Свойства и состав гидротехнического бетона

Уровень прочности, степень водопоглащения, стойкость к резким температурным колебаниям – лишь только незначительный перечень основных свойств и технических характеристик, к которым должны предъявляться особые требования.

Такой материал эффективно используется в самых различных отраслях гражданского строительства (эти типы конструкций подходят как для обычных бетонов, так и для тяжелых бетонов) и промышленного: мостостроение, возведение дамб и плотин, закладка фундамента водоочистных сооружений, организация надводных конструкций.

Состав и классификация

Среди основных требований, предъявляемых к гидробетону – высокая степень гидроизоляции в условиях резких температурных колебаний и динамических нагрузок.

Именно поэтому бетонный раствор должен соответствует действующим строительным нормам и стандартам.

ГОСТ 26633 – основной технический документ, которым следует руководствоваться при приготовлении бетонной смеси. В этом же нормативе можно найти и требования к составу.

Для приготовления гидротехнического бетона в его состав входят следующие основные компоненты:

1. Сульфатостойкий портландцемент, который используется в качестве связующего вещества. Подобный компонент также обеспечивает стойкость конструкции к агрессивным водам.
2. Кварцевый песок, играющий роль мелкого заполнителя. Данный сыпучий строительный материал специально предназначен для нивелирования вероятности размывания бетона.

Важно: кварцевый песок должен быть высшей категории качества (в нем не должно содержаться мелкого щебня, гравия или других примесей). Строго не рекомендуется кварцевое исполнение заменять речным, морским, и уж тем более, карьерным. Подобная небрежность может привести к нарушению устойчивости строительной конструкции и ее полному разрушению.

3. Осадочные породы (гравий или щебень), играющие роль крупного заполнителя. Главные качества такой добавки – это гидрофобность и морозостойкость. Здесь особое внимание следует уделить фракции зерна данных материалов от которой будут зависеть физико-механические свойства строительного раствора.
4. Различные добавки, служащие для улучшения свойств бетонной смеси. Данные компоненты повышают порог чувствительности к температурным колебаниям, агрессивному воздействию водной среды, препятствуют образованию трещин и увеличивают стойкость к механическим деформациям.

Рецептура приготовления, процентное содержание того или иного вещества, принципиальные параметры и характеристики соответствующие гидротехническому бетону установлены в ГОСТ 26633 (пункт 3).

Требования, виды

Учитывая обстоятельства и условия использования, марки такого бетона должны отвечать специальным требованиям прочности, водонепроницаемости, морозостойкости. Его разделяют на несколько видов:

• подводный — он постоянно находится под водой;
• для переменных водных зон;
• надводный;
• периодически омываемой водой.

По зернистости частиц в составе он может быть мелкозернистый и литой. Кроме указанных видов, есть бетоны, используемые в сооружениях, выдерживающих напор воды и в безнапорных конструкциях, а также массивные и немассивные растворы. За расположением элементов из такого бетона в конструкции, он есть для наружных и внутренних участков.

Для этого строительного гидроизоляционного материала есть обязательный перечень требований. В первую очередь, водостойкость (герметизация) — это стойкость к разрушающему влиянию воды. Во-вторых, непроницаемость воды. Это значение наибольшего давления жидкости для просачивания в бетон (от 2 до 8 am). Оценивают этот показатель также по коэффициенту фильтрации. Испытуемый раствор выдерживают 180 дней.

В третьих, морозостойкость — показатель состоит из количества циклов замерзания/оттаивания, при которых бетон утрачивает 25% своей прочности. Значение морозостойкости, как правило, от 50 до 300 и больше. В этом случае бетон испытывается в морозильных установках. Также важна прочность при сжатии, растяжении, изгибе, низкое выделение тепла при высыхании.

Другие требования и характеристики: небольшая усадка, высокая деформативность, стойкость к стиранию водной средой и мелкими частицами. Все требования должны присутствовать в различных пропорциях, зависимо от условий использования.

Основные технические характеристики гидробетона

От состава, свойств, а также марки гидротехнического бетона будут зависеть показатели его технических характеристик.

К принципиальным параметрам и характеристикам относят:

• величина сопротивления сжатию или прочность на изгиб. Большинство конструкций, выполненных из гидротехнического бетона, имеют значительный вес, что сказывается на увеличении силовой вертикальной нагрузки. Именно поэтому при контроле качества производства первоочередное внимание уделяется данному принципиальному показателю. Прочность материала проверяют посредствам помещения опытного образца (куб бетона) в воду на время до 180 суток. По результатам испытания гидробетона присваивают класс В3,5-В60 (наиболее востребованным в области промышленного и гражданского строительства является диапазон от В10 до В40);
• прочность на разжатие.  Многие конструкции, которые в меньшей степени подвержены вертикальной нагрузке, испытывают осевое растяжение. Проверку стойкости бетона на осевое растяжение проводят в лабораторных условиях. По результатам испытаний производится классификация: “гидротехнический бетон марки Bt0,4-4,0”;
• показатель водонепроницаемости. Также, как и в случае определения прочности на растяжение, водонепроницаемость проверяется в лаборатории. Испытание проводят в подводных условиях, где производится постепенное нагнетание давления на опытный образец, вплоть до его разрушения. Маркируется гидротехнический бетон символами от W2 до W20.

Важно: Если сооружение планируется эксплуатировать в условиях морской воды, рекомендуется использовать марку бетона от W4 и выше;

• уровень морозостойкости. Принимая во внимание неблагоприятные климатические факторы отечественных регионов, морозостойкость – чуть ли не самый главный показатель. Вода, проникая в трещины и застывая в них, расширяется, тем самым нанося урон прочности конструкции, выполненной из бетона. Уровень морозостойкости (F) указывает на то, сколько попеременных циклов замораживания и оттаивания способен вынести материал с потерей прочности не более 15%. По результатам исследований морозостойкости бетону может быть присвоен класс от F50 до F300.

Дополнительные прочностные характеристики, водостойкость и морозоустойчивость достигаются благодаря применению специальных добавок (улучшителей раствора).

К таким компонентам относятся гидробетон, алюмометилсиликонат натрия, полигидросилоксан, фенилэтоксисилоксан, Liga Natriumoleat и многие другие.

Не менее важны и эксплуатационные характеристики готовой конструкции, выполненной из гидротехнического бетона (величина усадки, стойкость к внешним механическим деформациям, сопротивление насосному давлению и водным потокам).

Укладка гидротехнического бетона

Рассмотрим процесс укладки на примере сооружения гидроузлов. Основные проблемы бетонирования гидротехнических сооружений:

• максимально быстрая работа при минимальной трудозатрате и стоимости;
• защита от замораживания при укладке в мороз;
• массивность конструкции, термо- и водостойкость бетона.

При укладке бетона используют блоки. Технология:

• cтавится опалубка;
• подготовка блоков;
• распределение и уплотнение бетонного раствора по блоку;
• уход за бетоном;
• распалубка.

Рассмотрим процесс детальней.

Установка опалубки

При работе с гидротехническим бетоном используют такие виды опалубки:

1. инвентарная крупнощитовая (деревянные, металлические, деревометаллические панели больших размеров): консольная; консольная двухъярусная;
2. инвентарная мелкощитовая (небольшие деревянные пластины);
3. балки и плиты;
4. металлическая сетка;
5. деревянная;
6. несъемные железобетонные армопанели (дорогой метод, требующий дополнительные затраты на технику и оборудование). Подходит для гидротехнической станции.

Вид опалубки планируется на стадии проектирования. При подборе учитывают вид работ, состав смеси, способ бетонирования. Выбор вида опалубки может существенно ускорить работу и снизить трудовые затраты, и наоборот.

Подготовка блоков

Используемые виды:

• на скальном основании;
• на бетонном основании.

Это очень трудоемкий процесс, большая часть работы проводится вручную. Распределение и уплотнение бетонного раствора по блоку зависит от условий конкретной среды, техники укладки бетона, размеров бетонной конструкции:

• Послойная схема укладки. Накладывание бетона делают тонкими слоями (до 0,5 м). Уплотнение делается преимущественно ручными вибраторами.
• Ступенчатая схема укладки. Смесь выкладывается ступенями (3-4 м) на полную высоту блоков. Уплотнение проводят пакетами вибраторов.
• Однослойная – раствор укладывают на полную высоту блока, но не ступенями. Уплотнение проводят в два этапа – сначала бульдозерами, потом пакетами вибраторов.

При укладке очень большую роль играет выбор правильной техники по бетону. Если мощность используемых механизмов неподходящая, качество бетонной конструкции заметно снижается.

Плюсы и минусы гидробетона

Повышенная прочность и водонепроницаемость – главные и неоспоримые достоинства гидротехнического бетона.

Среди других преимуществ, которыми может похвастать конструкция, выполненная из данной категории стройматериала, следует отметить:

• устойчивость к сверхнизким и сверхвысоким температурам;
• вероятность образования трещин сведена к минимуму;
• незначительное тепло выведение;
• возможность организации строительных конструкций в подводных условиях.

Для компаний, специализирующихся на возведении сооружений с использованием гидротехнического бетона, приходится констатировать неутешительный факт: стоимость подобного материала отнюдь нельзя назвать бюджетной. Кроме того, для его транспортировки в больших объемах на длинные расстояния, необходимо нанимать спецтехнику или же, осуществлять приготовление бетонных смесей вплотную со сторонящимся объектом, что также весьма затруднительно.