Гидротехнический бетон используют для сооружения конструкций в целом или их частей, находящихся либо постоянно в воде, либо периодически. К таким сооружениям относятся: гидроэлектростанции, плотины, каналы, туннели, насосные станции, дамбы, шлюзы и другие подобные конструкции. В индустриальном строительстве данный вид бетона применяют для строительства очистных сооружений, испарительных градирен при металлургических заводах; а в частном секторе его используют для обустройства подвалов и других строительных объектов, в которых стены и полы не должны пропускать влагу извне.
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).
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.
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:
- 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.
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.
Достоинства и недостатки
К основным достоинствам гидробетона относятся следующие:
- идеальная устойчивость к воздействию влаги;
- невосприимчивость к резким перепадам температур ввиду того, что данный вид бетона поглощает мало влаги: следовательно, легче переносит промерзание;
- высокая прочность.
На заметку! Отличительной особенностью гидробетона является то, что срок его отвердевания составляет 60÷180 дней (по сравнению с обычным – 28). С одной стороны это хорошо, так как прочностные характеристики материала улучшаются, но с другой стороны увеличиваются сроки строительства (а точнее сроки ввода объекта в эксплуатацию).
К недостаткам относятся:
- высокая стоимость;
- специфические особенности монтажа.
