивности происходят в результате усадки и набухания бетона, т. е. при неравномерном

 Рис.8.19 Проникновение сезонных колебаний температуры    внутри   тела   плотины (цифры на кривых: число, месяц года)

распределении влажности, также вызывающем объемные деформа­ции.

В целях снижения напряжений, вызываемых процессами экзо­термии, и ускорения последующего остывания бетона (удаления тепла экзотермии), локализации деформаций принимают меры.

Сама кладка бетона в плотину ведется отдельными блоками ограниченных размеров, на которые разрезается плотина (разрезка на блоки). Таким образом в плотине образуются временные швы - контакты

 

Рис. 8.20 Расположение постоянных поперечных швов в плотине: а - температурных; б - конструктивных (осадочных)

 
между блоками, являющиеся слабым местом бетонной плотины, так как прочность швов ниже прочности бетона в массиве.

Температурные напряжения в плотинах в эксплуатационный период возникают в результате разности температур у граней пло­тины и внутри ее, а также вследствие невозможности массива пло­тины свободно расширяться (из-за связи с основанием) при сезон­ных и годовых колебаниях наружной температуры, проникающих глубоко внутрь массива (иногда охватывающих его полностью). Величины растягивающих напряжений зимой превосходят предел прочности бетона на растяжение, вследствие чего в плотине образуются вертикальные, очень опасные трещины. Во избежание их плотину разрезают на секции нормальными постоянными темпера­турными швами (рис. 8.20, а).

Наряду с ними, чаще совмещаясь с ними, делаются конструк­тивные или осадочные швы (рис. 8.20, б), во избежание появления трещин в плотине из-за разной жесткости отдельных пород, обра­зующих основание. Расстояние между температурными швами де­лается таким, чтобы в секциях не возникло опасных растягиваю­щих напряжений.

Усадка бетона и его набухание - деформации, как и температурные колебания, вызывают дополнительные напряже­ния в плотине.

Усадка проявляется в начальный период существования плоти­ны и затем при изменениях влажности бетона главным образом в поверхностном слое тела плотины, подвергающемся усыханию.

Набухание бетона - процесс, обратный усадке. Оно проявляет­ся главным образом у напорной грани плотины, где является фак­тором положительным, так как компенсирует неблагоприятные здесь напряжения.

Пластические деформации бетона содействуют выравниванию неравномерно распределенных напряжений в теле плотины.

Понравилось? Поделитесь материалом