3.5. Способы наблюдения за фильтрацией через бетон и основание

Наблюдения за фильтрацией через бетонные сооружения позволяют судить о трещиноватости и пористости бетона, его выщелачивания фильтрующейся водой, качестве швов и работе уплотнений, а также о других фильтрационных свойствах бетона.

Малые фильтрационные расходы измеряют путем наложе­ния па очаг фильтрации щита с влагопоглощающим материалом (вата, фланель или др.) на определенное время. Взвешивая щит до и после его наложения, можно определить приток влаги, то есть расход профильтровавшейся воды. Такой способ прост, но имеет малую точность, однако он позволяет судить о качественной оценке фильтрации, что зачастую вполне достаточно.

Значительные фильтрационные расходы измеряют объем­ным способом. Для этой цели Фильтрат отводят с помощью ка­навок в мерный сосуд. При этом используют воронки с резиновыми уплотнениями, прижимаемыми к очагу фильтрации. Время сбора профильтровавшейся воды принимают в зависимости от интенсивности фильтрации до 10 мин. Фильтрация через тещины зимой увеличивается, летом — уменьшается. При нарушении такой цикличности происходит кольматация трещин или их раскрытие с выщелачиванием бетона. Фильтрационные расходы сопоставляют, если они получены при одинаковом напоре на сооружение и одинаковой температуре. В подводных и подземных частях сооружений, где невозможно измерить профильтровавшуюся воду, применяют метод откачки или нагнета­ния воды через специально пробуренные скважины. Скорость фильтрации определяют путем пуска краски или химических соединений в скважины, то есть так же, как это делают в мягких грунтах (см. 2.4). Иногда для характеристики фильтрации через бетон выбуривают керн для испытания, что весьма тру­доемко, или бурят скважины, в которые нагнетают воду (диа­метр скважины 45...78 мм). По удельному водопоглощению су­дят о фильтрации через бетон

Противодавление на подошву плотины контролируют путем измерения пьезометрических уровней в характерных точках под­земного контура. Точечные пьезометры, расположенные вблизи контакта плотины с основанием, называют контактными пьезо­метрами. В скальных основаниях бурят наклонные скважины из цементационной или специальной галереи по обе стороны цементационной завесы. Пьезометры по обе стороны дренажных галерей располагают обычно вертикально. В многослойном основании устраивают кусты глубинных пьезометров по обе сто­роны завесы в каждом характерном геологическом слое. В за­висимости от типа плотины, геологии основания, конфигурации подземного контура и других факторов принимают конкретную схему размещения КИА для фильтрационных наблюдений. Причем большое внимание уделяют как фильтрации через осно­вание плотины, так и обходной фильтрации, что особо актуально для высоких плотин.

В бетонных плотинах необходимо измерять фильтрационные расходы через тело и основание сооружения. По этим данным судят об эффективности дренажных систем, об оценке водопро­ницаемости пород основания и напорной грани плотины, о филь­трационных режимах, вызванных изменением уровней воды в бьефах, о суффозионных процессах и др. Профильтровавшаяся через напорную грань плотины вода по вертикальному дренажу стекает в смотровую галерею. Затем по кювету (с уклоном) вода направляется в сборный колодец, откуда самотеком или с помощью насосов сбрасывается в нижний бьеф. Для измерения расходов применяют известные методы: объемный, поплавковый, солевой, мерными водосливами, гидрометрическими вертушками, расходомерами, по времени работы насосов и т. д. В ряде случаев фильтрационные расходы дополнительно контролируют на отдельных наиболее ответственных участках сооружения. В таком случае эту зону солируют, как, например, при оценке трещиноватости напорной грани или состояния швов на этом участке. В последние годы за фильтрационным расходом наблюдают также с помощью термометрических наблюдений, основанных на распределении и измерении температуры воды в пьезометрах. Для этой цели применяют термодатчики типа ММТ-51 и др.

В ряде случаев при фильтрации происходит коррозия бетона— снижение прочностных свойств бетона в результате возникновения химических реакций на поверхности и внутри его. Характер коррозии зависит от состава бетона, температуры и агрессивности среды (вода, воздух, водовоздушные соединения и т. п.), скорости обмена среды у его поверхности, градиента напора воды, плотности бетона, его напряженного состояния и наличия защитных слоев. Основными очагами коррозии явля­ются участки со слабым его уплотнением. В этих местах в первую очередь выщелачивается гидроокись кальция Са(ОН)₂ и появляются белые или желтоватые пятна, которые при нанесе­нии на них фенолфталеина приобретают красный цвет (присут­ствует известь). Количество извести в фильтрате определяют путем титрования пробы воды фильтрата в лаборатории. Вода, обладающая существенной гидрокарбонатной жесткостью (при отсутствии агрессивной углекислоты СО₂), способствует уплотнению поверхностного слоя бетона. Химический анализ проб воды с целью установления ее агрессивности проводят в лабо­раториях по стандартным методикам 1 раз в 2...3 года. При повышении агрессивности воды анализ проводят ежегодно. Нали­чие ионов Са²+ в фильтрате свидетельствует о растворении извести и выносе ее из бетона. Увеличение в фильтрате ионов SO^2- характеризует процесс образования кристаллов гипса, которые разрушают бетон.