Гидротехнический бетон: виды, технические характеристики

Гидротехнический бетон — особый вид специального бетона, обладающий высокой водонепроницаемостью и морозостойкостью. Что такое бетон гидротехнический — детально рассмотрим в этом обзоре и в дополнение к нему предлагаем видео в этой статье, где подробно дается характеристика этому материалу.

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.

Виды

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.

2. Масштаб возведенных конструкций:

• массивные;
• немассивные.

3. По размещению такого вида сооружений относительно сфер воздействия:

• конструкции внутренней зоны;
• наружной.

4. 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.

2. Уплотнители структуры (0,5–1%):

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

3. 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.

Приготовление водостойких смесей

Приготовление гидротехнического бетона ничем не отличается от изготовления стандартных тяжелых цементных смесей. Поэтому, изготовить гидротехнический бетон своими руками не представляет особой сложности и не требует какого-либо специального оборудования. Важно правильно выбрать необходимые компоненты для решения той или иной задачи.

Соответственно и цена материала, приготовленного своими руками, будет зависеть от стоимости выбранных составляющих, используемых для этого процесса. Но, в любом случае, она не будет выше стоимости материалов заводского изготовления.

Существенным фактором, в период приготовления гидротехнических смесей, является водоцементное отношение. Содержание цемента в растворах зависит от области применения (зональности). Во внутренних зонах использования, допускается объем равный 120–160 кг/м3, а в наружных — он может быть увеличен до 230–275 кг/м3.

Фракция заполнителей, при этом, должна быть 150–200 мм. В целях сокращения расхода цемента и снижения интенсивности тепловыделения в момент укладки, в смесь могут добавлять крупные камни, величиной 400–450 мм, которые уплотняются вибраторами.

Как уже говорилось, водостойкий бетон готовиться по той же технологии, что и классические тяжелые смеси. Разница только в составе модифицирующих добавок и зернистости заполнителей.

Прежде чем приступать к приготовлению смеси необходимо выполнить четыре условия:

1. Определиться с характеристиками и назначением конструкций.
2. Подобрать необходимый гранулометрический состав заполнителей (песок, щебень).
3. Выбрать необходимое водоцементное соотношение, с учетом нужной подвижности раствора.
4. На основании этого, определить количество и необходимый состав модификаторов.

Как пример, предлагаем рецепт приготовления 1 м3 гидротехнического бетона в условиях строительной площадки:

• цемент М400–500 — 490 кг (тип зависит от условий эксплуатации);
• щебень — 1100 кг;
• песок — 600 кг;
• пластификатор С3 — 1,5 кг;
• нитрат кальция — 5,0 кг;
• гидрофобизатор ГКЖ — 1,0 кг

В бетоносмеситель засыпают сухие заполнители (щебень, песок) и вяжущее (цемент). Тщательно перемешивают, и добавляют необходимое количество воды. Затем, мешают 3–5 минут и вводят необходимые присадки. В зависимости от нужной консистенции, готовят еще 10 минут и далее укладывают в подготовленную опалубку.

Необходимый состав гидротехнического бетона нужно выбирать с учетом экономической целесообразности его применения в той или иной конструкции, особенно в индивидуальном строительстве. Использование любого материала должно сопровождаться максимальным снижением материалоемкости, трудоемкости и себестоимости строительства.