Специальные виды бетона 2 (стр. 2 из 6)

Классификация бетона по назначению — обычные и специальные бетоны

В соответствии с областью применения бетоны делятся на две основные группы: обычные и специальные. Обычные бетоны применяются в гражданском строительстве, производстве ЖБИ и ЖБК. Специальные бетоны предназначены для эксплуатации в особенных условиях: при повышенной влажности, сверхвысокой температуре, под воздействием кислот или радиоактивного излучения.

Гидротехнический бетон — специальный бетон, применяющийся при строительстве дамб, плотин, мостов, систем водопровода и канализации, мелиорационных каналов и других объектов, эксплуатация которых проходит в условии повышенной влажности. Закономерно, что гидротехнические бетоны должны обладать высокой водостойкостью (сохранять свою структуру при длительном контакте с водой, не разбухать, сохранять прочность, предохранять арматуру от коррозии) и водонепроницаемостью (не пропускать воду, в том числе и под давлением). Такой бетон должен иметь высокую морозостойкость (сохранять прочность после многочисленных циклов замораживания-оттаивания), быть химически нейтральным.

Водоцементное соотношение, обеспечивающие водонепроницаемость и морозостойкость бетона

Условия эксплуатации бетона	Железобетонные конструкции		Бетонные и малоармированные конструкции
	в морской воде	в пресной воде	в морской воде	в пресной воде
В частях сооружений, расположенных в зоне переменного уровня воды в суровых климатических условиях со среднемесячной температурой ниже 15°С	0,5	0,55	0,55	0,6
В умеренных и мягких климатических условиях со среднемесячной температурой соответственно от -5 до -15 и 0 до-5°С	0,55	0,6	0,6	0,65
В частях сооружений подводной зоны:
напорных	0,55	0,6	0,6	0,65
безнапорных	0,6	0,65	0,65	0,65
В надводных частях сооружений	0,65	0,65	0,7	0,7

Требования к гидротехническому бетону достаточно высоки, так что изготовление полностью монолитных конструкций было бы дорого. Чаще всего, при строительстве одного объекта используются три разных типа гидротехнического бетона. Первый тип — подводный бетон — находится под водой всё время эксплуатации, в качестве вяжущего для этого бетона используются портландцементы, шлакопортландцементы или пуццолановые цементы. В самых сложных условиях находится бетон переменного уровня воды, он, будучи постоянно влажным, подвергается многократным перепадам температуры — замерзает и оттаивает, высыхает и снова намокает. Этот участок гидротехнической конструкции готовится из наиболее ответственных материалов: применяется только качественный портландцемент или шлакопортландцемент с обязательным введением в состав пластифицирующих добавок. Надводный бетон с водой не контактирует, так что может быть изготовлен на любых видах цемента.

Массивные гидротехнические конструкции не обязательно монолитно-бетонные, часто бетонной является только оболочка (мощность которой достигает трёх метров), а внутренний слой может заливаться менее ответственными бетонами или заполняться отсыпкой с уплотнением.

Морозостойкость гидротехнического бетона допустима в диапазоне от F50, до F300 (и выше). В лабораторных условиях морозостойкость рассчитывается таким образом: образцы бетона замораживаются (до – 15°C) и оттаивают (+5 - + 20°C). После завершения испытания образцы проверяются механической нагрузкой, успешный бетонный кубик должен утратить не более 15% от изначального показателя по прочности.

Водонепроницаемость гидротехнического бетона допустима от W2 до W12. Показатель водонепроницаемости зависит от того, какое давление воды способен выдержать образец бетона, прежде чем пропустить воду.

Назначение марки бетона по водонепроницаемости

Напорный градиент Н/В	До 5	От 5 до 10	От 10 до 12	12 и более
Марка бетона по водонепроницаемости	W4	W6	W8	W12

Химическая стойкость бетона не имеет единиц измерения. Так как для гидротехнических бетонов этот показатель крайне важен, при их производстве используются сульфатостойкие цементы со специальными добавками.

Жаростойкие бетоны. Чаще всего применяются при возведении промышленных объектов и агрегатов: при футеровке печей, облицовке котлов, при возведении дымовых труб ТЭЦ, в металлургическом производстве и т.д. При воздействии сверхвысоких температур в структуре бетона происходит ряд химических процессов, результатом которых становится обезвоживание кристаллогидратов и разложение гидроскида кальция, в результате реакции образуется СаО (оксид кальция). По мере остывания, влага снова приникает в объём бетона и оксид кальция гидратируется с резким увеличением объёма, структура бетона при этом разрушается, образуются многочисленные трещины. Наиболее эффективное средство предотвращения такого сценария — приготовление раствора бетона на тонкоизмельчённых материалах с добавлением активного кремнезёма.

В качестве огнеупорных бетонов применяются различные составы. Большое распространение получили бетоны на основе портландцемента с активными минеральными добавками (пемза, доменные гранулированные шлаки, зола). Целесообразно использование шлакопортландцемента, который изначально содержит некоторые из перечисленных добавок. Компоненты такого бетона широко распространены, что положительно сказывается на стоимости. С другой стороны, использование портландцементов в качестве жаростойких связано с некоторыми ограничениями. Во-первых, предел температуры, которую способен переносить такой бетон — 700°C. Во-вторых, бетоны на основе портландцементов подвергаются кислотной коррозии (источником которой может стать сернистый ангидрит в дымовых трубах).

Бетоны на жидком стекле напротив отлично переносят воздействие кислот. Их температурный предел достигает 1000°С.

Высокоглинозёмный цемент также может использоваться при производстве жаропрочного бетона. Содержание глинозёма в таком бетоне должной быть не ниже 65% (лучше 80%), также рекомендуется уделять внимание материалу заполнителя. Бетон на высокоглинозёмном бетоне может выдержать до 1580°С, а при использовании огнеупорного заполнителя — до 1700°С.

Отлично зарекомендовали себя бетоны на основе фосфатных связующих. Помимо высокого температурного предела (1700°С) они имеют высокую устойчивость к истиранию. Следует учитывать небольшую усадку этих бетонов после первого прокаливания.

Большое значение при производстве огнеупорного бетона имеет заполнитель. При этом важна равномерность температурного расширения заполнителя во всём объёме конструкции.

При температуре менее 700°С допустимо использовать бескварцевые и пористые горные породы (габбро, сиенит, диорит, пемзу и ли туфы).

При расчете на температурный потолок до 900°С в качестве крупного заполнителя выступают стабильные доменные шлаки или бой глиняного кирпича.

Специализированные огнеупорные материалы входят в состав наиболее стойких бетонов, рассчитанных на температуру до 1700°С. Крупным заполнителем в таких бетонах является хромированная руда, бой шамотных, хроммагнезитовых и прочих огнеупорных изделий.

Кислотоупорный бетон. Наиболее популярным вяжущим веществом при производстве кислотоупорных бетонных смесей является жидкое стекло (силикат натрия или калия) в сочетании со специальными отвердителями (кремнефтористый натрий). Для повышения плотности в состав смеси вводятся минеральные порошки (молотый андезит, базальт, кварц и другие измельчённые кислотостойкие породы). В качестве мелкого заполнителя применяются кварцевые пески, крупный заполнитель — гранитный щебень.

Технология укладки кислотостойкого бетона несколько сложнее в сравнении с обычными цементными бетонами. Сначала отвердитель смешивается с минеральным порошком, затем вводятся заполнители, последним добавляется вяжущее. Твердение должно происходить в тёплой и сухой воздушной среде (не ниже 10°С), желательно смесь прогреть при температуре не менее 80°С в течении 5-8 часов. Рекомендуется окислить конструкцию после окончательного затвердения — смочить раствором соляной или серной кислоты.

Примерные составляющие кислотоупорного бетона

Составляющие	Кислотоупорный бетон на жидком стекле, кг/м3		Кислотоупорный бетон на жидком стекле с полимерными добавками (силикатполимербетон), кг/м3
	состав 1	состав 2	состав 1	состав 2	состав 3	состав 4
Щебень фракций, мм:
андезитовый 5-10	370	150	160-200	170	-	-
кварцевый 10-20	680	300	280-320	340	-	-
гранитный 20-40	-	660	520	510	800	1200
Песок кварцевый фракции 0,15-5 мм	525	525	630	560	600	570
Тонкомолотый наполнитель - андезитовая мука (тонкого помола менее 0,15)	525	525	400	500	400	360
Жидкое стекло удв. 1,4 - 1,42×104 Н/м3	300	300	230-250	215	300	280
Кремнефтористый натрий	45	45	35-37	31	50	42
Фуриловый спирт	-	-	8-14	-	10	8,4
Полимерный компаунд	-	-	-	13	-	-
Сульфенол	-	-	-	-	-	0,56
ГКЖ 10(11)	-	-	-	-	2	-
Катапин	-	-	-	-	-	0,84

При правильном подборе компонентов, кислотоустойчивые бетоны могут достигать по прочности на сжатие 200 кг/см². Правильно приготовленный кислотоупорный бетон стоек к воздействию концентрированных кислот (кроме НF), а вот вода способна привести изделие из такого бетона в негодность в течение 5-10 лет, щелочные растворы справятся с этой задачей ещё быстрее.
В промышленности кислотоупорные бетоны применяются как альтернатива более дорогим материалам: свинцовым пластинам, тёсанному природному камню, кислотоупорной керамике. Применяется для защиты конструкций и сооружений от воздействия агрессивных сред, часто металлические и железобетонные конструкции покрываются слоем кислотоупорного бетона. Привычная сфера применения — строительство ёмкостей и резервуаров в химической промышленности, из кислотостойкого бетона изготавливается специализированная облицовочная плитка.