Гидротехнический бетон – свойства, характеристики и технология производства

Гидротехнический бетон — характеристики и причины использования

Гидротехнический бетон создан для конструкций, находящихся в воде или постоянно соприкасающихся с ней.

Задачей гидротехнического (водостойкого) бетона является обеспечение длительной качественной работоспособности сооружений и их деталей, контактирующих с водой.

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.

Требования

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.

Особенности

Гидротехнический бетон обладает рядом особенностей:

  • его испытывают по прошествии 180, а не 28 дней;
  • используют классы В10-В40, чаще всего — обычные или тяжелые бетоны;
  • имеет водонепроницаемость четырех ступеней: от W2 до W8. Марка W2 не должна пропускать воду при напоре в 0,2 МПа, для других марок этот показатель: 0,4; 0,6; 0,8 Мпа;
  • по стойкости к низким температурам есть 5 позиций: F50, 100, 150, 200, 300. Цифровое обозначение — это количество замерзаний/оттаиваний, после которых прочность уменьшится на 25%. Это требование применяется только к тому раствору, который будет подвергаться влиянию водных сред и мороза.

Состав, свойства

Гидротехнический бетон принадлежит к тяжелым типам: его состав с повышенным сопротивлением воздействию воды, водонепроницаем и выдерживает низкие температуры, имеет высокую плотность, идеальную стойкость к любым механическим деформациям.

Обязательным при его производстве становятся смеси подобные портландцементу, пластификаторы, наполнители (щебень, песок, галька).

При выборе ингредиентов состава для раствора учитывают:

  • материалы, способные обеспечить морозо- и водостойкость;
  • свойства цемента, его количество, пропорции воды и цемента (В/Ц);
  • показателем коэффициента раздвижки для необходимой плотности и долговечности;
  • необходимость в специальных наполнителях, которые уменьшают тепловыделение и деформации;
  • применение в смеси воздухововлекающих веществ.

Важным из перечисленных есть правильное В/Ц – то есть воды к массе цемента. Таблица ВЦ бетона для различных гидротехнических сооружений:

Условия службыЖелезобетонные конструкции в водеБетонные и малоармированные массивные конструкции в воде
МорскойПреснойМорскойПресной
В частях сооружения, расположенных в зоне переменного горизонта воды, а также:0,50,550,550,6
а) суровых климатических условиях0,550,60,60,65
б) в умеренных и мягких климатических условиях0,550,60.60,65
В частях сооружения постоянно находящихся под водой:
а) напорных0,550,60,60,65
б) безнапорных0,60,650,650,65
В надводных частях сооружения, периодически омываемых водой0,650,650,70,7

Возможные компоненты

В гидробетоне может применяться портландцемент и пластифицированный цемент. Их используют для переменных водных сред в суровом климате. Они позволяют создавать улучшенную герметизацию, особо водонепроницаемые, морозостойкие бетоны, и уменьшать при этом расход цементной смеси и выделения тепла в процессе затвердевания.

Также для замеса применяют и гидрофобный цемент. Специальные гидрофобные добавки придают его порам водоотталкивающие качества.

Пуццолановый цемент — идеально стойкий к воздействию воды, но менее морозостойкий. Сульфатостойкий состав применяется лишь в некоторых случаях при наличии особо агрессивной среды. Может использоваться также шлаковый цемент.

В рассматриваемом виде бетона применяются также и добавки (СДБ и СНВ), микронаполнители (зола-унос). Они обеспечивают уменьшение расхода цемента, тепловыделения, деформации, увеличивают подвижность бетонной массы. Для бетона гидротехнических конструкций часто используют как добавку золу-унос. Обычными заполнителями являются кварцевые пески, щебень, гравий. Пластификаторы препятствуют проникновению воздуха.

Рецепт

Один из рецептов гидротехнического бетона для зоны переменного уровня воды (на 1 куб. метр раствора) представлен в таблицах ниже:

Табл.1 – Характеристика смеси

ХарактеристикаЗначение
Класс бетонаВ25
ВодонепроницаемостьW8
МорозостойкостьF150
УдобоукладываемостьП3
СоставляющиеМасса (в кг)
Цемент М400492
вода204
щебень1092
песок600
Добавки:
Суперпластификатор С31,5
Уплотнитель (НК)5
Гидрофибризатор ГКЖ-11К1

Применение, укладка

В связи со своими особенностями водостойкий бетон должен укладываться в сжатые сроки и большими объемами.

Требования к параметрам

Для обеспечения сохранности свойств при укладке, раствор должен отвечать требованием уменьшенного тепловыделения при высыхании. Его значение ограничивается допустимым увеличением температуры, назначенным с целью сведения к нулю возможностей образования трещин в элементах гидротехнических сооружений толщиной от 2,5 м.

Для уменьшения тепловыделения в состав раствора подмешивают цементные смеси с низкой теплотой гидратации или измельченный лед. Он уменьшает температуры составляющих и самого раствора. Для охлаждения бетонной кладки используют также трубы с холодной водой. Содержание цемента определяется назначением бетона. Для внутренних зон рекомендуемый показатель 120–160 кг/м3, а для наружных участков – 230–275 кг/м3 и выше.

Соотношение между фракциями заполнителя:

Наибольшая крупность зерна, ммСодержание заполнителя
5-20 мм5-40 мм20-40 мм20-60 мм40-80 мм80-150 мм
4045-60%40-55%
6035-50%
8025-35%25-35%35-50%
8050-65%35-50%
15015-25%15-25%25-35%30-45%
15030-40%25-35%30-45%

Крупность частиц заполнителей для бетонного раствора достигает 150 мм в некоторых случаях – 200 мм и больше. Кроме мелкого заполнителя используются большие сплошные камни или их куски от 400 мм. При приготовлении смеси их утапливают вибрационными трамбовочными механизмами. Это экономит расход цемента и снижает тепловыделение.

Жесткие растворы

При строительстве современных гидротехнических сооружений широко используются малопластичные бетонные растворы. Их еще называют жесткими.

Они имеют несколько особенностей при укладке, а именно их укладывают механизированным способом посредством специальной техники – разравнивающих бульдозеров, самоходок с навесными механизмами для виброутрамбовки, число которых может достигать шести.

На строительстве крупных сооружений (гидростанций, дамб и т. д.) применяют непрерывно-поточную укладку.

Укладка некоторых видов

По крупности фракций частиц различают мелкозернистый и литой гидротехнический бетон. Первый применяется для облицовки каналов, изготовления емкостей, дорожных плит, для ремонта гидротехнических конструкций, аэродромов. Такой состав очень быстро застывает. Он имеет наполнитель с размером фракций до 10 мм и укладывается торкретированием посредством цемент-пушки.

В это устройство засыпают сухую бетонную смесь, которая сжатым воздухом направляется по гибкой трубе к месту укладки. К выходному отверстию шланга присоединяется еще один шланг, подающий воду под давлением. Таким образом, сухая смесь перемешивается с водой, и готовый раствор наносится на место бетонирования.

Есть также пневмобетонирование – по шлангу подается уже замешанная смесь, а это уменьшает водоцементное отношение на 25% и упрощает технологию работ. Применяют также и обычный способ – укладка в опалубку с уплотнением и термообработкой.

Литой бетон

Литой используют для бетонирования отверстий, тонкостенных конструкций со сложными формами, где укладка и трамбовка, как для обычных смесей, затруднена. Он уменьшает на 20% расход воды при затворе и при этом сохраняет заданную подвижность. Такой бетон позволяет увеличить прочность на две позиции (марки) или снизить потребление цемента на 15–36%. Также ему не требуется утрамбовка вибрированием, что экономит ресурсы. Он имеет морозостойкость большую на 25–40%, а стойкость к проницаемости воды — на 2–4 ступени при том же расходе составляющих.

Литой бетон состоит из цементной смеси, песка частицами мельче, чем 0,15 мм, водоудерживающих добавок (бетонной глины), наполнителей (зола-унос, керамзит). Смесь выглядит очень однородно, как расплавленное вещество — это делает возможным укладку ее без дополнительной трамбовки, заливку в отверстия и обеспечивает отличную герметизацию.

Характеристика гидротехнического бетона

Название гидротехнического бетона говорит само за себя, так как любому, даже абсолютно далекому от этой темы человеку, понятно, что там, где есть приставка «гидро » что-то связано с водой. Но что именно он собой представляет, его применение и другие особенности этого материала остаются непонятными. В статье мы детально рассмотрим все аспекты, которые характеризуют такой вид бетона.

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:

Особенности

Бетон для гидротехнических сооружений обладает некоторыми отличающими его чертами:

  • применение для конструирования мостов, дамб, волнорезов, иногда – для метро и подвалов;
  • температуроустойчивый – в зависимости от производителя. Есть разные виды, которые отличаются цифрами в названии. Они выступают индикаторами стойкости к морозу — если в названии F200, это означает, что прочность теряется (на 25%) после 200 оттаиваний;
  • имеет разный уровень водостойкости (4 уровня);
  • испытания конструкций проводится через 180 дней.

Вернуться к оглавлению

В зависимости от того, где гидротехнический бетон будет эксплуатироваться, его разделяют на виды:

  1. периодически омываемый;
  2. для переменных вод;
  3. надводный;
  4. подводный.

За структурой частиц выделяют:

Также гидротехнический бетон классифицируют на материал:

  • для конструкций, которые поддаются напору воды;
  • для безнапорных сооружений.

Виды за конечным расположением:

Состав и свойства

При проектировании раствора необходимо учитывать следующие его свойства:

Основные задачи при расчете компонентов бетона:

  • определить все технические требования;
  • выбрать материалы;
  • спроектировать состав раствора.

Гидротехнические бетоны содержат цемент (портландцемент, гидрофобный, шлаковый, пластифицированный, а в случае воздействия агрессивных вод – сульфатостойкий). Портландцемент и пластифицированный применяют в суровых климатических условиях для неустойчивого уровня воды. Это обеспечивает необходимую морозостойкость, водостойкость, большую плотность в конечном результате и минимальную теплопроводность в гидротехническом сооружении. Эти материалы устойчивы от разрушений в пресной и минеральной воде.

Также в раствор входят разные примеси, которые повышают его основные характеристики. Каждая добавка имеет свое значение. Кварцевый песок, гравий, щебень увеличивают водостойкость гидротехнического бетона. Также добавки снижают уровень деформации и расход цемента, при этом не снижая устойчивости и подвижности раствора. Существуют примеси, которые увеличивают стойкость к низким температурам. Следует учитывать, что ГОСТ выставляет технические требования по разного рода добавкам в бетоне (например, мелкий заполнитель).

Читайте также:  Красный канадский кедр лучший материал для отделки бани

При подборе раствора важно учитывать не только его состав, но и такие моменты, как расчет его содержащих материалов, нормативно правильное количество воды в растворе, количество применяемого песка, зернистость наполнителя, условия твердения и т. д. Эти характеристики влияют на качество раствора. Правильный расчет состава позволяет сделать гидротехническое сооружение максимально стойким в конкретных условиях.

Требования к песку в растворе также очень высокие, он должен относиться к высшей категории, минимально содержать сторонние примеси. Плотность песка должна входить в диапазон 2-2,8 т/м3, размер зерен – до 2 мм. Это влияет на подвижность бетона. Также нужно правильно подобрать крупный наполнитель. Это влияет на устойчивость конструкции. Преимущественно применяют гранит, так как он способен выдержать сильные нагрузки и обладает водостойкостью.

Важным моментом при выборе составляющих бетона выступает лещадность (прилегание отдельного элемента к плоскости). Преимущественно применение кубовидного щебеня, зерна которого наиболее плотно укладываются в опалубку.

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.

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

  • 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.

Заключение

Бетон гидротехнический – сложный материал, работая с которым нужно учитывать не только особенности его компонентов, но и климатические, геологические и другие внешние факторы. Он делится на разновидности, в зависимости от того, насколько часто он омывается.

Нормы ГОСТ регулируют качество и количество дозволенных добавок. Создание правильного раствора – очень долгая и ответственная задача. Материал используется для конструкций, которые большую часть времени соприкасаются с водой, а, значит, требования к водостойкости, морозостойкости и плотности конструкции повышаются.

Свойства и состав гидротехнического бетона

Для возведения конструкций погруженных или периодически бывающих в воде используют гидротехнический бетон. Его применяют в промышленном строительстве для сооружений с высокими требованиями по водостойкости.

Одно из основных требований к этому материалу – максимальная гидроизоляция в широком диапазоне температур при высоких динамических и статических нагрузках.

Что такое гидротехнический бетон?

Под гидробетоном понимают строительный раствор, который классифицируют как один из видов тяжелых бетонов. Он обеспечивает прочность и устойчивость сооружений и конструкций, эксплуатирующихся в пресной или морской воде. В зависимости от способов применения различают следующие виды гидротехнического бетона:

  • К подводному типу относится материал, постоянно подвергающийся воздействию воды и непосредственно контактирующий с ней весь срок эксплуатации.
  • Периодически омываемый водой, но постоянно подвергающийся ее воздействию в широком температурном диапазоне.
  • Надводный бетон, эксплуатирующийся под воздействием водяных испарений.

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.

Классификация, технические характеристики

Специалисты классифицируют гидротехнический бетон по его техническим характеристикам, прописанным в ГОСТ 26633-2012. Главными из которых считают прочность на сжатие, изгиб, а также осевое растяжение, производятся испытания водонепроницаемости и морозостойкости.

Самый распространенный метод определения прочности затвердевшего состава – разрушение куба с ребром 15 см. Для гидробетонов этот показатель может колебаться по классам прочности от В10 до В40, в зависимости от технических требований. Осевое растяжение маркируется индексами Bt 0,4 — Bt 4 и берутся с шагом 0,2, они показывают образование трещины при растяжении конструкции. Аналогичные показатели на изгиб от Btb 0,4 — Btb 8, где применен тот же шаг, а нагрузка идет на изгиб элемента до появления трещины.

Марка водонепроницаемости измеряется в возрасте 180 суток после заливки раствора. При эксплуатации гидротехнический бетон не может пропускать воду. Поэтому марка его водонепроницаемости находится в пределах от W2 – это означает, что образец при испытаниях выдерживает давление 0,2 МПа, до W8 с шагом 2. При изготовлении водостойкого бетона специального назначения применяются пластификаторы, увеличивается доля цемента, и показатель доводится до W12.

По морозоустойчивости гидротехнический бетон делится по маркам от F50 до F300 с шагом 50. Цифра после индекса означает количество циклов заморозки-оттаивания, которые выдерживает состав до потери четверти своей прочности. Добавление некоторых компонентов позволяет получить гидротехнический бетон с показателем F400. Испытание проводится в морозильной камере с меняющейся температурой на протяжении 28 суток, присваивается марка морозоустойчивости.

В соответствии с ГОСТом гидротехнический бетон должен иметь определенную подвижность, чтобы можно было правильно провести его укладку. Состав должен затвердевать равномерно, без расслаивания и растрескивания, набирать прочность в необходимый срок.

Компоненты

Выбор и подбор пропорций состава гидротехнического бетона должен соответствовать техническим характеристикам, отвечающим условиям его эксплуатации. Исходя из этого, подбирается водоцементное соотношение, время выдержки раствора, марки и фракция наполнителей, необходимость и способ виброуплотнения, возможность применение растворов естественного твердения.

Основной ингредиент любого бетона – цемент. К нему предъявляются требования, в зависимости от условий будущего использования, применяют различные виды этого материала:

  • Портландцемент высокого качества с добавкой пластификаторов применяется для сооружений, периодически контактирующих с водой, при низких температурах.
  • Сульфатостойкий состав цемента закладывается при возведении конструкций, периодически контактирующих с жесткой водой.
  • Гидрофобные марки применяются для элементов, постоянно находящихся под поверхностью воды, под большим давлением.
  • Пуццолановый цемент обладает свойствами, позволяющими ему эффективно противостоять разрушению водой, в том числе жесткой с высоким содержанием минералов.

Для повышения водостойкости применяется очищенный кварцевый песок фракции до 2 мм. Наличие любых примесей резко снижает качество материала, применение других видов песка уменьшает показатель плотности и устойчивости к воде.

Щебень применяется для повышения прочности и морозоустойчивости, поскольку легко переносит температурные перепады. Используется гранитный щебень с высокой лещадностью. Он равномерно распределяет нагрузку по всему монолиту, не позволяет ему разрушаться на морозе, экономит более дорогие компоненты.

Чтобы снизить водоцементное соотношение, добавляют пластификаторы. В результате плотность повышается, расходуется меньше воды. Для этого применяют сульфаты железа или алюминия, нитрат кальция. Увеличения плотности добиваются механическими вибраторами. В качестве наполнителя применяется зола унос, повышаются показатели теплопроводности, что увеличивает срок службы конструкций.

Испытания и маркировка гидротехнического бетона производится в лабораториях, после чего утверждается состав, необходимый для проектируемых конструкций. Далее ему присваивается марка и выдается разрешение на укладку на конкретном объекте.

Гидротехнический бетон – материал высокого качества и соответствующей стоимости. Поэтому его применение должно быть оправдано. Благодаря высокой плотности, водоустойчивости, морозостойкости, прочности этот материал служит десятки лет в самых сложных условиях. Специальные марки разрабатываются для применения в морской воде, под постоянными ударами волн, в широком диапазоне температур. Состав гидробетона сложен, для его изготовления лучше привлекать профессионалов, отвечающих за характеристики произведенного материала. Его можно сделать и самостоятельно. Применяют такой бетон в частном строительстве для заливки погребов, подвалов, фундаментов.

Гидротехнический бетон: особенности и технические характеристики

Высокая влажность негативно сказывается на прочности и долговечности построек. При этом больше всего страдают бетонные сооружения. Проблема решается с помощью гидротехнического бетона, который вместе с усилением конструкций обеспечивает их гидроизоляцию.

Что такое гидротехнический бетон

Гидротехнический бетон придает жесткость конструкциям, которые часто или постоянно находятся в контакте с водой. Наряду с гидроизоляцией в широком температурном диапазоне, раствор придает сооружениям стойкость к значительным статическим и динамическим нагрузкам. Эта разновидность тяжелого бетона широко применяется как в промышленном, так и в частном строительстве независимо от климатических условий.

Состав и виды

Эксплуатационные характеристики гидробетона определяются соотношением цемента и воды, виброуплотнением, качеством добавок и временем выдержки смеси.Основой раствора могут служить несколько видов цемента:

  • Пластифицированный или портландцемент. Применяется при возведении зданий в местностях с непостоянным уровнем вод и, где большую часть года преобладают отрицательные температуры.
  • Гидрофобный. Предназначен для сооружений, которые постоянно контактируют с водной средой.
  • Сульфатостойкий. Для объектов, подвергающихся воздействию жесткой воды.
  • Шлаковый или пуццолановый. Предупреждает разрушение сооружений под воздействием воды с агрессивным минеральным составом.

Пуццолановый цемент отличается низким водоотделением и устойчивостью к агрессивной среде, однако при его использовании раствор теряет в морозостойкости.

Помимо цемента, гидробетон содержит добавки, каждая из которых придает смеси определенные свойства. Кварцевый песок высокой плотности улучшает гидроизоляционные показатели, а также повышает стойкость к физическим нагрузкам. Благодаря щебню и гравию раствору не страшен мороз и резкие колебания температуры. Микронаполнители (зола-уноса) снижают расход цемента, уменьшают объемную деформацию и тепловыделение.

Гидротехнический бетон различается признаками и особенностями:

  • По структуре частиц он бывает литым и мелкозернистым.
  • По условиям эксплуатации раствор может быть периодически омываемым, надводным, подводным и для вод с переменным уровнем.
  • В зависимости от класса используется в напорных или безнапорных сооружениях.
Читайте также:  Облицовка цоколя

Конечное расположение определяет раствор для наружных и внутренних работ.

Области применения

Гидротехнический бетон находит применение в промышленной и частной сферах строительства. Благодаря особым свойствам материал востребован при возведении зданий на кислых почвах и в местностях, где уровень грунтовых вод достигает высокой отметки.

Гидробетон задействуют при сооружении:

  • плотин;
  • портов, набережных и прилегающих к ним зон;
  • канализационных коммуникаций;
  • хранилищ банков;
  • эстакад и пр.

При помощи водонепроницаемого раствора обустраиваются декоративные водоемы, фонтаны, бассейны.

Гидробетон также используется при сооружении мостовых конструкций. Без него не обходится строительство предприятий и объектов химической отрасли, где требуется высокая стойкость сооружений к агрессивной среде.

Технические характеристики и требования по ГОСТ

При выборе гидробетона для возведения конкретного объекта учитываются следующие характеристики, прописанные в ГОСТ 4795—53:

  • прочность;
  • водонепроницаемость;
  • морозоустойчивость;
  • тепловыделение;
  • подвижность.

К смеси выдвигаются высокие нормативные требования, которые затрагивают марку цемента, добавки и наполнители. Строгость обоснована применением материала для строительства стратегических объектах.

По ГОСТу гидробетон должен:

  • сохранять подвижность в процессе перемешивания и укладки;
  • создавать монолитную массу, исключать растрескивание и не расслаиваться при затвердевании;
  • производиться с тщательным соблюдением пропорций составляющих компонентов;
  • соответствовать временным показателям перехода в твердое состояние.

Гидробетон относится к категории жестких бетонов, для которых характерен быстрый, эффективный результат, но затрудненный процесс укладки.

Испытания и маркировка

Прежде чем поступить в распоряжение строителей, гидротехнический бетон подвергается испытаниям, по результатам которых производится соответствующая маркировка продукта.

Для определения прочности материал тестируется на сжатие, осевое растяжение и изгиб, что достигается с помощью измерительных стендов. В процессе наблюдается стойкость раствора к образованию трещин. По прочности на сжатие гидробетон маркируется B10—B40. Об осевом растяжении информируют индексы Bt 0,4 — Bt 4, а показатель прочности на изгиб маркируется литерами Btb.

Проверка на морозостойкость осуществляется помещением материала в специальную камеру, где в течение 28 дней он подвергается многократному замораживанию и размораживанию. По количеству циклов, в течение которых гидробетон не претерпел существенных изменений свойств, производится маркировка, выражаемая кодами F50, F100, F200, F300, F400.

Чтобы определить водонепроницаемость, гидротехнический бетон погружается в водную среду, с различными минеральными составами. На протяжении 180 дней на него оказывается гидростатическое давление. Показатель определяется по срезу прошедшего тест материала. Маркировка W2—W12 информирует о водонепроницаемости бетона при соответствующем давлении от 0,2 до 1,2 МПа.

Гидробетон, используемый в надводных массивных конструкциях маркируется БНМ. Раствор БГТ предназначен для участков с переменным уровнем воды. БПТ применяется в подводных работах.

Основные плюсы и минусы

Главным достоинством гидротехнического бетона считается высокая водонепроницаемость. От других видов строительных растворов он отличается:

  • повышенной прочностью;
  • невосприимчивостью к резкой смене температурных режимов;
  • морозостойкостью;
  • малой склонностью к трещинообразованию;
  • низким тепловыделением;
  • возможностью подводных строительных работ.

К основным минусам материала относится дорогая цена. Быстрое схватывание облегчает работу с раствором в условиях повышенной влажности, однако значительно затрудняет его транспортировку, которая производится с помощью спецтехники, либо смесь готовится уже рядом со строящимся объектом.

Как сделать гидротехнический бетон самому

Процесс производства гидротехнического бетона схож с производством стандартных цементных растворов. Однако требует большего количества ингредиентов и точности в их соотношении. В любом случае, его приготовление своими руками окажется дешевле приобретения готовой смеси.

Стоимость самодельного гидробетона снижается конкретизацией поставленной задачи.Повышенная водонепроницаемость необходима при заливке:

  • фундаментной плиты;
  • пола, подвальных стен, погребного и гаражного помещений;
  • выгребной ямы;
  • декоративного водоема, бассейна, водопроводных коммуникаций.

Морозостойкая и влагостойкая смесь целесообразна при сооружении:

  • дорожек, отмостков;
  • стен, контактирующих с отмостками;
  • заборов, бордюров и ограждений;
  • уличных декоративных элементов;
  • несущих конструкций.

Основой влагонепроницаемого бетона с эффектом морозостойкости служит Дегидрол люкс марки 10-2. Раствор, рассчитанный на низкие температуры, получается при использовании Бетоноправа люкс марки 2. На 1 м³ гидробетона берется 4 л добавки.

При замешивании 100 л бетона соблюдаются следующие пропорции:

  • Жидкая добавка — 0,4 л;
  • Цемент — 50 кг;
  • Песок — 60 кг;
  • Щебень — 110 кг;
  • Вода — до 20 л.

Пластичность раствора подбирается опытным путем. Бетономешалка заполняется водой, затем в нее вливается жидкая добавка. После этого производится постепенное добавление цемента, песка и щебня. Приготовление гидротехнического бетона завершается пятиминутным перемешиванием.

Для получения качественного раствора, не уступающего по параметрам промышленному, необходимо придерживаться некоторых правил:

  • Соотношение воды и цемента не должно превышать 4:10. Чем меньше воды, тем лучше гидроизоляция.
  • В 1 м³ раствора должно присутствовать не меньше 350 кг цемента.
  • Бетонная смесь исключает наличие глины, суглинок и других глинистых заполнителей.
  • Бетонная стяжка по толщине должна превышать размеры щебня не менее, чем в 3 раза.

Тепловыделение, а следовательно, и усадка раствора, снижаются за счет добавления в процессе перемешивания дробленого льда и охлажденного наполнителя.

После заливки гидробетон подвергается тщательному уплотнению, что позволяет избежать пустот.

Монолитное гидробетонное сооружение обладает стопроцентной влагонепроницаемостью, чего невозможно добиться в сборных конструкциях.

Гидротехнический бетон: свойства, характеристики, состав

  • 1 Бетон для гидротехнических сооружений
    • 1.1 Введение
    • 1.2 Требования
    • 1.3 Состав
  • 2 Вывод

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:

  • 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.;
  • 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;
  • По виду наполнителя различают составы на пористых, плотных и специальных заполнителях. В нашем случае речь идет о плотных материалах – гравии и граните;
  • Также различают материалы по структуре. Выделяют поризованные, плотные, крупнопористые и ячеистые бетоны. Мы будем говорить о плотной разновидности;
  • 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;
  • 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;
  • По крупности заполнителя бывают мелкозернистые и крупнозернистые разновидности.

    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.

    Читайте также:  Расчет кирпича

    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:

  • Подводный, который постоянно находится в толще воды и испытывает прямой контакт с напорной жидкостью;
  • Пребывающий в зоне периодически изменяющегося уровня воды, то есть материал испытывает воздействие напорной жидкости не постоянно;
  • 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.

    Гидротехнический бетон: виды, технические характеристики

    Гидротехнический бетон — особый вид специального бетона, обладающий высокой водонепроницаемостью и морозостойкостью. Что такое бетон гидротехнический — детально рассмотрим в этом обзоре и в дополнение к нему предлагаем видео в этой статье, где подробно дается характеристика этому материалу.

    Общие сведения

    Бетон гидротехнический — ГОСТ 4795–53 предназначен для строительства сооружений или их элементов, периодически или постоянно взаимодействующих с водой и обладает целым комплексом свойств, которые способствуют длительной эксплуатации таких конструкций в этих условиях.

    В зависимости от способа эксплуатации названных сооружений, ГОСТ на гидротехнические бетоны, предусматривает следующие конструктивные различия:

    1. Расположение сооружений относительно уровня воды:
    • подводные — находящиеся в воде постоянно;
    • надводные — конструкции, расположенные выше переменного водного горизонта.
    1. Масштаб возведенных конструкций:
    • массивные;
    • немассивные.
    1. По размещению такого вида сооружений относительно сфер воздействия:
    • конструкции внутренней зоны;
    • наружной.
    1. В зависимости от силы, действующего напора воды:
    • напорные конструкции;
    • безнапорные.

    Состав гидротехнического бетона и выбор необходимой марки по прочности для строительства гидротехнических сооружений зависит от назначения и эксплуатационных требований, предъявляемых в каждом конкретном случае (тонкостенные, массивные, сборные и т.д.), а также от климатических условий региона, где будут размещены запроектированные конструкции.

    Для маркировки вида и основных характеристик гидротехнических смесей приняты следующие обозначения:

    • БПТ — подводные для тонкостенных конструкций;
    • БГТ — для зон с переменным горизонтом воды;
    • БНМ — надводные массивные сооружения.

    Материалы

    Для гидротехнического бетона в качестве вяжущих, в зависимости от технических условий, применяют следующие виды цемента:

    • портландцемент;
    • шлакопортландцемент;
    • пластифицированный;
    • гидрофобный;
    • пуццолановый;
    • сульфатостойкий.

    Пуццолановый цемент отличается высокой химической стойкостью при воздействии на конструкции пресных или минерализованных вод, а также низким тепловыделением, повышенной плотностью цементного камня. Еще, смесь, приготовленная на этом материале, характеризуется низким водоотделением, но низкой морозостойкостью.

    Для сурового климата и зон с переменным воздействием грунтовых вод рекомендовано использовать гидрофобный или пластифицированный цемент. Эти марки позволяют изготавливать морозостойкие и водонепроницаемые материалы. При этом, на 8–10% снизить расход вяжущего и уменьшить теплоотдачу при твердении смесей.

    Для особо жестких условий эксплуатации и при наличии химически агрессивных вод, используют сульфатостойкий цемент.

    Для надводных сооружений применяется шлакопортландцемент или портландцемент, улучшенный минеральными добавками.

    В качестве крупных и мелких заполнителей применяют материалы согласно ГОСТ 26633-2012. Для увеличения плотности в состав смесей могут добавляться микронаполнители — обычно, зола-унос (см. фото).

    Для регулирования морозостойкости и водопроницаемости применяют модифицирующие добавки:

    1. Пластификаторы (0,1–3,0%):
    • сульфатно-дрожжевая бражка (СДБ);
    • смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ);
    • кремний органические добавки (ГКЖ);
    • суперпластификатор С3.
    1. Уплотнители структуры (0,5–1%):
    • хлорное железо;
    • нитрат кальция (селитра);
    • силикат калия или натрия.
    1. Гидрофобные добавки (0,15–1,0%):
    • олеат натрия;
    • стеарат кальция;
    • стеарат цинка и др.

    Требования и технические условия

    Бетон для гидротехнических сооружений проектируют и выбирают с учетом следующих основных требований:

    • водонепроницаемость;
    • водостойкость;
    • морозостойкость;
    • ограниченное тепловыделение при твердении;
    • минимальная усадка;
    • положительная деформативная способность;
    • стойкость к истиранию в момент воздействия напора воды, наносов песка и др.

    Поэтому, с учетом всего вышеперечисленного и принимая во внимание условия эксплуатации конструкций, бетоны гидротехнические должны соответствовать следующим установленным показателям качества, это:

    • прочность на сжатие — классам В5– В35;
    • на осевое растяжение — Вt 0,8–Bt 3,2;
    • по водонепроницаемости — W2–W20;
    • марки по морозостойкости — F50–F600.

    Подсказки: марку по морозостойкости выбирают с учетом климатических условий региона и количества запроектированных циклов поочередного замораживания-оттаивания на протяжении года.

    Гидротехнические бетоны укладываются в сооружения значительными объемами и в весьма короткие сроки. В связи с этим, к ним предъявляются еще и специальные требования по ограничению показателей тепловыделения в момент твердения смесей.

    Допустимый подъем температуры растворов, в период гидратации, назначается из соображений снижения термической усадки и уменьшения трещинообразования в больших массивах гидротехнических сооружений.

    Для этих целей, инструкция по применению предусматривает следующие мероприятия по снижению тепловыделения:

    • охлаждение заполнителей;
    • добавки дробленного льда в момент приготовления смесей.

    Приготовление водостойких смесей

    Приготовление гидротехнического бетона ничем не отличается от изготовления стандартных тяжелых цементных смесей. Поэтому, изготовить гидротехнический бетон своими руками не представляет особой сложности и не требует какого-либо специального оборудования. Важно правильно выбрать необходимые компоненты для решения той или иной задачи.

    Соответственно и цена материала, приготовленного своими руками, будет зависеть от стоимости выбранных составляющих, используемых для этого процесса. Но, в любом случае, она не будет выше стоимости материалов заводского изготовления.

    Существенным фактором, в период приготовления гидротехнических смесей, является водоцементное отношение. Содержание цемента в растворах зависит от области применения (зональности). Во внутренних зонах использования, допускается объем равный 120–160 кг/м3, а в наружных — он может быть увеличен до 230–275 кг/м3.

    Фракция заполнителей, при этом, должна быть 150–200 мм. В целях сокращения расхода цемента и снижения интенсивности тепловыделения в момент укладки, в смесь могут добавлять крупные камни, величиной 400–450 мм, которые уплотняются вибраторами.

    Как уже говорилось, водостойкий бетон готовиться по той же технологии, что и классические тяжелые смеси. Разница только в составе модифицирующих добавок и зернистости заполнителей.

    Прежде чем приступать к приготовлению смеси необходимо выполнить четыре условия:

    1. Определиться с характеристиками и назначением конструкций.
    2. Подобрать необходимый гранулометрический состав заполнителей (песок, щебень).
    3. Выбрать необходимое водоцементное соотношение, с учетом нужной подвижности раствора.
    4. На основании этого, определить количество и необходимый состав модификаторов.

    Как пример, предлагаем рецепт приготовления 1 м3 гидротехнического бетона в условиях строительной площадки:

    • цемент М400–500 — 490 кг (тип зависит от условий эксплуатации);
    • щебень — 1100 кг;
    • песок — 600 кг;
    • пластификатор С3 — 1,5 кг;
    • нитрат кальция — 5,0 кг;
    • гидрофобизатор ГКЖ — 1,0 кг

    В бетоносмеситель засыпают сухие заполнители (щебень, песок) и вяжущее (цемент). Тщательно перемешивают, и добавляют необходимое количество воды. Затем, мешают 3–5 минут и вводят необходимые присадки. В зависимости от нужной консистенции, готовят еще 10 минут и далее укладывают в подготовленную опалубку.

    Необходимый состав гидротехнического бетона нужно выбирать с учетом экономической целесообразности его применения в той или иной конструкции, особенно в индивидуальном строительстве. Использование любого материала должно сопровождаться максимальным снижением материалоемкости, трудоемкости и себестоимости строительства.

  • Ссылка на основную публикацию