Кавитационное повреждение поверхности бетонной конструкции наиболее часто встречается в случае водосброса в плотинах. Это приводит к образованию трещин на поверхности бетона, что еще больше увеличивает риск повреждения бетона сульфатной атакой, замораживанием-оттаиванием, щелочно-кремнеземистой реакцией и другими способами.
Кавитационные повреждения возникают на поверхности бетона когда на пути высокоскоростного потока воды возникают разрывы или неровности. Эти разрывы или неровности на пути потока вызывают подъем воды с поверхности потока, создавая зоны отрицательного давления и образуя пузырьки водяного пара. Эти пузырьки движутся вниз по течению и схлопываются.
Если пузырьки схлопываются о бетонную поверхность, это приводит к тому, что на бесконечно малой площади поверхности образуется ударная волна очень высокого давления. Такие удары под высоким давлением могут удалить частицы бетона, образуя еще один разрыв, который затем создает более обширное кавитационное повреждение.
Для возникновения кавитационного повреждения требует наличия неровностей вдоль поверхности потока и низкого индекса кавитации, связанного с потоком водосброса. Кавитация обычно инициируется единичными неровностями или шероховатостями вдоль поверхности потока.
Типичные примеры неровностей на поверхности потока гидротехнического сооружения включают следующее:
- Склоны в потоке.
- Смещение в сторону от потока.
- Отверстия или канавки в поверхности потока.
- Выступающие швы.
- Отложения кальцита на поверхности потока.
Кавитационная стойкость многих различных ремонтных материалов была протестирована лабораториями Reclamation, U.S. Army Corps of Engineers и другими.
На сегодняшний день ни один материал, включая нержавеющую сталь и чугун, не был признан способным противостоять полностью развившимся случаям кавитации. Для успешного ремонта необходимо сначала устранить причины кавитации.
Обширное кавитационное повреждение плотины Глен Каньон
Стандартное правило гласит, что кавитационные повреждения не возникают при скоростях потока менее 40 футов в секунду при атмосферном давлении. Когда скорость потока приближается к этому порогу, становится необходимым обеспечить отсутствие смещений или разрывов на поверхностях на пути потока.
Технические требования Reclamation к отделке поверхностей бетонных конструкций, которые будут испытывать высокоскоростные потоки, очень строги. Ремонт только что построенного бетона, не отвечающего этим требованиям, иногда может быть выполнен путем шлифовки поверхности.
Однако более вероятно, что бетон, не отвечающий требованиям к поверхности, должен быть удален и заменен на запасной бетон или на бетон с эпоксидным связующим.
Кавитационные повреждения на регулирующих воротах или рядом с ними обычно можно устранить с помощью эпоксидного раствора, полимербетона или заменяющего бетона с эпоксидной связью.
После проведения такого ремонта целесообразно нанести на бетон эпоксидное покрытие со 100-процентным содержанием твердых частиц, начиная от рамы затвора и далее вниз по течению на 5-10 футов. Стеклоподобные поверхности эпоксидных покрытий могут помочь предотвратить кавитационное повреждение бетона.
Читать далее:
Повреждения, дефекты и профилактика бетона
Причины повреждения бетона в сооружениях
Этапы ремонта повреждений бетона в конструкциях
- 7 различных типов водосбросов.
- 21 тип плотин в строительстве.
- Топ-5 крупнейших провалов плотин в мире.
- Разрушение плотины в Остине: Одна из крупнейших катастроф в истории США.
- Мосульская плотина в Ираке: Самая опасная плотина в мире.
- Эпоксидные полы: Виды, процесс укладки и преимущества.
- Воздействие плотин на окружающую среду.