Intern rapport no 7-79
Technische Hogeschool Delft
Afd. der Civiele Techniek
AANTASTING VAN BETON
T.G.V. €AVITATIE IN STROMEND WATER
Literatuurstudie t.b.v. C.U.R.-conunissie C37
Intern rapport na 7-79
H.L. Fontijn
Laboratorium voor Vloeistofmechanica Afdeling der Civiele Techniek
Technische Hogeschool Delft
1. Inhoudsopgave 2. Inleiding 3. Cavitatie
3.'1,. Voorwaarden voor cavitatie 3.2. Invloed van onopgeloste lucht 3.3. Invloed van temperatuur
3.4. Vormen van cavitatie
4. Implosie van caviteiten en aantasting t.g.v. cavitatie 4.1. Cavitatieschade àan beton in prototype situaties 5. Preventie van cavitatieschade aan beton
5.1. Ontwerp details
5.2. Specificatie van toleranties ~n de maatvoering en oppervlakte afwerkingen
5.3. Beheersing van betonkwaliteit
5.4. Gebruik van oppervlakte bekledingen 5.5. Invoer van lucht in de (water)stroming
5.6. Plaatsing van vaste ~egrenzingen buiten cavitatiezones 5.7. Onderdrukking van geluid
6. Bepr oev i.ngstechnieken
6.1. Proeven op betonnen elementen in 'vernauwde buizen' 6.2. Vloeistof-stoot proeven op bekledingsmaterialen
6.3. Ultrasonore en magnetostrictieve beproevingsapparatuur 7. Toekomstig onderzoek 8. Referenties 2 3 4 4 4 5 r' 5 6 6 8 8 9 9 10 11 12 12 14 14 14 15 16 17
3
-2 - INLEIDING
De stroming van chemisch niet verontreinigd water kan op
tweeërlei wijze schade veroorzaken aan waterbouwkundige constructies uitgevoerd in beton, nl•
• t.g.v. (plaatselijk) optredende cavitatieverschijnselen (vooral -1
bij hoge stroomsnelheden, e.g. > 7 à 8 m s ), en
• t.g.v. door het water (bij relatief lage stroomsnelheden) meegevoerde sedimenten.
Deze beide vormen van.erosie komen in diverse situaties voor en z~Jn gemakkelijk herkenbaar. Een betonoppervlak dat blootgesteld is aan cavitatie ziet er onregelmatig, gekerfd en pokdalig uit, terwijl aantasting t.g.v. door het water meegevoerde sedimenten (slib, zand, stenen) een meer glad afgesleten uiterlijk oplevert.
Bij afwezigheid van locale cavitatie en door het water meegevoerde sedimenten kan beton van goede kwaliteit, i.g.v. permanentie, gedurende lange tijd weerstand bieden aan zeer snel (tangentieël) stromend water zonder aangetast te worden (Reis. (1, 7, 8, 69, 92». Uit proeven blijkt dat betonnen blokken die gedurende 18.5 dag blootgesteld werden aan stralen schoon water met snelheden tot 58 m s-1 geen schade ondervonden wanneer de hoek tussen waterstraal en betonblok klein bleef. Zelfs
wanneer een dergelijke waterstraal loodrecht op het betonoppervlak stond was na 5 weken slechts een geringe aantasting (in de vorm van kleine putjes) te bespeuren (Ref~ (7». Een loodrecht invallende waterstraal
-1
met snelheden tot ca 30 m s tast het betonoppervlak niet aan (Refs 9, 13, 64, 66».
Locale cayitatie kan echter makkelijk voorkomen in (zeer) snel stromend water. De factoren die een dergelijke cavitatie beïnvloeden zullen in dit
rapport beschouwd worden, evenals de ermee verband houdende schade die kan ontstaan aan het beton van waterbouwkundige constructies. De factoren die de erosie t.g.v. door het water meegevoerde sedimenten beïnvloeden zijn beschouwd in Ref. (122).
De literatuur die betrekking heeft op de mechanismen van zowel cavitatie als aantasting t.g.v. cavitatie en de corresponderende experimentele technieken, is zeer uitgebreid. In deze nota zal alleen naar de meest relevante publicaties op dit gebied verwezen worden; daar-naast komen publicaties ter sprake die speciaal betrekking hebben op de aantasting t.g:v. cavitatie van ~n beton uitgevoerde waterbouwkundige constructies.
3 - CAVITATIE
3
.
1
.
Voorwaarden voor cavitatie. - Cavitatie in water komt voor wanneer de locale absolute druk nadert tot de dampspanning van het omringende water. De aanwezigheid van dergelijke (cavitatie)drukken wordtduide-.li.j k beïnvloed (en bevorderd) door (Ref. (3»:
r"
I. verlagingen van de atmosferische druk (e.g., 1n bergachtige gebiedentreedt eerd~r cavitatie op in waterbouwkundige constructies dan in lager gelegen streken),
2. plaatselijke toename van de plaatshoogte (e.g. bij stroming 1n sifons),
3. plaatselijke verhogingen van de stroomsnelheid (e.g. 1n vernauwingen, bij obstakels en in wervels),
4. plaatselijke drukverlagingen (e.g. 1n laaggelegen punten of op plaatsen waar de stroming loslaat),
5. verlagingen van de hydrostatische druk (e.g. door verkleining van waterdiepten) ,
6. drukverlagingen veroorzaakt door (hoogfrequente) waterslag. 3.2. Invloed van onopgeloste lucht. - Behalve voor genoemde druk- en
snelheidsveranderingen, is het verschijnsel cavitatie in water gevoelig voor veranderingen in het gehalte aan 'onopgeloste lucht' in het water
(Refs (11, 19, 26,41, 67, 79, 85, 116», en ook - misschien voornamelijk als een gevolg daarvan - voor veranderingen van de watertemperatuur
(Refs (16, 41, 86, 95, 97». Het schijnt dat minuscule luchtbelletjes zich gedragen als kernen, of als 'zwakke punten', waar faseveranderingen
(van vloeistof naar damp) gemakkelijker optreden dan elders (Refs (3, 11, 19, 26, 67, 79, 84, 85». Deeltjes vaste stof met een hydrofobisch
karakter zijn ook van betekenis voor de bevordering van het ontstaan van cavitatie, wellicht omdat ze 'onopgeloste lucht' (kunnen)
herbergen (Refs (19, 26, 69, 85, 92».
De precieze rol van de cavitatiekernen (gas en/of deeltjes vaste stof) is nog niet volledig onderkend; het.is echter duidelijk dat de aanwezigheid van een betrekkelijk klein volume 'onopgeloste lucht' in het water de opwekking van cavitatie zeer vergemakkelijkt (Refs (I I, 19, 26, 41, 67, 79, 85». Omgekeerd is het moeilijk om cavitatie op te wekken in water dat eerst onderworpen is aan hoge druk, en waarin de lucht
(geforceerd) 1n oplossing is gebracht (Refs (19, 67». Vrije lucht - mits in voldoende mate aanwezig in het water - bevordert enerzijds het ont-staan van cavitatie, maar kan anderzijds de implosies van de caviteiten dempen en 'smoren', en zodoende mogelijke schade beperken.
5
-3.3. Invloed van temperatuur. - .Het; verschijnsel cavitatie rn water schijnt gevoelig te zijn voor kleine veranderingen van de watertemperatuur
(Refs (16,41,86,95, 97». Bij normale temperaturen kan deze invloed misschien in verband gebracht worden met de corresponderende veranderingen van het gehalte aan 'onopgeloste lucht' in het water. Bij oplopende ~ temperatuur neemt .het luchtgehalte klaarblijkelijk af en de neiging
van het water om..te gaan caviteren wordt geringer. De eventuele aan-tasting t.g.v. cavitatie echter kan toenemen omdat de imploderende caviteiten minder sterk 'gesmoord' worden.
De oppervlaktespanning en de viscositeit.van het water variëren onder normale omstandigheden niet significant met de temperatuur
(Refs (41,67,95»; de veranderingen van de dampspanning kunnen wellicht ook als (verwaarloosbaar) klein beschouwd worden indien de watertempera-tuur een waarde van ca 400 C niet overschrijdt.
3.4. Vormen van cavitatie. - Cavitatie in water kan voorkomen ln verschillende vormen; de mate waarin aantasting wordt veroorzaakt blijkt afhankelijk te zijn van het type cavitatie (Refs (3, 11, 19,26, SI, 67, 85, 94, 106». In het algemeen doet cavitatie zich voor in één of meer van de volgende vormen:
1. als grote bellen (met een korte levensduur) die duidelijk zichtbaar ZlJn voor het blote oog,
2. als e.enwolk minuscule caviteiten (e.g. in wervels),
3. als grote amorfe caviteiten met een korte levensduur (e.g. in wervels), 4. als grote, permanente en volledig ontwikkelde caviteiten (e.g. achter
vaste lichamen).
Het schijnt dat de ernstigste vorm van·aantasting t.g.,v.cavitatie wordt veroorzaakt door wolken minuscule caviteiten zoals aangetroffen
·4- Il1PLOSIE VAN CAVITEITEN EN AANTASTING T.G.V. CAVITATIE
Aantasting van materialen t.g.v. cavitatie vindt zijn oorsprong in'de 'botsing' van zeer snel stromend water (welliçht in de vorm van minuscule stralen) dat caviteiten binnendringt en doet imploderen, wanneer deze laatste terecht komen in gebieden met iets hogere drukken. Extreem hoge 'stootdrukken' (met een orde van grootte van waterslag-drukken) worden gedurende zeer korte tijdsintervallen opgewekt (Refs
(3, 11, 16, 19,20,21,24,26,41,45,56,58,60,63,67,68,70,
71, 77, 79, 83, 84, 85, 87, 93, 94, 97, 98, 101, 102, 103, 106, 108, 109, 114, 115». De hiermee samenhangende stootkrachten zijn dikwijls in staat om ernstige materiële schade toe te brengen aan nabijgelegen vaste begrenzingen.
Voor metalen is min of meer aangetoond dat het optreden van corros~e versneld wordt door de materiële schade veroorzaakt door imploderende caviteiten. Daarnaast schijnt corrosie de aantasting t.g.v. cavitatie te bespoedigen. Deze proc~ssen zijn gecompliceerd en nog niet volledig onderkend (Refs (12,19,20,41,42,67,68,72,79,85,114,119».
De mate van aantasting t.g.v. cavitatie wordt beïnvloed door de intensiteit van de cavitatie en derhalve door de totale energie die ~n het water aanwezig ~s. Resultaten van experimenten suggereren dat de grootte van de cavitatieschade evenredig is met de gemiddelde stroomsnelheid. tot de derde i tiende macht (Refs(48, 49, 57, 60, 61, 62, 67, 68, 69, 71, 76, 88, 91,92,93,95,97,98, 101, 103, 109, 116, 117, 120». Andere factoren, zoals de wandruwheid en de groei en vorm van grenslagen, hebben, tezamen met de turbulentie van de stroming, ook een zekere invloed op de intensiteit van de schade t.g.v. cavitatieverschijnselen (Refs (3, 7, 13, 16, 18, 19, 23, 25,27,31,34,47,48,49,50,54,55,66,67,69,71,75,79, 92,113».
Aantasting t.g.v. cavitatie schrijdt niet gelijkmatig voort in de tijd: zelfs i.g.v. de aantasting van beton is er sprake van een 'incubatie periode' gedurende welke geen of geringe aantasting optreedt; deze inleidende fase wordt onmiddellijk gevolgd door een periode waarin ernstige schade ontstaat, waarna dan een periode met onbepaalde tijdsduur ingaat waarin de aantasting weer veel langzamer voortschrijdt (Refs (19, 20, 47, 48, 49, 56, 57, 60, 67, 68, 79, 83, 38, 111, 112, 117, 118».
4.1. Cavitatieschade aan beton in prototype situaties. - Er zijn vele voorbeelden bekend van schade aan beton in waterbouwkundige constructies àls gevolg van
7
-het optreden van cavitatie. In enkele gevallen was de schade zeer ernstig; als voorbeeld kan genoemd .worden de schade die ontstond
-1
bij snelheden van 50 m s in niet goed 'uitgelijnde' tunnelsecties (Refs (2, 5, 7, 8, 23». In de meeste gevallen werd schade geconstateerd aan vloer en energie-dissipatie blokken van woelbakken, bij sponningen ~ van afsluitorganen voor grote vervallen, bij onregelmatigheden in het
oppervlak (zoals (plaatselijke) verlagingen, uitsteeksels, voegen,
slecht uitgelijnde vlakken, etc.), in tunnels voor hoge stroomsnelheden en in leidingen, op flanken van overlaten van dammen, etc. (Refs
(4
,
5,7,10,13,15,17,18,22,23,27,28,29,30,31,34,35,50,55,66,
75, 82, 100, 113».
Over de vele prototype situaties waarvoor melding wordt gemaakt van cavitatieschade, is geen nauwkeurige informatie beschikbaar m.b.t.
stroomsnelheden, waterdiepten, watertemperaturen, gehalten aan onop-geloste lucht, etc. Ondanks het ontbreken van exacte gegevens betreffende de stromingscondities is 4eze rapportering van belang. Er worden namelijk technieken in vermeld en/of besproken die ontwikkeld zijn voor het
repareren van genoemde schadegevallen (Refs (2, 7, 8, 10, 13, 15, 28,
29, 52, 64, 66, 100»; hetzelfde geldt t.a.v. diverse (kleinere)
verbeteringen aan details van het ontwerp, waarvan aangetoond is dat ze effectief zijn, hetzij doordat een terugkerende aantasting t.g.v. cav~-tatie werd voorkomen, hetzij doordat de omvang van de schade werd beperkt (Refs (2, 4, 5, 6, 7, 10, 15, 23, 27, 28, 29, 33, 34, 35, 37, 50, 73, 75,
82, 100, 113». Hieruit komt duidelijk naar voren dat het ontwerp van een waterbouwkundige constructie zowel in zijn totaliteit als in detail de nodige zorg vereist, en dat er behoefte bestaat aan een nauwkeurige opgave van - en wellicht regels voor - toegestane afwijkingen van de maatvoering en in aanmerking komende oppervlakte afwerkingen. Een en ander zal in het hierna volgende ter sprake komen.
5 - PREVENTIE VAN CAVITATIESCHADE AAN BETON
De veiligste, en wellicht nog steeds meest economische, manier om cavitatieschade aan (betonnen) waterbouwkundige constructies te voorkomen is vermijding van (het ontstaan van) cavitatieverschijnselen. Gewoonlijk kan dit alleen bereikt worden door een zeer zorgvuldig ontwerp en een correcte uitvoering, daarbij gebruik makend van een nauwkeurige opgave van, en regels voor, toegestane afwijkingen van de maatvoering en in aanmerking komende oppervlakte behandelingen en afwerkingen.
Voor de vele situaties waarin cavitatie kan voorkomen en ook
voorkomt, zijn diverse middelen onderzocht en toegepast om de aantasting t.g.v. cavitatie te beperken; genoemd kunnen worden: de beheersing van de betonkwaliteit, het gebruik van (speciale) bekledingsmaterialen, het opzettelijk toelaten van lucht (om de implosies van caviteiten te dempen en te 'smoren')',het weloverwogen plaatsen van vaste begrenzingen buiten de zênes waar caviteiten imploderen, etc.
5.1. Ontwerp details.- Zeer kleine wijzigingen in het ontwerp van woelbakken en de daarin aanwezige energie-dissipatie blokken (Refs (4, 10, 15, 23, 28, 33, 113), van sponningen van afsluitorganen (Refs (4, 5, 27, 34), van de 'uitlijning' van leidingen en leidingsecties (Refs (2, 5, 7, 23», van instroomopeningen van leidingen (Ref. (6», m.b.t. toegepaste be -kledingsmaterialen, ter zake van beluchting, etc. (Refs (5, 23, 27, 28, 29, 34, 35, 37, 50, 73, 75, 82, 100», hebben - aantoonbaar - de omvang van de aantasting t.g.v. cavLtatie (sterk) gereduceerd, hetzij doordat de optredende cavitatie onderdrukt werd, hetzij doordat bevorderd werd dat de caviteiten ver van de vaste begrenzingen implodeerden. Schade t.g.v. cavitatie opgewekt door de aanwezigheid van deur sponningen werd, bij
voorbeeld, gereduceerd door de afmetingen van de sponningen te vergroten. Evenzo heeft een kleine vèrandering in de rangschikking van
energie-dissipatie blokken in een woelbak geleid tot onderdrukking van de eertijds zeer intensieve aantasting (Refs (5, 33, 34».
Hydraulische modelexperimenten kunnen bijdragen aan het perfectioneren van de ontwerpen van waterbouwkundige constructies, doordat ze indicaties opleveren m.b.t. vermoedelijke cavitatiezênes en derhalve informatie verschaffen over mogelijke gebieden waarin aantas ting t.g.v. cavitatie optreedt. Dergelijke modellen kunnen beproefd worden onder normale
atmosferische omstandigheden waarbij het mogelijke ontstaan van cavitatie bepaald wordt uit de meting van fluctuerende waterdruk.ken (Refs (3,4, 5,
- 9
-6, 17, 32, 37, 38», of de proeven kunnen worden uitgevoerd in een eigen 'model atmosfeer' waarin het eventuele optreden van cavitatie direct waargenomen kan worden (Refs (3, 4, 29, 33, 38, 43, 73, 82, 104, 113». Beide typen proeven sterunenop bevredigende w~Jze met elkaar overeen (Ref. (4». Het moet betwijfeld worden of
echte cavitatie-verschijnselen alsmede de aantasting t.g.v. cavitatie met deze modelpioeven correct gesimuleerd kunnen worden, aangezien de oppervlaktespanning, de viscositeit, de dampspanning, het gehalte aan onopgeloste lucht, de aanwezigheid van deeltjes vaste stof, de
oppervlakteruwheid, de turbulentie, etc. niet op de juiste wijze geschaald kunnen worden (Refs (4, 23».
5.2. Specificatie van toleranties in de maatvoering en oppervlakte afwerkingen. - Cavitatie en de aantasting die daarvan het gevolg kan zijn wordt gegenereerd door water dat met zeer hoge snelheid over oppervlakte onregelmatigheden stroomt. Derhalve is het zowel verstandig als economisch om in het ontwerp zeer nauwkeurig de maat-voering en de toegestane afwijkingen daarvan voor te schrijven (Refs
(13, 18,23,25, 26, 27, 29, 30, 34, 50, 64, 66; 113», alsmede geschikte oppervlakte afwerkingen en behandelingen aan te geven (Refs (7, 9, 13, 15, 22,23,27,29,30,34,39,50,53,54,64,66,69,71,80,92,96»
voor die begrenzingsvlakken die ~n het bijzonder blootgesteld worden aan cavitatie en de aantasting ten gevolge daarvan. Evenzeer is het van belang om erop toe te zien dat de ontwerpspecificaties in het prototype ook gerealiseerd worden (d.w.z. slijpen, opvullen, vlakken, etc., waar nodig).
Door het U.S. Bureau of Reclamation is een waardevolle leidraad samengesteld m.b.t. de maatvoering van oppervlakte afwerkingen en toelaatbare afwijkingen daarvan. Deze leidraad, voor het grootste gedeelte in grafiekvorm, is gebaseerd op de resultaten van uitgebreide laboratoriumproeven en geeft bij voorbeeld kritieke waterdrukken en snelheden voor verschillende versnijdingen (e.g. met rechte, ronde of afgeschuinde hoeken) (Refs (27, 34».
5.3. Beheersing van betonkwaliteit. - Proeven (voornamelijk in de dertiger jaren uitgevoerd door het U.S. Bureau of Reclamation) hebben aangetoond dat zelfs het beste beton niet bestand is tegen langdurige blootstelling
aan de inwerking van cavitatieverschijnselen (Refs (7, 8, 9,
10, 13, 66, 69, 71, 80, 92)).
'. De mate waarin aantasting t.g.v. cavitatie optreedt kan echter gereduceerd worden door toepassing van een dichte beton met een lage water-cement factor, een hoge druksterkte (tot meer dan
5 -2
414:l{10 Nm ) en een glad, ondoorlatend oppervlak (Refs (7,
9, 10, 13~ 14, 15, 20, 23, 39, 40, 53, 54, 59, 64, 65, 66, 69,
71, 78, 80, 92, 96, 105». De toeslagmaterialen nabij het oppervlak dienen klein te zijn (e.g. niet groter dan 19 mm) (Refs (13, 23, 39,
64, 66, 69, 78, 92, 96»; toeslagmaterialen van metaal kunnen de weerstand tegen aantasting t.g.v. cavitatie verhogen (Refs (10, 13,
15, 22, 39, 64, 66»). Het gebruik van een bekisting met,absorberende bekleding blijkt gunstig te zijn (Refs (7, 9, 13, 15, 29~ 66, 69, 92»,
omdat hierdoor de water-cement factor in de oppervlaktelagen van het beton nog verder gereduceerd wordt. In het algemeen geldt dat beton-oppervlakken die gemaakt,zijn in een bekisting beter bestendig zijn tegen aantasting t.g.v. cavitatie dan betonoppervlakken die vervaardigd zijn zonder bekisting en bij voorbeeld alleen zijn afgestreken
(Ref. (64». De oppervlakte afwerking en de nabehandeling van het beton,
alsmede de 'uitlijning' van de oppervlakken, zijn uitermate belangrijk wanneer het gaat om te komen tot een vermindering van de aantasting
t.g.v. cavitatie (Refs (7,9, 13, 15,22,34,39,53,54,64,66,96»;
in dit verband is reeds gerefereerd aan de noodzaak tot een specificatie van toegestane afwijkingen in de maatvoering en toe te passen oppervlakte
afwerkingen van betonoppervlakken die worden blootgesteld aan zeer hoge stroomsnelheden.
Proefnemingen, uitgevoerd in Rusland, hebben aangetoond dat de weer-stand van beton tegen aantasting t.g.v. cavitatie beduidend verbeterd kan worden door in het mengsel bindmiddelen toe te passen op basis van polymeren (Refs (39, 44, 52, 53».
5.4. Gebruik van oppervlakte bekledingen. - De weerstand van beton tegen aantasting t.g.v. cavitatie is laag ~n vergelijking met die van andere materialen inclusief kunststofbeton (Refs. (9, 13, 39, 44, 50, 52, 66, 67,
105, 113». Zelfs materialen - zoals diverse kunststoffen - met een t.O.V. staal bij voorbeeld relatief lage weerstand tegen aantasting
II
-vermoedelijk veroorzaakt door een grotere elasticiteit Lg.v. locale dynamische belastingen met hoge intensiteit.
, Er zijn vele pogingen gedaan om betonoppervlakken tegen aan -tasting t.g.v. cavitatie te beschermen door gebruikmaking van bekledingsmaterialen. Het adequaat aanbrengen van dergelijke
bekledingsmaterialen op beton is eehter niet altijd even probleem-loos, zowel bij.toepassing van 'montage' als bij toepassing van 'hecht' technieken (Refs (9, 34, 54».
De meest gebruikte bekledingsmaterialen z~Jn roestvrij staal, neopreen en thiokol rubber. Veerkrachtige coatings geven in het algemeen goede resultaten. Epoxy kunstharsen blijken een geringere weerstand te hebben dan de hierboven genoemde materialen; bovendien hechten ze moeilijk aan beton (Refs (9, 39, 52, 64, 69,89, 92, 100)).
Elastische coatings op basis van polymeren - mits zorgvuldig -aangebracht op metalen (van bij voorbeeld hydraulische machines) geven een bevredigende bescherming tegen aantasting t.g.v. cavitatie
(ReL (89»).
5.5•.Invoer van lucht in de (water)stromihg. - De toevoer van zeer kleine hoeveelheden lucht in het stromende water - e.g. tot twee volumeprocenten
(Refs (19, 69, 82)) -, naast de minuscule luchtvolumen die nodig zijn voor het ontstaan van cavitatieverschijnselen, kan aantasting t.g.v. cavitatie en trillingen in waterbouwkundige constructies wezenlijk verminderen en zelfs elimineren (Refs (3, 5, 13, 19, 23, 28, 32, 34, 37, 54, 58, 66, 67, 69, 70, 71, 75, 82, 113)). Het is echter van
essentiëel belang dat de luchtinlaten zich op de juiste plaats bevinden (Refs (3, 5, 23, 28, 34, 37, 54, 75, 113)). In verband met schaaleffecten is het vermoedelijk niet mogelijk om luchthoeveelheden die in een proto -type nodig zijn te voorspellen m.b.v. eenvoudige modellen op Froude of Reynolds schaal.
Het toevoeren van lucht is in het bijzonder waardevol gebleken voor het onderdrukken van de aantasting t.g.v. cavitatie, die anders zou zijn opgetreden bij de afvoer van water onder groot verval door gedeeltelijk geopende schuiven (Refs (32, 37, 75)).
Er wordt aangenomen dat lucht welke ~n het stromende water is gebracht, ,
van de schokgolven en drukstoten uitgezonden ~oor de imploderende caviteiten (Ref
s (3,
.
13,
1
9,66
,
67
,
69,
113».
Lucht" iJ:l
ld
e
~l,\e
hoeveelheden in het water opgenomen, verkleint ook de voortplantings-snelheid van het geluid in water en reduceert daardoor de effecten van waterslagverschijnselen.Waterstofgasbellen (door electrolyse in het stromende water 6pgewekt) hebben waarschijnlijk een soortgelijke dempende en
'smorende' invloed op het imploderen van caviteiten; aangetoond ~s dat ze de aantasting van metalen als gevolg van cavitatie verminderen. Zelfs wanneer de waterstofgasbellen in kleine hoeveelheden worden gegenereerd kunnen ze nog - gedeeltelijk - de aantasting van metaleri als gevolg van cavitatie verminderen door corrosieprocessen te verstoren en tegen te houden (Ref.
(12»
.
5
.
6
.
Plaatsing van vaste begrenzingen buiten cavitatiezones. - Aantasting t.g.v. cavitatie kan alleen voorkomen wanneer caviteiten imploderen aan of nabij een vaste (vloeistof)begrenzing. Derhalve is iin manier omschade te voorkomen, wanneer cavitatie aanwezig is, er voor te zorgen dat de caviteiten imploderen in de stroming ver van enige vaste begrenzing
(Refs
(4
,
34, 71»
.
In deze situaties moet grote aandacht besteed worden aan ontwerpdetails (e.g. aan het weloverwogen opwekken van loslaat -verschijnselen), en kan het gebruik van hydraulische modellen ter bepaling van vermoedelijke stromingspatronen gerechtvaardigd zijn.Deurnissen, energie-dissipatie blokken en plotselinge verwijdingen ~n leidingen kunnen cavitatie veroorzaken zonder dat aantasting optreedt, indien er voor gezorgd wordt dat de caviteiten imploderen ver van de vaste (vloeistof)begrenzingen (Refs
(34
,
90»
.
5
.
7
.
Onderdrukking van geluid. - Het optreden van cavitatie gaat dikwijls vergezeld van een duidelijk hoorbaar knetterend geluid (Rers(6
,
19
,
57,
67
, 7
9
,
113»
;
dit komt o.a. ter sprake in sonunigegevallen waarvoor melding wordt gemaakt van schade aan waterbouwkundige constructies. Het vermoeden bestaat dat de imploderende caviteiten die dit geluidproduceren ook (potentiëel) in staat zijn om schade aan te richten (ReL
(51»
.
Cavitatieverschijnselen kunnen geluidstechnisch gedetecteerd worden voordat ze zichtbaar zijn (Refs
(
2
5,
36
,
6
7, 1
09»
,
en de aanwezigheid,
van geluid en trillingen kan fungeren als een vroegtijdige waarschuwing voor het mogelijk optreden van aantasting t.g.v. cavitatie.
- 13
-Van maatregelen die effectief zijn ~n zake vel"minderingV4n
.de geluidsintensiteit (esg, het inbrengen van lucht in het stromende water, of het veranderen van de stroomsnelheid of de druk) kan derhalve verwacht worden dat ze de aantasting t.g.v.
cavitatie verminderen. In feite kan een maatregel ter verlaging van de geluidsintensiteit een middel opleveren om af te schatten
~n hoeverre de 'aantasting t.g.v. cavitatie ook gereduceerd wordt. Verder kan nog worden opgemerkt dat tijdens het optreden van cavitatie ook emissie van licht (vermoedelijk t.g.v. ionisatie- of dissociatieverschijnselen) is waargenomen '(Refs (3, 107». Dit verschijnsel is echter niet van practische betekenis.
6 - BEPROEVINGSTECHNIEKEN
6.1. Proeven op betonnen elementen ~n 'vernauwde buizen'. - Voo,rnamelijk vanwege de schade,veroorzaakt door imploderende caviteiten, aan
turbineschoepen, pompwaaiers, scheepsschroeven, etc. (Refs (16, 67», zijn al heel wat pogingen gedaan om technieken te ontwikkelen ter bepaling en vergelijking van de weerstandseigenschappen van materialen m.b.t. aantasti,ng t.g.v. cavitatie. Naast beproevingstechnieken waarbij gebruik wordt gemaakt van cavitatietunnels, Venturibuizen en andere voorzieningen (Refs (9, 16, 19, 20,25,36,41,52,63,67,74,79,
81, 93, 116», moeten genoemd worden de beproevingstechnieken waarbij aantasting t.g.v. cavitatie geproduceerd wordt in het zog van een
lichaam dat zich bevindt in een 'vernauwde buis' (Refs'(16, 20, 24, 39, 44,51,52,53,56,57,67,71,81,90,94,99, 101, 102, 105, 121». Deze laatste methode is misschien wel het meest relevant voor de bestudering van aantasting t.g.v. cavitatie in stromend water met sterke vorticiteit en hoge snelheden. Zelfs proeven in 'vernauwde buizen' simuleren echter niet volledig prototype omstandigheden en bovendien zijn ze gevoelig voor veranderingen in de watertemperatuur, het luchtgehalte van het water, de druk, de snelheid en de geometrie
(Refs (9, 20, 52, 71, 81». l.g.v. proeven in 'vernauwde buizen' duurt het gewoonlijk verscheidene uren, zo niet dagen, voordat een wezenlijke aantasting t.g.v. cavitatie is ontstaan; desalniettemin kunnen dergelijke experimenten waardevol zijn voor het produceren van aantasting van
betonnen proefstukken als gevolg van cavitatie (Refs (39, 44, 51, 53,67, 71,99».
6.2. Vloeistof-stoot proeven op bekledingsmaterialen. - Bij bestudering van de weerstand van bekledingsmaterialen voor beton tegen aantasting t.g.v. cavitatie zou de zogenaamde 'vloeistof-stoot' erosieproef van nut
kunnen zijn. Bij deze proef onderscheppen kleine proefstukken, welke gemonteerd zijn op de omtrek van een snel ronddraaiende schijf, dunne vloeistofstralen of druppels (Refs (16,41,45,56,62,67, 81, 91, 121». Deze test produceert gèèn cavitatie, maar de optredende aantasting lijkt sterk op die t.g.v. cavitatie (welke, hoe dan ook, haar oorsprong vindt in de botsing van minuscule waterstralen met hoge snelheid binnen
imploderende caviteiten) (Refs (45, 67». De aantasting bij 'vloeistof-stoot' erosieproeven komt snel tot stand (in minuten) en is - zoals te
- 15
-verwachten - niet gevoelig voor kleine veranderingen van de watertemperatuur of het luchtgehalte van het water. De opstelling en de apparatuur voor zulke proeven is eenvoudig qua ontwerp, niet duur en gemakkelijk te bedienen. Het is echter niet te verwachten dat de resultaten van deze proeven altijd overeen zullen komen met de resultaten van experimenten in 'vernauwde buizen', met name als het materialen betreft die ook gevoelig zijn voor aantasting door corrosie.
6.3. Ultrasonore en magnetostrictieve beproevingsapparatuur. - Beproevings-apparatuur waarin gebruik wordt gemaakt van ultrasonore en magneto-strictieve trillingen, kan cavitatie genereren en aantasting ten gevolge daarvan produceren; de omstandigheden echter wàaronder dit gebeurt hebben vermoedelijk meer te maken met, bij voorbeeld, trillende cilindervoeringen van Dieselmotoren dan met stromend water met sterke vorticiteit en hoge snelheden. Voor de bestudering van de aantasting van beton als gevolg van stromingscavitatie heeft dergelijke beproevings-apparatuur dus hoogstens een beperkt toepassingsgebied (Refs (16, 19,41, 67, 72, 79, 81, 83, 89, 110, 115, 118, 121)).
Zelfs beton van zeer hoge kwaliteit met een goede oppervlakte afwerking heeft een betrekkelijk lage weerstand tegen aantasting t.g.v. cavitatie. Het verdient derhalve aanbeveling dat toekomstig onderzoek gericht wordt op de ontwikkeling van geschikte bekledings-materialen die een grote weerstand hebben tegen aantasting t.g.v.
cavitatie, goed hechten aan beton en eventueel gerepareerd kunnen worden.
Daarnaast ~s aangetoond dat de opneming van bindmiddelen op polymeer of andere basis in het betonmengsel de weerstand tegen aantasting
t.g.v. cavitatie opmerkelijk verbetert, zodat ook dit onderwerp in aanmerking zou kunnen komen voor nader onderzoek.
Het verschijnsel dat aantasting t.g.v. cavitatie onderdrukt kan worden door het toevoeren van lucht, of gas (e.g. door'electrolyse),
in het stromende water, zou eveneens nader onderzocht kunnen worden; immers, de hoeveelheden lucht, of gas, die nodig zijn voor het dempen en 'smoren' van de imploderende caviteiten kunnen klein zijn wanneer de invoer op de juiste <plaats geschiedt.
Wat de situatie ~n Nederland betreft kan opgemerkt worden dat het geringe (natuurlijke) verval hier te lande en de (relatief) lage stroomsnelheden het optreden van stromingscavitatie in water met vr~J oppervlak en de mogelijke schade ten gevolge daarvan aan (delen van) waterbouwkundige constructies -,in het algemeen - niet erg waarschijnlijk maken.
In geval van stroming ~n gesloten leidingen is ~n enkele specifieke gevallen het optreden van cavitatie echter wel mogelijk. Genoemd kunnen worden cavitatie als gevolg van waterslag en cavitatie aan en achter
(regel)kleppen en afsluitorganen. Cavitatie in pijpleidingen als
gevolg van waterslagverschijnselen treedt slechts zeer incidenteel op, zodat de schadeverwachting hiervan verwaarloosbaar klein is. Cavitatie aan en achter (regel)kleppen in leidingen behoeft in dit rapport niet beschouwd te worden aangezien het hier ~n metaal uitgevoerde voor-zieningen betreft. In omloopriolen van sluizen met middelmatig tot groot verval is wellicht cavitatie mogelijk, met name aan en achter de afsluitorganen.
Op grond,van het hierboven genoemde en de strekking van voorliggend rapport kan gesteld worden dat onderzoek naar de aantasting van beton
t.g.v. cavitatie ~n stromend water - zeker voor zover het de Nederlandse practijk betreft - niet zeer relevant is.
- 17 -.
8 - REFERENTIES
1. Davis, A.P.: 'Safe Velocities of Water on Concrete', Engineering News, Jan. 4, 1912, pp • 20-21.
2. Keener, K.B.: 'Erosion Causes Invert Break ~n Boulder Dam Spillway Tunnel', Engineering News-Record, Nov. 18, 1943, pp. 102-106.
3. Vennard, J.K.: iNature of Cavitation', Cavitation in Hydraulic Structures - A Symposium, Proc. ASCE, Vol. 71, no. 7, Sept. 1945, pp. 1000-10 13•
. Mockmore, C.A.: Disc. on (3), Proc. ASCE, Vol. 71, no. 10, Dec. 1945, pp. 1571-1572.
4. Harrold, J.C.: 'Experiences of the Corps of Engineers', Cavitation in Hydraulic Structures- A Symposium, Proc~ ASCE, Vol. 71, no. 7, Sept. 1945, pp. 1014.-1040.
5. Warnock, J.E.: 'Experiences of the Bureau of Reclamation', Cavitation in Hydraulic Structures - A Symposium, Proc. ASCE, Vol. 71,
no, 7, Sept. 1945, pp. 1041-1056.
6. Hickox, G.E.: 'Experiences of the Tennessee Valley Authority', Cavitation in Hydraulic Structures - A Symposium, Proc. ASCE, Vol. 71, no, 7, Sept. 1945, pp, 1057-1065.
7. Pr i.ce, W.H.:'Eros ion of Concrete by Cavi tation and Solids in Flowing Water', Proc. ACI, Journ. of the ACI, Vol. 43, 1947, pp. 1009-1023, Title 43-31•
• Goldbeck, A.T., Gonnerman, H.F., author: Disc. on (7), Proc. ACI, Journ. of the ACr; Vol. 43, pp. 1023-1024, Disc. 43-31.
8. Lea, F.M., Davey, N.: 'The Deterioration of Concrete in Structures', Journ. ~nstitution of Civil Engineers, No. 7, May 1949, London, pp. 248-295.
9. Price, W~H., Wallace, G.B.: 'Resistance of Concrete and Protective Coatings to Forces of Cavitation', Proc. ACI, Journ. of the ACI, Vol. 46, Oct. 1949, pp. 109-120, Title 46-7.
10. Clark, R.R.: 'Effects of High-Velocity Water on Bonneville
Dam Concrete', Proc. ACI, Journ. of the ACI, Vol. 46, June 1950, pp. 821-839, Title 46-60.
11. Eisenberg, P.: 'A Critical Review of Recent Progress in Cavitation Research', Symp. on 'Cavitation in Hydrodynamics',
14-17 Sept. 1955, Nat. Phys. Lab., Teddington,
V
.
K.~
London, H.M.S.O., 1956, pp. l.p.l-t.p.16.12. Wheeler, W.H.: 'Mechanism of Cavitation Erosion' , Symp. on 'Cavitation ~n Hydrodynamics', 14-17 Sept. 1955, Nat. Phys. Lab., Teddington,
V
.
K
.,
London, H.M.S.O., 1956, pp. 21.p.I-21.p.31.13. Price, W.H. (chairman): 'Erosion Resistance of Concrete ~n Hydraulic Structures', ACI Committee 210, Journ. of the ACI, Proc. V.52, Nov. 1955, pp. 259-271, Title 52-18.
• Havis, F.T., Posey, C.J., committee: Disc. on (13), Journ. of the ACI, Proc. V.53, Dec. 1956, pp. 1183-1185, Disc. 52-18.
14. Kennedy, H.L., Prior, M.E.: 'Abrasion Resistance', Significance of Tests and Properties of Concrete and Concrete Aggregates, ASTM Special Technical Publication No. 169, Philadelphia, 1956, pp. 163-174.
15. Clark, R.R.: 'Bonneville Dam Stilling Basin Repaired af ter 17 Year's Service', Journ. of the ACI, Proc. V.52, April 1956, pp. 821-837, Title no~ 52-52.
• Gerdes, G., author: Disc. on (15) Journ. of the ACI, Proc. V.53, Dec. 1956, pp. 1417-1418, Disc. 52-52.
19
-16. Nowotny , H.: 'Erosionsprüfung metallischer Werkstoffe' , in: E. Siebel: Handbuch der Werkstoffprüfung, Bd.
2,
Berlin-Göttingen-Heidelberg, 1957, pp. 601-624.17. Elevatorski, E.A.: 'Hydraulic Energy Dissipators', Univ. of Arizona, Engng. Soc. Monographs, 1959.
18. Colgate, D.: 'Cavitation Damage of Roughened Concrete Surfaces' , Proc. ASCE, Journ. of the Hydraulics Div., Vol. 85, No. HY11, Nov. 1959, pp. 1-10•
. Thiruvengadam, A.: Disc. on (18), Proc. ASCE, Journ. of the Hydraulics Division, Vol. 86, No. HY4, April 1960,.pp. 127-129•
• Rylands Thomas, A.: Disc. on (18), Proc. ASGE, Journ. of the
Hydraulics Div.,Vol. 86, No. HY5, May 1960, p. 145.
19. Eisenberg, P.: 'Mechanics of Cavitation', Section 12.1 of Handbaak of Fluid Dynamics (ed. Streeter, V.L.), McGraw-Hill Book Company, 1nc., New York, 1961, pp. 12-2/12-24.
20. Govinda Rao, N.S., Thiruvengadam, A.: 'Prediction of Cavitation Damage', Proc. ASCE, Journ. of the Hydraulics Div., Vol. 87, No. HY5, Sept. 1961, Part 1, pp. 37-62.
21. Naudê , G.F., Ellis, A.T.: 'On the Hechanism of Cavitation Damage by Nonhemispherical Cavities Collapsing in Contact with aSolid Boundary', Trans. of the ASME, Journ. of Basic Engng., Dec. 1961, pp. 648-656.
22. Gsaenger, A.: 'Beanspruchungen van Beton und Betonbauwerken unter Einwirkung van hohen Wassergeschwindigkeiten', Beton 12
(1962), H.9, pp. 405-412.
23. Brown, F.R.: 'Cavitation in Hydraulic Structures: Problems Created by Cavitation Phenomena' , Proc. ASCE, Journ. of the
Hydraulics Div. , Vol. 89, No. HYI, Jan. 1963, Part 1, pp. 99-115.
,
Disc. (23),
.
Misra, M.S., Campbell , F.B.: on Proc. ASCE, Journ. of the Hydr. Div., Vol. 89, No. HY5, Sept. 1963, Part 1, pp. 141-145.. Brown, F.R.: Disc. on (23), Proc. ASCE, Journ of the Hydr. Div., Vol. 90, No. HY2, March 1964, Part I, p. 359.
24. Kozirev, S.P.: 'Cavitation et Usure par Cavitation et Abrasion sur les Inêgalitês Superficielles Baignêes par un Courant d'Eau', Electricitê de France, Centre de Recherches et d'Essais de
- 0
Qtatou, Traduction n 1173, Guidro-teknitcheskoe Stroitelstvo 1963, no. 2, pp. 43-45.
25. Robertson, J.M.: 'Cavitation in Hydraulic Structures: Scale Effects Involved in Cavitation Experiments', Proc.,ASCE,
Journ. of the Hydr. Div., Vol. 89, No. HY3, Hay 1963, Part I, pp. 167-180.
26. Johnson, V.E.: 'Mechanics of Cavitation', Proc. ASCE, Journ. of the Hydraulics Division, Vol. 89, No. HY3, May 1963, Part I, pp. 251-275.
27. Ball, J.W.: 'Construction Finishes and High-Velocity Flow', Proc. ASCE, Journ.of the Construction Div., Vol. 89, No. C02, Sept. 1963, pp. 91-110.
28. Jabara, M.A., Wagner, W.E.: Disc. on 'Experience with Prototype Energy Dissipators' by Berryhill, R.H. in Proc. ASCE, Journ. Hydr. Div., Vol. 89, No. HY3, May 1963, pp. 181-201; Proc. ASCE, Journ. of the Hydraulics Div., Vol. 90, 1964, No. HYI, pp. 293-298.
29. Gordon, J.L.: Disc. on (27), Proc. ASCE, Journ. of the Construction Div., Vol. 90, No. COl, March 1964, pp. 103-105.
30. Picket, E.B.: Disc. on (27), Proc. ASCE, Journ. of the Construction Div., Vol. 90, No. C02, Sept. 1964, pp. 65-72.
31. Iwasa,
Y
.,
Nakagawa, H.: 'Historical Development and someExperiences of Energy Dissipator at Multiple-Purpose Projects 1n Japan', Bull. Disaster Prevention Res. Inst.,~, 1965, no. 3, March,
21
-32. Galperin, R.S., Tsedrov, G.N.: ' Model Studies of Hydraulic Structure Gates Cavitation', Proc. Ilth IAHR-Congress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.4.
33. Iuditski,G.A.: ' Erosion par Cavitation des Dissipateurs d'Energie des Barrages-Deversoirs et les Mesures de son Elimination', Proc. Ilth IAHR-Congress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.8.
34. Dominy, F.E.: 'Applied Research in Cavitation in Hydraulic Structures', Proc. IIth IAHR Congress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.18.
35. Oliveira Lemos, F., Pinto da Silva, D.: 'Vidanges de Fond
Debouchant dans des Bassins d'Amortissement. l'Erosion du Beton', Proc. Ilth IAHR Corrgress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.21.
36. Rouse, H., Jezdinsky, V.: 'Cavitation and Energy Dissipation in Conduit Expansions', Proc. Ilth IAHR Congress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.28.
37. Uppal, H.L., Gulati, T.D., Paul, T.C.: 'Cavitation in High-Head Outlet Conduits' , Proc. Ilth IAHR Congress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.30.
38. Rozanov, N.P., Moys, P.P., Pashkov, N.N., Vorobjov, G.A.: 'Research of Vacuum and Cavitation Characteristics of Elements of Hydro -technical Structures', Proc. Ilth IAHR Congress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.33.
39. Inozemtsev, Y.P., Pashkov, N.N., Pshenitsyn, P.A., Rosanov, N.P., Sacharov, V.I., Shalnev, K.K.: 'Cavitational-Erosion Resistance of Hydrotechnical Concretes on Cement and Polymer Binders', Proc. IIth IAHR Congress, Leningrad, 1965, Vol. I, Paper 1.48.
40. Prior, M.E.: 'Abrasion Resistance', Significance of Tests and Proper ties of Concrete and Concrete Haking Haterials,
ASTM Special Technical Publ. 169-A, Philadelphia, 1966, pp. 246-260.
41. Piltz, H.H.: 'Werkstoffzerstörung durch Kavitation', Literatur-bericht, VDI-Verlag, Gmbh, Düsseldorf, 1966.
42. Thiruvengadam, A.: 'Recent Investigation on Cavitation Damage at Hydronautics, Incorporated, U.S.A.', Symp. Central Water and Power Research Station, Poona, India,'1966, Vol. 11, pp. 76-88.
43. Wadekar, G.T.: ' Cavitation Problems of Hydropowei Plants', Symp. Central Water and Power Research Station, Poona, India, 1966,
Vol. 11, pp. 248-254.
44. Shal'nev, K.K., Rozanov, N.P., Pshenitsyn, P.A., Inozemtsev, Y.P.,
Sakharov, V.I.: 'The Mechanism of Cavitational.Erosion of Ceme nt-and Polymer-Based Concretes', Soviet Physics-Doklady, Vol. 10,
No. 12, June 1966, pp. 1219-1222.
45. Bowden, F.P. (organizer): 'A Discussion on Def ortnati.onof Solids by the Impact of Liquids, and its Relation to Rain Damage ~n Aircraft and Missiles, to Blade Erosion in Steam Turbines, and to Cavitation Erosion', Phil. Trans. Roy. Soc. London, series A,
Vol. 260, no, 1110, 28 July 1966, pp. 73-315.
- Bowden, F.P.: 'Introduction', pp. 76-77.
- Subject A: 'The Physics of Impact and Deformation: Single Impact',
pp. 79-120.
• Brunton, J.H.: 1. ' High Speed Liquid Impact', pp. 79-85.
• Bowden, F.P., lIl. 'The Formation of Hicrojets in Li.quids under the Influence of Impact or Shock', pp. 94-95.
· Taylor, G.: IV: 'Oblique Impact of a Jet on a Plane Surface', pp. 96-100.
• IV. Disc. on Subject A, pp. 109-120.
- Subje.ct B: 'The Physics of Impact and Deformation: l1ultiple
Impact', pp. 121-152.
• Hancox, N.L.~ Brunton, J.H.: VII. 'The Erosion of Solids by the Repeated Impact of Liquid Drops', pp. 121-139.
23
-• Thomas, G.P.: VIII. 'The Initial Stages of Deformation in Metals Subjected to Repeated Liquid Impact;"f
pp. 140-143.
· X. D'isc, on Subject B, pp. 150-152. - Subject E: ' Cavitation', pp. 221-294.
· Benjamin, T.B., Ellis, A.T.: XX. 'The Collapse of Cavitation Bubbles and the Pressures thereby Produced against Solid Boundaries', pp. 221-240.
• Plesset, M.S.: XXI. 'Shockwaves from Cavity Collapse', pp. 241-244.
Hammit, F.G.: XXII. 'Damage to Solids Caused by Cavitation', pp. 245-255.
• Shal'nev, K.K., Varga, 1.1., Sebestyen, D.: XXIII. 'Investigation of the Scale Effects of Cavitation Erosion' , pp. 256-266.
· Hobbs, J.H.: XXIV. 'Practical Aspects of Cavitation', pp. 267-275. • XXV. Disc. on Subject E, pp, 276-294.
- Bowden, F.P.: XXVIII. 'Conclusion', pp, 311-315.
46. Thiruvengadam, A.: 'The Concept of Erosion Strength', Symp. on 'Erosion by Cavitation or Impingement',
Am
.
Soc. for Testing and Materials, Atlantic City (N.J.), 1966. Piladelphia, ASTM, 1967, Spec. Techn. Publ. 408, pp. 22-35, disco pp. 36-41.47. Heymann, F.J.: 'On the Time Dependence of the Rate of Erosion Due to Impingement or Cavitation', Symp. on 'Erosion by Cavitation or Impingement',
Am
.
Soc. for Testing and Materials, Atlantic City (N.J.), 1966. Philadelphia, ASTM, 1967, Spec. Techn. Publ. 408, pp, 70-100, disco pp. 100-110.48. Shalnev, K.K., Varga, J.J., Sebestyén, G.: 'Scale-Effect
Investigation of Cavitation Erosion Using the Energy Parameter', Symp. on 'Erosion by Cavitation or Impingement',
Am
.
Soc. for Testing and Materials, Atlantic City (N.J.), 1966. Philadelphia, ASTM,49. Varga, J., Sebestyen, G.: 'Experimental Investigations of Cavitation Erosion in the Incubation Period', La Houille Blanche,
_?_!_,
1966, no, 8, pp. 911-916.50. Echávez, G., Sánchez, J.L.: 'On the Destruction of Concrete ~n High Velocity Flow Tunnels', Int. Symp. RILEM-Instituto de Ingenie,ria"Vol. 1, Mexico, 15-17 Sept. 1966.
51. Kenn, M.J.: 'Cavitating Eddies and their Incipient
Damage to Concrete', civil Engineering and Public Works Review, Nov. 1966, ~, No. 724, pp. 1404-1405.
52. Sakharov, V.I., Yazev, R.E.: 'Cavitation Resistance of Epoxy Plastic Concretes', Hydrotechn. Construction, 1967, no. 10, pp. 882-889.
53. Arutyunov, R.A., Gomolko, L.N.: 'Cavitation Resistance of Concrete Used in Hydraulic Engineering', Hydrotechn. Construction, 1967. no , 10, pp. 890-894.
54. :Woods, H.: "DurabiLityrof Concrete Constructión,", A.C.I.7 Honograph No ..4,.1968.
55. Des tenay ,
J.,
Bernard,J.:
'Quelques Examples de Degradation des Betons par Cavitation dans des Ouvrages Hydroelectriques',La Houille Blanche, ~, 1968, no. 2/3, pp. 167-176.
56. Canavelis, R.: 'Analyse du Mecanisme de l'Érosion de Cavitation', La Houille Blanche,
Q,
1968, no. 2/3, pp. 189-196.57. Varga,
J.:
'Einige Forschungsergebnisse auf dem Gebiete der Kavitationsströmung und der Kavitationserosion', Oesterreichische lngenieur-Zeitschrift, 11, 1968, no. 8. Aug., pp. 265-271.58. Ch i.ncholLe , L.: 'L'Effet Fusee et 1'Erosion Mecanique de
Cavitation', Bulletin Technique de la Suisse Romande, 94e annee, 21 septembre 1968, No. 19, pp. 269-279.
25
-59. Gerwick Jr., B.C.: 'Marine Concrete', in Myers, J.J., Holm, C.H., McAllister, R.F. (eds.): Handbook of Ocean and Underwater Engineering', McGraw-Hill Book Company, New York,
1969, pp. 8-31/8-56, pp. 8-126/8-128.
60. Eisenberg, P.: 'Cavitation and Impact Erosion - Concepts, Correlations, Controversies', Symp. on 'Characterization and Determination of Erosion Resistance',
Am.
Soc. for Testing and Materiais, Atlantic City (N.J.), 1969. Philadelphia, ASTM, 1970, Spec. Techn. Publ. 474, pp. 3-25, disco pp. 26-28.61. Heymann, F.J.: 'Toward Quantitative Prediction of Liquid Impact Erosion' , Symp. on 'Characterization and Determination of Erosion Resistance',
Am
.
Soc. for Testing and Materiais, Atlantic City (N.J.), 1969. Philadelphia, ASTM, 1970, Spec. Techn. Publ.~474, pp. 212-243, disco 244-248.62. Thiruvengadam, A., Rudy, S.L., Gunasekaran, H.: 'Experimental and Analytical Investigations on Liquid Impact Erosion', Symp. on 'Characterization and Determination of Erosion Resistance', ka. Soc. for Testing and Materiais, Atlantic City (N.J.), 1969. Philadelphia, ASTH, 1970, Spec. Techn. Pubi., 474, pp. 249-280, disco pp. 281-287.
63. Numachi, F.: 'Ultrasonic Shock Waves Emitted by Cavitation', Proc. 13th Congress of the IAHR, Kyoto, Japan, Aug.-Sept. 1969, Vol. 5.3, General Lecture 111, pp. 85-117.
64. Walz, K., Wischers, G.: 'Über den Widerstand von Beton gegen die mechanische Einwirkung von Wasser hoher Geschwindigkeit', Betontechnische Berichte, H.9-1969, pp. 403-405, H.IO-1969, pp. 457-460.
65. ACI Manual of Concrete Practice, Part I, 1970: ~~terials and Properties of Concrete: 'Mass Concrete for Dams', reported by ACI Co~nittee 207.
66. Price, W.H. (chairman): 'Erosion Resistance of Concrete in Hydraulic Structures', reported by ACl Committee 210, ACl Manual of Concrete Practice, Part I, 1970: Materials and Properties of Concrete, pp. 210-1/210-10.
67. Knapp, R.T., Daily, J.W., Hammitt, F.G.: 'Cavitation', McGraw-Hill Book Company, lnc., New York, 1970.
68. Heymann, F.J.: 'Erosion by Liquids ••• the Mysterious', Machine Design,!S, 1970, no, 30, Dec., pp, 118-124.
69. Neville, A.M.: 'Hardened Concrete: Physical and Mechanical Aspects', ACl, 1971, Detroit, ACl Monograph no. 6.
70. Thiruvengadam, A.: 'Cavitation Erosion' , Applied Hechanics Reviews, ~, 1971, no. 3, Mareh, pp. 245-253.
71. Kenn, M.J.: 'Protection of Concrete from Cavitation Damage', Proc. lnstn. of Civil Engrs., V.49, May 1971, techn~ note 48, pp, 75-79.
72. Martin, J.A.: 'Cavitation dans un Milieu Corrosif', Schweizerische Bauzeitung, 89, 1971, no. 24, Juni, pp. 587-590.
73. Lgalov, V.V., Tsedrov, G.N.: 'lnvestigation of the Causes of Destruction of the Separators of a Ski-Jump Spillway of a High Dam', Hydrotechn. Construction, 1971, no. 7, July, pp. 654-656.
74. Abelev, A.S., Kartelev, B.G., Plokhotnikov, I.V.: 'lnvestigation of Relative Cavitation Resistance of Materials and Protective Coatings and Development of Measures against Cavitation Erosion of Hydraulic Structure Elements', Proc.I4th Congress of the lAHR, Paris, 1971, Vol. 5, paper 209, pp. 69-72.
75. Wagner, W.E., Jabara, M.A.: 'Cavitation Damage downstream from Outlet Works Gates', Proc.I4th Congress of the lAHR, Paris,1971, Vol. 5, paper 214, pp. 93-96.
- 27
-76. Syarnala,Rao,B.C., Chandrasekhara, D.V., S..See tharami.ah K.: 'Investigations of Cavitation Damage in a Rotating Disc!,
Proc. 4th Australasian Conf. on Hydraulics and Fluid Mechanics, Monash Univ., Melbourne, Australia, 1971, pp. 35-42.
77. Veerabhadra Rao P., Syamala Rao, B.C., Seetharamiah, K.:
'Extreme Çases of Collapse and Rebound of a Cavitation Bubble', Proc. 4th Australasian Conf. on Hydraulics and Fluid Mechanics, Monash Univ., Helbourne, Australia, 1971, pp. 337-344, incl. Disc.
78. DIN-norm 1045, Beton- und Stahlbetonbau, Bemessung und Ausführung, Januar 1972, Art. 6.5.7.5.
79. Heulen, J.H.J. van der: 'Cavitation and its Detrimental Effects' , Int. Jubilee Meeting 40th Anniversary NSMB, 1972, Wageningen 1973, pp. 99-116.
80. Orchard, D.F.: 'Concrete Technology', Vol. I, Properties of Materiais, Applied Science Publishers Ltd, London, 1973.
81. Louis, H.: 'Erosive Zerstörungen durch Strömungskavitation',
Dissertation, Fakultät für Maschinenwesen der Technische Universität Hannover, 1973.
82. Rozanov, N.P., Kaveshnikov, A.T.: 'Investigation of Cavitation
, Darnage to Baffle Piers and Flow Splitters', Hydrotechn. Construction,
1973, no, 1, Jan., pp, 44-48.
83. Endo, K., Nishimura, Y.: 'Fundamental Studies of Cavitation Erosion (in the case of Low Cavitation Intensity), , Bull. Jap. Soc., Hech. Engrs.,~, 1973, no. 91, Jan., pp. 22-30.
84. Piesset, M.S.: 'Cavitation and Cavitation Damage', California Inst. of Technology, Div. of Engng. and Appl. Sci., Pasadena, Califor?ia, March 1973, Rep. no. 85-85.
.85. Peterson, F.B.: 'Physics Associated with Cavitation lnduced Material Damage', in: 'The Role of Cavitation ~n Mechanical Failures', 19th Meeting l1ech.,Fail. Prev. Group,
at NBS, Boulder, 1973. Shives, T.R., Willard, W.A. (eds.), Wash. D.C., VSGPO 1974, NBS spec. publ. 394, pp. 3-12.
86. Thiruvengadam, A.: 'Role of Physical Properties of Liquids in Cavitation Erosion' , in: 'The Role of Cavitation in
Mechanical Failures', 19th Meeting Mech. Fail. Prev. Group, at NBS, Boulder, 1973. Shives, T.R., Willard, W.A. (eds.), Wash. D.C., VSGPO 1974, NBS spec. pubI., pp. 13-22.
87. Hammitt, F.G.: 'Recent Theories of Cavitation Damage lncluding Non-Symmetrical Bubble Collapse Effects' , in: 'The Role of Cavitation in Mechanical Failures', 19th Meeting Mech. Fail.
Prev. Group, at NBS, Boulder, 1973. Shives, T.R., Willard, W.A. (eds.), Wash. D.C., VSGPO 1974, NBS spec. publ. 394, pp. 31-35.
88. Heymann, F.J.: 'Progress and Problems ~n Erosion prediction', ~n: 'The Role of Cavitation in Mechanical Failures', 19th Heeting Mech. Fail. Prev. Group, at NBS, Boulder, 1973. Shives, T.R., Willard, W.A. (eds.), Wash. D.C., VSGPO 1974, NBS spec. publ. 394, pp. 107-114.
89. Kats, I.M.: 'lnvestigation of the Cavitation Resistance of Elastic Polymer Coatings', Hydrotechn. Construction, 1974, no. 6, June, pp. 539-544.
90. BalI, J.W., Sweeney, e.E.: 'lncipient Cavitation Damage in Sudden Enlargement Energy Dissipations', Conf. on Cavitation, Heriot-Watt Vniv., Edinburgh., Scotland, Sept. 1974. lnst. Mech. Engrs. (V.K.),
Vol. CPI3, 1974, Paper CI55/74, pp. 73-79.
91. Nainar, J., Pola, F.: 'Resistanee of Various .HateriaLs to
Cavitation-Erosion Damage', Conf. on Cavitation, Heriot-Watt Vniv. Edinburgh, Scotland, 1974, lnst. Mech. Engrs. (V.K.), Vol. ::PI3,
29
-92. Neville, A.M.: 'Properties of Concrete', Pitman Publishing, London, 1975.
93. Sato, R.: 'Study on Cavitation Erosion', 3rd Lips Propeller Symposium, Drunen, 1975 (est.), pp. 19-36.
94. Sebestyén, G., Cech, V.: 'The Development of Cavitation Erosion' , Introduction to the Research Film under the same title, Proc. 5th Conf. on Fluid Machinery, Budapest, 1975. Budapest,
Akadémiai Kiadó, 1975, Kisbocskoi, L., Szabó, A. (eds.), Vol. 2, pp. 967-970.
95. Hammitt, F.G.: 'Cavitation Damage Scale Effects - State of Art Summarization', Journ. of Hydraulic Research, 13, 1975, no, 1, pp. 1-17.
96. Anonymus: 'Über die Abnutzung von Beton durch fliessendes
Wasser', Cementbulletin, Jahrgang 42, Nr. 16, April 1975.
97. Conn, A.F.: 'Mechanisms of Cavitation Damage', 14th Int. Towing
.Tank Conf., , Proc., Ottawa, Sept. 1975. Ottawa, Natl. Research
Council Canada, Vol. 2, Report of Cavitation Committee, Appendix 4, pp. 94-116.
98. Kato, H.: 'A Consideration on Scaling Laws of Cavitation Erosion', International Shipbuilding Progress, Sept. 1975, pp. 305-327.
99. Koida, N.U., Bobrovskii, E.A.: 'Cavitation Erosion of Cement
Mortars' , Hydrotechn. Construction, (1975) 10, Oct, , pp, 954-960.
100. Anonymus: ' Dam Fights Erosion with Plastic Coat of Armor', Engineering News Record, 196, 11, March 11, 1976, pp. 18-19.
101. Danel, F., Lecoffre, Y.: 'Hydrodynamique des Poches de Cavitation et Erosion', Two Phase Flow and Cavitation in Power Generation Systems, Proc. IAHR Symp.,Grenoble, Har./Apr. 1976, IAHR, Div. Ind. Fluid Mech. and Structures/Hydrotech. de France, pp. 145-157.
'Mechanism of Cavitation Damage and Structure of a Cavitating Eddy', Two Phase Flow and Cavitation in Power Generation Systems, Proc. IAHR Symp., Grenoble, Mar./Apr. 1976, IAHR, Div. Ind.
Fluid Mech. and Structures/Hydrotech. de France, pp. 159-169.
103. Kato, H.: 'On the Prediction Method of Cavitation Erosion from Model Test', Two Phase Flow and Cavitation in Power Generation Systems, Procs IAHR Symp, , Grenoble, Mar./Apr. 1976, IAHR, Div. Ind. Fluid Mech. and Structures/Soc. Hydrotech. de France, pp. 171-1 80.
104. Kaveshnikov, A.T., Rosanov, N.P.: 'Cavitation Erosion Forecast from Investigations with "Equivalent" Materials', 'Two Phase Flow and Cavitation in Power Generation Systems, Proc. IAHR Symp., Grenoble, Mar./Apr. 1976, IAHR, Div. Ind. Fluid Hech. and Structures/Hydrotech. de France, pp. 181-187.
lOS. Zolotov, L.A., Novikova, l.S., Tsedrov,G.N.: 'Assessment of
Cavitation Resistance of Materials', Two Phase Flow and Cavitation in Power Generation Systems', Proc. IAHR Symp., Grenoble,
Har./Apr. 1976, IAHR, Div. Ind. Fluid Mech. and Structures/ Hydrotech. de France, pp. 207-214.
106. Pighini, U., Chirico, G. di: 'Further Approach in Defining the Metal Resistance to Cavitation Attack', Two Phase Flow and Cavitation in Power Generation Systems, Proc. IAHR Symp., Grenoble, Mar./Apr. 1976, IAHR, Div. Ind. Fluid He ch, and Structures/Hydrotech. de France, pp. 461-471.
107. Goslinga, J.: 'Cavitatie en Waterkwaliteit. Diffusie naar Bellen', Waterloopkundig Laboratorium, Speurwerkverslag S232 deel 111,
mei 1976, Delft.
108. Mirtskhulava, T.E.: 'On Approximate Forcasting of Cavitation Erosion' , 8th IAHR Symp., Sect. for Hydraul. Mech. Equipm. and Cavita~ion, Leningrad, USSR, 6-9 Sept. 1976, Subject 11, paper no. 11-7, pp. 187-200.
- 31
-109. Ve remeyanko, 1.S.: 'Influence of Flow Velocity on the Intensity of Cavitation Erosion', 8th IAHR Symp., Sect. for Hydraui. Mach. Equipm. and Cavitation, Leningrad, USSR, 6-9 Sept. 1976, Subject 11, paper no. 11-11, pp. 231-243.
110. Volin, V.E., Lunatsi, E.L.: 'Investigation of Amplitude Spectra of Cavitation Collapse Attacks on Material' , 8th
IAHR Symp., Sect. for Hydraui. Mach. Equipment and Cavitation, Leningrad, USSR, 6-9 Sept. 1976, Subject 11, paper no. 11-13, pp. 258-265.
111. Syamala Rao, B.C., Lakshmana Rao, N.S., Veerabhadra Rao, P.: 'Analytical Hodelling for the Estimation of Cavitation Erosion on a Component', Diamond Jubilee Symp., Central Water and Power Research Station, Poona, Nov. 29-30, 1976, Modelling Techniques in Hydraulic Engineering, Vol. 11, Paper B4, pp. B4-1/B4-12.
112. Rao, B.C.S., Rao, N.S.L., Rao, P.V.: 'The Role of Incubation Period in Cavitation Erosion' , Water Power and Dam Construction,
29, (1977) 3, pp, 22-27.
113. Colgate, D.: 'Cavitation Damage in Hydraulic Structures', Proc. Int. Conf. on Wear of Materials (St. Louis, USA,
Apr. 25-28, 1977),Glaesser, W.A., e.a. eds., New York, ASME, 1977, pp. 433-438.
114. Lashkov, A.S.: 'A Method for predicting the Rates and Location of Points of Cavitation - Induced We ar in Hydraulic Turbines', Fluid Mech. - Sov. Res., 6 (1977) 3, May-June, pp. 88-100.
115. Hansson, I., M~rch, K.A., Preece, C.M.: 'A Comparison of Ultra-sonically Generated Cavitation Erosion and Natural Flow Cavitation Erosion', Ultrasonics Int. 1977, Conf. Proc., Brighton 28-30 June
1977, Guildford, IPC SCI. and Techn. Press, 1977, pp. 267-274.
116. Stinebring, D.R., Arndt, R.E.A., Holl, J.W.: 'Scaling of Cavitation Damage', Journ. of Hydronautics, Vol. 11, No. 3, July 1977, pp. 67-73.
117. Thiruvengadam, A.: 'Further Studies of Scaling Laws Governing Cavitation Erosion' , Scaling for Performance Prediction in Rotodynamic Machines, Conf. Univ. of Stirling, 6-8 Sept. 1977, London, Mech .•Eng. Publ. Ltd., 1977,1. Hech. E., Conf. Publ.
1977, Paper CI88/77, pp. 131-138.
118. Okada, T., Iwamoto, J.,Sano, K.: 'Fundamental Studies on Cavitation Erosion (Observation of the Eroded Surf ace by Scanning Electron Microscope)', Bulletin of the Jap. Soc. of Mech. Engrs., 20 (1977) 147, Sept., pp. 1067-1075.
119. Noskievië, J.: 'Dynamics of the Cavitation Damage', Joint Symp. on Design and Operation of Fluid Machinery, June 12-18, 1978, Fort Co Ili.ns, New York, IAHR, ASl1E,ASCE, 1978, Vól. 1I, pp. 453-462.
120. Stinebring, D.R., Holl, J.W.: 'Two Aspects of Gavitation Damage in the Incubation Zone: Sealing by Energy Gonsiderations and Leading Edge Damage', Joint Symp. on Design and Operation of Fluid
Machinery, June 12-18, 1978, Fort Gollins, New York, IAHR, ASME, ASCE, 1978, Vol. 11, pp. 463-477.
121. Horstmann, K., Jahnke, H., Turczynski, U.: ' Das Kavitationsprüf-gerät des Hubert-Engels-Laboratorium der TU Dresden', Wasserwirt-schaft, Wassertechn., 28 (1978) 6, Juni, pp. 207-209.
122. Pat, M.G.H., Fontijn, H.L., Reinhardt, H.W., Stroeven, P.: 'Erosie van Beton', Technische Hogeschool Delft, Afd. der Civiele Techniek, Stevin-Laboratorium, maart 1979, Rapport 5-79-30.
123. Tulin, H.P.: 'Supercavitating Flows', Section 12.11 of Handbook of Fluid Dynamics (ed. Streeter, V.L.), HcGraw-Hill Book Gompany, Inc., New York, 1961, pp. 12-24/12-46.
124. Berryhill, R.H.: 'Experience with Prototype Energy Dissipators', Proc. ASCE, Journ. of the Hydr. Div., Vol. 39, No. HY3, Hay 1963, Part I.,pp. 181-201•
. Garey, W.C.: Disc. on (124),Proc. ASCE, Journ. of the Hydr. Div., Vol. 89, 1963, no, HY5, pp. 179-180.
33
-125. Hammitt, F.G.: 'Observations on Cavitation Damage in a El.owi.ngSys tem', Journ. of Bas ic Engng., ASME, series D, ~, 19.63,no, 3, sept, , pp. 347-360.
126. Thiruvengadam, A.: 'A Unified Theory of Cavitation Damage',
Journ. of Basic Engng., ASME, ser~es D, 85, 1963, no. 3,
sept., pp. 365-377.
127. Varga, J., Sebestyen, G: 'Observations on Cavitation Velocity-Damage Exponent in a Flowing System', Periodica Polytechnica,
Engineering, ~, 1964, no. 3, pp. 343-352.
128. Korobeinikov, V.P., Ostroumov, G.A.: 'Hore on Cavitation Destruction',
Acoustics, Soviet Physics, 11, 1966, no, 4, April-June, pp. 394-397.
129. Varga, J., Sebestyen, G.: 'Contribution to the Investigation of the Intensity of €avitation Erosion' , Acta Technica Hung., ~,
1967, no. 3/4, pp. 373-382.
130. Hammitt, E.G., Huang, Y,C., Kling, C.L., Hitchell Jr, T.H.,
Solomon, L.P.: 'A Statistically Verified Model for Correlating Volume Loss due to Cavitation or Liquid Impingement', Symp. on
'Characterization and Determination of Erosion Resistance',
Am.
Soc. for Testing and MateriaIs, Atlantic City (N.J.), 1969.Philadelphia, ASTM, 1970, Spec. Techn. Publ. 474, pp. 288-311,
disco pp. 312-322.
131. '1971 Cavitation Forum', Fluids Engineering Conf., May 1971, Pittsburgh, Pa., New York, ASME, 1971.
132. Husbands, T.B., Pepper, L.: 'Laboratory and Field Evaluation of Polymeric Cavitation Erosion-Resistant Materials on Concrete', Vicksburg, 1976, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station,
Techn. Report C-76-2, 1976.
133. Lakshn~ana Rao, N.S., Syamala Rao, B.C., Veerabhadra Rao, P.:
'Prediction of Cavitation Erosion and the Role of Haterial Properties' , Journ. lnst. Eng., India, civ. Engng. Div., 58 (1977),
