Гидротехнический бетон: свойства, характеристики, состав

Назначение гидротехнического бетона понятно из самого названия, однако для корректного представления об этом материале такого понимания недостаточно. Поэтому мы хотим рассмотреть технические характеристики гидротехнического бетона – состав, прочность, водостойкость и другие параметры, определяющие свойства и особенности этой разновидности бетона.

Мы видим гидротехнический бетон – что это такое и для чего он применяется.

Бетон для гидротехнических сооружений

Введение

На фото типичное гидротехническое сооружение.

Говорить о гидротехническом бетоне как об отдельном строительном материале некорректно, так как он относится к одной из разновидностей более широкого класса материалов, которые называются бетонами, следовательно, термины, классификация, общие понятия для всего этого класса будут одинаковы.

Чтобы ввести читателя в тему, мы вкратце напомним об основных понятиях и терминах, которые используют для характеристики и описания бетонных изделий и растворов.

Важно!
Все способы маркировки, классификации, вся терминология и методика испытаний стандартизированы и строго определены, поэтому считаются единственным достоверным и общепринятым набором характеристик, который может использоваться в серьезном проектировании и масштабных строительных работах.

Плотины являются одним из наиболее ответственных видов сооружений.

Бетоном принято называть камень искусственного происхождения, полученный путем затворения водой или иным растворителем сухой смеси из вяжущего вещества, наполнителей и добавок. Также это название часто применяют для обозначения раствора, который уже смешали с водой и приготовили к укладке.

Существует большое количество разнообразных бетонных смесей, поэтому их классифицируют по нескольким параметрам:

1. По назначению готового сооружения. Здесь представлены две основные группы: обычная и специальная. К обычной группе относятся материалы для строительства объектов гражданского и промышленного назначения, а специальная собрала материалы для возведения гидротехнических сооружений, дорог, атомных станций, мостов, а также растворы специального назначения – термостойкие, звукопоглощающие, стойкие к агрессивным химическим средам и т.д.;
2. По виду применяемого вяжущего вещества различают асфальтовые, шлакощелочные, гипсовые, цементные, полимерные и силикатные бетоны. Мы говорим о цементном составе, так как именно портландцемент чаще всего используют для сооружения гидротехнических объектов;
3. По виду наполнителя различают составы на пористых, плотных и специальных заполнителях. В нашем случае речь идет о плотных материалах – гравии и граните;
4. Также различают материалы по структуре. Выделяют поризованные, плотные, крупнопористые и ячеистые бетоны. Мы будем говорить о плотной разновидности;
5. Еще один важный показатель – условия твердения. Бывают растворы естественного твердения, а также те, которые требуют тепловлажностной обработки в условиях атмосферного или повышенного давления (автоклавного твердения). В нашем случае речь пойдет о растворе естественного твердения;
6. По объемной массе бывают особо тяжелые (более 2500 кг/куб. м), тяжелые (2200 – 2500 кг/куб. м), облегченные (1800 – 2200 кг/куб. м), легкие (500 – 1800 кг/куб. м) и особо легкие (менее 500 кг/куб. м). Мы имеем дело с тяжелым бетоном;
7. По крупности заполнителя бывают мелкозернистые и крупнозернистые разновидности.

Классификация бетонов.

Также можно добавить разделение по способу приготовления и составу, где различают тощие, жирные и товарные разновидности растворов. В тощих смесях понижено содержание цемента и повышено количество крупного заполнителя, в жирных, наоборот, больше цемента и меньше гравия, а товарные представляют собой оптимальное соотношение компонентов, приготовленное в соответствие со стандартной проверенной рецептурой.

Важно!
Для возведения гидротехнических сооружений используют только товарный бетон, приготовленный по стандартной или специально подобранной рецептуре с учетом всех условий эксплуатации этих сооружений.

Кроме того, независимо от предыдущей классификации, гидротехнический бетон по ГОСТу 26633-91 должен соответствовать ряду требований по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и степени готовности. Также в зависимости от условий литья может понадобиться раствор определенной подвижности и удобоукладываемости, которые тоже стандартизированы.

Соотношение марки, класса и средней прочности.

Для обозначения прочности материала рассматривают прочность на сжатие, на растяжение и на изгиб.

В нашем случае используют классы по прочности на сжатие: В3.5, В5, В7.5, В10, в12.5, <…>, В60, В65, В70, В75, В80.

Также используют марки от М50 до М1000, где число указывает на максимальное воздействие силы на квадратный сантиметр поверхности, которое способен выдержать материал.

Для определения прочности на осевое растяжение используют классы от Bt0.4 до Bt4 с шагом в 0.2. Прочность на изгиб характеризуют классы от Btb0.4 до Btb8 с тем же шагом.

Если вы встретили обозначение «гидротехнический бетон класс В25 М350», то это значит, что перед нами тяжелый бетон специального назначения класса прочности В25. Марка 350 указана для удобства, так как раньше была принята именно такая маркировка.

Испытание прочности на сжатие.

Кроме этих основных параметров при приготовлении раствора и определении его состава учитывают такие показатели, как теплота твердения, деформативная способность, стойкость к истиранию потоками воды и наносами и прочие характеристики.

Важно!
При определении классовой принадлежности, прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и других параметров материала используют исключительно эмпирический подход и конкретную марку или класс присваивают только на основе испытаний.

Требования

Инструкция по строительству сооружений выдвигает ряд требований к конструкционным материалам.

Надо понимать, что такая подробная классификация введена не просто так. Дело в том, что гидротехнические разновидности бетонов используются для строительства сложных и весьма ответственных сооружений, таких как дамбы, плотины, опоры мостов, пирсы, волнорезы, причалы и т.д. Само собой, для таких целей материалы не готовят своими руками «на глаз», а придерживаются определенной рецептуры в условиях заводов.

Также важно учесть, что перечисленные объекты строят на основании серьезных расчетов, учтенных в проекте, где, кроме всего прочего, обязательно перечислены требования к прочности, водостойкости и другим параметрам бетона. Чтобы проще было предъявить эти требования заводу-производителю раствора, используют подробную классификацию и маркировку.

Результаты гидродинамических аварий трагичны.

Мера ответственности, возложенной на проектировщиков, архитекторов и строителей, огромна. Посудите сами, каковы последствия разрушения моста, плотины, гидроэлектростанции или дамбы? Поэтому подходить к выбору материалов здесь приходится особенно тщательно и серьезно.

Наиболее часто рассматривают требования по таким показателям, как водонепроницаемость, морозостойкость и прочность. О прочности мы подробно рассказали в предыдущем разделе, здесь лишь отметим, что наиболее распространенными классами по прочности являются В10 – В40.

Морозостойкость определяется количеством циклов замерзания-оттаивания, которые способен перенести материал без существенных потерь по прочности и другим показателям.

Для определения морозостойкости используют специальные климатические камеры, где образцы подвергают замораживанию и оттаиванию, а количество таких циклов фиксируют. В результате материалу присваивают класс, где указано количество перенесенных им без потерь циклов: F50, F75, F100, <…>, F600, F800, F1000.

Устойчивость к морозам – важный критерий качества.

Как правило, в строительстве используют такие марки по морозостойкости, как F50, F100, F200 и F300. Для получения большего числа циклов, чем 400, используют специальные добавки, но такие материалы применяют редко при работах в суровых и сверхсуровых условиях.

Как известно, существует три основных вида гидробетона по условиям эксплуатации:

1. Подводный, который постоянно находится в толще воды и испытывает прямой контакт с напорной жидкостью;
2. Пребывающий в зоне периодически изменяющегося уровня воды, то есть материал испытывает воздействие напорной жидкости не постоянно;
3. Периодически омываемый водой, но находящийся выше ее уровня. Воздействия напорной жидкости не испытывает.

Установка для проведения испытаний на водонепроницаемость.

Очевидно, что все три разновидности так или иначе контактируют с водой, поэтому водостойкость – это крайне важный показатель для гидробетона. Для ее определения материал в возрасте 180-ти суток подвергают испытаниям воздействия воды под гидростатическим давлением.

Во время испытания бетонный куб со стороной 150 мм помещают в специальную камеру, где на него оказывают воздействие напором воды. Если материал выдерживает тот или иной напор, ему присваивают класс W2, W4, W6, <…>, W16, W18, W20. Число обозначает значение того давления, которое способен выдержать образец, измеряемое в кгс/кв. см. Наиболее часто встречаются гидробетоны четырех групп: W2, W4, W6, W8.

Образцы готовят к испытанию.

Особо важным для водостойкости является водоцементное отношение раствора. Чем оно ниже, тем ниже пористость структуры и выше водонепроницаемость. Также на этот показатель влияет наличие специальных добавок-пластификаторов, которые снижают потребление воды смесью.

Также непроницаемость для воды повышает применение пуццолановых добавок, а также глиноземистых, напрягающихся, расширяющихся и высокопрочных цементов. Кроме того, используют уплотнение бетона добавками сульфата алюминия и железа, нитрата кальция, а также механическое уплотнение центрифугированием, вибрацией, прессованием и вакуумированием.

Состав

Свойства материала определяет его состав.

Наиболее существенное влияние на все последующие свойства и характеристики сооружений оказывает состав гидротехнического бетона. При его подборе учитывается не только техническая сторона вопроса, но и цена полученной смеси, экономическая целесообразность ее применения в сравнении с другими вариантами и прочие показатели.

Для приготовления бетона гидротехнического назначения используют такие компоненты, как портландцемент, песок, щебень и воду. Кроме этих основных ингредиентов добавляют пластификаторы, гидрофобизаторы, воздухововлекающие добавки, уплотнители и прочие вещества, повышающие те или иные показатели раствора. Также для повышения водостойкости используют пуццолановый шлаковый цемент и сульфатостойкий цемент.

Сырье для приготовления бетонных растворов готовят и хранят в специальных хранилищах.

Расход цемента на один кубометр раствора не должен превышать 350 – 400 кг. Используют только качественный материал высоких марок, произведенный проверенным заводом с хорошей репутацией.

Песок лучше всего добавлять кварцевый, промытый от глины и пылевидных частиц, добытый в природных месторождениях. В качестве крупного заполнителя используют гравий и гранит, который соответствует требованиям фракционного состава и лещадности. В массивные сооружение допускается добавлять щебень размером зерна 150 мм и выше.

Допускается использование крупнозернистого щебня.

Важно!
Резка железобетона алмазными кругами и алмазное бурение отверстий в бетоне в нашем случае затруднено и требует использования профессионального инструмента и качественных режущих материалов.

Вывод

Мы рассмотрели гидротехнический бетон — класс В15 М200, В25 М350 и научились читать маркировку. Также мы определили основные требования и состав этого материала. Для большей наглядности и новой информации смотрите видео в этой статье.