Влияние температурных воздействий на бетонные сооружения

Температурный режим бетонного сооружения начинает формиро­ваться с момента его изготовления - укладки бетона в блоки, на которые разбит массив плотины. Температура бетонной смеси, ук­ладываемой в блок, обычно отличается от температуры наружного воздуха. Зимой бетонную смесь приготавливают с более высокой температурой, летом - с более низкой по сравнению с температу­рой воздуха. Возникающий температурный перепад в дальнейшем изменяется за счет экзотермического разогрева бетона, при этом происходит одновременное охлаждение блока с поверхностей. Ос­тывание бетонного блока прерывается (или замедляется) уклад­кой бетона в соседние блоки, осложняется воздействием темпера­туры окружающей среды и мероприятиями по уходу за бетоном (поливом, искусственным охлаждением и др.).

После возведения сооружения и полного остывания бетонной кладки температурный режим определяется колебаниями темпера­туры наружной среды. Непрерывное изменение температуры бетон­ного сооружения вызывает изменение его напряженного и деформи­рованного состояния.

В свободно деформирующихся бетонных конструкциях темпе­ратурные колебания вызывают изменение размеров отдельных эле­ментов сооружения, что приводит к нарушениям стыков или швов между ними. В конструкциях, подверженных напору воды, эти на­рушения могут вызвать усиление фильтрации воды через сооруже­ние и увеличение фильтрационного давления. Особую опасность может представить температурное раскрытие швов в подземном контуре сооружения, наблюдаемое в зимний период, вследствие чего происходит возрастание величины фильтрационного давления под плотиной (вместо  эпюра , рис. 4.1) и, следовательно,

Рис. 4.1   Раскрытие  шва   между  понуром и телом плотины в зимний период:  - фильтрационное   давление   до образования щели;  - то же, после образования щели

Уменьшение устойчивости сооружения против сдвига.

В защемленных конструкциях, в которых деформации не могут развиваться свободно, изменение температуры приводит к разви­тию температурных напряжений, которые являются причиной об­разования трещин (рис. 4.2). Трещинообразование в бетоне - наи­более опасное

Рис. 4.2  Температурные  трещины  в бетонных плотинах:
а - вертикальные трещины (2), направлен­ные поперек движения потока; б - трещи­ны (1) на напорной грани сооружения; в - плановое расположение трещин (1, 2)

последствие температурных воздействий. Трещины на напорной грани сооружения приводят к увеличению фильтрации через сооружение, коррозионному разрушению материала и к вы­ключению бетона из работы на растяжение. Вертикальные трещи­ны, направленные поперек движения потока,   приводят к изменению статической схемы работы сооружения и в некоторых случаях к по­тере несущей способности конструкции.

Изменение температуры, которое   вызывает    попере­менное     замораживание   и оттаивание   бетона,   приво­дит   к   его   механическому разрушению.   Особенно  ин­тенсивно этот процесс проис­ходит в зоне частых колеба­ний  уровня   воды   верхнего или нижнего бьефа в зимний период (например, при периодическом включении в рабо­ту гидроэлектростанции). В районах с суровым климатом воздействие температуры в зим­ний период может вызвать замерзание воды в дренах, устраиваемых для отвода воды в нижний бьеф, и тем самым существенно изменить фильтрационный режим сооружения.