В 2004 г. в рамках программы «Глобальное партнерство» и двухстороннего сотрудничества ФРГ и Российской Федерации было начато строительство объекта «Пункт долговременного хранения реакторных отсеков (ПДХРО) утилизируемых атомных подводных лодок (АПЛ) в Сайда-Губе». Инвестором проекта является немецкая фирма Energiewerke Nord GmbH, главный российский партнер - РНЦ «Курчатовский институт». Этот проект международного сотрудничества успешно решает задачу ликвидации экологической угрозы от снятых с эксплуатации и находящихся на отстое АПЛ.
Объект строится на севере Кольского полуострова в 7 км от г. Снежногорск и в 100 км от г. Мурманск на берегу Баренцева моря в заливе Сайда-Губа. Скорость ветра на побережье в среднем 7-8 м/с, влажность воздуха более 80 %. Для района характерна относительно мягкая зима и короткое прохладное лето. При строительстве этого объекта должна быть обеспечена заданная долговечность несущих железобетонных конструкций в условиях коррозийного воздействия влажной атмосферы, насыщенной морскими солями и морозобойного воздействия низких температур.
Хранилище представляет собой ряд параллельных железобетонных площадок, оборудованных судовозными рельсовыми путями, для хранения 120 реакторных отсеков (рис. 1).
С целью обеспечения безопасных условий длительного хранения реакторных отсеков Федеральным агентством по атомной энергии России была сформирована концепция многоуровневого контроля на всех стадиях существования объекта: от выбора площадки до ее строительства, с обеспечением высокого качества строительных работ. При этом Горному институту КНЦ РАН было поручено проводить независимую периодическую оценку прочности бетона на строительной площадке ПДХ РО.
Основной конструктивный элемент - железобетонная стапельная плита - состоит из отдельных блоков и предназначена для размещения реакторных отсеков. Она располагается на скальном или насыпном основании, на которое уложена щебеночная подушка, закрепленная бетонной стяжкой. Плита имеет температурные швы и дренажные канавки. Сверху стапельная плита покрывается защитным слоем бетона («надбетонка») и гидроизоляционным полимерным покрытием (рис. 2).
Строительство в Сайда-Губе осуществляется по установленному графику. Для оценки состояния железобетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики: состав и прочность бетона, морозостойкость, водонепроницаемость и другие показатели. Однако при всем многообразии факторов определяющим было принято соответствие фактической прочности бетона проектным показателям, что отвечает требованиям нормативных документов [1, 3]. Оценка фактической прочности бетона стапельных плит выполнялась неразрушающим методом с использованием электронного склерометра DIGI-SCHMDT 2000 (Швейцария). Склерометр состоит из двух частей - дисплея и ударного механизма, соединяемых кабелем (рис. 3). Диапазон измерений прибора составляет 10 - 70 МПа. Действие его основано на принципе упругого отскока. НК прочности бетона склерометром Шмидта и его аналогами включен в нормативные документы многих стран и осуществлялся в соответствии с действующими государственными стандартами [2, 3]. Преимущества этого метода обусловлены его высокой производительностью и возможностью проведения весьма значительных объемов испытаний.
Определение прочности бетона стапельной плиты строящегося ПДХ РО проводилось после набора бетоном нормативной прочности. Испытаниям подвергались конструктивные элементы как самой стапельной плиты (горизонтальная и боковая поверхности), так и фундаментные блоки за ее пределами. Предварительно были выполнены сравнительные испытания прочности бетона на сжатие с использованием лабораторного гидравлического пресса и электронного склерометра Шмидта. Испытания подтвердили сходимость результатов измерений значений прочности образцов бетона на сжатие, полученных разрушающим и неразрушающим способами.
Расположение и количество площадок принималось согласно программе проведения исследований с учетом получения более полной информации по оценке прочностных характеристик контролируемых плит (10 - 12 площадок на каждый из блоков стапельной плиты). Перед началом испытаний производились выравнивание поверхности площадок электрическим наждачным кругом (где это было необходимо), зачистка их от пыли и остатков цементного раствора. Зачищенная поверхность площадки имела круглую или овальную форму, достаточную для снятия 12 измерений. Расстояние между местами (точками) испытаний не менее 30 мм, между площадками 2 - 4 м. Ударный механизм склерометра во время испытаний располагался перпендикулярно к испытываемой поверхности площадки (рис. 4).
Средняя величина прочности по каждой площадке рассчитывалась как среднеарифметическое значение по 12 замерам (по ГОСТ достаточно 5 замеров). Максимальное и минимальное значение при этом отбрасывались. Определялось также среднеквадратичное отклонение прочности и коэффициент вариаций. Величина среднеквадратичных отклонений прочности по проведенным замерам составляла 0,8 - 2,3 МПа, коэффициента вариации не превышал 8,0 %. Результаты измерений обрабатывались с использованием персонального компьютера при помощи программного обеспечения Vista Transfer и Vista Pro.
Выполненные в 2005 - 2009 гг. работы по определению прочностных характеристик бетона стапельной плиты неразрушающим методом с использованием электронного склерометра DIGI-SCHMDT 2000 свидетельствуют о технической возможности и высокой эффективности этого способа для оперативного периодического контроля прочности бетона. Проведенный комплекс исследований показал высокое качество бетона в несущих элементах стапельной плиты и других технологических сооружений ПДХ РО АПЛ.
