Использование гидротехнического цемента: излагаем по пунктам

Бетон используется людьми давно, он надежен, прошел испытания погодой и временем. Для строительства гидроэлектростанций, мостов, дамб и других сооружений, соприкасающихся с водой, обычный материал не подходит. Для этих целей используется гидробетон. Его применяют как для масштабных, так и для небольших гидротехнических сооружений. С задачей обеспечения длительной работоспособности конструкций и их отдельных деталей водостойкий бетон справляется сполна.

Составляющие

В составе содержится кварцевый песок и различные окислы: кальция, железа, алюминия.

Полученную смесь помещают в высокотемпературную камеру, где она превращается в клинкер. Затем клинкер смешивают с гипсом и превращают в порошок.

Схема изготовления портландцемента.

В настоящее время для производства портландцемента используется известняк, в котором в большом количестве содержится углекислый кальций и различные породы глины. Идеальным вариантом для получения «чистого» портландцемента считается использование при его производстве мергеля – осадочной горной породы глинисто-карбонатного состава.

Если в процессе измельчения клинкера добавлять шлак, гипс, песок, другие компоненты, можно получать портландцемент с различными свойствами. Так производят сульфатостойкие, глиноземистые портландцементы и шлакопортландцементы.

Чем гидротехнический бетон отличается от обычного?

Гидротехнический бетон представляет собой разновидность тяжёлого материала, применяющегося для сооружений частей или цельных конструкций, контактирующих с водой или постоянно в ней находящихся. К подобной продукции предъявляются дополнительные требования, связанные с высоким уровнем водонепроницаемости, морозоустойчивости, прочности на сжатие и растяжение.

В большинстве случаев для частного и промышленного строительства используются бетоны марок М300-М450. Исключение составляют объекты специального назначения, связанные с военной сферой, возведением атомных электростанций и иных построек наземного и подземного расположения.

про строительство и ремонт.

Существует несколько разновидностей гидротехнического бетона, предопределяемых спецификой назначения и текущим составом смеси, включением в неё разнообразных добавок по мере необходимости. Продукция различается:

По частоте контакта с водой. Надводная, периодически омываемая водой и подводная.По расположению. Внутренняя и наружная.По характеру физического воздействия. Безнапорная и напорная.По структуре частиц. Мелкозернистая и литая.

Особенности гидротехнического бетона

Главными разрушающими факторами для гидробетона служат температурные перепады, жесткая вода, приливы и отливы. Исходя из этого, водостойкий материал должен обладать следующими характеристиками:

• морозоустойчивостью;
• устойчивостью к воде;
• повышенной водонепроницаемостью;
• прочностью на сжатие и растяжение.

Долговечность масштабным гидротехническим сооружениям обеспечивает прочный, водонепроницаемый, устойчивый к морозу и перепадам температур гидробетон

Разновидности водостойких бетонов

В зависимости от расположения постройки, объема и уровня напора водных масс при эксплуатации, длительности контакта воды и гидротехнического сооружения, гидробетон делится на три основных типа:

• надводный тип, применяется для конструкций, которые находятся над уровнем воды и контактируют с ней периодически;
• подводный, особый тип гидробетона, используемый для сооружений, постоянно контактирующих с водой;
• бетон для строений, которые находятся в зоне с постоянно меняющимся уровнем воды.

По другой классификации материал подразделяется на массивный и не массивный, литой и мелкозернистый. В зависимости от применения, он бывает для наружных или внутренних работ, для напорной и безнапорной канализации.

Область применения материала

Гидротехнический (мостовой) бетон применяется в масштабном промышленном и частном строительстве. Основная область его применения – строительство мостов и мостовых конструкций, возведение сооружений на предприятиях химической промышленности. Гидробетон в этом случае используется из-за повышенной опасности разрушения объектов под действием воды и химикатов.

Надежность гидробетона доказывают грандиозные сооружения, эксплуатируемые на протяжении долгих лет

Из него строят плотины, береговые укрепления, набережные, канализационные шахты, эстакады, банковские хранилища и многие другие сооружения, нуждающиеся в защите от проникновения воды и других разрушающих факторов. Менее масштабные сооружения с использованием водостойкого материала – это бассейны, фонтаны, декоративные пруды, искусственные водоемы и другие объекты.

Бетонные водонепроницаемые составы находят широкое применение в ландшафтном дизайне

Портландцемент гидротехнический (водостойкий)

Основное отличие водостойкого бетона от обычного – в его повышенной водонепроницаемости. Если в обычном, гражданском бетоне сопротивляемость воде составляет W6, W8, то у водостойкого – W10, W12. Повышенная водостойкость может достигаться за счет добавления специальных гидрофобных присадок, или бетон содержит большое количество самого цемента.

При строительстве высокопрочных железобетонных конструкций обычно используется портландцемент с маркой 500 или 600. Бетон этих марок отличается особо быстрым затвердеванием. Их применяют при сооружении различных подземных и наземных конструкций, где требуется повышенная прочность за максимально короткий срок.

Портландцемент пластифицированный чаще всего применяется в монолитных конструкциях, так как обладает способностью противостоять резким перепадам температуры и имеет отличные характеристики морозостойкости.

Схема производства шлакопортландцемента.

Сульфатостойкий используется для бетонных конструкций, испытывающих воздействие сульфатных вод и при повышенной влажности окружающей среды.

Цемент пуццолановый применяется в сооружении подземных железобетонных конструкций, где сильно воздействие пресных осадков и наблюдается сульфатная коррозия.

Из шлакопортландцемента обычно изготавливаются различные сборные бетонные и железобетонные материалы. Этот вид бетона не сможет обеспечить в ранние сроки высокую прочность. Поэтому будьте бдительны.

Основное предназначение глиноземистых портландцементов – противостояние высоким температурам. Поэтому, если вам нужен жаропрочный бетон, используйте глиноземистый. Данный вид прекрасно противостоит воздействию сернистых газов.

Портландцементы цветные и белые широко используются в окрасочных, скульптурных, архитектурно-отделочных работах. Его используют те, кто ценит разнообразие и красоту.

Хочется отметить, что уважающие себя заводы-изготовители перед продажей обязательно уточняют желаемые параметры, поэтому продаваемый бетон имеет подходящие для данного сооружения характеристики.

Основное применение – железобетонные конструкции.

Специфика компонентов гидротехнического бетона

Ключевую роль в обеспечении номинальных характеристик бетонной смеси и приобретении нею гидроизоляционных свойств играют компоненты материала – цемент, песок, щебень, добавки.

Цемент

Для создания гидротехнического бетона используется цемент марки М500 и выше. Конкретный его тип зависит от назначения гидробетона:

Подводная конструкция – шлакопортландцемент и пуццолановый цемент.Надводная конструкция – быстротвердеющий портландцемент.Конструкция, периодически контактирующая с водой – сульфатостойкий цемент.

Песок

В продукции используется мелкозернистый наполнитель речной природы с фракцией 0,8-1,8 миллиметров. Допустимая концентрация примесей (глины, пыли) – 3-4 процента.

Перед применением, песок промывается и просеивается. Необходимая влажность при смешивании с цементом и добавками – 2,5-3,5 процента.

Щебень

Конкретный тип крупнозернистого заполнителя выбирается в зависимости от назначения и специфики конструкции. Для надводных строений и объектов, имеющих нерегулярный контакт с водой, используется дробленый гравийный щебень фракции 10-20 миллиметров.

Если бетон омывается водой регулярно или погружен в неё, то эффективным решением является применение гранитного кубического щебня фракций 20-40 миллиметров для обычных конструкций и 40-120 миллиметров для фундаментальных многометровых крупнотолщинных структур.

Добавки

Для улучшения базовых технико-эксплуатационных свойств гидротехнического бетона в контексте защиты от влаги используются добавки, вносимые на этапе замешивания раствора. Возможные варианты:

Пластификаторы. Улучшают эластичность массы, усиливают сцепление с армированными поверхностями, повышают коэффициент морозостойкости и водонепроницаемости после окаменение материала.Гидроизоляционные присадки. Дополнительно повышают водонепроницаемость структуры продукции путем внесения в неё гидрофобных веществ – силиконовых жидкостей, щелочных солей высших кислот.Ускорители и замедлители твердения. Модифицирует скорость затвердевания пластичной массы, чем предопределяют оптимизированный набор смесью номинальных характеристик.Расширители. Снижают степень усадки, заполняют образующиеся трещины и поры материала. Типичные вещества – нитраты и нитриты натрия, соли хлорного железа, силикаты калия.

При необходимости, применяются иные виды добавок:

Противоморозные присадки. Противодействуют замерзанию воды в растворе при отрицательных температурах окружающей среды.Влагоудерживатели. Не допускают быстрого высыхания бетонной смеси после укладки.Красящие пигменты. Изменяет оттенок материала.Прочие. Антикоррозионные добавки, поляризаторы, биоцидные экстракторы.

Состав бетонной смеси

Выбор компонентов зависит от сферы применения и предназначения состава. Чтобы материал отвечал требованиям морозоустойчивости, водонепроницаемости и прочности, подбирается соответствующее соотношение цемента, воды, песка и других компонентов, их качество, время выдерживания, характеристики и т.д.

Состав гидробетона

Важно! Выбирая состав гидробетона, необходимо руководствоваться ГОСТом 26633 2012, регламентирующим соотношение компонентов.

Цемент – главный компонент состава

Используют несколько разновидностей цемента:

• Сульфато стойкий цемент используется тогда, когда объект контактирует с жесткой водой, обладающей разрушительными свойствами из-за наличия в ее составе минералов.
• Пластифицированный и портландцемент служат основой составов для строений, которые находятся в местах с постоянно меняющейся температурой воды.
• Гидрофобный цемент используется для создания материала, постоянно контактирующего с водой.
• Пуццолановый и шлаковый цемент обладают химическими характеристиками, противостоящими разрушению конструкции при воздействии на нее воды.

Важно! Содержание цемента в гидробетоне влияет на его плотность.

Кварцевый песок и крупные компоненты

В качестве заполнителей используются, повышающие водостойкость, кварцевые пески. Песок должен быть качественным, без примесей. По ГОСТу размер его зерен не превышает 2 мм, плотность имеет значение 2т/м3. При несоблюдении этих требований у материала будет нежелательный уровень подвижности.

Чтобы причалы, туннели, мосты и дамбы были прочными и надежными, нужно тщательно подходить к выбору крупных компонентов. Гравий и щебень обеспечивают морозоустойчивость и устойчивость к температурным перепадам. Нередко для этих целей используется не пропускающий воду и не разрушающийся под нагрузками гранит.

Важно! Одной из главных характеристик гравия и щебня является лещадность. Кубовидные компоненты обеспечивают наиболее плотное прилегание в опалубке. Это позволяет равномерно распределить нагрузку и повысить прочность конструкции. Кроме того, лещадность способствует экономии цемента и песка, так как их расход в этом случае значительно сокращается.

Микро наполнители и добавки

Наличие микро наполнителей защищает сооружение от деформаций. Они повышают теплопроводность и увеличивают срок службы. Наличие микро наполнителей в составе снижает расход цемента, что также является положительным моментом. Качественные характеристики улучшаются и за счет использования различных химических компонентов.

Этому способствует и введение в бетонный раствор различных добавок (пластифицирующих, воздухововлекающих, уплотняющих и т. д.). Водостойкость повышают пластификаторы, улучшающие пластичность раствора и качество заполнения формы, ограниченной опалубкой. Количество пластификаторов в составе – от 0,1 до 3,0 %.

Для заполнения пор и трещин вводятся неорганические соли нитрата кальция, калия, силиката натрия, хлорного железа и др. Наиболее эффективным является нитрат кальция, составляющий 0,5-1 % от массы. Добавка максимально повышает прочность и водонепроницаемость строения. Гидрофобными добавками служат щелочные соли высших кислот и силиконовые жидкости. Их содержание от массы связующего составляет 0,15-1 %.

Это интересно! В настоящее время учеными-химиками ведутся разработки компонента ЦМИД – 4, постоянно контактирующего с питьевой водой.

Сульфатостойкий аналог

Данная разновидность обладает стойкостью к воздействию минерализованной воды, малым тепловыделением, повышенной морозостойкостью, более медленным отвердением. На сульфатостойком портландцементе изготавливаются железобетонные конструкции, подвергающиеся воздействию морской воды, то есть воздействию сульфатной среды. Особенно хорошо проявляются его качества в условиях повышенной влажности и скачков отрицательных и положительных температур.

Если сравнить производство сульфатостойкого цемента и общую массу всего портландцемента, то в процентном соотношении оно составит всего 2,5%. Чаще всего основа для сульфатостойкого цемента делается на портландцементе М400.

Но если в соприкосновении с морской водой бетон из сульфатостойкого цемента проявляет свои лучшие качества, то перед водой, обладающей небольшой жесткостью, он бессилен и конструкции подвергаются коррозии. Следовательно, конструкции, состоящие из этого вида бетона, не следует применять в местах, где много пресной воды.

Бетон из сульфатостойкого цемента используется для сооружений опор мостов, свай, молов, различных подводных океанских и морских сооружений. Наиболее экономичным вариантом считается использование сульфатостойкого пуццоланового портландцемента.

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.

Приготовление водостойких смесей

Процесс приготовления смеси гидротехнической мало чем отличается от приготовления обычных бетонных растворов разных марок. Раствор можно замесить своими руками, для чего понадобится верно подобрать состав. Основной фактор в данном случае – правильное определение водоцементного отношения, что зависит от условий (региона) эксплуатации.

Если речь идет о создании конструкций внутренней зоны, подойдет объем в 120-160 кг/м3, для наружной лучше брать 230-275 кг/м3. Заполнители берут фракции от 15 до 20 сантиметров. Если нужно сократить расход вяжущего и понизить интенсивность процесса тепловыделения при укладке, можно добавить крупные камни фракции 40-45 сантиметров, но в таком случае обязательно раствор нужно уплотнять вибраторами.

Очень важно правильно выбрать модифицирующие добавки для смеси – именно от них будет зависеть, смогут ли ГТС бетонные служить долго, выдерживать нагрузки, условия.

Главные задачи в процессе приготовления бетона:

• Определить назначение, характеристики будущей конструкции
• Выбрать оптимальный заполнитель (щебень, песок определенной зернистости)
• Просчитать водоцементное отношение (беря в учет оптимальный показатель подвижности смеси)
• Определить состав и объем модификаторов, которые будут вводиться в смесь

Рецепт гидротехнического бетона на строительном объекте, который можно приготовить своими руками: 490, килограммов цемента М400-М500, 1100 килограммов щебня, 600 килограммов песка, 1.5 килограмма пластификатора С3, 5 килограммов нитрата кальция, килограмм гидрофобизатора ГКЖ.

Этапы приготовления бетона:

• Засыпка всех сухих компонентов в бетономешалку – цемента, щебня, песка
• Тщательное перемешивание компонентов
• Добавление оптимального объема воды
• Перемешивание на протяжении минимум 5 минут
• Введение присадок и перемешивание на протяжении 10 минут
• Укладка смеси в опалубку

Нужно помнить, что пластифицированный бетон не может готовиться по единому рецепту – в зависимости от условий эксплуатации, предполагаемых нагрузок, требуемых свойств подбирают оптимальные добавки и наполнители, так как именно от них зависят все параметры.

Тут нужно придерживаться нескольких правил. С одной стороны, нужно снизить стоимость бетона и исключить возможность приготовления смеси с неактуальными характеристиками. С другой же – обеспечить требуемые параметры и не экономить на качестве.

Гидротехнический бетон – надежный и прочный материал, который используется в самых разных сферах и областях. При его приготовлении необходимо четко следовать инструкции, соблюдать технологию, правильно определяя состав в соответствии с поставленными требованиями.

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.

Определение марки

Обычно на упаковке указывается марка. Но если возникает необходимость, марку можно установить в результате эксперимента. Для этого вам понадобится: песок, цемент, вода, форма, крышка или колпак, камера для пропаривания и гирьки с различным весом.

Общая схема производства цемента.

1. В соотношении 1:3 необходимо замешать раствор цемента и песка. Коэффициент раствора должен соответствовать 0,4 (на 1 кг цемента берется 400 мл воды).
2. Форма для раствора должна соответствовать размерам 4х4х16, залейте полученный бетон в форму.
3. Накройте форму приготовленным колпаком и оставьте на сутки. Важно рядом с формой поставить сосуд с водой для обеспечения влажности.
4. Полученный бетон достаньте из формы и поместите бруски в камеру для пропаривания. После пропарки надо проверить бруски на прочность. Вам понадобятся две опоры, на которые вы положите брусок таким образом, чтобы центральная часть была свободной. Конструкция должна напоминать мостик. На центральную часть начинайте устанавливать гирьки и запоминайте вес. Когда при очередной гирьке брусок начнет разрушаться, запишите вес, и с помощью специальной формулы вы сможете определить марку. Каждая марка имеет свою формулу.

Например, ПЦ II/Б-Ш-400Р – расшифровывается это так: ПЦ – портландцемент, цифра II обозначает, что это цемент второго типа и в нем содержится от 6% до 35% минеральных добавок, буква Б – содержание добавок от 21% до 35%, буква Ш – добавление шлака и последнее значение марка цемента.

Самостоятельное изготовление

Для промышленного строительства, требующего больших объемов материала, бетон приобретается у заводов-изготовителей. Его стоимость за 1 кубометр с доставкой колеблется в пределах 4-5 тысяч рублей и зависит от сезона, региона расположения, отдаленности стройплощадки (конечного пункта доставки) от места изготовления, применяемых добавок, параметров отдельных компонентов смеси.

Для частного строительства возможно самостоятельное приготовление бетона в небольших объемах.

Схема:

Приобретите необходимое количество ингредиентов для бетонной смеси.Подготовьте ёмкость для замешивания, лопаты, ведра, мотыгу, средства индивидуальной защиты.Засыпьте в ёмкость цемент, мелкозернистый наполнитель и добавки, перемешав ингредиенты до однородного состояния.Добавьте в смесь воду, вливая её постепенно порциями по 5-10 литров и перемешивая раствор. Не допускайте образования расслоений, комков, неоднородностей.Засыпьте крупнозернистый заполнитель в пластичную массу, равномерно распределяя щебень по её структуре.Интенсивно перемешайте бетонную смесь в течение 15 минут.

Определение качества

Схема производства цемента сухим способом.

Цемент используется очень широко, и выполненные работы напрямую зависят от его качества. Подделок на строительном рынке более чем достаточно. Если вы сомневаетесь в качестве цемента и хотите убедиться в нем, это можно сделать без исследований в лаборатории.

Вы должны понимать, что на цементе экономить не стоит. Поэтому, если заявленный М500 стоит подозрительно дешево, не обольщайтесь. Если все-таки хотите получить представление о выбранном составе, изготовьте образец, скатайте из цемента колбаску диаметром примерно 10 см и 2 см длиной. Качество любого цемента зависит от нахождения в нем вяжущих веществ. Сделанный вами образец должен начать схватываться в течение 30-40 минут. Если это происходит быстрее или медленнее, цемент, скорее всего, некачественный.

Обратите внимание, как происходит схватывание вашего образца. Равномерный процесс должен происходить без трещин и деформаций.

Схватывание начинает происходить сразу же после замешивания, но, если готовый раствор перемешать, к нему возвращается пластичность.

Профессионалы могут определить качество, глядя на внешний вид. Если вы видите мелкодисперсный порошок с высокой массой, это качественный состав.

Цвет может варьироваться от светло- до темно-серого. Зеленоватый оттенок отнюдь не является недостатком, наоборот, он свидетельствует о наличии в составе оксида железа. Такой бетон после затвердевания имеет отличные характеристики прочности.

Попробуйте растереть между пальцами небольшое количество порошка. Если вам попадаются острые камушки и частички, это цемент плохого качества. В качественном составе все частички имеют скругленную форму. Не беспокойтесь, если порошок начинает слипаться под вашими пальцами, – это вполне нормальное явление.

Приобретайте цемент только у производителей, имеющих хорошую репутацию, и при наличии гарантии качества.

Видео: как самостоятельно сделать гидробетон с дегидролом

Гидротехнический бетон – сложный материал, создание которого – ответственная и кропотливая задача. При его выборе учитывают как состав, так и геологические, климатические и ряд других факторов. Правильно выбранный материал обеспечит надежность и долговечность гидротехнических сооружений.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...