Особые бетоны
Гидротехнический
бетон предназначается для конструкций,
находящихся в воде или периодически
соприкасающихся с водой, поэтому он
должен обладать свойствами, необходимыми
для длительной нормальной службы этих
конструкций в данных климатических и
эксплуатационных условиях.
Гидротехнический
бетон должен иметь минимальную стоимость
и удовлетворять требованиям по прочности,
долговечности, водостойкости,
водонепроницаемости, морозостойкости,
тепловыделению при твердении, усадке
и трещиностойкости. Противоречивые на
первый взгляд требования высокого
качества и низкой стоимости можно
выполнить, если выделить наружную зону
массивного сооружения, подвергающуюся
непосредственному влиянию среды, и
внутреннюю зону.
Бетон
наружной зоны в зависимости от расположения
в сооружении по отношению к уровню воды
делят на бетон подводный (находящийся
постоянно в воде), переменного уровня
воды и надводный, находящийся выше
уровня воды.
В
самых суровых условиях бетон, расположенный
в области переменного уровня воды,
многократно замерзает и оттаивает,
находясь все время во влажном состоянии.
Это же относится к бетону водосливной
грани плотин, морских сооружений
(причалов, пирсов, молов и т.д.), градирен,
служащих для охлаждения оборотной воды
на тепловых электростанциях, предприятиях
металлургической и химической
промышленности. Этот бетон должен
обладать высокой плотностью и
морозостойкостью.
Бетон
внутренней зоны
Бетон
внутренней зоны массивных конструкций
защищен наружным бетоном от непосредственного
воздействия среды. Главное требование
к этому бетону - минимальная величина
тепловыделения при твердении, так как
неравномерный разогрев массива может
вызвать образование температурных
трещин. Малое тепловыделение имеет
шлакопортландцемент, поэтому его и
применяют для внутримассивного бетона
наряду с пуццолановым портландцементом.
Требования к физико-механическим
свойствам бетона внутренней зоны не
столь высоки: марки по прочности М100,
М150, по водонепроницаемости W2, W4.
Марку
бетона по водонепроницаемости назначают
в зависимости от напорного градиента,
равного отношению максимального напора
к толщине конструкции или к толщине
бетона наружной зоны конструкции (при
наличии зональной разрезки):
Напорный
градиент до 55-1010-1212 и более
Марка бетона
по водонепроницаемостиW4W6W8W12
Для
конструкций с напорным градиентом более
12 на основании опытов могут назначаться
марки по водонепроницаемости выше W12.
Стойкость
бетона к воздействиям среды определяется
комплексом его свойств: морозостойкостью,
малым водопоглощением, небольшими
деформациями усадки.
Марку
бетона по морозостойкости назначают в
зависимости от климатических условий
и числа расчетных циклов попеременного
замораживания и оттаивания в течение
года. Установлены следующие марки
гидротехнического бетона по морозостойкости:
F100, F150, F200, F300, F400, F500.
Водопоглощение
гидротехнического бетона характеризуется
величиной капиллярной всасываемости
при погружении в воду образцов 28-суточного
возраста, высушенных до постоянной
массы при температуре 105°С.
Водопоглощение
бетона зоны переменного уровня воды не
должно превышать 5% от массы высушенных
образцов), для бетонов других зон - не
более 7%.
Линейная
усадка бетона при относительной влажности
воздуха 60% и температуре 18°С в возрасте
28 сут не превышает 0,3 мм/м, в возрасте
180 суток - 0,7 мм/м. Предельно допустимые
величины набухания установлены: в
возрасте 28 сут - 0,1 мм/м, 180 сут -0,3 мм/м (по
сравнению с высушенными до постоянной
массы при 60°С эталонными образцами).
Жаростойкий
бетон
Жаростойкий
бетон предназначается для промышленных
агрегатов (облицовки котлов, футеровки
печей и т.п.) и строительных конструкций,
подверженных нагреванию (например, для
дымовых труб). При действии высокой
температуры на цементный камень
происходит обезвоживание кристаллогидратов
и разложение гидроксида кальция с
образованием СаО. Оксид кальция при
воздействии влаги гидратируется с
увеличением объема и вызывает
растрескивание бетона. Поэтому в
жаростойкий бетон на портландцементе
вводят тонко измельченные материалы,
содержащие активный кремнезем.
Жаростойкий
бетон изготовляют на портландцементе
с активной минеральной добавкой (пемзы,
золы, доменного гранулированного шлака,
шамота).
Шлакопортландцемент
уже содержит добавку доменного
гранулированного шлака и может успешно
применяться при температурах до 700°С.
Портландцемент и шлакопортландцемент
нельзя применять для жаростойкого
бетона, подвергающегося кислой коррозии
(например, действию сернистого ангидрида
в дымовых трубах). В этом случае следует
применить бетон на жидком стекле. Он
хорошо противостоит кислотной коррозии
и сохраняет свою прочность при нагреве
до 1000°С.
Еще
большей огнеупорностью (не ниже 1580°С)
обладает высокоглиноземистый цемент
с содержанием глинозема 65-80%; в сочетании
с высокоогнеупорным заполнителем его
применяют при температурах до 1700°С.
Столь
же высокой огнеупорности позволяют
достигнуть фосфатные и алюмофосфатные
связующие: фосфорная кислота алюмофосфаты
и магнийфосфаты.
Жаростойкие
бетоны на фосфатных связующих можно
применять при температурах до 1700°С,
они имеют небольшую огневую усадку,
термически стойки, хорошо сопротивляются
истиранию.
Заполнитель
для жаростойкого бетона должен быть не
только стойким при высоких температурах,
но и обладать равномерным температурным
расширением.
Бескварцевые
изверженные горные породы как плотные
(сиенит, диорит, диабаз, габбро), так и
пористые (пемза, вулканические туфы,
пеплы) можно использовать для жаростойкого
бетона, применяемого при температурах
до 700°С.
Для
бетона, работающего при температурах
700-900°С, целесообразно применять бой
обычного глиняного кирпича и доменные
отвальные шлаки с модулем основности
не более 1, не подверженные распаду.
При
более высоких температурах заполнителем
служат огнеупорные материалы: кусковой
шамот, хромитовая руда, бой шамотных,
хроммагнезитовых и других огнеупорных
изделий.
Кислотоупорный
бетон
Вяжущим
для кислотоупорного бетона является
жидкое стекло с полимерной добавкой.
Для повышения плотности бетона вводят
наполнители: кислотостойкие минеральные
порошки, получаемые измельчением чистого
кварцевого песка, андезита, базальта,
диабаза и т.п. В качестве отвердителя
используют кремнефтористый натрий, в
качестве заполнителя - кварцевый песок,
щебень из гранита, кварцита, андезита
и других стойких пород. После укладки
с вибрированием бетон выдерживает не
менее 10 сут на воздухе (без поливки) при
15-20°С. После отвердения рекомендуется
поверхность бетона «окислить»,
т.е. смочить раствором серной или соляной
кислот. Кислотоупорный бетон хорошо
выдерживает действие концентрированных
кислот; вода разрушает его за 5-10 лет,
щелочные растворы разрушают быстрее.
Кислотоупорный бетон применяют в
качестве защитных слоев (футеровок) по
железобетону и металлу.
Бетон
для защиты от радиоактивного воздействия
Материалы,
применяемые для сооружения бетонной
защиты, должны обеспечить возможно
большую плотность бетона и определенное
содержание водорода - обычно в виде
воды, связанной с вяжущим.
Вяжущим
служит портландцемент или шлакопортландцемент,
который выделяет при гидратации немного
тепла и поэтому хорошо зарекомендовал
себя в массивных защитных конструкциях.
В
качестве заполнителей используют
тяжелые природные или искусственные
материалы. Для особо тяжелого бетона
применяют в качестве заполнителя близкие
по своим свойствам железные руды -
магнетит и гематит с содержанием железа
не менее 60%. Бурый железняк (лимонит)
позволяет значительно повысить содержание
связанной воды в гидратном бетоне.
Баритовые
руды (или барит), содержащие около 80%
сульфата бария, применяют как мелкий и
крупный заполнитель. Металлический
крупный заполнитель получают из отходов
металлообрабатывающихзаводов, мелким
заполнителем служит кварцевый или
лимонитовый песок, а также чугунная
дробь. Свинцовая дробь дорогая и ее
применяют при малой толщине защиты, для
заделки отверстий в конструкциях, когда
требуется бетон с повышенными защитными
свойствами. Плотность бетона на
металлическом заполнителе достигает
6000 кг/м3.
Бетон
должен иметь заданную марку по прочности
и относительно низкий модуль упругости,
что позволяет снизить величину
растягивающих напряжений во внешней
зоне защиты, вызываемых односторонним
нагревом. Кроме того, бетон, расположенный
у активного корпуса реактора, должен
обладать достаточной стойкостью к
воздействию излучений, быть огнестойким
и жаростойким даже при температурах,
возможных при аварийном режиме реактоpa.
Для массивных конструкций желательно
меньшая теплота гидратации цемента и
минимальная усадка бетона (для
предотвращения температурных и усадочных
трещин), а также небольшая величина
коэффициента температурного расширения.
Серный
бетон
Серный
бетон представляет собой смесь сухих
заполнителей -щебень, песок, минеральная
мука, нагретых до 140-150°С, и расплавленного
серного вяжущего при температуре
перемешивания 145-155°С. Использование
серы в строительстве известно с середины
прошлого века: в виде растворов и мастик
для заливки швов каменных кладок, для
заделки металлических стоек перил
лестничных маршей и заделки металлических
связей каменных конструкций взамен
расплавленного свинца.
Процесс
получения серного бетона основан на
свойстве серы изменять свою вязкость
при различной температуре - при 1,19-122°С
сера полностью переходит из кристаллического
состояния в расплав. В качестве
заполнителей используют кислотоупорный
цемент, андезитовую или кварцевую муку,
кварцевый песок и другие кислотостойкие
минеральные наполнители. Во многих
странах серный бетон применяют для
изготовления свай, фундаментов, емкостей,
покрытий дорог и химстойких полов.
Компания:
Завод ЖБК, ЗАО "Стройдеталь-2"