Гидротехнический бетон

Гидротехни́ческий бето́н — разновидность тяжёлого бетона, которую используют при строительстве конструкций сооружений или их фрагментов, периодически контактирующих с водной средой, либо постоянно находящихся в воде. Понятие "гидротехнический бетон" равнозначно понятию "бетон гидротехнических сооружений". При этом под гидротехническим сооружением понимается сооружение для использования водных ресурсов, а также для борьбы с вредным воздействием вод, перечень постоянных гидротехнических сооружений дан в приложении А СП 58.13330.2019 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения".

Характеристики

В зависимости от расположения и условий работы конструктивных элементов гидротехнических сооружений к бетону предъявляются определённые требования. Гидротехнический бетон наряду с водонепроницаемостью, морозостойкостью, прочностью на сжатие и растяжение, характеризуется стойкостью к агрессивному воздействию воды и ограниченным выделением тепла в процессе твердения.

Основные требования к бетону гидротехнических сооружений даны в приложении А ГОСТ 26633-2015 "Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия". Требования к бетонам гидротехнических сооружений устанавливают в зависимости от степени агрессивного воздействия среды на бетон в разных зонах сооружения и с обязательным учетом массивности сооружений и расположения конструкций в гидротехнических сооружениях по отношению к горизонту воды.

Состав

Основой для приготовления гидротехнического бетона служит портландцемент и его разновидности. В качестве заполнителей используют песок, щебень, а также гравий крупностью до 150 мм. С целью повышения качества бетонной смеси в неё вводят различные добавки (воздухововлекающие, пластифицирующие, уплотняющие и другие).

Основные требования к материалам для изготовления гидротехнического бетона изложены в ГОСТ 26633-2015.

Цементы выбирают в зависимости от места расположения зоны сооружения и агрессивности среды с учетом требований ГОСТ 31384-2017 "Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования":

- для бетонов внутренней и подводной зоны сооружения - сульфатостойкие цементы по ГОСТ 22266-2013 "Цементы сульфатостойкие. Технические условия" или цементы типов ЦЕМ I - ЦЕМ V по ГОСТ 31108-2020 "Цементы общестроительные. Технические условия";

- для бетона наружной зоны и зоны переменного уровня воды - сульфатостойкие цементы типов ЦЕМ I СС, ЦЕМ II/A-Ш СС, ЦЕМ II/В-Ш СС по ГОСТ 22266-2013 "Цементы сульфатостойкие. Технические условия"; цементы типов ЦЕМ I, ЦЕМ II на основе клинкера с содержанием C3А до 7%, C3S до 60% с минеральной добавкой гранулированного доменного шлака до 15% по ГОСТ 31108-2020 "Цементы общестроительные. Технические условия";

- для бетонов массивных сооружений следует применять сульфатостойкий цемент по ГОСТ 22266-2013 "Цементы сульфатостойкие. Технические условия" на основе клинкера с содержанием C3S до 60 %, цементы типов ЦЕМ I - ЦЕМ V по ГОСТ 31108-2020 "Цементы общестроительные. Технические условия" на основе клинкера с содержанием C3А до 7%, C3S до 60 %.

Песок. Для бетонов внутренней зоны гидротехнических сооружений допускается применение песка с содержанием пылевидных и глинистых частиц до 15% при обеспечении проектных требований по прочности и водонепроницаемости.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в мелком заполнителе для бетона, применяемого в зоне переменных уровней воды и зоне воздействия высокоскоростных потоков, не должно превышать 2,0% массы. Глина в комках в крупном и мелком заполнителях для бетона гидротехнических сооружений не допускается.

Содержание слюды в мелком заполнителе для бетона гидротехнических сооружений, % массы, не должно превышать:

1 - для бетона зоны переменного уровня воды;

2 - для бетона надводной наружной зоны;

3 - для бетона внутренней и подводной зон.

Морозостойкость песка для бетона гидротехнических сооружений следует определять на фракции 1,25 - 5,0 мм. После 25 циклов замораживания и оттаивания по ГОСТ 8735 содержание фракции менее 1,25 мм не должно быть более 7%.

Щебень. Для бетонов поверхностей, выходящих к высокоскоростному потоку воды (водосливы, облицовки тоннелей и т.д.), следует применять щебень, щебень из гравия и валунов или гравий с прочностью по дробимости не ниже 1000, марки по истираемости в полочном барабане И-l. Допускается при строительстве массивных гидротехнических сооружений применение щебня и гравия с зернами размером от 120 до 150 мм. При использовании гравия (валунов) с размером зерен более 150 мм его (их) следует вводить непосредственно в блок бетонирования при укладке бетонной смеси.

Для увеличения водостойкости бетона используются следующие виды добавок:

• Пластификаторы. Действие таких добавок состоит в повышении подвижности бетонной смеси и качественном заполнении формы, ограниченной опалубкой. Одновременно наблюдается снижение содержания избыточной воды, способствующей образованию дополнительных пор. Пластификаторы добавляются в количестве от 0,1 до 3,0 % по массе.
• Компоненты, заполняющие поры и трещины. В состав бетона вводятся неорганические соли металлов – хлорного железа, силиката натрия и калия, нитрата кальция и пр. Одним из наиболее эффективных некоммерческих препаратов считается нитрат кальция (кальциевая селитра). Ее добавление к бетону в количестве 0,5-1 % максимально повышает водонепроницаемость и конечную прочность.
• Гидрофобные добавки. В качестве гидрофобных компонентов применяются щелочные соли высших кислот (олеат или стеарат натрия, кальция, цинка и др.) и силиконовые жидкости. Содержание этих веществ невелико и составляет обычно 0,15-1 % от массы связующего.

Нормативная документация

• ГОСТ 4795-53 Бетон гидротехнический. Общие требования (отменён)
• ГОСТ 4800-59 Бетон гидротехнический. Методы испытаний бетона (отменён)
• ГОСТ 22266-2013 "Цементы сульфатостойкие. Технические условия"
• ГОСТ 31108-2020 "Цементы общестроительные. Технические условия"
• ГОСТ 31384-2017 "Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования"

См. также

• Бетон
• Гидротехнические сооружения

Литература

• Стольников В. В., Исследования по гидротехническому бетону, М. — Л., 1962.
• Рекомендации по изготовлению гидротехнических бетонов с биоцидными добавками. М., НИИЖБ Госстроя СССР, 1981. 11 с.
• СП 41.13330.2012 "СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений"
• СП 58.13330.2019 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения"
• ГОСТ 26633-2015 "Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия"