Бетон гидротехнический технические характеристики

Свойства и состав гидротехнического бетона

Гидротехнический бетон – специальная категория строительного материала, эффективно используемого для возведения конструкций, которые имеют периодический или регулярный контакт с водной средой.

Уровень прочности, степень водопоглащения, стойкость к резким температурным колебаниям – лишь только незначительный перечень основных свойств и технических характеристик, к которым должны предъявляться особые требования.

Такой материал эффективно используется в самых различных отраслях гражданского строительства (эти типы конструкций подходят как для обычных бетонов, так и для тяжелых бетонов) и промышленного: мостостроение, возведение дамб и плотин, закладка фундамента водоочистных сооружений, организация надводных конструкций.

Статьи о бетоне

Первые крупные гидротехнические сооружения СССР (Волховстрой, Днепрострой) прославили технологию гидротехнического бетона. Впоследствии его использовали, возводя гидротехнические и гидромелиоративные объекты и их части, находящиеся в воде постоянно либо изредка и периодически. Многолетний опыт применения стройматериала доказывает, что гидротехнические бетонные конструкции должны демонстрировать длительную службу, соответствовать требованиям по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости. Бетон применяемый для строительства бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений или их отдельных частей, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4795-68.

Из гидротехнических бетонов строят специфические объекты: дамбы, пирсы, волнорезы, градирни, очистные сооружения, мосты. Принято рассматривать 3 вида гидротехнического бетона:

• Подводный, находящийся постоянно в толще воды;
• Пребывающий в зоне, где уровень воды периодически изменяется;
• Расположенный над водой и периодически ей омываемый.

Другая классификация делит бетон на немассивный и массивный, а также на материал для безнапорных или напорных конструкций. Исходя из сферы применения, к гидробетонам известны требования по водостойкости, водонепроницаемости (W), морозостойкости (F), прочности на сжатие (В) и растяжение, ограниченному тепловыделению при твердении, ограниченной усадочности, деформативной способности, стойкости к истиранию наносами и водой.

Прочность, водонепроницаемость и морозостойкость.

Класс бетона зависит от показателей (коэффициентов) прочности на сжатие и наоборот способности противостоять растяжению. Так прочность на сжатие гидробетона определяют в его возрасте, равном 180 суткам, воздействуя на куб со стороной 15см. Марки бетонов начинаются с В3,5 и заканчиваются В80, однако максимальное распространение в строительстве получил ряд от В10 до В40.

Прочность на осевое растяжение исключает появление трещин. Стандартные образцы испытывают в возрасте 180 дней. Классы бетона возрастают от Вt0,8 до Вt3,2.

В 180-тисуточном возрасте гидробетоны демонстрируют 4 вида водонепроницаемости: W8, W6, W4, W2. Подвергаясь стандартным испытаниям, материал не должен пропускать воду под давлением 0,8МПа, 0,6МПа, 0,4МПа, 0,2МПа соответственно. Разработаны специальные добавки, увеличивающие водонепроницаемость выше W12.

Гидротехнические бетоны работают в умеренных, суровых и особо суровых погодных (климатических) условиях. Морозостойкий гидротехнический бетон выпускают 5-ти марок: F300, F200, F150, F100, F50. Посредством спецдобавок морозостойкость увеличивают сверх F400. Марку устанавливают по числу циклов замерзания и оттаивания бетона возрастом 28 суток, за время которых прочность снизилась не больше чем на 25%. Морозостойкость важна для тех конструкций, которые испытывают совместное воздействие воды и отрицательных температур.

Состав. ( Технические требования к материалам для приготовления гидротехнического бетона ГОСТ 4797-69)

Для приготовления гидробетонной смеси допустимо использовать следующие виды цементов:

• Портландцемент;
• Пластифицированный (позволяет получать морозостойкие и водонепроницаемые бетоны при сокращении расхода цемента на 10%);
• Гидрофобный;
• Пуццолановый шлаковый (обладает большой физической и химической стойкостью к пресным и минерализованным природным водам);
• сульфатостойкий (для тяжелых условий и агрессивных вод).

Расход цемента призван обеспечивать требуемую плотность бетона, а сам он присутствовать в массивных/немассивных конструкциях в кол-ве не превышающем 350/400 кг/куб.м. Для укладки больших объемов смеси в сжатые сроки рекомендован цемент с заниженной теплотой гидратации (менее 50 калорий за 3 дня; 60 кал / 7 дн. на 1 грамм цемента).

Как заполнители гидротехнических бетонов оптимальны кварцевые пески. Содержание песка обычно увеличивают для роста водонепроницаемости. Гравий и щебень должны быть добыты из осадочных или изверженных пород морозо- и водостойкость которых испытаны и проверены.

Микронаполнители в гидробетонах (например, зола-унос) служат для уменьшения количества израсходованного цемента, снижения объемных деформаций и тепловыделения, при этом с сохранением подвижности и плотности. С целью усиления стойкости к морозу и водонепроницаемости в бетон внедряют химические спецдобавки, такие как СДб, или СНв суперпластификаторы, или органоминеральные. Разработаны новые добавки, например, ЦМИД-4Ж для конструкций, контактирующих с водой для питья.

Применение и преимущества

В зависимости от того, где применяется этот материал, различают стандартные растворы для фундаментов, блоков, плит перекрытия, опор, заливки подвальных помещений. Водостойкий бетон для гидротехнических сооружений изготавливается для подводных и надводных конструкций, включая дамбы, плотины, шлюзы. Особо водонепроницаемый состав со специальными свойствами используют для автобанов, взлетно-посадочных полос, противорадиационных укрытий. Этот бетон применяется и в условиях Крайнего Севера.

Физико-химические свойства раствора, применяемого для гидротехнических сооружений, обусловливают его основные достоинства:

• Высокая водонепроницаемость в любых условиях.
• Хорошая гидроизоляция делает его невосприимчивым к температурным перепадам.
• Прочность выше, чем у стандартных марок строительных растворов.

Рассматривая основные плюсы и минусы гидробетона, отмечают его сравнительно высокую цену и необходимость специальных навыков и оборудования при укладке этого материала.

Основные технические характеристики гидробетона

От состава, свойств, а также марки гидротехнического бетона будут зависеть показатели его технических характеристик.

К принципиальным параметрам и характеристикам относят:

• величина сопротивления сжатию или прочность на изгиб. Большинство конструкций, выполненных из гидротехнического бетона, имеют значительный вес, что сказывается на увеличении силовой вертикальной нагрузки. Именно поэтому при контроле качества производства первоочередное внимание уделяется данному принципиальному показателю. Прочность материала проверяют посредствам помещения опытного образца (куб бетона) в воду на время до 180 суток. По результатам испытания гидробетона присваивают класс В3,5-В60 (наиболее востребованным в области промышленного и гражданского строительства является диапазон от В10 до В40);
• прочность на разжатие. Многие конструкции, которые в меньшей степени подвержены вертикальной нагрузке, испытывают осевое растяжение. Проверку стойкости бетона на осевое растяжение проводят в лабораторных условиях. По результатам испытаний производится классификация: “гидротехнический бетон марки Bt0,4-4,0”;
• показатель водонепроницаемости. Также, как и в случае определения прочности на растяжение, водонепроницаемость проверяется в лаборатории. Испытание проводят в подводных условиях, где производится постепенное нагнетание давления на опытный образец, вплоть до его разрушения. Маркируется гидротехнический бетон символами от W2 до W20.

Важно: Если сооружение планируется эксплуатировать в условиях морской воды, рекомендуется использовать марку бетона от W4 и выше;

• уровень морозостойкости. Принимая во внимание неблагоприятные климатические факторы отечественных регионов, морозостойкость – чуть ли не самый главный показатель. Вода, проникая в трещины и застывая в них, расширяется, тем самым нанося урон прочности конструкции, выполненной из бетона. Уровень морозостойкости (F) указывает на то, сколько попеременных циклов замораживания и оттаивания способен вынести материал с потерей прочности не более 15%. По результатам исследований морозостойкости бетону может быть присвоен класс от F50 до F300.

Дополнительные прочностные характеристики, водостойкость и морозоустойчивость достигаются благодаря применению специальных добавок (улучшителей раствора).

К таким компонентам относятся гидробетон, алюмометилсиликонат натрия, полигидросилоксан, фенилэтоксисилоксан, Liga Natriumoleat и многие другие.

Не менее важны и эксплуатационные характеристики готовой конструкции, выполненной из гидротехнического бетона (величина усадки, стойкость к внешним механическим деформациям, сопротивление насосному давлению и водным потокам).

При подборе компонентов для состава гидротехнического бетона, важно учесть все функции, которые он должен выполнять, а именно: морозоустойчивость, водонепроницаемость и прочность. В зависимости от требований подбирается особый состав. То как бетон будет справляться со своими обязанностями, зависит от многих факторов таких как: соотношение воды и цемента, виброуплотнение, качество, время, на протяжении которого выдерживают смесь, качество добавленных компонентов и т. д.

Видео применение гидротехнической добавки в бетон

Рассмотрим компоненты входящие в состав бетона подробнее. Цемент является основным компонентом, который используется при изготовлении данного вида бетона. Имеется несколько видов такого цемента:

• Сульфатостойкий цемент используется в случае, когда омываемая область постройки будет контактировать с жесткой водой.
• Портландцемент и пластифицированный является основой смесей, которая используется для возведения построек, находящихся в месте, где уровень воды постоянно меняется, а температура всегда ниже нуля.
• Гидрофобный цемент используется для создания бетона, который будет применяться при возведении сооружения, на которое постоянно будет воздействовать вода.
• Шлаковый и пуццолановый цемент имеют химические характеристики, которые способны противостоять разрушению конструкции водой. Жесткая вода имеет свои разрушительные свойства благодаря присутствию в ней минералов.

Гидробетон включает в себя, помимо цемента, множество других компонентов. Одними из них являются кварцевые пески, они служат в качестве заполнителей. Песок значительно повышает уровень водостойкости. Кварцевые пески обязательны к использованию, так как без них уровень водостойкости падает.

Используемый для гидробетона песок должен быть высокого качества, а также в нем не должно быть почти никаких примесей. Плотность песка соответственно ГОСТу должна быть 2т/м3. Размер зерен должен быть не более 2-х миллиметров. Пренебрежение этим фактором грозит тем, что уровень подвижности смеси будет нежелательным. Все гидротехнические постройки будь то дамбы, причалы или мосты, должны быть очень прочными и надежными. Для получения этих качеств, крупные компоненты для заполнения нужно выбирать очень внимательно. Достаточно часто для этих целей используют гранит из-за его возможности не пропускать воду и не разрушаться под большими нагрузками.

Щебень и гравий используется в составе гидробетона, для обеспечения морозостойкости. Особенности строения гравия и щебня позволяют переносить резкие перепады температур.

Лещадность является очень важным фактором при постройке гидротехнических сооружений. Она делает компоненты более плоскими. Наличие в составе бетона щебня, очень позитивно сказывается на его прочности благодаря его форме. Плоские края зерен позволяют более равномерно распределять нагрузку по всей конструкции, так как они достаточно плотно прилегают друг к другу. Эти характеристики позволяют экономить цемент и песок, потому что их расход в данной ситуации значительно сокращается.

Также в состав бетона входят различные микронаполнители. Их наличие в смеси обеспечивает предотвращение деформации сооружения. Микронаполнители значительно повышают уровень теплопроводимости, это очень позитивно сказывается на долговечности конструкции. В состав гидротехнического бетона входит достаточно много различный химических компонентов, которые делают смесь очень качественной. В наше время ученые химики трудятся над разработкой компонента ЦМИД – 4. Этот компонент позволит сооружать постройки, которые будут постоянно находиться в контакте с питьевой водой. Одним из очень значимых плюсов микронаполнителей, является тот факт, что при их дополнении цемент расходится гораздо меньше.

Видео: Защита бетонных поверхностей гидротехнических сооружений

Как сделать гидротехнический бетон самому

Процесс производства гидротехнического бетона схож с производством стандартных цементных растворов. Однако требует большего количества ингредиентов и точности в их соотношении. В любом случае, его приготовление своими руками окажется дешевле приобретения готовой смеси.

Стоимость самодельного гидробетона снижается конкретизацией поставленной задачи.Повышенная водонепроницаемость необходима при заливке:

• фундаментной плиты;
• пола, подвальных стен, погребного и гаражного помещений;
• выгребной ямы;
• декоративного водоема, бассейна, водопроводных коммуникаций.

Морозостойкая и влагостойкая смесь целесообразна при сооружении:

• дорожек, отмостков;
• стен, контактирующих с отмостками;
• заборов, бордюров и ограждений;
• уличных декоративных элементов;
• несущих конструкций.

Основой влагонепроницаемого бетона с эффектом морозостойкости служит Дегидрол люкс марки 10-2. Раствор, рассчитанный на низкие температуры, получается при использовании Бетоноправа люкс марки 2. На 1 м³ гидробетона берется 4 л добавки.

При замешивании 100 л бетона соблюдаются следующие пропорции:

• Жидкая добавка — 0,4 л;
• Цемент — 50 кг;
• Песок — 60 кг;
• Щебень — 110 кг;
• Вода — до 20 л.

Пластичность раствора подбирается опытным путем. Бетономешалка заполняется водой, затем в нее вливается жидкая добавка. После этого производится постепенное добавление цемента, песка и щебня. Приготовление гидротехнического бетона завершается пятиминутным перемешиванием.

Для получения качественного раствора, не уступающего по параметрам промышленному, необходимо придерживаться некоторых правил:

• Соотношение воды и цемента не должно превышать 4:10. Чем меньше воды, тем лучше гидроизоляция.
• В 1 м³ раствора должно присутствовать не меньше 350 кг цемента.
• Бетонная смесь исключает наличие глины, суглинок и других глинистых заполнителей.
• Бетонная стяжка по толщине должна превышать размеры щебня не менее, чем в 3 раза.

Тепловыделение, а следовательно, и усадка раствора, снижаются за счет добавления в процессе перемешивания дробленого льда и охлажденного наполнителя.

После заливки гидробетон подвергается тщательному уплотнению, что позволяет избежать пустот.

Монолитное гидробетонное сооружение обладает стопроцентной влагонепроницаемостью, чего невозможно добиться в сборных конструкциях.

Классификация

Состав и технические характеристики гидробетона отличаются в зависимости от целей строительства, эксплуатационных требований к объекту. В каждом случае следует ориентироваться на климатические условия в регионе, элементы конструкции – они могут быть тонкостенные, массивные или сборные. Про финишную и латексную шпаклевку Текс читайте тут.

Какие могут быть виды

Все виды гидротехнического бетона по нормативным документам принято разделять в зависимости от особенностей применения. Классификация цементных конструкций:

• расположение относительно уровня воды – подводные и надводные;
• масштаб объекта – массивные, сборные, тонкие;
• по сфере воздействия внешних факторов – наружной и внутренней зоны;
• в зависимости от влияния потока воды – напорные, безнапорные.

Технические характеристики раствора зависят от марки гидротехнического цемента, наличия специализированных компонентов в составе.

Маркировка W и классы

Прочность бетона, как и плотность цемента М500, определяется его классом. Для конструкций, контактирующих с водой, применяют цемент марки не выше В35. На материале всегда имеется маркировка, позволяющая определить основные свойства. Возможны следующие варианты:

• БПТ – подводный цемент для тонкостенных сооружений;
• БГТ – для областей с переменным горизонтом воды;
• БНП – для надводных массивных построек.

Еще до начала строительства следует определиться с необходимым качеством цемента, чтобы заранее сформировать все нормативные акты в рамках проектной документации. Про керамический кирпич и камень по ГОСТу 530 читайте здесь.

Цементная основа имеет срок годности. При неправильном хранении даже у прочного гидробетона снижаются основные технические показатели.

Что добавляют для улучшения свойств

Физические свойства бетона определяются фракцией основных компонентов, а также наличием дополнительных компонентов. Для приготовления водоустойчивого цемента применяют следующие добавки:

• пластификаторы – сульфатно-дрожжевая бражка, кремниевые вещества, нейтрализованная смола. Их содержание не должно превышать 3%.
• уплотнители структуры – хлористое железо, селитра, силикат натрия, максимальное количество до 1%;
• гидрофобные добавки – олеат натрия, стеарат цинка и кальция в количестве до 1%.

На каждом виде гидробетона всегда указывают состав и процентное соотношение основных компонентов. Они должны соответствовать существующим нормативным требованиям.

Основные показатели соответствия

Гидротехнический бетон любой марки должен быть водостойким, обладать малым тепловыделением в процессе затвердевания. Важно, чтобы материал демонстрировал минимальную усадку и был стойким к стиранию. Технические требования к качеству:

• прочность на сжатие до В35;
• на осевое растяжение – максимум Bt 3,2;
• водонепроницаемость – W2-20;
• морозостойкость – F50-600

Устойчивость к низким температурам является дополнительным требованием. Она определяется климатическими условиями в регионе, где планируется строительство объекта. Про террасную доску из лиственницы расскажет этот материал.

Общие сведения

Бетон гидротехнический — ГОСТ 4795–53 предназначен для строительства сооружений или их элементов, периодически или постоянно взаимодействующих с водой и обладает целым комплексом свойств, которые способствуют длительной эксплуатации таких конструкций в этих условиях.

В зависимости от способа эксплуатации названных сооружений, ГОСТ на гидротехнические бетоны, предусматривает следующие конструктивные различия:

1. Расположение сооружений относительно уровня воды:

• подводные — находящиеся в воде постоянно;
• надводные — конструкции, расположенные выше переменного водного горизонта.

1. Масштаб возведенных конструкций:

• массивные;
• немассивные.

1. По размещению такого вида сооружений относительно сфер воздействия:

• конструкции внутренней зоны;
• наружной.

1. В зависимости от силы, действующего напора воды:

• напорные конструкции;
• безнапорные.

Состав гидротехнического бетона и выбор необходимой марки по прочности для строительства гидротехнических сооружений зависит от назначения и эксплуатационных требований, предъявляемых в каждом конкретном случае (тонкостенные, массивные, сборные и т.д.), а также от климатических условий региона, где будут размещены запроектированные конструкции.

Для маркировки вида и основных характеристик гидротехнических смесей приняты следующие обозначения:

• БПТ — подводные для тонкостенных конструкций;
• БГТ — для зон с переменным горизонтом воды;
• БНМ — надводные массивные сооружения.

Материалы

Для гидротехнического бетона в качестве вяжущих, в зависимости от технических условий, применяют следующие виды цемента:

• портландцемент;
• шлакопортландцемент;
• пластифицированный;
• гидрофобный;
• пуццолановый;
• сульфатостойкий.

Пуццолановый цемент отличается высокой химической стойкостью при воздействии на конструкции пресных или минерализованных вод, а также низким тепловыделением, повышенной плотностью цементного камня. Еще, смесь, приготовленная на этом материале, характеризуется низким водоотделением, но низкой морозостойкостью.

Для сурового климата и зон с переменным воздействием грунтовых вод рекомендовано использовать гидрофобный или пластифицированный цемент. Эти марки позволяют изготавливать морозостойкие и водонепроницаемые материалы. При этом, на 8–10% снизить расход вяжущего и уменьшить теплоотдачу при твердении смесей.

Для особо жестких условий эксплуатации и при наличии химически агрессивных вод, используют сульфатостойкий цемент.

Для надводных сооружений применяется шлакопортландцемент или портландцемент, улучшенный минеральными добавками.

В качестве крупных и мелких заполнителей применяют материалы согласно ГОСТ 26633-2012. Для увеличения плотности в состав смесей могут добавляться микронаполнители — обычно, зола-унос (см. фото).

Для регулирования морозостойкости и водопроницаемости применяют модифицирующие добавки:

1. Пластификаторы (0,1–3,0%):

• сульфатно-дрожжевая бражка (СДБ);
• смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ);
• кремний органические добавки (ГКЖ);
• суперпластификатор С3.

1. Уплотнители структуры (0,5–1%):

• хлорное железо;
• нитрат кальция (селитра);
• силикат калия или натрия.

1. Гидрофобные добавки (0,15–1,0%):

• олеат натрия;
• стеарат кальция;
• стеарат цинка и др.

Требования и технические условия

Бетон для гидротехнических сооружений проектируют и выбирают с учетом следующих основных требований:

• водонепроницаемость;
• водостойкость;
• морозостойкость;
• ограниченное тепловыделение при твердении;
• минимальная усадка;
• положительная деформативная способность;
• стойкость к истиранию в момент воздействия напора воды, наносов песка и др.

Поэтому, с учетом всего вышеперечисленного и принимая во внимание условия эксплуатации конструкций, бетоны гидротехнические должны соответствовать следующим установленным показателям качества, это:

• прочность на сжатие — классам В5– В35;
• на осевое растяжение — Вt 0,8–Bt 3,2;
• по водонепроницаемости — W2–W20;
• марки по морозостойкости — F50–F600.

Подсказки: марку по морозостойкости выбирают с учетом климатических условий региона и количества запроектированных циклов поочередного замораживания-оттаивания на протяжении года.

Гидротехнические бетоны укладываются в сооружения значительными объемами и в весьма короткие сроки. В связи с этим, к ним предъявляются еще и специальные требования по ограничению показателей тепловыделения в момент твердения смесей.

Допустимый подъем температуры растворов, в период гидратации, назначается из соображений снижения термической усадки и уменьшения трещинообразования в больших массивах гидротехнических сооружений.

Для этих целей, инструкция по применению предусматривает следующие мероприятия по снижению тепловыделения:

• охлаждение заполнителей;
• добавки дробленного льда в момент приготовления смесей.

Общие сведения

Требования, которым должен соответствовать по нормативам гидротехнический бетон, технические характеристики и свойства материала регулируются ГОСТом 4795-53.

Бетон разработан специально для проектирования сооружений разного назначения либо их составляющих частей, постоянно испытывающих воздействие воды. Существуют разновидности материала, подходящие для тех или иных условий и конструкций.

• По расположению относительно уровня воды – монолит может быть подводным (постоянно находится в воде) и надводным (расположен выше горизонта воды).
• По масштабу – бетон может быть массивным или немассивным.
• По особенностям размещения – наружные конструкции и те, что находятся во внутренней зоне.
• По силе воздействующего на конструкцию напора воды – сооружения напорные/безнапорные.

Во многом свойства и технические нормативные характеристики зависят от того, какой марки гидротехнический бетон, в каком объеме в состав входят нужные компоненты.

Выбор раствора осуществляют, исходя из эксплуатационных требований, типа конструкции (массивная, тонкостенная, сборная и т.д.), климатических условий местности размещения объекта и т.д.

• БНМ – для сооружения надводных массивных конструкций
• БГТ – актуален для зон, где горизонт воды переменный
• БПТ – смеси для создания подводных тонкостенных сооружений

Материалы

Для замеса гидротехнического бетона в виде вяжущего могут использоваться разные виды цемента, выбор которых зависит от условий эксплуатации: пластифицированный цемент, гидрофобный, пуццолановое вещество, обычный портландцемент, шлакопортландцемент, стойкий к сульфатам.

Тут нужно рассмотреть особенности каждой смеси. Пуццолановый цемент демонстрирует высокий уровень химической стойкости при нахождении в минерализованных/пресных водах, обладает повышенной плотностью монолита, низким тепловыделением.

Пластифицированный и гидрофобный разновидности цемента используются для приготовления водонепроницаемых морозостойких растворов, что особенно актуально в суровом климате, зонах, где отмечено попеременное воздействие грунтовых вод. В процессе твердения таких смесей удается уменьшить теплоотдачу и понизить расход цемента на 8-10%.

Сульфатостойкий цемент подходит для конструкций, эксплуатируемых в особо жестких условиях, где есть химически агрессивные воды. Портландцемент со специальными минеральными добавками в составе и шлакопортландцемент актуальны для возведения надводных конструкций.

• Пластификаторы (вводятся в раствор в объеме до 3%) – ГКЖ (кремний-органические добавки), СНВ (что расшифровывается как смола нейтрализованная воздухововлекающая), СЮБ (сульфатно-дрожжевая бражка), суперпластификатор С3.
• Разного типа уплотнители структуры (вводятся в смесь в объеме до 1%) – силикат натрия/калия, иногда селитра (нитрат кальция), нередко используется хлорное железо.
• Гидрофобные вещества (в объеме до 1%) – стеарат кальция/цинка, олеат натрия и другие.

Требования и технические условия

Независимо от марки и включенных в состав добавок, любой гидротехнический бетон по нормам должен обладать определенными качествами.

Основными являются: водостойкость, водонепроницаемость, не очень большое тепловыделение в процессе твердения, стойкость к низким температурам, минимальная усадка, максимально возможная стойкость к истиранию под напором воды и влаги, способность выдерживать немалые деформации и не разрушаться.

• Прочность на сжатие – измеряется классом, гидротехническая смесь должна демонстрировать до В35
• Прочность на осевое растяжение – до Bt3.2
• Уровень водонепроницаемости – до W20
• Морозостойкость – до F600

Бетоны гидротехнического типа укладывают большими объемами и очень быстро. Поэтому, кроме всего прочего, они должны соответствовать еще и требованиям касательно тепловыделения при твердении.

Бетон для гидротехнических сооружений

Введение

На фото типичное гидротехническое сооружение.

Говорить о гидротехническом бетоне как об отдельном строительном материале некорректно, так как он относится к одной из разновидностей более широкого класса материалов, которые называются бетонами, следовательно, термины, классификация, общие понятия для всего этого класса будут одинаковы.

Чтобы ввести читателя в тему, мы вкратце напомним об основных понятиях и терминах, которые используют для характеристики и описания бетонных изделий и растворов.

Важно!
Все способы маркировки, классификации, вся терминология и методика испытаний стандартизированы и строго определены, поэтому считаются единственным достоверным и общепринятым набором характеристик, который может использоваться в серьезном проектировании и масштабных строительных работах.

Плотины являются одним из наиболее ответственных видов сооружений.

Бетоном принято называть камень искусственного происхождения, полученный путем затворения водой или иным растворителем сухой смеси из вяжущего вещества, наполнителей и добавок. Также это название часто применяют для обозначения раствора, который уже смешали с водой и приготовили к укладке.

Существует большое количество разнообразных бетонных смесей, поэтому их классифицируют по нескольким параметрам:

1. По назначению готового сооружения. Здесь представлены две основные группы: обычная и специальная. К обычной группе относятся материалы для строительства объектов гражданского и промышленного назначения, а специальная собрала материалы для возведения гидротехнических сооружений, дорог, атомных станций, мостов, а также растворы специального назначения – термостойкие, звукопоглощающие, стойкие к агрессивным химическим средам и т.д.;
2. По виду применяемого вяжущего вещества различают асфальтовые, шлакощелочные, гипсовые, цементные, полимерные и силикатные бетоны. Мы говорим о цементном составе, так как именно портландцемент чаще всего используют для сооружения гидротехнических объектов;
3. По виду наполнителя различают составы на пористых, плотных и специальных заполнителях. В нашем случае речь идет о плотных материалах – гравии и граните;
4. Также различают материалы по структуре. Выделяют поризованные, плотные, крупнопористые и ячеистые бетоны. Мы будем говорить о плотной разновидности;
5. Еще один важный показатель – условия твердения. Бывают растворы естественного твердения, а также те, которые требуют тепловлажностной обработки в условиях атмосферного или повышенного давления (автоклавного твердения). В нашем случае речь пойдет о растворе естественного твердения;
6. По объемной массе бывают особо тяжелые (более 2500 кг/куб. м), тяжелые (2200 – 2500 кг/куб. м), облегченные (1800 – 2200 кг/куб. м), легкие (500 – 1800 кг/куб. м) и особо легкие (менее 500 кг/куб. м). Мы имеем дело с тяжелым бетоном;
7. По крупности заполнителя бывают мелкозернистые и крупнозернистые разновидности.

Также можно добавить разделение по способу приготовления и составу, где различают тощие, жирные и товарные разновидности растворов. В тощих смесях понижено содержание цемента и повышено количество крупного заполнителя, в жирных, наоборот, больше цемента и меньше гравия, а товарные представляют собой оптимальное соотношение компонентов, приготовленное в соответствие со стандартной проверенной рецептурой.

Важно!
Для возведения гидротехнических сооружений используют только товарный бетон, приготовленный по стандартной или специально подобранной рецептуре с учетом всех условий эксплуатации этих сооружений.

Кроме того, независимо от предыдущей классификации, гидротехнический бетон по ГОСТу 26633-91 должен соответствовать ряду требований по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и степени готовности. Также в зависимости от условий литья может понадобиться раствор определенной подвижности и удобоукладываемости, которые тоже стандартизированы.

Соотношение марки, класса и средней прочности.

Для обозначения прочности материала рассматривают прочность на сжатие, на растяжение и на изгиб.

В нашем случае используют классы по прочности на сжатие: В3.5, В5, В7.5, В10, в12.5, , В60, В65, В70, В75, В80.

Также используют марки от М50 до М1000, где число указывает на максимальное воздействие силы на квадратный сантиметр поверхности, которое способен выдержать материал.

Для определения прочности на осевое растяжение используют классы от Bt0.4 до Bt4 с шагом в 0.2. Прочность на изгиб характеризуют классы от Btb0.4 до Btb8 с тем же шагом.

Если вы встретили обозначение «гидротехнический бетон класс В25 М350», то это значит, что перед нами тяжелый бетон специального назначения класса прочности В25. Марка 350 указана для удобства, так как раньше была принята именно такая маркировка.

Испытание прочности на сжатие.

Кроме этих основных параметров при приготовлении раствора и определении его состава учитывают такие показатели, как теплота твердения, деформативная способность, стойкость к истиранию потоками воды и наносами и прочие характеристики.

Важно!
При определении классовой принадлежности, прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и других параметров материала используют исключительно эмпирический подход и конкретную марку или класс присваивают только на основе испытаний.

Требования

Инструкция по строительству сооружений выдвигает ряд требований к конструкционным материалам.

Надо понимать, что такая подробная классификация введена не просто так. Дело в том, что гидротехнические разновидности бетонов используются для строительства сложных и весьма ответственных сооружений, таких как дамбы, плотины, опоры мостов, пирсы, волнорезы, причалы и т.д. Само собой, для таких целей материалы не готовят своими руками «на глаз», а придерживаются определенной рецептуры в условиях заводов.

Также важно учесть, что перечисленные объекты строят на основании серьезных расчетов, учтенных в проекте, где, кроме всего прочего, обязательно перечислены требования к прочности, водостойкости и другим параметрам бетона. Чтобы проще было предъявить эти требования заводу-производителю раствора, используют подробную классификацию и маркировку.

Результаты гидродинамических аварий трагичны.

Мера ответственности, возложенной на проектировщиков, архитекторов и строителей, огромна. Посудите сами, каковы последствия разрушения моста, плотины, гидроэлектростанции или дамбы? Поэтому подходить к выбору материалов здесь приходится особенно тщательно и серьезно.

Наиболее часто рассматривают требования по таким показателям, как водонепроницаемость, морозостойкость и прочность. О прочности мы подробно рассказали в предыдущем разделе, здесь лишь отметим, что наиболее распространенными классами по прочности являются В10 – В40.

Морозостойкость определяется количеством циклов замерзания-оттаивания, которые способен перенести материал без существенных потерь по прочности и другим показателям.

Для определения морозостойкости используют специальные климатические камеры, где образцы подвергают замораживанию и оттаиванию, а количество таких циклов фиксируют. В результате материалу присваивают класс, где указано количество перенесенных им без потерь циклов: F50, F75, F100, , F600, F800, F1000.

Устойчивость к морозам – важный критерий качества.

Как правило, в строительстве используют такие марки по морозостойкости, как F50, F100, F200 и F300. Для получения большего числа циклов, чем 400, используют специальные добавки, но такие материалы применяют редко при работах в суровых и сверхсуровых условиях.

Как известно, существует три основных вида гидробетона по условиям эксплуатации:

1. Подводный, который постоянно находится в толще воды и испытывает прямой контакт с напорной жидкостью;
2. Пребывающий в зоне периодически изменяющегося уровня воды, то есть материал испытывает воздействие напорной жидкости не постоянно;
3. Периодически омываемый водой, но находящийся выше ее уровня. Воздействия напорной жидкости не испытывает.

Установка для проведения испытаний на водонепроницаемость.

Очевидно, что все три разновидности так или иначе контактируют с водой, поэтому водостойкость – это крайне важный показатель для гидробетона. Для ее определения материал в возрасте 180-ти суток подвергают испытаниям воздействия воды под гидростатическим давлением.

Во время испытания бетонный куб со стороной 150 мм помещают в специальную камеру, где на него оказывают воздействие напором воды. Если материал выдерживает тот или иной напор, ему присваивают класс W2, W4, W6, , W16, W18, W20. Число обозначает значение того давления, которое способен выдержать образец, измеряемое в кгс/кв. см. Наиболее часто встречаются гидробетоны четырех групп: W2, W4, W6, W8.

Образцы готовят к испытанию.

Особо важным для водостойкости является водоцементное отношение раствора. Чем оно ниже, тем ниже пористость структуры и выше водонепроницаемость. Также на этот показатель влияет наличие специальных добавок-пластификаторов, которые снижают потребление воды смесью.

Также непроницаемость для воды повышает применение пуццолановых добавок, а также глиноземистых, напрягающихся, расширяющихся и высокопрочных цементов. Кроме того, используют уплотнение бетона добавками сульфата алюминия и железа, нитрата кальция, а также механическое уплотнение центрифугированием, вибрацией, прессованием и вакуумированием.

Состав

Свойства материала определяет его состав.

Наиболее существенное влияние на все последующие свойства и характеристики сооружений оказывает состав гидротехнического бетона. При его подборе учитывается не только техническая сторона вопроса, но и цена полученной смеси, экономическая целесообразность ее применения в сравнении с другими вариантами и прочие показатели.

Для приготовления бетона гидротехнического назначения используют такие компоненты, как портландцемент, песок, щебень и воду. Кроме этих основных ингредиентов добавляют пластификаторы, гидрофобизаторы, воздухововлекающие добавки, уплотнители и прочие вещества, повышающие те или иные показатели раствора. Также для повышения водостойкости используют пуццолановый шлаковый цемент и сульфатостойкий цемент.

Сырье для приготовления бетонных растворов готовят и хранят в специальных хранилищах.

Расход цемента на один кубометр раствора не должен превышать 350 – 400 кг. Используют только качественный материал высоких марок, произведенный проверенным заводом с хорошей репутацией.

Песок лучше всего добавлять кварцевый, промытый от глины и пылевидных частиц, добытый в природных месторождениях. В качестве крупного заполнителя используют гравий и гранит, который соответствует требованиям фракционного состава и лещадности. В массивные сооружение допускается добавлять щебень размером зерна 150 мм и выше.

Допускается использование крупнозернистого щебня.

Важно!
Резка железобетона алмазными кругами и алмазное бурение отверстий в бетоне в нашем случае затруднено и требует использования профессионального инструмента и качественных режущих материалов.

Состав гидротехнического бетона

С учетом условий предстоящей эксплуатации на производстве определяют технические характеристики гидробетона. С этой целью подбирают нужные пропорции смеси и другие параметры:

• соотношение цемента и воды;
• фракции и марки компонентов наполнения;
• время выдержки;
• способ виброуплотнения, если необходимо.

Главный компонент гидробетона, как любого другого состава, это цемент. Отталкиваясь от условий дальнейшего применения, к нему предъявляют технологические требования и определяют тип подходящего материала:

• сульфатостойкие составы предназначены для закладки сооружений, которые время от времени будут контактировать с жесткой водой;
• высококачественный портландцемент, имеющий в составе пластификаторы, используют для возведения сооружений, которые будут периодически контактировать с водой при низкой температуре;
• гидрофобные растворы применяют для строительства конструкции, которым предстоит постоянно находиться под водой и испытывать повышенное давление;
• пуццолановые смеси подходят для изготовления объектов, которые смогут выдерживать воздействие воды и не разрушатся под ее воздействием, даже если жидкость жесткая и содержит высокую долю минералов.

Чтобы качество материала оставалось высоким, в нем должно быть как можно меньше лишних примесей.

• Можно использовать только песок мелкой фракции – до 2 мм. Он помогает увеличить водостойкость состава. Остальные виды песка лишь снизят влагоустойчивость и плотность.
• Когда необходимо поднять показатель морозоустойчивости и прочности, применяют щебень. Он устойчив к температурным скачкам. Но допустимо пользоваться только гранитным щебнем высокой лещадности. С его помощью нагрузка по площади монолита распределяется равномерно, и не происходит разрушений на морозе.
• Пластификаторы в составе раствора нужны для снижения соотношения воды и цемента. С их добавлением расходуется меньше воды, а плотность смеси увеличивается. В качестве пластификаторов используют нитрат кальция, сульфат алюминия и железа.
• Для увеличения теплопроводности в раствор добавляют золу унос, после чего срок службы конструкции существенно возрастает.

После того, как состав сформирован с учетом эксплуатационных требований, он проходит проверку в лабораторных условиях. Только после подтверждения ожидаемых характеристик и присвоения марки смесь допускается к использованию при строительстве проектируемой конструкции.

Гидротехнический бетон – это материал высокого качества. Соответственно, стоимость его выше, чем у более простых составов. Поэтому использование должно быть оправдано. Использование специальных растворов для рядовых строительных задач – это лишняя трата средств, поскольку в таких случаях подходят более дешевые стандартные материалы.

Гидробетон стоит применять, когда будущей конструкции предстоит испытывать высокие нагрузки и воздействие влаги без потерь прочности. Для этих целей надежнее приобретать смесь, произведенную на грамотно оборудованном заводе, поскольку самостоятельное изготовление не только трудоемкое, но и не гарантирует качество продукции.

Позвоните менеджерам компании «Русь Строй», чтобы они бесплатно проконсультировали вас по вопросам выбора гидробетона и назвали точные расценки с учетом ваших требований. Телефоны в Москве: 8 (495) 505-46-60, 8 (495) 577-79-96.