Звичайний бетон при дії вологи руйнується досить швидко, тому правильна гідроізоляція належить до азів будівництва. Але для споруд, працюючих у воді, такий спосіб захисту не працює, тому і був розроблений гідротехнічний бетон.
Вимоги та види гідротехнічних бетонів
Основне завдання спеціальних складів забезпечити довговічність постійно працюючих у воді конструкцій в умовах перепадів температур і ерозійної (що стирає) дії часток, що знаходяться в рідині. При цьому виділяють декілька варіантів несприятливих чинників:
- Підводна експлуатація, постійне знаходження під водою;
- Робота в змінних водних середовищах (різниця температур, складу рідин і так далі);
- Періодична (у тому числі тривала) дія вологи;
- Надводні споруди, які можуть піддаватися вологості й обмерзанню.
Залежно від призначення, до гідробетонам пред'являють різні вимоги. Але є загальні стани, що поширюються на усі марки:
- Водостійкість. Загальна характеристика (що називається ще герметизацією), що показує стійкість моноліту до руйнівного впливу рідин (вимивання, стирання і так далі). Є показником міцності поверхні, здатної тривалий час протистояти руйнівним чинникам;
- Водонепроникність (W). Здатність чинити опір проникненню вологи всередину моноліту. Вимірюється характеристика величиною тиску, при якому волога починає просочуватися всередину об'єму (від 2 до 8 атмосфер або заввишки в метрах водяного стовпа). Чим вище показник, тим глибше зможе працювати конструкція з бетону цієї марки;
- Морозостійкість (F). Визначається як кількість циклів повного заморожування і розморожування, після яких не відбувається видимих деформацій, а характеристики міцності залишаються на рівні не менше 75%. В цілому типові бетонні суміші мають морозостійкість 50-150 циклів, для гідробетонів нормовано не менше 150-300.
- Загальні вимоги. Висока марочна міцність (стискування, розтягування і вигин), мінімальна усадка після набору міцності й низьке виділення тепла при висиханні (в процесі цементної гідратації).
Вочевидь, що марки, які не відповідають таким вимогам, використати для гідротехнічних споруд не можна.
Враховуючи різні умови експлуатації, застосовуються різні види гідробетонів, які ділять за морозостійкістю та водонепроникністю. У маркуванні це відбивається таким чином – БСГ М250 В20 Р1 F200 W6. Розшифровується воно так: бетонна суміш готова, марка М250, клас міцності В20, рухливість Р1 (низька), морозостійкість 200 циклів, водонепроникність при тиску до 6 атмосфер. З такими характеристиками розчин допускає укладання в конструкціях, працюючих в надводному положенні або в змінних умовах.
Існує загальноприйнята класифікація, в яку включені близько трьох десятків видів гідробетонів, кожен має точне призначення і здатний при дотриманні технології заливки працювати понад 75 років.
Особливості гідротехнічного бетону у виробництві та випробуваннях
Випробовують зразки після витримки в 180 днів (звичайні марки 28 діб), піддаючи суворішим навантаженням. У більшості випадків застосовуються важкі, щільні бетони, В20 і вище. В процесі повного циклу випробувань досліджують:
- Фактичні показники водостійкості та водонепроникності, у тому числі рівень стійкості до дії агресивних середовищ;
- Фактична кількість циклів морозостійкості;
- Показники міцності до і після інших випробувань.
При виробництві готових розчинів допускається зменшувати якісь характеристики, з метою здешевлення (оскільки потрібні великі об'єми), але тільки у рамках проектних розрахунків. Тому на відміну від звичайних розчинів фактичні значення можуть відрізнятися від розрахункових параметрів, але тільки за узгодженням з проектними організаціями.
Склад і властивості гідробетонів
Враховуючи особливості, складу і властивостям приділяється особлива увага. Як і в інших бетонах, в основі – в'яжуче, цемент, але для гідробетонів застосовують різновиди:
- Високоякісний портландцемент;
- Шлакопортландцемент;
- Пластифіковані та гідрофобні цементи;
- Пуцолановий або сульфатостійкий цемент.
Основа задає властивості. Наприклад, пуцолановий має високу хімічну стійкість, відрізняється підвищеною щільністю і низьким водовідокремленням, але при цьому зменшується морозостійкість. Гідрофобні й пластифіковані підвищують водонепроникність і морозостійкість, сульфатостійкі застосовуються у бетонах для суворих умов і агресивних середовищ.
Для поліпшення інших характеристик застосовується спеціальний наповнювач. Звичайний пісок серйозно підвищує вологопроникність, тому застосовується кварцевий пісок з розміром часток не більше 2 мм. В якості того, що знижує витрату цементу мікронаповнювача допускається використати золу-віднесення (суху золу) одночасно з пластифікаторами, що знижує водоцементне співвідношення.
В якості великого наповнювача застосовують гравієвий щебінь з високою лещадністю. Це знижує витрату вартісних компонентів і дозволяє рівномірно розподіляти навантаження на моноліт за усім обсягом. Одночасно підвищується морозостійкість, оскільки такі наповнювачі практично не відчувають температурних деформацій. До додаткових компонентів відносяться інші пластифікатори, ущільнювачі структури, гідрофобні й повітрозалучені речовини.
Все разом дозволяє дуже точно регулювати необхідні характеристики, у тому числі жорсткість (рухливість) і час схоплювання. Ці властивості впливають на швидкість робіт, що важливо при будівництві гідротехнічних об'єктів.
Особливості застосування та укладання гідротехнічного бетону
Основною проблемою при будівництві гідротехнічних споруд є висока теплоємність води. Коли температура +10 градусів, така ж температура буде в усієї поверхні залитого об'єму бетону. При цьому усередині йдуть процеси гідратації з виділенням тепла, що створює температурні коливання і призводить до деформацій, нерівномірного набору міцності.
Тому і висувається вимога до гідробетонів – низьке виділення тепла, з яким борються різними способами:
- Одночасна і швидка заливка великого об'єму (звідси економія, про яку сказано вище). При цьому, якщо дозволяє температура, іноді додають подрібнений лід;
- Усередині споруди, що будується, прокладають труби охолодження, що дозволяє вирівнювати температуру при схоплюванні;
- Використовують суміші з низькою температурою гідратації, присадки й інші компоненти.
В деяких випадках можливе використання теплоізолюючих прокладень, але це значно підвищує вартість будівництва, вимагаючи додаткових робіт. Набагато дешевше узяти великий об'єм суміші з потрібними властивостями, швидко залити ділянку і переходити до будівництва наступної.
Складнощі укладання на прикладах різних видів гідробетонів
- При роботі з дрібнозернистими складами (наприклад, облицювання каналів), використовують цемент-гармату (метод торкретування). Суміш з дрібним наповнювачем в сухому вигляді по трубах подається до наміченого місця. На вихідному отворі розташовується шланг з поданням води під тиском, що забезпечує готовність розчину, який укладається за місцем. Схоплювання відбувається швидко, за декілька хвилин утворюється необхідне покриття.
- Для розчинів з більшими наповнювачами застосовують пневмобетонування. По трубі на місце подається готовий розчин зі зменшеним водоцементним співвідношенням. Під великим тиском суміш займає вибране місце і «добирає» вологу в процесі схоплювання. Цей метод продуктивніший, ніж торкретування.
- Опалубка з подальшим контролем температури, вологості та процесу схоплювання застосовується для будь-яких гідробетонів, але використовується для невеликих об'єктів (опори мостів, причали й так далі).
Плюси й мінуси укладання литого бетону
Перераховані способи можуть застосовуватися не для усіх марок. Так званий литий бетон вимагає інших технологій, оскільки:
- Містить пісок фракцією дрібніше 0,15 мм, бетонна глина, зола-віднесення, іноді керамзит;
- В’яжуче – цемент вибраної для споруди марки, водоцементне відношення – знижене, при збереженні заданої рухливості для укладання в складні форми;
- Суміш однорідна, як розплав (звідси назва) і дозволяє заливку без трамбування найскладніші ділянки.
Особливість литого бетону в тому, що вище марочна міцність, морозостійкість і водонепроникність. Зрозуміло, спрощена заливка і висока швидкість робіт це висока вартість такої суміші, але для деяких об'єктів це краще рішення. Наприклад, бетонування вузьких отворів, тонкостінних конструкцій (колектори, тунелі та ін.), як і робота в обмежених умовах, іншими складами іноді неможлива.
Сподіваємося, ви склали уявлення про гідротехнічні бетони. Додамо, що і в приватному секторі вони набувають все більшого поширення, особливо для фундаментів на нестійких грунтах, в зонах підтоплення і прибережних зонах.