БЕТОННАЯ ПЛОТИНА

Полезная модель относится к области гидротехнического строительства и может быть использована при сооружении высоконапорных гравитационных и контрфорсных плотин, преимущественно в суровых климатических условиях.
Известны бетонные гравитационные плотины, работающие в суровых климатических условиях, включающие верховой столб, выполненный из вибрированного бетона, низовой клин из укатанного бетона, разделенные между собой вертикальным строительным швом, и низовую грань, выполненную из морозостойкого вибрированного бетона (см., например, журнал «Энергетическое строительство, 1988 г. стр. 15, рис 1-в). Цементация строительного межстолбчатого шва между верховым столбом, выполненным из вибрированного бетона, и низовым клином из укатанного бетона в таких плотинах принята из вибрированного бетона, укладываемого при выравненных температурах бетона верхового столба и низового клина с шириной межстолбчатого шва от 1,0 до 1,5 м.
Тело такой плотины в период строительства подвергается нагреву в результате твердения бетона под воздействием экзотермической реакции, а после завершения бетонных работ - остыванию под воздействием отрицательной температуры окружающего воздуха, а в процессе эксплуатации подвергается воздействию сезонных колебаний температуры наружного воздуха.
Это обстоятельство создает неблагоприятное напряженное состояние плотины, вызывает температурную усадку ее элементов, что приводит к образованию трещин и раскрытию швов на верховой грани плотины и в конечном итоге обуславливает недолговечность такого сооружения.
Кроме того, бетонная плотина такой конструкции может быть возведена только поярусно с бетонированием верхового столба ярусами высотой около 3,0 м, а низового клина - 0,3-0,5 м. и цементацией межстолбчатого строительного шва при минимальной температуре бетона, близкой к установившейся. Охлаждение бетона перед омоноличиванием верхового столба и низового клина требует большого количества времени или технологических затрат на устройство искусственного охлаждения бетона.
Этот недостаток устранен в другой конструкции бетонной плотины, включающей верховой столб из вибрированного бетона и низовой клин из укатанного бетона, разделенные между собой вертикальным строительным швом, заполненным цементным раствором (цементным камнем) в момент раскрытия шва, близком к максимальному, RU 2233938. Максимальное раскрытие межстолбчатого строительного шва происходит в результате промораживания верховой грани и, в результате чего, поворота верхового столба в сторону верхнего бьефа.
Омоноличивание межстолбчатого строительного шва в этот момент происходит несмотря на перепад температур между верховой и низовой гранями верхового столба 15-45°С. Это обстоятельство ускоряет возможность проведения цементации шва на несколько месяцев раньше, не дожидаясь установления минимальной температуры бетона верхового столба и низового клина (температуры омоноличивания).
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа; такая конструкция обеспечивает более благоприятное напряженное состояние верховой грани плотины, поскольку заполнение межстолбчатого строительного шва цементным камнем позволяет осуществить опирание верхового столба, подверженного воздействию гидростатической нагрузки, на низовой клин через образовавшийся цементный камень шва и исключает появление растягивающих напряжений на верховой грани верхового столба. Однако данная конструкция имеет существенный недостаток, связанный с осуществлением цементации межстолбчатого строительного шва. Известно, что для обеспечения большей надежности цементации требуется выполнение по всей высоте строительного шва сложной конструкции трубчатых цементационных систем с ограничением давления нагнетания цементного раствора не более 1,0-1,5 Мпа из-за опасения нежелательной дополнительной деформации верхового столба во время нагнетания раствора. Другим недостатком прототипа является то, что цементация строительных швов относится к
скрытым работам и не поддается непосредственному визуальному контролю. Нарушение технологии омоноличивания приводит к снижению качества цементации и образованию цементного камня, через который передается гидростатическое давление от верхового столба на низовой клин (Адамович А.Н. Закрепление грунтов и противофильтрационные завесы в гидроэнергетическом строительстве -М. Энергия, 1980, с 289-298).
Целью настоящей полезной модели является создание такой конструкции бетонной плотины, которая позволила бы упростить цементацию межстолбчатого строительного шва, исключить скрытые работы, не поддающиеся визуальному контролю, и тем самым повысить качество цементационного камня и надежность опирания через него верхового столба на низовой клин.
Согласно полезной модели эта цель достигается за счет того, что в бетонной плотине, включающей верховой столб, выполненный из вибрированного бетона, низовой клин, выполненный из укатанного бетона, разделенные между собой вертикальным строительным межстолбчатым швом, и низовую грань, выполненную из морозостойкого вибрированного бетона, вертикальный строительный межстолбчатый шов в верхней части имеет объемную замыкающую полость, заполненную цементным раствором
Замыкающая полость заполняется цементным раствором (цементным камнем) в момент максимального раскрытия шва. Замыкающая полость,
заполненная цементным камнем, обеспечивает гарантированное опирание верхового столба, подверженного воздействию гидростатической нагрузки, на низовой клин, независимо от нарушения технологии омоноличивания межстолбчатого шва. Вместо цементного раствора замыкающая полость может легко быть заполнена вибрированным бетоном или даже, для надежности, расширяющимся бетоном.
Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, что и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что полезная модель удовлетворяет критерию «новизна».
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежом, где изображен поперечный разрез бетонной плотины.
Плотина содержит верховой столб 1, выполненный из вибрированного бетона, низовой клин 2, выполненный из укатанного бетона, разделенные между собой вертикальным строительным межстолбчатым швом 3, и низовую грань 4, выполненную из морозостойкого вибрированного бетона 4.
В верхней части шва устраивается объемная замыкающая полость 5, заполненная цементным раствором.
Верховой столб 1, низовой клин 2, разделенные между собой вертикальным строительным межстолбчатым швом 3, и низовая грань 4
возводятся до проектной или временной отметки (в случае досрочного пуска агрегатов).
В верхней части шва устраивается объемная замыкающая полость 5. Максимальное раскрытие межстолбчатого строительного шва 3 происходит в связи с промораживанием верховой грани 6 верхового столба 1, в результате чего происходит поворот верхового столба в сторону верхнего бьефа. В момент максимального раскрытия шва 3 объемная замыкающая полость 5 заполнена цементным раствором. После отогрева верховой столб 1 стремится повернуться в сторону низового клина 2. Цементный камень, образовавшийся из цементного раствора, в замыкающей полости 5 препятствует этому повороту. Это обстоятельство обусловливает возникновение на верховой грани 6 верхового столба 1 сжимающих напряжений; тем самым улучшается общее напряженное состояние плотины.
Таким образом, упрощается и увеличивается надежность омоноличивания межстолбчатого строительного шва. Для осуществления полезной модели могут быть использованы обычные строительные материалы и технология.
Указанное обстоятельство, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию «промышленная применимость».