Что такое гидротехнический бетон

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.

Для сооружения плотин применяют гидробетон

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.

В частном секторе гидробетон используют для обустройства бассейнов

  • 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.

Помимо цемента в состав гидробетона входят наполнители и добавки

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.

Гидрофобный цемент придает материалу 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).

Тест на прочность и морозостойкость обязателен для гидробетона

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.

Гидробетон отличается высокой прочностью и морозостойкостью

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.

Гидротехнический бетон отличается высокой стоимостью