Специальные бетоны. Часть 2

Гидротехнический бетон применяется для строительства плотин, набережных, каналов и других сооружений, которые постоянно или периодически подвергаются воздействию воды. Классы тяжелых гидротехнических бетонов по прочности на сжатие: В7,5- В40. Марки по морозостойкости: F100- F500, выбирают в зависимости от климатических условий. Марки по водонепроницаемости; W4-W12, выбирают в зависимости от напорного градиента. Гидротехнические бетоны должны быть водостойкими, трещино-стойкими и по возможности дешевыми.

В зависимости от воздействия воды, воздуха и других сред различают бетон наружной зоны гидротехнических сооружений, непосредственно соприкасающийся с водной или воздушной средой, и бетон внутренней зоны. В свою очередь, бетоны наружной зоны подразделяют на подводный, находящийся в зоне переменного уровня воды, и надводный. В наиболее тяжелых условиях эксплуатации работает бетон, расположенный в зоне переменного уровня воды. Так как он всегда влажный, то при изменении влажности вода, мигрируя, расшатывает структуру бетона. Такой бетон подвергается многократным воздействиям положительных и отрицательных температур, поэтому должен быть морозостойким. В зоне переменного уровня воды находятся водосливные части плотин, морские причалы, градирни, в которых охлаждается вода на теплоэлектростанциях и металлургических предприятиях. Для таких бетонов важно правильно выбрать вид, марку и количество цемента, применять морозостойкие заполнители, тщательно производить работы по бетонированию. Бетон внутренней зоны защищен от непосредственного воздействия окружающей среды наружным бетоном и к нему предъявляются менее жесткие требования по плотности, прочности, водонепроницаемости, морозостойкости. Для бетона внутренней зоны выбирают цементы, которые при твердении выделяют мало теплоты (во избежание трещинообразования из-за возможных температурных напряжений): шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, которые дешевле портландцементов за счет введения активных гидравлических добавок и являются водостойкими. Для подводных зон применяют бетоны на основе гидрофобного и пластифицированного портландцемента. Для сооружений, работающих в морских условиях, применяют бетоны на основе сульфатостойкого портландцемента. Для особо ответственных гидротехнических coоружений используют цементы, удовлетворяющие специальным техническим требованиям.

Водопоглощение гидротехнического бетона определяют на образцах стандартных размеров в возрасте 28 сут, высушенных до постоянной массы методом капиллярного всасывания. При этом водопоглощение бетона зоны переменного уровня не должно превышать 5 % (от массы высушенного образца), для бетонов других зон - не более 7 %. Нормируются также величины линейной усадки и набухания образцов в возрасте 28 и 180 сут.

Жаростойкие бетоны применяются в условиях длительного действия высоких температур (для футеровки печей и вагонеток, для устройства фундаментов промышленных печей, дымовых труби и т. п.) или при кратковременных воздействиях высоких температур. Цементный тяжелый бетон может достаточное время coxpaнять и даже увеличивать прочность при температурах до 100 ºС за счет дальнейшей гидратации цемента. Однако при более высоких температурах в цементном камне происходит обезвоживание гидросиликатов кальция, гидроалюмината кальция и разложение Са(ОН)₂ с образованием СаО. При последующем воздействии влаги вновь образуется Са(ОН)₂, реакция протекает с увеличением объеме и может вызвать растрескивание бетона. Поэтому при длительных воздействиях высоких температур (до 1580 ºС) необходимо применять жаростойкие бетоны, а при температурах 1580- 1770 ºС - огнеупорные бетоны. Эти бетоны по средней плотности могут быть особо тяжелыми, тяжелыми, облегченными, легкими, ячеистыми. Для их изготовления используют вяжущие вещества:

1. портландцемент, в состав которого вводят тонкоизмельченный материал, содержащий активный Si02, который реагирует с Са(ОН)2 при температуре 700 -900 ºС и связывает его;

2. глиноземистый цемент;

3. высокоглиноземистый цемент; алюмофосфатное вяжущее;

4. жидкое стекло с добавкой, ускоряющей его твердение, например Na2SiF6;

5. шлакопортландцементы.

Если бетон одновременно работает в условиях высоких температур (до 1000ºС) и кислых сред, то целесообразно использовать вяжущие вещества на жидком стекле. Еще более высокой стойкостью к высоким температурам (свыше 1580 ºС) обладает высокоглиноземистый цемент, содержащий 65 - 80% глинозема А12Оэ. Используя этот цемент и высокоогнеупорные заполнители, изготовляют бетоны, эксплуатирующиеся при температурах до 1700ºС. В этих же условиях применяют бетоны на фосфатных и алюмофосфатных связующих веществах; такие бетоны имеют небольшую огневую усадку и хорошо сопротивляются истирающим воздействием.

Заполнители для жаростойких бетонов должны сохранять свои свойства при длительных воздействиях высоких температур. К ним относятся: хромитовые руды, бой магнезита, щебень из базальтов и диабазов, щебень из кирпичного боя и бескварцевых сиенитов, габбро и др. В зависимости от температуры эксплуатации выбирают соответствующие заполнители. Например, при температурах 700 - 900 ºС применяют бой обычного кирпича, а при более высоких температурах заполнители должны быть из огнеупорных материалов; шамотных, хромомагнезитовых, хромитовых руд и др.