Особенности гидротехнического бетона — объясняем все нюансы

Гидротехнические бетоны относятся к узкоспециализированным материалам, применяющимся для создания сооружений в постоянном или периодическом контакте с водой. Они обладают улучшенными эксплуатационными характеристиками и не разрушаются при перепадах температур, губительных для обычных бетонных смесей. И сегодня мы поговорим про расчет гидротехнического бетона, его свойства, применение и требования к нему.

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).

Определение. Сферы применения

Гидротехнический бетон – вещество, что применяется для сооружения конструкций, которые находятся в воде временно, или пребывают там постоянно. Обычный бетон не подходит для конструирования мостов и других гидротехнических конструкций, так как под действием воды он поддается большому разрушению, особенно при постоянной смене ее уровня. Он применяется как для массивных сооружений, так и для небольших гидротехнических конструкций.

Наиболее губительное влияние на гидротехнические бетоны имеют:

1. прилив и отлив;
2. частая смена температуры;
3. жесткость воды.

Вернуться к оглавлению

Особенности гидротехнического бетона

Главными разрушающими факторами для гидробетона служат температурные перепады, жесткая вода, приливы и отливы. Исходя из этого, водостойкий материал должен обладать следующими характеристиками:

• морозоустойчивостью;
• устойчивостью к воде;
• повышенной водонепроницаемостью;
• прочностью на сжатие и растяжение.

Долговечность масштабным гидротехническим сооружениям обеспечивает прочный, водонепроницаемый, устойчивый к морозу и перепадам температур гидробетон

Разновидности водостойких бетонов

В зависимости от расположения постройки, объема и уровня напора водных масс при эксплуатации, длительности контакта воды и гидротехнического сооружения, гидробетон делится на три основных типа:

• надводный тип, применяется для конструкций, которые находятся над уровнем воды и контактируют с ней периодически;
• подводный, особый тип гидробетона, используемый для сооружений, постоянно контактирующих с водой;
• бетон для строений, которые находятся в зоне с постоянно меняющимся уровнем воды.

По другой классификации материал подразделяется на массивный и не массивный, литой и мелкозернистый. В зависимости от применения, он бывает для наружных или внутренних работ, для напорной и безнапорной канализации.

Область применения материала

Гидротехнический (мостовой) бетон применяется в масштабном промышленном и частном строительстве. Основная область его применения – строительство мостов и мостовых конструкций, возведение сооружений на предприятиях химической промышленности. Гидробетон в этом случае используется из-за повышенной опасности разрушения объектов под действием воды и химикатов.

Надежность гидробетона доказывают грандиозные сооружения, эксплуатируемые на протяжении долгих лет

Из него строят плотины, береговые укрепления, набережные, канализационные шахты, эстакады, банковские хранилища и многие другие сооружения, нуждающиеся в защите от проникновения воды и других разрушающих факторов. Менее масштабные сооружения с использованием водостойкого материала – это бассейны, фонтаны, декоративные пруды, искусственные водоемы и другие объекты.

Бетонные водонепроницаемые составы находят широкое применение в ландшафтном дизайне

Применение и преимущества

В зависимости от того, где применяется этот материал, различают стандартные растворы для фундаментов, блоков, плит перекрытия, опор, заливки подвальных помещений. Водостойкий бетон для гидротехнических сооружений изготавливается для подводных и надводных конструкций, включая дамбы, плотины, шлюзы. Особо водонепроницаемый состав со специальными свойствами используют для автобанов, взлетно-посадочных полос, противорадиационных укрытий. Этот бетон применяется и в условиях Крайнего Севера.

Физико-химические свойства раствора, применяемого для гидротехнических сооружений, обусловливают его основные достоинства:

• Высокая водонепроницаемость в любых условиях.
• Хорошая гидроизоляция делает его невосприимчивым к температурным перепадам.
• Прочность выше, чем у стандартных марок строительных растворов.

Рассматривая основные плюсы и минусы гидробетона, отмечают его сравнительно высокую цену и необходимость специальных навыков и оборудования при укладке этого материала.

Технические характеристики и свойства гидротехнического бетона

Основные параметры гидротехнических бетонов выражены следующими показателями:

• водостойкость;
• водонепроницаемость;
• морозостойкость;
• прочность;
• тепловыделение при твердении;
• удобоукладываемость и подвижность.

Водостойкость

Водостойкость – способность бетонного монолита не взаимодействовать с водой и содержащимися в ней примесями. При эксплуатации в химически-агрессивных средах применяют специальные цементы для бетонов, в т. ч. гидротехнические на сульфатостойком портландцементе, способствующие образованию максимально инертного и не склонного к вымыванию цементного камня.

Водонепроницаемость

Водонепроницаемость – устойчивость затвердевшего бетона к проникновению влаги. Общая водонепроницаемость выражается в величине давления, воздействие которого выдерживается материалом возрастом в 180 дней.

Различают 4 марки бетона по морозостойкости, устойчивые к давлению от 2 до 8 кг/см2.

Помимо характеристики водонепроницаемости бетона, на практике применяют показатель градиента – отношение напора воды к толщине сооружения или его наружной (напорной) стены. Бетон с максимальной водонепроницаемостью (W-8) выдерживает градиент величиной свыше 10.

О том, какую роль играют добавки в гидротехническом бетоне, расскажет это видео:

Морозостойкость

Морозостойкость – количество циклов замораживания и оттаивания (в мокром виде), которое не приводит к минимальным нарушениям целостности испытуемого образца бетона. В старом отечественном стандарте (ГОСТ 4795-53) выделяется ряд марок по морозостойкости, устойчивых к количеству циклов от 25 до 200. Современной промышленностью выпускаются бетоны с морозостойкостью в 300 и более циклов.

Прочность

Прочность – один из наиболее важных параметров, характеризующий максимальное сжатие, которое материал может выдержать в условиях испытаний. Стандартом выделяются марки, имеющие значение предела прочности от 75 до 500 кг/см2.

Тепловыделение

Тепловыделение при твердении гидротехнических бетонов должно быть минимальным, чтобы исключить тепловое расширение материала. Структура специальных бетонов практически лишена пустот и характеризуется повышенной компактностью цементных зерен.

Если бетонная масса будет сильно нагреваться в процессе схватывания, это приведет к получению конгломерата менее плотной, прочной и водонепроницаемой структуры.

Удобоукладываемость

Удобоукладываемость и подвижность характеризуют способность бетонного раствора заполнять отведенное ему пространство в пределах опалубки. Для создания массивных и неармированных конструкций применяются наименее подвижные бетоны. Высокоармированные сооружения требуют пластичных и подвижных растворов, обеспечивающих большее сцепление с поверхностью металлической арматуры.

Виды гидротехнического бетона

Гидробетон используется для постройки особых конструкций, он делится на три основных вида:

• бетон, который находится под водой;
• бетон, который находится в зоне, где уровень воды постоянно меняется;
• бетон, который находится над уровнем воды;

Также бетон для гидротехнических конструкций, делится на массивный и немассивный.

Состав бетонной смеси

Выбор компонентов зависит от сферы применения и предназначения состава. Чтобы материал отвечал требованиям морозоустойчивости, водонепроницаемости и прочности, подбирается соответствующее соотношение цемента, воды, песка и других компонентов, их качество, время выдерживания, характеристики и т.д.

Состав гидробетона

Важно! Выбирая состав гидробетона, необходимо руководствоваться ГОСТом 26633 2012, регламентирующим соотношение компонентов.

Цемент – главный компонент состава

Используют несколько разновидностей цемента:

• Сульфато стойкий цемент используется тогда, когда объект контактирует с жесткой водой, обладающей разрушительными свойствами из-за наличия в ее составе минералов.
• Пластифицированный и портландцемент служат основой составов для строений, которые находятся в местах с постоянно меняющейся температурой воды.
• Гидрофобный цемент используется для создания материала, постоянно контактирующего с водой.
• Пуццолановый и шлаковый цемент обладают химическими характеристиками, противостоящими разрушению конструкции при воздействии на нее воды.

Важно! Содержание цемента в гидробетоне влияет на его плотность.

Кварцевый песок и крупные компоненты

В качестве заполнителей используются, повышающие водостойкость, кварцевые пески. Песок должен быть качественным, без примесей. По ГОСТу размер его зерен не превышает 2 мм, плотность имеет значение 2т/м3. При несоблюдении этих требований у материала будет нежелательный уровень подвижности.

Чтобы причалы, туннели, мосты и дамбы были прочными и надежными, нужно тщательно подходить к выбору крупных компонентов. Гравий и щебень обеспечивают морозоустойчивость и устойчивость к температурным перепадам. Нередко для этих целей используется не пропускающий воду и не разрушающийся под нагрузками гранит.

Важно! Одной из главных характеристик гравия и щебня является лещадность. Кубовидные компоненты обеспечивают наиболее плотное прилегание в опалубке. Это позволяет равномерно распределить нагрузку и повысить прочность конструкции. Кроме того, лещадность способствует экономии цемента и песка, так как их расход в этом случае значительно сокращается.

Микро наполнители и добавки

Наличие микро наполнителей защищает сооружение от деформаций. Они повышают теплопроводность и увеличивают срок службы. Наличие микро наполнителей в составе снижает расход цемента, что также является положительным моментом. Качественные характеристики улучшаются и за счет использования различных химических компонентов.

Этому способствует и введение в бетонный раствор различных добавок (пластифицирующих, воздухововлекающих, уплотняющих и т. д.). Водостойкость повышают пластификаторы, улучшающие пластичность раствора и качество заполнения формы, ограниченной опалубкой. Количество пластификаторов в составе – от 0,1 до 3,0 %.

Для заполнения пор и трещин вводятся неорганические соли нитрата кальция, калия, силиката натрия, хлорного железа и др. Наиболее эффективным является нитрат кальция, составляющий 0,5-1 % от массы. Добавка максимально повышает прочность и водонепроницаемость строения. Гидрофобными добавками служат щелочные соли высших кислот и силиконовые жидкости. Их содержание от массы связующего составляет 0,15-1 %.

Это интересно! В настоящее время учеными-химиками ведутся разработки компонента ЦМИД – 4, постоянно контактирующего с питьевой водой.

Производство

Технологии приготовления бетона на заводе и своими руками принципиально похожи между собой. Отличия заключаются в применяемом оборудовании и поддержании параметров качества заводского раствора на постоянном уровне. Чтобы получить в домашних условиях необходимый для работы состав, необходимо соблюдать оптимальные пропорции компонентов для конкретной цели строительства.

Заводские технологии

Промышленные способы производства гидротехнического бетона заключаются в подготовке компонентов, их точном дозировании и тщательном смешивании. Поскольку линия выпуска бетона непрерывна, а приготовленный материал не хранится долго, его вывоз осуществляется постоянно.

Отличительной особенностью промышленного способа является более тщательная подготовка компонентов. Песок и щебень просеиваются и промываются от глины, а в зимний период согреваются потоком теплого воздуха. При смешивании все составляющие дозируются в соответствии с технологическим регламентом производства.

Оборудование

В промышленном цикле применяются периодические и непрерывные бетономешалки. В агрегатах непрерывного действия цемент, наполнители и добавки для водонепроницаемых гидротехнических бетонов перемешивают между собой на протяжении всей технологической линии, добавляя воду лишь на конечном этапе. Периодические устройства выдают дозированные порции бетона после каждого цикла смешивания.

Для гомогенизации раствора применяются устройства принудительного, гравитационного и вибрационного действия.

• Принудительные мешалки функционируют за счет вращающихся лопастей, а гравитационные системы поднимают порции бетона на лопатках вверх и сбрасывают их обратно в готовящийся раствор.
• Вибрационные мешалки более современны и позволяют получать максимально однородные смеси.

Изготовление своими руками

В процессе самостоятельного приготовления гидротехнического бетона используется упрощенный подход к подготовке и перемешиванию компонентов. Для получения качественного раствора понадобится бетономешалка с ручным или электрическим приводом, металлические ведра, совковая лопата и источник проточной чистой воды.

Замешивание бетона при помощи лопаты в больших тазах, ночвах или поддонах может быть неэффективным из-за щебня, с которым тяжело работать вручную.

При использовании бетономешалки компоненты засыпаются дозировано (ведрами) во вращающийся барабан. Цемент добавляется в последнюю очередь.

После перемешивания в сухую смесь небольшими порциями вводится вода. Сразу вливать ее расчетное количество нельзя, поскольку раствор может получиться слишком жидким из-за влажного песка или щебня. Приготовленный бетон можно сразу опорожнить в подготовленную опалубку.

В производстве гидротехнических бетонов важно соблюдать точные пропорции компонентов, поддерживать пластичное состояние смеси и не допускать избыточного содержания влаги. При покупке цемента, щебня и песка следует уделять внимание параметрам их качества, которые должны быть подтверждены результатами независимых испытаний.

О том, как происходит подводное бетонирование при помощи гидротехнических материалов, расскажет это видео:

Поделитесь с друзьями в социальных сетях:

И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте, Одноклассниках, , Google Plus или .

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.

Особенности укладки разных видов растворов

Состав влияет на способ укладки. Рассмотрим это на примере жестких мелкозернистых и литых бетонов.

Возведение сооружений из жестких бетонов

Современные гидротехнические сооружения возводят из мало пластичных жестких бетонов. Их укладка ведется механизированным способом с применением спецтехники – самоходок с навесными вибро утрамбовывающими механизмами (до 6 штук) и разравнивающих бульдозеров. Строительство гидростанций, дамб и других крупных сооружений ведется непрерывным потоком.

Применение мелкозернистого бетона

Мелкозернистый бетон применяется для ремонта гидротехнических сооружений, аэродромов, облицовки каналов, изготовления дорожных плит и емкостей. Такой состав характеризуется быстрым застыванием. Укладывается торкретированием с помощью цемент-пушки.

В устройство засыпается сухая бетонная смесь, направляемая сжатым воздухом по гибкой трубе в нужное место. К отверстию трубы подсоединяется шланг, подающий под давлением воду. Вода смешивается с сухой смесью, образуя раствор.

Более простым методом является пневмобетонирование, когда по шлангу подается готовый продукт. Применяется и обычный способ с укладкой в опалубку.

Бетонирование с применением литого раствора

С помощью литого раствора бетонируют отверстия, тонкостенные, сложной формы конструкции с затрудненной укладкой и трамбовкой. Количество воды при его затворе уменьшается на 20%, но необходимая подвижность материала сохраняется.

Прочность раствора выше на две позиции, а потребление цемента снижается на 15–36%. Не нужна трамбовка вибраторами, что позволяет экономить ресурсы. Морозостойкость конструкций увеличивается на 25–40%, водопроницаемость – на 2-4 уровня. Обеспечивается отличная герметизация.

Литая бетонная смесь состоит из цемента и песка с фракциями менее 0,15 мм, наполнителей (золы-унос, керамзита) и глины, выполняющей роль водоудерживающей добавки. Выглядит смесь однородной, напоминает расплавленное вещество.

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.

Видео: как самостоятельно сделать гидробетон с дегидролом

Гидротехнический бетон – сложный материал, создание которого – ответственная и кропотливая задача. При его выборе учитывают как состав, так и геологические, климатические и ряд других факторов. Правильно выбранный материал обеспечит надежность и долговечность гидротехнических сооружений.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...