«О применении эпоксидных компаундов для  инъекционного подавления

              фильтрации водонасыщенных объектов»

                В практике  эксплуатации высоких бетонных плотин может возникать увеличивающаяся во времени фильтрация как через тело плотины, так и  через скальное основание под верховой гранью плотины. Восстановление монолитности бетонных плотин, снижение фильтрации в их основаниях  способом  инъекции  представляет серьезную проблему как по выбору материала для уплотнения бетона и основания, так и  по технологическому обеспечению приемов инъекции.

                 В настоящее время в отечественной практике преобладает тенденция к использованию инъекционных составов на основе цемента с различными добавками (цементация).  Широко применяются цементные, цементно-бентонитовые и цементно-силикатные растворы. Однако их применение в ряде случаев оказывается неэффективным.  Так, работы по инъектированию с применением  цементных, цементно- бентонитовых и цементно-силикатных растворов, проводимые на Саяно-Шушенской ГЭС в период с 1991 по 1994гг., не дали положительного результата.

Фильтрационные расходы продолжали увеличиваться. Неудачей окончилась и попытка провести инъектирование с помощью полиуретановых композиций. Полимер фильтрационным напором был выдавлен из трещин.

                     В 1995г. фирмой  «Родио», испанским подразделением фирмы «Солетанш», была проведена опытно-промышленная работа по ремонту растянутой зоны бетона в секциях 23 и 24 путем инъектирования эпоксидного материала «РОДУР».  Этот опыт оказался успешным. В итоге проведения опытных работ фильтрация через трещины в секциях 23 и 24 была полностью подавлена. В течение 1996-1997гг. с помощью материала «РОДУР» фирмой «Родио» были заинъектированы  секции 30,31,27,46. В них также произошло полное (до 98%) подавление фильтрационного расхода.

                      Однако ремонт основания плотины иностранной фирмой с помощью импортного материала «РОДУР» требовал больших затрат. Вследствие этого была поставлена задача разработать отечественный инъекционный материал на основе эпоксидных смол, создать или модифицировать существующее  инъекционное  оборудование и разработать технологию инъектирования больших объемов эпоксидных материалов.  Это была сложная в научном, организационном и техническом плане

задача, так как в России работ по инъектированию эпоксидных композиций в больших объемах своими силами раньше  не проводилось.                                                                                                                         

                  Эпоксидные материалы для инъектирования должны обладать заранее заданной вязкостью, определяемой технологическими особенностями оборудования, размерами и характером трещин, температурой инъектирования. Желательно иметь возможность легко регулировать вязкость композиции в широких пределах на рабочей площадке без применения легколетучих, огнеопасных и токсичных растворителей.  Инъекционные материалы должны обладать хорошей  проникаемостью в трещины,  водостойкостью,  отверждаться в воде при температуре 4^о С,  обладать  хорошей адгезией  к мокрым поверхностям бетона и скального основания плотин, должны обладать определенной эластичностью, чтобы исключить выкрашивание из трещин и отслоение от склеиваемых поверхностей при деформации плотины и скального основания из-за изменения уровня воды в  верхнем бъефе, не обладать абразивным действием на инъекционное оборудование,  быть экологически безопасными, иметь достаточное время  жизнеспособности, чтобы обеспечить процесс инъектирования, не иметь склонности к возникновению быстрой  лавинообразной реакции отверждения  вледствие локального увеличения концентрации отвердителя, иметь стабильную и устойчивую структуру, обеспечивающую работоспособность композиции в  зоне инъекции не менее 20 лет.  В соответствии с этими требованиями были разработаны материалы марок КДС-173 и КДС-174.  Сравнительные свойства материала марки КДС-173  и материала «РОДУР» представлены в таблице.

              Физико-механические  характеристики инъекционных материалов

                                                           при  20^о С

                     Разработанные композиции  КДС –173 и КДС-174 являются двухкомпонентными и готовятся на  месте потребления путем смешения эпоксикаучуковых смол КДС-173  и  КДС-174 с отвердителем марки ОС-4В.  Компаунды поставляются фасованными в комплекте.  В состав комплекта входит:  ведро связующего V= 20л  и  ведро отвердителя   V= 3л.

При инъектировании отвердитель выливается  в ведро со связующим, композиция тщательно перемешивается с помощью погружного смесителя в течение 3 – 5 минут и затем выливается в приемную емкость инъекционного насоса.

                         В качестве инъекционного насоса были выбраны поршневые насосы

высокого давления  с пневмодвигателем  «Premier-80»  фирмы «Craco» с давлением на выходном патрубке  до 510 атм.  Совместными усилиями со специалистами Саяно-Шушенской ГЭС они были модернизированы с целью исключения в них образования застойных зон и удобства подачи инъекционного материала и контроля давления инъекции.  Давление инъектирования составляло на первом этаже –

50-100      МПа ,  затем для уменьшения воздействия процесса инъектирования на де-

формацию секций, оно было уменьшено до 20 –25 МПа.

                          Процесс инъектирования, разработанный совместно со специалистами ВНИИГ им. Веденеева, включает в себя:

-         изучение состояния объекта инъектирования, характер и размеры

трещин (раскрытие, геометрия, распространение трещин), динамика развития трещин в зависимости от уровня водохранилища в верхнем бъефе,                                                                                                                         

-         разработку технологической схемы инъектирования, включающей 

схему расположения скважин  инъектирования,  угол  наклона скважин, глубину бурения скважин, количество рядов, шаг скважин, количество инъектируемого материала на скважину, давление инъектирования, контролируемые параметры,

                      -  составление     временного графика инъектирования с учетом раскрытия трещин в зависимости от уровня наполнения водохранилиша на верхнем бъефе,

-         подготовка оборудования и инъекционного материала,

-         инъектирование с постоянным контролем всех основных параметров,

определяющих качество инъектирования,

-         промывка оборудования и различных  конструкционных элементов.

В случае отверждения эпоксидного компаунда  в конструкционных элементах, его удаляют термической обработкой при температуре 350 –400^о С или с помощью смывки  «ЭПОКСИН»,

-         контроль состояния объекта после инъектирования.   Оценка  остав-

шейся фильтрации объекта.

                   Именно по этой схеме  было проведено инъектирование  основания плотины Саяно-Шушенской ГЭС.  В общей сложности было заинъектировано 200 т материала.  Восстановлена противофильтрационная завеса в основании  33 секций плотины.  Каждая зона для большей гарантии заполнения инъектировалась в два этапа:

                 первый этап при минимальном уровне воды в верхнем бъефе для заполнения наиболее промытых трещин и зон,

                  второй этап проводился при максимальных уровнях воды в верхнем бъефе, когда трещины имели наибольшее раскрытие.

                   Глубина зоны инъектирования составляла  24 метра. Скважину бурили в два ряда.  Скважину ряда А бурили под углом 18^о  к вертикали, направляемой в сторону верхнего бъефа.  Скважину ряда Б бурили по вертикали.

Проведение работ по подавлению фильтрации основания плотины.

                  Результаты ремонтных работ по снижению фильтрации приведены в таблице

                                    Результаты  инъецирования  плотины Саяно-Шушенской ГЭС

Стоимость работ по сравнению со стоимостью услуг фирмы  «Солетанш» уменьшилась в 6 раз.

                   Существующее оборудование, производственные  мощности и имеющиеся подготовленные кадры специалистов позволяют гарантировать положительный результат при подавлении фильтрации, а также, вследствие возможности отверждения материалов на водонасыщенных поверхностях, применять их в качестве гидроизоляционных материалов на объектах, в том числе и не связанных с гидротехническими сооружениями. Для проведения не столь масштабных работ, как на плотинах, были доработаны технология и оборудование, при этом были уменьшены габаритные размеры и весовые характеристики оборудования и снижено давление инъектирования  до 4-8 атм. Применение модернизированного оборудования, специально разработанных схем и технологии инъектирования позволило устранить фильтрацию воды в несущих конструкциях ряда объектов «Водоканала» на 100%.

Практика применения разработанных материалов марок КДС-173 и КДС-174 и последующей модификации КДС-600 показала, что их эффективно использовать при проведении ремонтных работ в фундаментах и несущих конструкций зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения, мостах, тоннелях, подземных переходах, на метрополитене, изготовлении гидроизоляции и наливных полов, в том числе химстойких и износостойких, в помещениях различного назначения и категорий, в гаражах, паркингах, на складах и терминалах.

 Перечень объектов в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, выполненных с применением материалов типа КДС-173, КДС-174, КДС-600:

-         полы в морозильной камере производства «Равиоло»

-         полы сырного цеха предприятия «Карельское молоко»

-         полы производственного помещения типографии издательства «Правда»

-         полы компрессорной и складских помещений предприятия «Петроспирт»

-         полы производственных помещений ФГУП «ЦНИИМ»

-         ремонтные работы на набережных Невы

-         ремонтные работы на Певческом мосту

Прочие объекты:

-гидроизоляционные работы на Бурейской ГЭС

-ремонтные работы на мемориале «Родина-мать зовет» в г. Волгограде

-защита от агрессивных жидкостей сборных емкостей химкомбината в г. Пермь