Гідротехнічні бетони застосовують при зведенні споруд або їх частин, що знаходяться під постійною чи періодичною дією води (наприклад дамб, гребель, вузлів ГЕС). Особливістю застосування таких бетонів є необхідність забезпечувати довговічність споруд у специфічних експлуатаційних умовах. Властивості гідротехнічного бетону залежать від розміщення бетонованої конструкції щодо рівня води, її напору, масивності конструкції і кліматичних умов.
Тому гідротехнічний бетон поділяють на підводний, змінного рівня води і надводний. Також необхідно розрізняти масивний і немасивний гідротехнічний бетон, бетон внутрішньої і зовнішньої зон, бетон для напірних і безнапірних конструкцій.
Відповідно до проектних вимог бетон для гідротехнічних споруд повинен мати необхідну міцність при стиску (класи В7,5…В40) і розтягу (Вt0,8…Вt2,8), водостійкість, водонепроникність (W4…W12), морозостійкість (F50...F500) у віці 180 доби – для річкових споруд і 28 доби – для морських. Особливо жорсткі вимоги пред'являються для бетону змінного рівня води і надводних зон, масивних споруд.
При зведенні масивних споруд застосовуються спеціальні заходи для регулювання температурних напруг, що виникають у результаті тепловиділення бетону: підбір мінералогічного складу цементу, введення мінеральних і пластифікуючих добавок, охолодження сировинних матеріалів, використання льоду разом з водою замішування, зниження витрати цементу, інтенсивне виконання робіт у зимовий час.
При виборі цементу для гідротехнічного бетону враховують умови зведення і роботи споруд. Для зовнішніх зон масивного бетону, що працює в умовах заморожування і відтавання, доцільно використовувати портландцемент зі зниженим вмістом трикальцієвого алюмінату (≤8%) і помірним вмістом трикальцієвого силікату (≤50%). Для бетону внутрішніх зон і підвідного бетону доцільно використовувати цементи підвищеної водостійкості зі зниженим тепловиділенням – шлакопортландцемент і пуцолановий портландцемент. Для бетону надводних зон більш ефективно використання звичайного, а також пластифікованого і гідрофобного портландцементів.
Вимоги до дрібного заповнювача для гідротехнічного і звичайного важкого бетону практично збігаються: Мкр =1,5...3,5; припустимий вміст глинистих і пилуватих часток для бетону зони перемінного рівня води до 2% (0,5% глини в кусках), підвідного бетону – 4% (2%), надводного бетону – 3% (2%). При необхідному технологічному обґрунтуванні можливе застосування піску з Мкр менше 1,5, однак у такому випадку варто враховувати, що перевитрата цементу складе 8...20%.
У бетоні масивних гідротехнічних споруд, як крупний заповнювач звичайно застосовують щебінь або гравій з максимальною крупністю зерен до 120...150 мм. Використання заповнювача більшої крупності призводить до розшарування й ускладнює ущільнення суміші. Ефективним у цьому випадку є занурення каменю в шар бетонної суміші в процесі вібраційного ущільнення. Для одержання заповнювача з найбільшою щільністю, що забезпечує мінімальну витрату цементу, різні фракції змішують у необхідних співвідношеннях (табл. 1).
Таблиця1
Рекомендовані співвідношення між фракціями крупного заповнювача
|
Необхідна найбільша крупність зерен, мм |
Рекомендовані співвідношення, %, для фракцій, мм |
|||
|
5…20 |
20…40 |
40…80 |
80…150 |
|
|
30…40 |
45…60 |
40…55 |
— |
— |
|
60…80 |
25…35 |
25…30 |
35…50 |
— |
|
120…150 |
15…25 |
15…25 |
25…35 |
35...50…50 |
Таблиця 2
Максимально допустимі значення В/Ц
|
Умови роботи споруд |
Немасивні |
Зовнішня зона масивних |
||
|
Вода |
||||
|
морська |
прісна |
морська |
прісна |
|
|
Надводний бетон, що періодично омивається водою |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,65 |
|
Підводний бетон |
||||
|
у напірних спорудах |
0,55 |
0,58 |
0,56 |
0,58 |
|
у безнапірних |
0,6 |
0,62 |
0,62 |
0,62 |
|
Бетон зони змінного рівня |
||||
|
в особливо суворих кліматичних умовах
|
0,42 |
0,5 |
0,47 |
0,52 |
|
у суворих умовах |
0,45 |
0,5 |
0,47 |
0,52 |
|
у помірних умовах |
0,5 |
0,55 |
0,55 |
0,58 |
Таблиця 3
Граничні норми витрати цементу в гідротехнічному бетоні
|
Вид бетону |
Масивні споруди |
Аркові греблі |
Збірні гідро споруди |
|
Греблі |
|||
|
Бетон у зоні змінного рівня і на водозливі |
275 |
290 |
300 |
|
Бетон зовнішньої зони в підводних частинах |
240 |
— |
290 |
|
Бетон внутрішньої зони масивних гребель |
160 |
— |
— |
|
Бетон аркових гребель |
— |
280 |
— |
|
Бетон фундаментних частин у підошві гребель |
230 |
240 |
250 |
|
Бетон зуба греблі |
260 |
260 |
260 |
|
Інші споруди |
|||
|
Рисберми |
210 |
— |
— |
|
Понури |
260 |
— |
— |
|
Днища шлюзів |
250 |
— |
— |
|
Стінки шлюзів |
240 |
— |
— |
|
Кріплення укосів |
|||
| у підводній частині |
210 |
— |
— |
|
у зоні змінного рівня |
250 |
— |
— |
|
Будівля ГЕС |
270 |
— |
— |
Для підвищення рухливості, зниження витрати цементу і підвищення довговічності в гідротехнічних бетонах часто застосовують пластифікуючі добавки та повітрявтягувальні добавки. У зоні перемінного рівня води ефективно також застосування гідрофобізуючих добавок.
При підборі складу гідротехнічного бетону крім міцності і легковкладальності, необхідно враховувати також морозостійкість, водонепроникність і тепловиділення. Значення, що рекомендуються, В/Ц и витрати цементу з урахуванням цих показників наведені в табл. 2, 3.