Abrazija Betona Hidrotehnickih Objekata

5/12/2018 Abrazija Betona Hidrotehnickih Objekata

1/8

UDK: 691.327/626Sintezni rad

ABRAZUA BETONA HIDROTEHNICKIH OBJEKATAZivodar ERele

Energoprojekt, BeogradE-mail: [email protected]

REZIMENavode se najcesei uzroci ostecenja betonahidrotehnickih objekata i detaljnije razmatra abrazijabetona. Iznose se podaci 0 otpornosti na abraziju raznihmaterijala i navodi nekoliko vrsta maltera koji se uliteraturi preporucuju za koriscenje pri popravciostecenih delova betona kao i za zastitu od abrazijeosnovne betonske mase objekta. Prikazuju se abrazionaostecenja na jednom objektu za zahvatanje vode zanavodnjavanje.Kljuene reei: ostecenja betona, abrazija, otpornost naabraziju1. UVODHidrotehnicki objekti su stalno izlozeni stetnom dejstvuvode. Ostecenja betona su registrovana na mnogimobjektima, narocito na onim izgradenim pre visedesetina godina. Uzroci nepostojanosti betona mogu dabudu iIi delovanje sredine u kojoj se nalazi beton(spoljni uzroci) iIi procesi koji se desavaju u sarnombetonu (unutrasnji uzroci) iIi oba uzroka istovremeno[1] .Spoljni uzroci su najcesee fizicke i hemijske prirode, amogu poticati od izuzetno visokih i niskih temperatura,od abrazije i kavitacije kao i od napada prirodnih iindustrijskih tecnosti i gasova.Glavni unutrasnji uzroci nepostojanosti betona sualkalna reakcija agregata, nejednaka promena zapreminezbog razlicitih toplotnih koeficijenata agregata icementnog veziva i velika propustljivost betona(hemijske reakcije u betonu pri strujanju agresivne vodekroz propustljiv beton).NajcesCi uzroci registrovanih ostecenja betona bili suzarnrzavanje i otkravljivanje betona, alkalna reakcija

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326

agregata, napadi agresivne vode i gasova i fenomenivezani za strujanje vode velikom brzinom (abrazija ikavitacija) [2].Danas su uglavnom poznati sv i faktori koji prouzrokujuostecenja a ustanovljeni su i postupci koji omogucavajuprojektovanje i izgradnju hidrotehnickih objekatapotpuno zasticenih od ostecenja ovog tipa iIi, bar,svedenih na meru koja se moze kontrolisati normalnimodrzavanjern i popravkama. Tako, nezeljene pojaveusled dejstva prva tri napred navedena najcesea uzrokarelativno lako se sprecavaju primenom betona sauvucenim vazduhom, koriscenjem niskoalkalnogcementa, pucolana iIi lebdeceg pepela i upotrebombetona ciji je kvalitet u saglasnosti sa glavnim uzrokompotencij alnih ostecen j a.Sto se tice fenomena vezanih za strujanje vode prekobetonske povrsine, kavitaciona erozija se danas vrlouspesno sprecava iIi svodi na prihvatljivu merukvalitetom betona (cvrstoca 30-35 MPa), glatkombetonskom povrsinom i vestackim aerisanjem vodnogtoka na dodiru sa betonom [3], dok je sadasnji nivoznanja i postupaka u vezi sa abrazijom betona takvo dase ovaj fen omen ne moze potpuno spreciti vee sarnoublaziti odgovarajucom zastitom osnovne betonskemase nekom od raspolozivih obloga (celik, vestackesmole, razne vrste maltera, kamen i dr.)[2,4].U sledecim poglavljima ovog rada detaljnije se razmatrafenomen abrazije betonskih povrsina i prikazujuabraziona ostecenja zahvata vode za navodnjavanje nareci Santa (Peru).2. OPSTE 0 ABRAZUI I ZASTITI OD VELIKH

ABRAZIONIH OSTECENJAAbrazija betonskih povrsma je glavni problemhidrotehnickih objekata kroz koje, iIi preko kojih, vodnitok pronosi velike kolicine peska i sljunka. Izrazom

319
mailto:[email protected]:[email protected]


2/8

Abrazija betona hidrotehnickih objekata Zivodar Erci6

"abrazija" oznacava se ostecenje betona, nastalo usledudara cvrstih cestica u betonsku povrsinu i dejstvahidrotehnickih sila na beton. Cvrste cestice koje nosivoda krecu se rotaciono, translatorno iIi skokovito iIi ubilo kojoj kombinaciji ovih kretanja, sto zavisi odstrujne slike vodnog toka i hidrotehnickih procesa kojise odvijaju u njemu. Zbog udara cvrstih cestica u tvrdugranicu javljaju se fine prsline na povrsini dodira savodom, unutar kojih potom poCinju da delujupulzirajuce hidrotehnicke sile. Ukoliko, pri tome,naponi pritiska i zatezanja predu dozvoljene granice,dolazi do lorna materijala i razaranja njegove unutrasnjeveze, a odlomljene delice voda odnosi nizvodno.Kod betonskih povrsina prsline se najpre formiraju ucementnom vezivu koje prvo biva razoreno i odnetonizvodno. Abrazija se zatim prenosi na agregat Cijeiznosenje iz lezista ubrzavaju hidrodinamicke silevodnog toka. Jednom zapoceta abrazija se brzo siri uunutrasnjost betonske mase zbog cega moze da budeugrozena stabilnost celog hidrotehnickog objekta.Abraziona ostecenja izaziva kako vuceni tako isuspendovani nanos. Ostecenja od vucenog nanosaobicno su po dnu provodnika iIi na donjim delovimazidova i stubova, dok se abrazija suspendovanimnanosom moze da desi skoro u svakom delu poprecnogpreseka provodnika. Velicina abrazije nanosom kojupronosi provodnik je predvidiva i moze se uzeti u obzirpri projektovanju. Suprotno ovome, velicina abrazijezbog povratnog vrtlozenja vode i cvrstog materijala uslapistu nije predvidiva ali se i u ovom slucaju morajupreduzeti preventnivne mere zastite.Intenzitet abrazionog dejstva zavisi od hidrodinamickihkarakteristika vodnog toka (brzina vode, pulzacijepritisaka, turbulencija, prisutvo vrtloga, brzina udaracvrste cestice 0 tvrdu granicu odnosno energija kojucestica izgubi pri sudaru, ugao pod kojim cestica udarau tvrdu granicu), fizickih karakteristika nanosa (oblik,velicina, tezina, mineraloski sastav, odnosno tvrdoca),kolicine nanosa koji se pronosi, trajanja pronosenjananosa i mehanickih karakteristika betona iIi betonskeobloge (naponi pritisaka i zatezanja, otpornost nazamor, udar i habanje). Posledice su ozbiljnije sto jeveca koncentracija nanosa, veca brzina vode, vecehidrodinamicke sile, tvrde cestice, duze trajanjepronosenja nanosa i sto su slabije mehanickekarakteristike betona. Razdelni stubovi, prolaznedeonice i bilo koji vid diskontinuiteta na cvrsroj granici(nise, blokovi za disipaciju kineticke energije vodnogtoka i dr.) povecavaju abrazioni uticaj vodnog toka.

320

Abraziona ostecenja hidrotehnickih objekata kojiprovode vodu bogatu nanosom su neizbezna. Betonskepovrsine ovih objekata su podlozne abraziji i do danasnisu pronadene potpuno efikasne protivmere. Abrazioniproces usporavaju (ali ga potpuno ne eliminisu) zastitaosnovne betonske mase nekom od raspolozivih obloga(1), plan pogona kojim se ogranicavaju brzine vode (2),periodicna odrzavanja (3) i povremene popravke (4).Rezultati dosadasnjih ispiivanja u vezi sa abrazionomotpornoscu raznih materijala pokazuju velike razlike uintenzietu erozije. Tako, na primer, rezultati ispitivanja,izvrsenih u okviru reparacije temeljnog ispusta braneKhashm el Girba (Sudan) [5], pokazuju sledece odnoseizmedu zapremina erodovanog materijala ispitivanihuzoraka, uzimajuci, kao referentni uzorak, staklenuplocu sa koeficijentom 1.- normalni beton sa 350 kg cementa- staklena ploca- beton sa 600 kg cementa + korund- malter od epoksi smole- Cist epoksi- dobar granit- glatka poliuretanska smola- celik

3.5-4.01.000.9-1.00.8-0.90.22-0.240.55-0.750.14-0.180.04-0.05

Slicne rezltate dala su eksperimentalna ispitivanja uJapanu [6]. Perna ovim ispitivanjima relativna otpornostna abraziju ispitivanih materijala u odnosu na celik jesledeca:- celik- poliuretan- kamen- visoko otporan beton

3.7-5 puta manja od celika15-20 puta manja od celika300-400 puta manja od eelika

U inzenjerskoj praksi se za oblaganje uglavnom koristecelik, ploce od kamena (obicno granit iIi bazalt) i raznevrste maltera i smola.Oblaganje betona celikom je efikasna ali skupa zastitnamera zbog cega se u praksi koristi kod kratkih objekta.Granitne i bazaltne ploce mogu da budu efikasna zastitaod abrazije ukoliko se upotrebi odgovarajuca ispuna(vezivo) izmedu ploca od cije otpornosti na abrazijuzavisi postojanost kamene obloge. Nairne, ispunaizmedu ploca sprecava prodor hidrodinamickih silaispod ploce, njeno izdizanje iz lezista i odnosenjenizvodno usled istovremenog delovanja razlicitihvrednosti hidro-dinamickih sila na gornju i donju stranuploce od kamena. Tako je, u gore pomenutimispitivanjima [6], konstatovana znacajna i brza abrazija

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326


3/8

Zivodar Erci6 Abrazija betona hidrotehnickih objekata

cementnog maltera kojim su vezane kamene ploce, dokje abrazija epoksi smole iste namene bila skoro odsutna.Danas je na trzistu raspoloziv veliki broj maltera i smolaza zastitu osnovne betonske mase objekata iIi popravkuostecenih betonskih povrsina. Sem toga, u tehnickojliteraturi se mogu naci i rezultati brojnih laboratorijskihispitivanja otpornosti raznih maltera na abraziju, radenihu okviru projekata za popravku ostecenih delova betona.Jedno od takvih ispitivanja opisano je u literaturi [7].Cilj ovih laboratorijskih i terenskih ispitivanja je bio dase odrede malteri pogodni za popravku ostecenihpovrsina, dubina do 75 mm. Dublja ostecenja bi separcijalno popunila "silica fume" betonom, a zaimprekrila preporucenim malterom. Testirano je 40 raznihmaltera a zatim je, na osnovu otpornosti na abraziju,troskova postavljanja i odrzavanja obloge i vremenskogtrajanja zastite, preporuceno nekoliko sledecihmesavina:- cement tipa 10 + 6% silica fume + pesak +

plastifikator- cement i pesak + aditiv- aluminijumski cement + drobljeni agregat- "latex" emulzija sa vodom + prah cementa + aditivi- "latex" emulzija + cement + graduisani agregatKao aditiv koriscena su polipropilen vlakna(polypropylene fibers) da bi se povecala otpornost nazatezanje, udar, drobljenje, prskanje i vetrenje.Ispitivanja otpornosti betona na abraziju koja se vrse uokviru projektovanja i izgradnje brana i hidroelektranaVrhovo i Bostanj (reka Sava, Slavonija) pokazala su dabeton sa portland cementom nije otporan na abraziju ida se moraju poboljsati mehanicke karakteristike ibetonske mase i cementnog veziva [8] jer evakuacioniobjekti ovih brana prenose oko 100 000 m3/god.suspendovanog nanosa krecnjackog porekla. Zakljucenoje da se otpornost na abraziju znatno povecavadodavanjem celicnih iIi polipropilen vlakana u masubetona i silica fume iIi polimera u cementno vezivo,koriscenjem lomljenog agregata odgovarajuceggranulometrijskog sastava i fizickih i hemijskihkarakteristika i primenom odgovarajucih proceduratokom izgradnje (nizak odnos cementa i vode, glatkabetonska povrsina, nega betona). Dosadasnja ispitivanjasu pokazala da se gubitak mase betona zbog abrazijesmanjuje za oko 47% ukoliko se betonskoj masi odportland cementa sa 15% sljake, lomljenog agregatakrecnjackog porekla i superplastifikatora dodaju celicna

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326

vlakna, duzine 32 mm i debljine 0.5 mm, uzapreminskom odnosu od 2%.Ipak, sva dosadasnja istrazivanja i prakticna iskustvapokazuju da se ne moze spreciti postepena abrazija cakni veoma otporne obloge od celika ako vodni tokpronosi znatne kolicine nanosa velikom brzinom. Tako,na primer, celicna obloga na dnu ispusta brane Khashmel Girba, debljine 12 mm, morala je da bude zamenjenaposle 13 godina eksploatacije zbog abrazionihostecenja, jer je kroz ovaj objekat pronoseno 400 000t/god. finog peska po 1 m sirine ispusta, brzinom od 20-25 m/sek.[2] Celicna obloga je zamenjena oblogom odpoliuretanskog maltera, debljine 9 mm. Posle 7 godinaeksploatacije i ova obloga je morala da bude zamenjenaoblogom od armiranog betona, debljine 0.2-1.0 m,prekrivenom katran-epoksi-korund malterom, debljine20 mm, kao kompromisnom oblogom izmedu oblogeidealno otporne na abraziju i obloge idealno otporne naudar.Evidentno je da najveci uticaj na usporavanje abrazijebetona hidrotehnickih objekata imaju: cvrstocalomljenog betonskog agregata (koji treba da je,najmanje, istog porekla kao zrna nanosa), aditivi koji sedodaju betonskoj masi i cementnom vezivu i vrstaobloge (celik, ploce od kamena, razne vrste maltera)kojom se oblaze osnovna betonska masa u kriticnimzonama. Ali se uticaj nekih faktora na intenzitet abrazijemoze smanjiti odgovarajucim merama kao sto su:- projektovanje sto kraceg objekta za ispustanje vode

bogate nanosom (evakuatora);- osiguranje sto ravnomernije koncentracije nanosa u

poprecnom preseku evakuatora;- izostavljanje stubova, kolena, konkavnih krivina,

konvergentnih i divergentnih deonica i svihdiskontinuiteta na betonskoj povrsini (nise, blokovi ipragovi u slapistu i dr.) koji mogu da izazovuseparaciju vodnog toka i povecanje hidrodinamickihpritisaka;- smanjenje brzine vode izborom odgovarajucih pravilapogona i

- odredivanja sto vernije strujne slike i hidrodinamickihprocesa na osnovu ispitivanja na hidraulickom modelupogodne razmere.

Posledice abrazije lakse ce se ukloniti ako se osigurabrza i laka inspekcija ugrzenih zona kao i lakoodrzavanje i popravka ostecenih delova betona, sto se

321


4/8


takode moze postici izborom odgovarajuce dispozieije,oblika i dimenzija objekta za ispustanje vode i nanosa izusporenog dela recnog toka.

3. ABRAZIONA OSTECENJA NA ZAHVATUSANTA

3.1. Osnovni podaciOvim objektom se zahvata voda za irigaeioni sistemCavimocik (Chavimoehie) u Peruu. Komponentezahvata su slobodni preliv sa krunom na koti 425.5mnm, dva prelivna polja sa segmentnim ustavama,ispustom za ispiranje nanosa ispred ulazne gradevine,slapistem i ulaznom gradevinom glavnog derivaeionogkanala (slika 1 i foto 1).- - - - - - - - - - l i l i i . I Y I I I I I I I I i I i i i I I I i I I ' r - - - - - - - - - - -- : : t -424 0 ~ 'i~': ..:':< . - . . < . t C ' ;< ~424.,O)

~ ~lI---t---+--t1~ r " 0

'i*oJ;~, t'' ':.\';:{ ....!! \11 4L~~ L 1:_----4____::_'o: : :_Yo_l--+ lL

! < 2 { B i : 1 : : } _ j

r E P - - - - - - - rs. :

. .: ... ".: 4- 24 .eo - - ' - - 1~ ~

",....~ ......,.lh !rf'!1 \; : '> U o - - tJ l - ~ ~ ~ :: .: ':~Il

"1.5

, ~ t - l- I- H l lSlika 1. Osnova prelivnih polja sa ustavama

Foto 1. Zahvat Chavimoehie - pogled sa nizvodne straneSvako od dva prelivna polja je sirine 9.5 m sa dnom nakoti 418.0 m. Na svakom polju montirane su segmentneustave vi sine 7.5 m i pomocne ustave neposrednouzvodno od segmentih (slka 2). Prelivna polja suodvojena od slobodnog preliva i ulazne gradevine

322

vodecim zidovima, duzine 55.0 m izmedu kojih senalazi prilazni kanal sa dnom u padu od 3%. Prelivnapolja su medusobno razdvojena razdelnim stubomdebljine 2.5 m. Sve betonske povrsine prilaznog kanala,prelivnih polja i slapista dodiru sa vodom oblozene sukamenim plocama debljine 20 em. Za ispunu izmeduploca koriscen je visoko kvalitetni eementni malter asvaki peti red ploca ankerisan je za osnovnu betonskumasu. Prilazni kanal je odvojen od prelivnih poljadilataeionom spojnieom.

ISm

Slika 2. Poduzni presek kroz prelivno polje

Ukupna propusna moe svih evakuaeionih organa je3300 m3/s, a oba prelivna polja mogu da propuste oko450.0 m3/s pri usporu na koti 425.5 m. Premamodelskim ispitivanjima brzine vode u blizini razdelnogstuba, pri protoku od 650 m3/s, iznose oko 10 mls.Reka Santa pronosi vrlo velike kolicine nanosa u vremepovodnja. Pesak ima preko 50% minerala kvarea usvom sastavu. Maksimalni precnik zrna vucenog nanosaje 60 em, krupnije frakeije precnika veceg od 10 emzastupljene su 25%, dok sitnijih frakeija precnikamanjeg od 1 em ima 35%. Say vuceni nanos rekapronosi u sloju vode debljine 60 em.U periodu novembar '93. - maj '94. rekom je proteklaizuzetno velika kolicina vode i nanosa. Maksimalniprotok koji se pojavio u maju 1994. iznosio je 900 m3/s,a u prethodnim meseeima zabelezeni su i protoei od 700i 800 m3/s. Pronos nanosa nije registrovan. U znatnovecem delu ovog vremenskog perioda segmentne ustavebile su potpuno otvorene.3.2. Opis osteeenja betona na prelivu sa ustavamaOstecenja betona na ovom objektu primecena su krajemmaja '94. pri protieaju od oko 100 m%. Zbog toga jeizgraden zagat od sljunka izmedu dva vodeca zida

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326


5/8

Zivodar Erei6 Abrazija betona hidrotehnickih objekata

preliva sa ustavama i vodni tok skrenut u ispust zaispiranje nanosa. Vizuelnim opazanjem konstatovano jesledece:(a) eroziona jama, dubine oko 2.5 m isirine oko 2.0 m,

prostirala se po uzvodnom obimu stuba inastavljalase u erozioni roy koji je prolazio kroz betonsku masuoba prelivna polja; rastojanje rova od razdelnogstuba se povecavalo iduci nizvodno; u rovu su semogli primeniti veci i manji komadi vucenognanosa, kamene ploce obloge i veliki blokoviodvaljenog betona;

(b) razdelni zid je potkopan na celu a armatura iskidanaiiskrivljena (foto 2); zidovi jame na celu razdelnogstuba su glatki, nepravilnog oblika, sa potkopima,sto je karakteristicno za eroziju nastalu usled stalnerotacije evrstih tela u jami.

Foto 2. Abrazija na celu razdelnog zida(c) uocljiva je razlika izgledu strana erozionog rova;

strana rova bliza stubu je glatka ivertikalna, stoukazuje da nanos nije doticao u roy sa strane uznatnijim kolicinama; suprotna strana rova je blaza izaobljenih ivica, a primecuju se iurezani kanali ubeton (foto 3 i4)

(d) beton razdelnog stuba neposredno nizvodno odvodica pornocnog stop-log zatvaraca erodovan je dovi sine od oko 1.0 m iu dubinu od oko 2.0 em; nisuregistrovana izrazitija ostecenja verikalnih vodicazatvaraca, ali su preseceni donji eelieni oslonci obazatvaraca.

(e) beton zidova suprotnih razdelnom stubu nijeerodovan;

(f) nije bilo opstecenja na celu levog idesnog vodecegzida niti njihovih temelja a takode ni obloge u dnuprilaznog kanala.

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326

Foto 3. Erozioni roy - uzvodni deo

Foto 4. Erozioni roy - nizvodni deoPrethodni opis erozije betona je skracena verzija duzegizvestaja koji je pisac ovog rada izradio na osnovuvizuelnog pregleda objekta ipredao ga naruciocu u julu'94. [9]3.3. Uzroci i razvoj erozijeGlavni uzroci velike erozije betona bile su velikekolicine kvarcnog nanosa koji je voda pronosila krozprelivna polja brzinom od oko 10 m/sek iporemecaji uvodnom toku zbog opostrujavanja razdelnog zida.Nairne, trodimen-zionalna raspodela brzina koja nastajepri opstrujavanju stuba postavljenog u struju vodedovodi do razvoja vrtloga [10] na celu iduz stuba kojiodbacuju nanos od stuba i povecavaju intenzitetpulzacija pritisaka (slika 3). Fenomen odbacivanjananosa od stuba je bio osnova za razvoj posebnog tipazahvata u tekucoj vodi, smestenog u celu stuba (pierdirect intake) kojim se skoro potpuno eliminisezahvatanje vucenog nanosa. U oblasti toka izmedupovrsine separacije ipovrsine stuba kretanje je vrtlozno,

323


6/8

Abrazija betona hidrotehnickih objekata Zivodar Erei6

sa velikim pulzacijarna pritiska a na liniji separacijeotkidaju se vrtlozi koje struja vode nosi niz tok.

Slika 3. Strujna slika oko stubaNapred opisana strujna slika je osnova za sledeci opisrazvoja erozije betona na prelivnim poljima saustavama.(1) Jedan deo dolazeceg, ravnomerno rasporedenog

nanosa po sirini prilaznog kanala, biva odbacen odstuba i skoncentrisan na liniji separacije vodnogtoka.

(2) Struja skoncentrisanog materijala velikogabrazionog potencijala brzo eroduje betonsko dnoizmedu eelienih oslonaca ustava koje nije zasticenoplocama od karnena, tako da proces erozije pocinjeu zoni u kojoj linija separacije preseca nezasticenideo betonske mase (slika 4).

(3) U tako formiranom udubljenju pocinje vrtloznokretanje dospelog sljunka i peska, prisirenje iprodubljenje erozione jarne kao i presecanjeeelienih oslonaca pornocnog zatvaraca i segmentneustave.

(4) Presecanjem eelienih oslonaca otvara se mogucnostda hidrodinamicke sile prodru ispod karnenih ploca,razdrmaju ih, otkinu od podloge i odnesu nizvodno,stvaajuci nove nezasticene povrsme betona,nedovoljno otpornog na abraziju.

(5) Proces, napredujuci u dubinu i nizvodno, formiraerozioni roy sa podkopima na celu i stranarnastvarajuci uslove hidrodinamickim silarna da moguda odlamaju vece delove betona.

(6) U erozioni roy se sliva nanos sa suprotne stranerazdelnog zida i formira se tok sa velikomkoncentracijom nanosa sto jos vise ubrzava abrazijubetona.

324

OllATACIJA BETON BEZ DBlOGEBLINOAi~ ffl6ZA --

R j ;:~_ ;:_~,--R = 1 ,I'

KAMENA-6-SLOGA

PDCETNAEROZIJ A

Slika 4. Pocetna erozija i pravac napredovanja

(7) Istovremeno sa razvojem abrazije betona u zomizmedu eelienih oslonaca ubetoniranih u dno,realizuje se abrazija betonske ispune kamenih plocaispred cela razdelnog stuba a zatim i prodiranjehidrodinamickih sila ispod betonskih ploca, zbogcega one bivaju izdignute iz lezista i odnetenizvodno. Ovom razarajucem procesunajverovatnije su najpre podlegle ploce okodilatacione spojnice izmedu prilaznog kanala iprelivnih polja kojaje 1.0 m udaljena od cela stuba.Dovoljno je bilo da sarno jedna ploca bude odneta ida se u njenom lezistu formira vrtlozno kretanjevode i nanosa koje je, potpomognuto povecanimhidrodinamickim silama, brzo prosirivalo eroziju udubinu i u nizvodnom pravcu potkopavajucitemelje stuba i spajajuci se sa erozionim rovom.

Potrebno je naglasiti da abrazija betona nijeregistrovana na eelima levog i desnog vodeceg zida jerse ova cela nalaze u zoni relativno malih dolaznihbrzina.3.4. Popravka osteeenja

procesaabrazijamere za usporavanje

Logicno je da najpre treba ispuniti erozione levke irovove betonom velike cvrstoce (lomljeni agregat savelikim sadrzajem mineral a kvarca + silica fume +plastifikator) a zatim zastititi osnovnu betonsku masuslojem od kamenih ploca, otpornog na eroziju i uticajhidrodinamickih sila.

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326


7/8

Zivodar Erci6 Abrazija betona hidrotehnickih objekata

Iz napred opisanog procesa nastanka i razvoja abrazijeproizilazi i sta treba uciniti da se uspori ovaj procesabrazije.Generalno, treba uciniti sledece:(a) izbeci opstrjavanje razdelnog stuba izmedu

prelivnih polja u zoni velikih brzina;(b) osigurati da kamene ploce ne budu izbacene iz svog

lezista;(c) osigurati brzi i cesei pregled ugrozenih zona i laku

popravku manjih ostecenja;(d) poboljsati proceduru propustanja vode kroz

prelivna polja sa ciljem da se smanje brzine vode.Razdelni zid se moze produziti uzvodno tako da mu secelo nalazi u zoni malih brzina vode. U tom slucaju sene bi remetila ravnomerna koncentracija nanosa upoprecnom preseku preliva a postojanost obloge bi,uglavnom, zavisila od otpornosti na abraziju vezivaizmedu ploca.S obirom da veci deo kamene obloge nije ostecen treba idalje koristiti ovu vrstu zastite. Kamene ploce trebalo bizaliti epoksi malterom a na mestima gde se spojnicemogu otvoriti (dilatacione spojnice u osnovnom betonu,veza kamenih ploca se celicnim elementima) svakaploca koja je u dodiru sa takvom spojnicom treba dabude ankerovana u osnovni beton.Deo dna preliva izmedu celicnih oslonaca pornocnogstop-log zatvaraca i segmentne ustave treba zastititicelikom, odnosno oba oslonca treba spojiti u jednucelinu.I pored svih preduzetih mera ne moze se sa sigurnoscutvrditi kako ce se erozija u buducnosti razvijati, pa jeneophodno da se osigura pregled dna bar jednomgodisnje i olaksa popravka manjih ostecenja betona. Zatu svrhu najpovoljnije je da se postojeci stop-logzatvaraci izmeste uzvodno, na pocetke prilaznih kanalado prelivnih polja sa ustavama i ispusta za ispiranjenanosa, istalozenog ispred ulazne gradevine. S obziromda pomocni zatvaraci vee postoje i da razdelni zidpreliva treba produziti uzvodno, potrebno je da seizgradi sarno novi servisni most.Malo se sta radikalno moze uciniti sa pogonom ustavasa ciljem da se smanje brzine vode u prelivnim poljima.Jedino moguce je teziti da pronosenje nanosa kroz obapolja bude ravnomerno.

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326

4. ZAKLJUCAK

Abrazija betonskih povrsma je glavni problemhidrotehnickih objekata kroz koje vodni tok pronosivelike kolicine nanosa.Intenzitet abrazije zavisi od hidrodinamickihkarakteristika toka, fizickih karakteristika nanosa,kolicine pronetog nanosa, traj anj a pronosenja imehanickih karakteristika osnovnog betona iIi njegoveobloge.Abrazija betona je brza i obimnija sto je vecakoncentracij a nanosa, vece brzine vode, vecehidrodinamicke sile i vrtlozenje, tvrde cestice nanosa,duze pronosenje i sto su slabije mehanickekarakteristike betona iIi obloge. Bilo koji viddiskontinuiteta na cvrstoj granici takode povecava obimerozionih ostecenja.Abraziona ostecenja hidrotehnickih objekata kroz kojese pronosi velika kolicina nanosa su neizbezna ali seabrazioni proces moze usporiti zastitom osnovnebetonske mase nekom od raspolozivih obloga (celik,ploce od kamena, razne vrste maltera) i primenomnekonstruktivnih mera kao sto su ravnomernakoncentracija nanosa u poprecnom preseku vodnogtoka, izostavljanje diskontinuiteta na betonskoj povrsinii separacije vodnog toka, smanjenje brzine vodeizborom odgovarajucih pravila pogona i odredivanje stovernije strujne slike i hidrodinamickih procesa naosnovu ispitivanja na hidraulickom modelu.Posledice abrazije lakse ce se ukloniti ako se izboromodgovarajuce dispozicije, oblika i dimenzija objektaosigura brza i laka inspekcija ugrozenih zona i lakoodrzavanje i popravka ostecenih delova betona.LITERATURA[1] A.M.Neville, Svojstva betona, Gradevinska knjiga,

1977, Beograd[2] N. Pinto, Deterioration of Spillways and OuletWorks, XVIII ICOLD Congress, Gr. Q.71, 1994,Durban

[3] R.B. Jansen, Editor, Advanced Dam Engineeringfor Design, Constrution, and Rehabilitation, VanNostrand Reinhold, 1988, New York

[4] C. Ricard, Exploitation et Entretien des ouvragesd'evacuation des barrages du Rhone. Detection desdeteriorations, XVIIi ICOLD Congress, Q.71-R.25, 1994, Durban

325


8/8


[5] ICOLD, Spillways for Dams, Bulletin 58, 1987,Paris

[6] S. Takebazashi, S.Takasu, Historical Developmentand Design Method of Reservoir SedimentFlushing Facilities in Japan, XVIII ICOLDCongress, Q.71-R.28, 1994, Durban

[7] J.Mirza, B.Durand, Repair Mortars for ControllingAbrasion. Erosion Damage on Dam Surfaces,XVIII ICOLD Congress, Q.71-R.12, 1994, Durban

[8] A. Kryzanowski, J. Sustersic, Performance ofConcrete exposed to long-term underwaterabrasion loading, XXI ICOLD Congress, Q.82-R.13, 2003, Montreal

[9] Z . EriCic, M.Miloradovic, Erosion del concreto enla bocatoma Chavimochic, Informe tecnico,Lagesa, 1994, Lima

[10] H. Schlichting, Tree-dmensional Bondary LayerFlow; IX IAHR Congress, 1961, Dubrovnik

ABRASION OF CONCRETE IN HYDRAULICby

Zivodar ERCICEnergoprojekt, BeogradE-mail: [email protected]

The most frequent causes of concrete damages inhydraulic structures are singled out and in more detailsthe abrasion of concrete. Data concerning the abrasionresistance of different materials recommended intechnical literature for repair of damaged parts ofconcrete and for protection against abrasion of the

326

Summarymain concrete body of structures, are exposed. Abrasiondamages of an irrigation intake structure are presentedas a case history.Key words: concrete damages, abrasion, erosionresistance

Redigovano 05.06.2004.

VODOPRIVREDA 0350-0519, 36 (2004) 209-210 p.319-326
mailto:[email protected]:[email protected]

Documents

Abrazija Betona Hidrotehnickih Objekata