Гидротехнический бетон: ГОСТ, технические характеристики

Такой строительный материал, как бетон используется людьми уже достаточно давно, его популярность в мире оправдана высокой надежностью, испытанной погодными условиями и временем.

Но обычный бетон не совсем подходит для таких построек, как мосты, дамбы и прочие гидротехнические сооружения. Причина этому сильное негативное воздействие воды на объект, с которым не может справиться простой бетон. Притом что гораздо больший урон влага наносит той части объекта, которая находится в месте постоянной смены уровня воды.

Наибольшими разрушительными факторами являются:

1. приливы и отливы воды;
2. перепады температур;
3. жесткость воды.

При планировании строительства сооружения, которое будет постоянно находиться под воздействием воды, нужно обратить внимание на материал, который будет использоваться при возведении. Этот материал должен обладать качествами, которые позволят ему противостоять разрушительным свойствам воды.

Читайте также: Монолитные полимерные покрытия полов — мифы и реальность

Таким материалом является гидротехнический бетон. Он используется при постройке дамб, туннелей, подвалов, причалов и т. д. в общем, везде, где сооружение должно как можно меньше пропускать влагу.

Что такое гидротехнический бетон

Данный вид строительного материала относится к тяжелым бетонам. Назначение бетона – обеспечение целостности конструкций, находящихся в обычной или морской водной среде. Поэтому, кроме высокой прочности и морозоустойчивости, бетон для гидротехнических сооружений должен обладать хорошей водонепроницаемостью и устойчивостью к довольно жесткому воздействию водной стихии.

По тому, в каких условиях бетон эксплуатируется, его подразделяют на:

• Подводный. Материал постоянно находится в воде, подвергаясь непосредственному контакту с жидкостью.
• Пребывающий в водной среде периодически. Материал находится над водой и не подвергается ее воздействию: он лишь омывается ею.
• Надводный.

В зависимости от предназначения объекта материал подразделяют на:

• Стандартный. Из бетона этого состава делают опоры, подвалы, перекрытия, блоки для фундаментов и другие конструкции бытового назначения.

• Водостойкий. Применяют при строительстве ГЭС, плотин, каналов, шлюзов и прочего.
• Специального назначения. Применяют при обустройстве автомобильных магистралей, взлетных полос для самолетов; укрытий для защиты от радиационного облучения.

На заметку! В районах Крайнего Севера чаще всего используют особо тяжелые бетоны, имеющие плотность свыше 2500 кг/м³ (для сравнения: плотность тяжелого составляет 2200÷2500 кг/м³).

Приготовление бетона гидротехнического

Комментариев:

Рейтинг: 17

Бетон гидротехнический является сложным продуктом, для производства которого необходимо отбирать материалы с определенными свойствами, строго соблюдать рецептуру и технологию укладки.

Гидротехнический бетон применяется в строительстве плотин и других объектов, плотно контактирующих с водой.

Классификация по условиям работы

В процессе применения смесей такого класса в отечественной практике индустриального строительства возникла классификация по условиям работы относительно водной среды. По этому признаку выделяют гидротехнический бетон следующих видов:

Разновидности гидротехнического бетона по ГОСТу.

• постоянно погруженный;
• периодически погружаемый;
• поверхностный.

В наиболее трудных условиях эксплуатации находится бетон, который испытывает периодическое погружение. Здесь складываются условия и для смачивания, и для промерзания конструкции. В этой зоне максимальна и агрессивность среды.

Вернуться к оглавлению

Марка смеси складывается из нескольких показателей, отвечающих за различные характеристики. В общем случае это аббревиатура вида: B25 П3 F200 W8. Здесь цифра после B отвечает за класс бетона по прочности на сжатие. Она указывает на разрушающее усилие в МПа. Испытания проводятся на образце кубической формы со сторонами длиной 15 см. На практике обходятся классами от B10 до B40. Гидротехнический бетон в отличие от образцов других типов испытывают в возрасте 180 суток, а не 28. Это связано с тем, что процесс гидратации не прореагировавшего ранее цемента в присутствии воды может продолжаться десятилетиями.

Читайте также: Калькулятор перевода литров моторного масла в кг

Классификация гидротехнического бетона.

Литера и цифра на второй позиции для гидротехнических бетонов также имеют значение. Они указывают на удобоукладываемость смеси. Для качественного заполнения опалубки применяют подвижные смеси П3 и П4.

Устойчивость к воздействию водной среды тесно связана с морозостойкостью бетона. Цифра после литеры F означает количество циклов заморозки и оттаивания, после воздействия которых прочность образца снижается не более чем на 15%. Морозостойкость является важным показателем для бетонов, работающих одновременно в условиях переменного уровня воды и климатических условиях, приводящих к фазному переходу воды в капиллярах бетона.

Цифра после литеры W ответственна за водонепроницаемость бетона. Для испытаний используют цилиндрические отливки диаметром 150 мм и высотой 30, 50, 100 или 150 мм. Наименьшая допустимая высота назначается в зависимости от фракции крупного заполнителя. Образцы закрепляются в установку через герметичную обойму. К одному торцу подается вода под избыточным напором.

Время выдержки при проверочном давлении зависит от высоты образца. Для заливок размером 30, 50, 100 или 150 мм время выдержки назначается соответственно 4, 6, 12 или 16 ч. Если за указанное время на противоположном торце не появилось намокания, бетону присваивается значение водонепроницаемости, равное давлению при испытаниях в атмосферах.

Исследования проводятся одновременно на 6-ти отливках. Прохождение считается успешным, если его проходят 4 из 6-ти образцов. Гидротехническими считаются бетоны с водонепроницаемостью от W2 до W20.

Вернуться к оглавлению

Приготовление гидротехнических бетонов выполняется с применением различных сортов цемента:

Предел прочности бетона.

• портландцемент;
• гидрофобный;
• пластифицированный;
• пуццолановый;
• шлакопортландцемент;
• сульфатостойкий или, как его еще называют, гидротехнический цемент.

Обычный портландцемент подходит для применения в надводной части гидротехнических сооружений в широтах с умеренным климатом. Для периодически погружаемых частей конструкции его используют в отсутствие агрессивного воздействия воды в сочетании с дисперсными наполнителями (золой уноса). Для применения в этом случае подходит портландцемент марки не более 300.

Пластифицированный и гидрофобный цементы применяют в зоне переменного уровня без агрессивного воздействия воды для достижения высоких значений морозостойкости. Эти цементы включают добавки на основе поверхностно-активных веществ, что уменьшает потребность во внесении воды. В результате плотность и однородность конечного продукта увеличиваются.

Пуццолановый цемент, который включает большое количество минеральных добавок мелкого помола, требует внесения повышенного количества воды и не позволяет добиться хорошей морозостойкости. Но применение этого связующего благотворно сказывается на стойкости против щелочной коррозии. Такие смеси хорошо подходят для применения в подводной части сооружений, где не происходит промерзание конструкций.

Требования к морозостойкости бетона.

Шлакопортландцемент имеет промежуточные свойства между обычным портландцементом и пуццолановым. Его используют во внутренних зонах массивных сооружений и в затопленной части конструкций.

Сульфатостойкий цемент содержит специальные минералы C3S и С3А в строго выдержанной пропорции. Он подходит для зоны переменного уровня с промерзанием конструкций при одновременном агрессивном воздействии высокоминерализованной воды.

Читайте также: Люмобетон – декоративный строительный материал с практическими функциями

В качестве заполнителей используют кварцевые пески и гравий (щебень) с низким содержанием примесей.

Морозостойкость и водостойкость наполнителей должна соответствовать свойствам будущего бетона.

Для их улучшения в гидротехнические бетоны вносят специальные присадки:

• уплотнители (хлорное железо, силикаты натрия и калия, нитрат кальция);
• гидрофобизаторы (олеаты кальция и натрия, абиетат натрия, битумные эмульсии, кремнийорганические добавки);
• набухающие добавки (бентонит).

Для приготовления 1 куб.м гидротехнического бетона марки B25 П3 F200 W8 потребуется:

• 492 кг сульфатостойкого цемента марки 400;
• 204 л воды;
• 1092 кг гравия;
• 600 кг песка;
• 1,5 кг пластификатора С-3;
• 5 кг нитрата кальция;
• 1 кг гидрофобизатора ГКЖ-11К.

Его свойства не будут подтверждены сертификатами, но для сооружения заглубленных частей подвала в условиях высокого уровня грунтовых вод применение этой смеси оправдано.

tolkobeton.ru

Состав гидробетона

Портландцемент является основным компонентом гидротехнического бетона. В качестве наполнителей используют песок, щебень, а также гравий и крупную гальку. Помимо этого, в составе гидробетона имеются разнообразные добавки:

• Пластифицирующие. Они отличаются тем, что существенно повышают пластичность раствора. Присутствие данных пластификаторов ведет к уменьшению порообразования.
• Уплотняющие. К таким компонентам относятся неорганические соли металлов. Наиболее эффективной является нитрат кальция, при добавлении которого повышается водонепроницаемость и прочность.
• Воздухововлекающие. Их количество – не более 1% от общего веса.

Возможные компоненты гидробетона

В состав гидробетона может входить пластифицированный цемент, использование которого позволяет создать бетон с улучшенной герметизацией (особо водонепроницаемый) и повышенной морозостойкостью. При этом наблюдается уменьшение расхода бетонного раствора и выделения тепла в процессе отвердевания. Такой бетон применяют в районах с суровым климатом.

Вместо пластифицированного вяжущего компонента можно применять гидрофобный цемент, в состав которого входят специальные дополнительные составляющие, придающие порам материала водоотталкивающие качества.

Помимо двух первых вариантов возможно применение пуццоланового цемента, который обладает уникальной стойкостью к жесткому воздействию воды. Но этот цемент имеет один существенный минус: он недостаточно морозостоек. Подобный состав применяют редко: только при наличии очень агрессивной среды. Возможно использование шлакового цемента.

Самым идеальным наполнителем является природного происхождения промытый кварцевый песок (плотностью 2 т/м³). Использование щебня или гравия не возбраняется, но они должны иметь высокие технические характеристики.

Важно! С увеличением размера зерна (например, больше, чем 2 мм) происходит уменьшение уровня водостойкости.

Также на степень водостойкости влияет отношение пропорции воды и цемента в составе раствора: чем оно ниже, тем водонепроницаемость выше. Пластификаторы также способствуют тому, что смесь потребляет воды меньше.

Для лучшего уплотнения раствора используют сульфат алюминия и железа или нитрат кальция; а механического уплотнения добиваются, применяя вибрацию или прессование.

Свойства и состав

Кроме того, существует такое понятие, как бетон в массе или не в массе. Учитывается регион использования и способность материала работать при сильном морозе или, наоборот, при постоянно высокой температуре. Как же достигаются такие свойства бетона, как водонепроницаемость, морозостойкость, и повышенная стойкость к окружающей среде? Все это обеспечивается выбором наполнителей цемента, уменьшающих или сводящих до минимума теплоотдачу готового материала, снижающих процесс изменения формы.

Получить гидротехнический бетон (ГОСТ указывает необходимые свойства) нужной плотности и соответственного назначения можно, если очень строго придерживаться всего процесса подготовительных действий. А именно: допуск применения портланд-цемента, гидрофобного цемента, пластификаторов, сульфато-стойкого и цемента на основе шлаков, и наиболее стойкого, пуццоланового цемента. О последнем можно сказать, что это наиболее стойкий сорт смеси, обладающий, помимо особой прочности в готовом сооружении, еще и очень малым коэффициентом тепловыделения, высокой стойкостью к окружающей среде, а также устойчивостью к природным водам: как пресной, так и содержащей минералы, в том числе соли повышенной концентрации. Единственным недостатком сооружений из пуццоланового цемента является не самый высокий показатель по морозостойкости. Поэтому, если речь идет об использовании сооружения в условиях сурового зимнего климата, применяют портландцемент с пластификаторами и морозостойкими добавками. В совокупности, это позволяет получить монолитную бетонную конструкцию со всеми требуемыми свойствами. А также немного уменьшить процент расхода самого цемента, добиться существенного уменьшения теплоотдачи бетона в процессе приобретения твердости.

Для районов с особо суровыми условиями эксплуатации, при наличии агрессивной водной среды, полном замерзании воды и усиленном давлении на конструкцию, применяют сульфато-стойкий сорт цемента. Для повышения таких свойств, как морозостойкость и полная водонепроницаемость, применяют уже добавки на химической основе и различные микро-наполнители. После этого можно также добиться высокой степени стойкости и плотности материала, сохранения необходимой степени подвижности и требуемого процента тепловыделения. В совокупности с определенной маркой цемента также достаточно важно использование в качестве заполнителей песок из кварца, щебень и гравий из твердых пород камня. Их морозоустойчивость и водоустойчивость надежна и не требует дополнительных доказательств. И подтверждением этому является опыт эксплуатации на самом высоком уровне.

Требования, предъявляемые ГОСТом

Гидротехнический бетон отличается высокими нормативными требованиями не только к марке основной его составляющей, но и к разновидностям его добавок и наполнителей. Такие меры вполне оправданы, так как очень часто сооружения (например, ж/д мосты, автомобильные эстакады или опоры гидроэлектростанций), в строительстве которых используют подобный материал, относятся к категории стратегического назначения.

Согласно ГОСТу гидротехнический бетон должен отвечать следующим требованиям:

Читайте также: Что такое теплопроводность бетона, коэффициент теплопроводности монолитного железобетона

• до момента затвердевания материал должен иметь определенную степень подвижности, чтобы было возможно его перемешивать и производить укладку;
• в процессе затвердевания продукт не должен растрескиваться, расслаиваться и терять монолитность;
• иметь точные параметры времени отвердевания;
• точные пропорции составляющих в соответствии с определенным видом продукта.

К такому строительному материалу, как гидробетон, не зря предъявляют повышенные требования: аварийные ситуации при эксплуатации возведенных из него сооружений недопустимы.

Можно ли это делать

Бетон можно заливать в воду, но такой вид заливки имеет свои особенности. Бетонные работы — ответственный этап в строительстве. Работы начинаются с возведения фундамента. Несоблюдение простейших правил укладки бетона влечет образование трещин. Слабая несущая способность приводит к короткому сроку жизни конструкции.

Подводное бетонирование — один из методов промышленно-гражданского строительства. Частники в редких случаях практикуют литье раствора в опалубку, когда в котловане есть вода. Приходится настраивать отток со своего участка по направлению склона и бороться за осушение участка.

С помощью современных материалов для изоляции и ремонта легко получать бетонную смесь для водонепроницаемого бетона в походно-полевых условиях. Раствор можно подавать даже под воду, используя стандартные методы подводного бетонирования. Получается надежный водонепроницаемый бетон.

Испытания и маркировка

Для проверки качества гидробетона его тестируют на:

• Прочность. В результате испытаний, в процессе которых испытуемый объект растягивают и сжимают на измерительных стендах, в материале не должны образовываться трещины. Самыми востребованные классы – В10÷В40.
• Морозостойкость. Продукт помещают на 28 дней в морозильную камеру с постоянно меняющейся температурой; количество циклов замораживания и размораживания фиксируют и по итогу классифицируют продукт с указанием количества полных циклов, перенесенных им без существенной потери своих свойств: F50÷F300 (максимум F400).

На заметку! Чаще всего в строительстве применяют следующие марки: F300, F200, F100, F50. Чтобы получить число циклов больше, чем 400, необходимо добавлять в состав продукта специальные добавки.

• Водонепроницаемость. Бетон погружают в воду с разным солевым и минеральным составом, там он остается в течение 180 дней, подвергаясь гидростатическому давлению. Затем, разрезав часть бетона, определяют уровень водонепроницаемости и присваивают материалу класс: W2÷W8 (используя специальные добавки можно довести до W12). Цифра в маркировке обозначает, что материал не пропускает воду при давлении 0,2 МПа, 0,4 МПа , 0,6 МПа и так далее.

На заметку! Присвоение материалу определенного класса или марки происходит исключительно на основе испытаний.

Выводы

Каждый из методов по-своему эффективный. Бетон, используемый для возведения конструкций в воде, должен соответствовать требованиям:

• быть достаточно жидким, чтоб легко распространяться в трубе;
• наполнителя должно быть в меру, чтоб смесь не была чересчур вязкой;
• для повышенной пластичность бетона специалисты советуют разбавлять состав суспензией гидроксида кальция.

Проведение работ по бетонированию в воде — одно из самых тяжелых строительных действий, требующее высококвалифицированных знаний, практических навыков, специальной техники. Тем не менее, это важный этап возведения конструкций гидротехнического характера.

Благодаря технологиям бетонирования в воде можно строить дамбы, мосты, волнорезы, гидроэлектростанции и прочие сооружения, отличающиеся высокой прочностью.