Бетон гидротехнический: ГОСТ, состав, технические характеристики, свойства, применение

Для конструкций и сооружений, соприкасающихся в разной степени с водой, необходим особый материал, способный выдержать агрессивные воздействия жидкой среды. Для строительства в таких условиях используют бетон гидротехнический. Он обладает необходимыми характеристиками для безопасной эксплуатации возведенного объекта.

Определение

Бетон гидротехнический относится к разряду тяжелых, он применяется для возведения набережных, мостов и других сооружений, части конструкций которых местами или полностью погружены в воду, или имеют контакт с ней.

Особенностью материала является его способность сохранять свои первоначальные характеристики в условиях агрессивной среды без снижения качества и несущей способности элемента. Некоторые функции, например прочность, в воздной среде со временем возрастают при условии сохранения целостности и структуры камня.

Классификация

Существует определенный набор требований, которым должен соответствовать бетон гидротехнический. ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» регламентирует качество составляющих смесь компонентов и свойства готового раствора. Документ носит международный характер, его приняли 8 стран.

Согласно ГОСТу, бетон гидротехнический подразделяют на несколько групп по степени погружения и воздействия водной среды:

1. Надводный.
2. Подводный.
3. Для непостоянного уровня воды.

По объёму создаваемой конструкции материал делят на:

1. Массивный – сложные формы и большие размеры элемента, сопровождаемые неравномерным твердением с выделением тепла.
2. Немассивный – простые конструкции с небольшими габаритами.

По мере силового воздействия на затвердевший объект:

1. Для напорных систем.
2. Для безнапорных элементов.

Дополнительной классификацией разделяют место применения бетона:

1. Для внутренних конструкций (они менее подвержены вымыванию, напорам воды, но должны выдерживать статические воздействия).
2. Для внешних элементов и поверхностей (такие испытывают влияние активного движения воды и непостоянного химического фона).

Состав смеси

Раствор должен отвечать требованиям ГОСТа для получения камня достаточной твердости, прочности и безопасности. Проверку качества проходят все компоненты, входящие в гидротехнический бетон. Состав смеси:

1. Основная составляющая – вяжущее. Для стойкого к агрессивным водам эффекта используют сульфатостойкий цемент. Для переменного уровня погружения берут гидрофобный или с включением пластифицирующих добавок. В остальных случаях применяют пуццолановый, шлаковый или портландцемент.
2. Мелкий заполнитель – кварцевый песок, он увеличивает стойкость бетона к воздействию воды. В нем не должно быть мелких примесей и мусора – в мокрых условиях включения способны значительно ослабить материал.
3. Крупный заполнитель – гравий и щебень из осадочных и изверженных пород. Такой отличается высокой гидрофобностью, морозостойкостью. Фракция камней зависит от технических характеристик бетонного раствора, необходимых для эксплуатации в конкретных условиях. Форма заполнителя должна быть объёмной и выпуклой, лещадный щебень или гравий обладает меньшей прочностью.
4. Добавки – улучшители свойств раствора. Они повышают устойчивость камня к температурным перепадам, агрессивным воздействиям воды, снижают тепловыделение по мере необходимости, препятствуют возникновению трещин.

Свойства всех компонентов, их параметры, точная рецептура раствора прописаны в ГОСТе 26633-2012 п.3. Соблюдение норм должно выполняться на любом производстве, готовая смесь получает документ о соответствии стандарту.

Технические характеристики

Материал имеет множество разновидностей. Их различают по составу и свойствам, которыми должен обладат бетон гидротехнический. Технические характеристики зависят от марки и вида состава. К основным относятся прочность на сжатие, изгиб осевой, растяжение, морозостойкость и гидрофобность. Рабочий раствор выбирают по совокупности данных показателей, поскольку у каждой партии свойства могут отличаться, что недопустимо для данного материала.

Прочность

Первый и самый важный показатель – величина сопротивления сжатию, поскольку большинство конструкций испытывают силовую вертикальную нагрузку от находящегося выше объема здания.

Прочность бетона определяют путем создания куба для испытаний и последующей его проверкой под прессами. Опытный образец выдерживают от 28 до 180 суток для набора прочности. В случае с гидротехническим материалом кубик помещают в воду на время твердения.

Испытания проводят под действием усилий до появления трещин.

По результатам исследования бетону присуждают класс от В3,5 до В60. Наиболее распространены типы В10-В40.

Прочность на растяжение и изгиб

Конструкции, на которые не влияет вертикальная нагрузка, подвержены другим воздействиям – осевому растяжению и изгибу. Чтобы понять, выдержит ли бетон подобные деформации, его проверяют в лабораторных условиях. Марка прочности на растяжение – Bt0,4…4,0.

Водонепроницаемость

Определяется в лабораторных условиях на кубиках-образцах того же возраста, что в первом случае. Суть испытания заключается в постепенном увеличении давления воды до её просачивания сквозь тело бетона. По результату камню присваивают марку по водонепроницаемости W2-20.

Для агрессивных условий морской воды, высокого напора используют бетон гидротехнический не ниже W4.

Морозостойкость

В условиях повышенной влажности особое внимание уделяется температурным перепадам с возможностью застывания воды. Как известно, при расширении жидкость кристаллизуется и наносит урон строительным материалам, в которые ей удалось проникнуть. Чтобы этого не произошло с ответственной конструкцией, в раствор на производстве добавляют специальные гидротехнические добавки и пластификаторы, повышающие стойкость бетона к застыванию.

Марка морозостойкости F показывает, сколько циклов полного попеременного замораживания и оттаивания выдерживает образец бетона с потерей прочности не более 15%. Для гидротехнической смеси испытания проводят воде с её нагреванием и превращения в лёд.

По результатам исследования гидрофобному бетону присваивают марку по морозостойкости F50-300.

Улучшители смеси

Показатели прочности, водостойкости и морозоустойчивости закладывают на этапе замешивания раствора на заводе. Специальные свойства гидротехнического бетона определяются солями разных металлов и композитными соединениями.

Добавки-модификаторы подразделяют на 2 группы.

I группа снижает водопоглощение до 5 раз к сроку проектного набора прочности 28 суток. Среди наиболее применяемых:

• Фенилэтоксисилоксан 113-63 (ранее ФЭС-50).
• Алюмометилсиликонат натрия АМСР-3 (Россия).
• "ПластИЛ" (Россия).
• Гидробетон (ЕС).
• Addiment DM 2 (Германия).
• Liga Natriumoleat 90 (Россия).
• Sikagard-702 W-Aquahod (Швейцария).

II группа менее мощная (снижение до 2-4,8 раза). Ее применение возможно для замеса надводного бетона:

• Полигидросилоксаны 136-157М (бывший ГКЖ-94М) и 136-41 (бывший ГКЖ-94).
• "КОМД-С".
• Stavinor Zn Еи Stavinor Ca PSE.
• HIDROFOB Е (Словения).
• Cementol Е (Словения).
• Sikalite (Швейцария).
• Sikagard-700S (Швейцария).

III группа для создания гидротехнического бетона не применяется. Добавки снижают водопоглощение до 2 раз.

Другие свойства

При выборе рабочей смеси учитывают не только основные характеристики гидротехнического бетона, но и другие его параметры:

• Величина усадки.
• Стойкость к деформациям.
• Степень сопротивления потокам воды и насосному давлению.

Не существует единого рецепта для гидротехнического бетона: в каждом случае учитывают химический состав воды, величину напора и остальные нагрузки. В соответствии с требованиями применяют наполнители и добавки, способные обеспечить надежную работу будущего камня.

Применение

Укладка раствора под пласт воды – дело ответственное и непростое. Его заливают большими объёмами для исключения неравномерного застывания и размывания. Из-за специфики укладки в теле застывающей конструкции возникают тепловые напряжения и перепады, которые необходимо регулировать. Чтобы избежать перегрева и преждевременной деформации формы, в раствор добавляют пластификаторы и специальные виды цемента:

• Пуццолановый.
• Шлаковый.
• Гидрофобный.

Для строительства прибрежных конструкций используют бетон гидротехнический. Применение его распространено широко:

• Мосты, их опоры и прогоны.
• Обустройство набережных и укрепляющих берега стенок, портов.

• Бассейны, их чаши и окружающие зоны.
• Стены канализационных колодцев и шахт.
• Туннели метро.
• Технические сооружения: дамбы, ГЭС, волнорезы.

В домостроительстве гидротехнический бетон невысоких марок используют для заливки фундамента при высоком уровне грунтовых вод или существенных его перепадах в период таяния снега и обильных дождей.