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:

1. прилив и отлив;
2. частая смена температуры;
3. жесткость воды.

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.

Виды

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:

1. литой;
2. мелкозернистый.

Также гидротехнический бетон классифицируют на материал:

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

Виды за конечным расположением:

• для наружного;
• для внутреннего.

Состав и свойства

При проектировании раствора необходимо учитывать следующие его свойства:

• водостойкость;
• морозостойкость;
• прочность.

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).

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

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.

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.