Гидротехнический бетон

Гидротехнический бетон – разновидность тяжелого бетона, используемая при создании строительных конструкций, постоянно или временно соприкасающихся с водой. В таком материале, наряду с прочностью на сжатие и растяжение, морозостойкостью, могут учитываться устойчивость к агрессивным жидким средам и количество тепла, выделяемое в процессе гидратации цемента. Условия, которым должен соответствовать гидротехнический бетон, изложены в ГОСТе 26633-2015.

Выбор бетонных смесей для разных условий эксплуатации

Гидротехнические сооружения – это плотины, гидростанции, набережные, то есть объекты, требующие большого количества бетона. Поэтому компоненты бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы они сочетали необходимые характеристики с невысокой стоимостью. Для удешевления гидротехнических объектов их разделяют на зоны – наружную, на которую непосредственно воздействует пресная, соленая вода или другие среды, и внутреннюю. Внешняя зона разделяется на три области: расположенную выше уровня воды, переменного уровня и подводную.

К гидротехническим бетонам, эксплуатируемым в разных условиях, предъявляются разные требования. Наружная зона, расположенная в зоне переменного уровня воды, является самой сложной. В этом месте постоянно влажный материал часто подвергается циклам замерзания/оттаивания. Такие условия присутствуют на водосливной грани плотин, причалов, пирсов, градирен. Материал для этой зоны должен быть очень плотным, прочным и морозостойким. Для его изготовления востребован сульфатостойкий цемент. В гидробетоне надводной области используют портландцемент с добавками или шлакопортландцемент.

Бетон, расположенный во внутренней зоне гидротехнического объекта, находится под защитой материала внешней области. Для такого гидробетона должно быть характерно небольшое количество тепла, выделяющегося при твердении смеси. Слишком активное тепловыделение приводит к неравномерному нагреву разных областей бетонного массива и, как следствие, появлению температурных трещин. Небольшое тепловыделение при твердении характерно для шлакопортландцемента и пуццоланового цемента, обладающих следующими преимуществами, по сравнению с портландцементом, – более низкой стоимостью и способностью противостоять выщелачиванию. Требования к техническим характеристикам гидробетона, используемого внутри гидротехнических конструкций, невысоки – достаточно класса прочности от В10.

Виды гидротехнических бетонов по техническим характеристикам

Подходящий стройматериал выбирают в соответствии с запланированными рабочими условиями. Основные характеристики: прочность, водонепроницаемость и устойчивость к циклическому замораживанию/оттаиванию. В соответствии со сферой использования к нему дополнительно могут предъявляться требования по: водопоглощению, линейной усадке, тепловыделению, устойчивости к появлению трещин, сопротивлению истиранию.

Стандартные сроки твердения тяжелого бетона для гидротехнических сооружений, принятые для определения его главных свойств:

• 180 суток – испытания на прочность на сжатие и растяжение вдоль оси, водонепроницаемость, актуально для крупногабаритных стройконструкций;
• 28 суток – установление характеристик, указанных выше, для немассивных объектов;
• 28 суток – определение устойчивости к замораживанию/оттаиванию для небольших стройконструкций;
• 60 суток – определение марки морозостойкости для крупногабаритных стройконструкций, сооружаемых в утепленной опалубке.

Гидротехнические бетоны обычно имеют класс прочности на сжатие выше В10, его марку по водонепроницаемости назначают в соответствии с напорным градиентом и температурой эксплуатации.

Выбор марки морозостойкости в соответствии с запланированными погодными условиями, характерными для определенного региона:

• умеренные – F50-F300;
• суровые – F100-F400;
• особо суровые – F100-F

Виды гидротехнических бетонов по составу

При производстве гидротехнических бетонных смесей используются следующие виды вяжущего:

• Портландцемент. Для изготовления гидротехнических смесей это вяжущее обычно сочетают с пластифицирующими добавками. Бетон на портландцементе подходит для гидротехнических объектов, на которые вода воздействует периодически.
• Гидрофобный. Его применяют при производстве материалов, которые планируется эксплуатировать в сложном климате, на участках с временным воздействием воды, под водой. Гидрофобное вяжущее обеспечивает изготовление морозо- и водостойкого материала, снижает количество тепла при протекании процессов гидратации вяжущего.
• Сульфатостойкий. Используется при эксплуатации в химически агрессивных средах, минерализованной воде.
• Пуццолановый. Применяется при возведении сооружений, эксплуатируемых в пресных и минерализованных водах. Пуццолановый цемент обеспечивает низкое тепловыделение при схватывании и наборе прочностных характеристик цементным камнем, высокую плотность готового продукта. Минус – низкая морозостойкость гидробетона на пуццолановом цементе.

В качестве крупных и мелких заполнителей в гидротехнических бетонных смесях используются материалы, соответствующие ГОСТу 26663-2012. Используемый песок, природный или искусственный, должен иметь крупность зерна 1,5-3,5 мм. Песок с размером зерен менее 2 мм используется в смесях с пластификаторами и суперпластификаторами.

Помимо цемента, щебня, песка и воды в бетон вводят добавки, придающие смеси и готовому продукту определенные свойства:

• пластификаторы, добавляются в количестве 0,1-3%, – сульфатно-дрожжевая бражка, смола нейтрализованная, кремнийорганические добавки, суперпластификаторы;
• структурные уплотнители, вводимые в количестве 0,5-1%, – хлорное железо, селитра, силикаты калия и натрия;
• гидрофобные добавки ( до 1%) – стеараты цинка и кальция, олеат натрия.

Где применяется гидротехнический бетон

Этот материал востребован в частной, но чаще – в промышленной строительной сфере. В частном домостроении его используют при строительстве на кислых грунтах и в регионах с высоко расположенными грунтовыми водами, суровым климатом, при обустройстве декоративных водоемов.

В промышленных масштабах этот материал необходим при возведении плотин, гидромелиоративных сооружений, портов, причалов, набережных, банковских хранилищ, бассейнов, фонтанов. ЖБИ из него используются для обустройства мостовых конструкций через плотины, сооружения машинных зданий ГЭС, каналов и судоходных шлюзов.

Применение гидротехнического бетона с особым составом: сооружение взлетных полос, автомагистралей, противорадиационных укрытий, объектов в северных регионах.

Преимущества и недостатки гидробетона

Плюсы материала:

• устойчивость к воздействию воды;
• хорошие прочностные характеристики;
• повышенная морозостойкость.

К минусам относятся:

• в большинстве случаев – более высокая стоимость, по сравнению с классическими строительными бетонами;
• необходимость в строгой дозировке компонентов;
• проблемы с доставкой – большинство гидротехнических бетонных смесей быстро схватываются с потерей потребительских свойств.

Особенности изготовления гидротехнических бетонов

Гидротехнические бетонные смеси сложного состава обычно производят на бетонных заводах. При самостоятельном изготовлении такого материала необходимо соблюдать водоцементное соотношение, которое выбирают в зависимости от погодных условий.

Вопросы-ответы