их эксплуатационную надежность. Основные виды повреждений включают кавитационную эрозию, абразивный износ и химическую коррозию. Понимание механизмов их возникновения и методов борьбы с ними является критически важным для продления срока службы гидротехнических объектов и обеспечения их безопасности.
Рассмотрим основные виды разрушений бетона гидротехнических сооружений, включая кавитационную, абразивную эрозию и химическую коррозию. Приведем механизмы возникновения каждого типа разрушения, их влияние на структуру бетонных конструкций, а также методы предупреждения и минимизации данных процессов. Особое внимание уделим кавитационной эрозии, возникающей под воздействием воздушных пузырьков в высокоскоростных водных потоках, а также абразивному износу бетона в результате воздействия твердых частиц, переносимых потоком воды. Химическая коррозия, вызванная воздействием агрессивных сред, таких как вода, содержащая растворенные кислоты и соли, также рассматривается как серьезная угроза для долговечности бетонных конструкций.
Кавитационная эрозия возникает под действием воздушных пузырьков, образующихся в водных потоках с высокой скоростью (свыше 12 м/с). Эти пузырьки, при изменении давления, схлопываются, создавая сверхвысокие локальные давления, которые приводят к разрушению бетонной поверхности. Начальная стадия проявляется в виде мелких каверн, которые постепенно разрастаются и образуют губчатую структуру. Дальнейшее развитие эрозии сопровождается оголением крупного заполнителя бетона и арматуры.
Кавитационные разрушения чаще всего наблюдаются на поверхностях водосливов, гасителей энергии, а также в местах резкого изменения направления или угла наклона потоков воды. Развитие кавитации провоцируется наличием неровностей на бетонных поверхностях, которые способствуют возникновению вихревых зон и кавитационных пузырьков.
Для прогнозирования кавитационных повреждений при проектировании используются специальные расчетные схемы, которые включают безразмерные параметры, такие как индекс кавитации. Датчики кавитационного излучения и ультразвуковые устройства позволяют фиксировать начало кавитационного разрушения на ранних стадиях.
Абразивная эрозия бетона возникает в результате механического воздействия частиц: песка, гравия и других материалов, переносимых водным потоком. Повреждения проявляются в виде гладкой, изношенной поверхности с оголенным крупным заполнителем, что провоцирует дальнейшее разрушение конструкции.
Наиболее подвержены абразивному износу водосливные сооружения, водоотводы и лотковые части гидротехнических конструкций, особенно в местах перегибов профиля и уменьшения уклонов водоводов. Скорость износа зависит от размера, формы и твердости абразивных частиц, а также от скорости водного потока.
Химическое разрушение
