Файл: Техническая эксплуатация портовых сооружений..pdf

видов при постоянном загруженни в течение длительного времени могут быть значительно уплотнены и превращены в надежное ос­ нование. При быстром их загруженни могут возникнуть значитель­ ные гидродинамические напряжения (в результате быстрого отжа­ тая воды из грунта), которые передаются на прилегающие часта сооружения — сваи, берегоукрепления и пр. и нередко приводят к деформации их.

Песчаные грунты, как правило, могут считаться весьма надеж­ ными основаниями, однако при рыхлом их залегании в естествен­ ном состоянии, а также при недостаточном уплотнении в процессе отсыпи ,в пазуху за сооружением подобные грунты нередко вызы­ вают значительные осадки возведенных на них сооружений. Это осо­ бенно относится к мелким водонасыщенным пескам — как чистым, так и с примесью илистых частиц. Осадки сооружений на песчаных основаниях обычно происходят внезапно и могут достигать зна­ чительных величин. Наиболее чувствительны к осадкам гравита­ ционные сооружения.

Очень важно знать характеристику грунтов, залегающих на поверхности дна, так как это позволяет дать оценку устойчивости донных грунтов против размыва их винтами судов и местными течениями. Геологические факторы должны учитываться также при капитальном ремонте сооружений. Нарушение естественного со­ стояния грунтовых массивов, вскрытие слоев грунта, подвержен­ ных размоканию, неисправность водоотвода, взрывы и вибрации вблизи ремонтируемого сооружения могут вызвать повреждения его и деформации прилегающих сооружений.

Важным гидрологическим фактором является волнение, дейст­ вию которого в первую очередь подвергаются внешние огради­ тельные сооружения и рейдовые причалы. Опасность волнового воздействия на сооружение во много раз увеличивается при нали­ чии на нем неисправностей и повреждений. Удары волн — это дина­ мические усилия, действующие на сооружения, которые вызы­ вают появление дополнительных напряжений, иногда противопо­ ложного знака, а также механическое разрушение отдельных эле­ ментов сооружений. В сквозных сооружениях, например свайных эстакадах и пирсах, действие волн вызывает опасные вибрации. При волнении взмучиваются тяжелые частицы донного грунта (песок, галька и др.), ударное и истирающее действие которых присоединяется к удару волн. Постоянно повторяющиеся удары волн вызывают появление напряжений разного знака, неодинако­ вой силы и периодичности, что приводит к усталости материалов.

Волнение и морские течения способствуют более энергичному вымыванию из поверхностных слоев бетона его растворимых ча­ стей и всех новообразований, являющихся результатом химическо­ го разложения его от действия морской воды. Колебания уровня (приливы и отливы, сгоны и нагоны и др.), создают нередко небла­ гоприятные для сооружения подпоры воды. При этих условиях должна быть обеспечена нормальная работа дренажных устройств. Периоды с пониженным уровнем воды целесообразно использовать

107

для осмотра и ремонта участков сооружений, расположенных з зоне переменного уровня. К агрессивным гидрологическим факто­ рам также следует отнести механическое действие льда на соору­ жения.

Наиболее суровые условия службы бетонных и железобетон­ ных гидротехнических сооружений в портах Крайнего Севера и Дальнего Востока, где разрушаются в зоне переменного уровня не только неморозостойкие бетоны на пуццолановых портландцементах, но и бетоны на портландцементах разных видов и сульфа­ тостойких портландцементах. В этих районах разрушение бетона происходит гораздо быстрее, чем в морях с малыми колебаниями уровня. Вне зависимости от района железобетонные сооружения разрушаются всегда быстрее бетонных и более интенсивно в растя­ нутой зоне, чем в сжатой. Во всех районах процесс разрушения материала протекает наиболее интенсивно в зоне переменного уровня воды.

В подводных частях сооружения происходит обычный медлен­ ный процесс коррозии бетона, вызываемый химическим действием морской воды с появлением заметных признаков разрушения толь­ ко после длительных сроков эксплуатации сооружения. Это под­ тверждается хорошей сохранностью бетона в подводной зоне раз­ личных по конструкции сооружений.

В приливных морях, а также в портах морей, где горизонт во­ ды изменяется в результате других причин, например сейш, бари­ ческих волн, сгонно-нагонных явлений и др., основной причиной интенсивного разрушения бетона, расположенного в зоне перемен­ ного уровня воды, является разрушение под воздействием воды, замерзшей в порах бетона, при низкой температуре, когда поло­ жительная температура воды периодически сменяется низкой тем­ пературой воздуха. Крупные разрушения наблюдаются в бетонных и железобетонных сооружениях, расположенных в районах с жар­ ким климатом. В этих условиях при периодическом насыщении и испарении морской воды в порах бетона происходит интенсивный процесс кристаллизации солей морской воды и продуктов хими­ ческой реакции ее с бетоном со значительным увеличением в объе­ ме, что приводит к возникновению неравномерно распределенных напряжений и температурно-усадочных деформаций, вызывающих

растрескивание и разрушение бетона.

Подобные явления имеют место и при физическом действии по­ переменного замораживания и оттаивания бетона, но в большин­ стве случаев протекающем более быстро и с наиболее крупными

разрушениями.

Исследованиями, проведенными НИИЖ Бом, установлено, что процессы разрушения бетона могут происходить также при много­ кратном изменении отрицательной температуры без перехода че­ рез ноль. В этом случае одной из основных причин разрушения влажного бетона является накопление льда в крупных порах и смещение точки плавления его в сторону более высоких отрица­ тельных температур.

10F

В результате обширных исследований, проведенных у нас и за рубежом, предложено несколько гипотез о причинах разрушения бетона при действии отрицательных температур; основными из них являются: кристаллизационное действие льда; гидравлическое давление, возникающее в капиллярах при отжатая воды из зоны замерзания; гидростатическое давление в порах и капиллярах от возникающих тангенциальных напряжений растяжения в стенках капилляров; неодинаковые коэффициенты линейного расширения льда и скелета бетона.

В настоящее время на основании экспериментальных исследо­ ваний доказана ошибочность гипотезы фиксации влаги морозом, которая наблюдается в материале в последний момент перед замо­ раживанием.

Базируясь на теории миграции влаги, разработанной советски­ ми учеными А. Ф. Лебедев, А. В. Лыков, М. И. Сумгин, Н. А. Цитович и др.), раскрыт и объяснен механизм замерзания бетона при различной его влажности. Гипотезы о механизме попеременного за­ мораживания и оттаивания бетона в большинстве случаев правиль­ но освещают и объясняют отдельные стадии этого процесса, но по­ ка не дают общепризнанной законченной теории всего процесса физической коррозии бетона.

Одним из агрессивных факторов по отношению к бетону являет­ ся соленость морской воды. Химическая коррозия бетона имеет ме­ сто и в пресной воде, но в морской и других минерализованных водах она протекает интенсивнее за счет содержания в них магне­ зиальных и сернокислых солей кальция и натрия.

Общее содержание солей в морской воде в среднем составляет 34—35%о, или 34—35 г на 1 л воды. Соли в морской воде в основ­ ном состоят из хлоридов и сульфатов натрия, магния, кальция и ка­ лия.

Основными вещественными характеристиками морской воды яв­ ляются соленость и хлорность. Основной солевой состав морской

Со­ 18,979 2,6486 0,1397 0,0646 0,0013 0,0260 10,5561 1,2720 0,4001 0,3800 0,0133

дер­ жание,

%о

% от 55,04 7,68 0,41 0,19 0,004 0,07 30,61 3,69 1,16 1,10 0,04

суммы соле­ вого соста­ ва

109