4.4 Специальные бетоны

4.4.1 Гидротехнические бетоны

К гидротехническим относят тяжелые бетоны, применяемые для строительства гидротехнических сооружений – плотин, шлюзов, набережных и т.п. Их подразделяют на подводный, для зоны переменного уровня воды, надводный. Кроме того, вышеперечисленные бетоны в свою очередь могут быть массивными и не массивными, для напорных и безнапорных конструкций, для наружной и внутренней зон.

Зона переменного уровня воды распространяется на 1 м ниже наиболее низкого уровня воды и на 1 м выше наиболее высокого ее уровня. Ниже этой зоны находится подводная, выше – надводная. Массивные бетоны имеют толщину более 1 м, не массивные – менее 1 м, бетоны наружной зоны имеют толщину до 1 м, внутренней – более 1 м.

К гидротехническому бетону предъявляются требования по водонепроницаемости, морозостойкости, прочности при сжатии и растяжении, стойкости к агрессивному действию воды, по тепловыделению.

По водонепроницаемости гидротехнические бетоны имеют марки W2, W4, W6, W8, W12. Для бетона речных сооружений с учетом длительности строительства марка бетона назначается в возрасте 180 суток, для морских – 28 суток.

Марки по водонепроницаемости назначаются для бетонов всех видов. Они определяют их плотность и долговечность.

Для бетона напорных конструкций марка устанавливается из расчета получения водонепроницаемого бетона. Она зависит от напорного градиента, определяемого как отношение максимального напора (H) к толщине конструкции (B) в метрах со значениями, приведенными в таблице 4.28.

Таблица 4.28 – 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 водонеп-роницаемости	W4	W6	W8	W12

Для бетона внутренней зоны допускается назначать марку по водонепроницаемости W2. Для получения водонепроницаемых бетонов регулируется его плотность, зависящая в первую очередь от В/Ц (таблица 4.29). Кроме того, в дополнение могут быть использованы другие методы, освещенные в 4.2.5.

Таблица 4.29 – В/Ц, обеспечивающие водонепроницаемость и морозостойкость бетона

Условие 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 оС	0,50	0,55	0,55	0,60
– в умеренных и мягких климатических условиях со среднемесячной температурой соответственно от –5 до –15 и от 0 до –5 оС	0,55	0,60	0,60	0,65
В частях сооружений подводной зоны:
– напорных	0,55	0,60	0,60	0,65
– безнапорных	0,60	0,65	0,65	0,65
В надводных частях сооружений	0,65	0,65	0,70	0,70

По морозостойкости гидротехнические бетоны подразделяются на марки F50, F100, F150, F200, F300, F400 и F500. Они определяются испытанием бетонных образцов в возрасте 28 суток. Требования по морозостойкости предъявляются к бетонам наружной зоны переменного уровня воды и надводного бетона. Марки по морозостойкости назначаются в зависимости от климатических условий и количества циклов попеременного замораживания и оттаивания в течение года. Для бетона зоны переменного уровня воды их значения приведены в таблице 4.30.

Таблица 4.30 – Назначение марок гидротехнического бетона по морозостойкости

Климатические условия	Наибольшее число циклов
	До 50	От 50 до 75	От 75 до 100	От 100 до 150	От 150 до 200
Умеренные (среднемесячная температура наиболее холодного месяца – от 0 до – 10 оС)	50	100	150	200	300
Суровые (при среднемесячной температуре наи-более холодного месяца от –10 до –20 оС)	100	150	200	300	400
Примечание – При числе циклов более 200 и температуре ниже минус 20 оС марки бетона по морозостойкости назначаются особо.

Долговечность бетона зависит от В/Ц, которое нормируется и принимается по таблице 4.29. Для повышения морозостойкости учитывается влияние различных факторов, освещенных в 4.2.5.

Проектная прочность гидротехнического бетона для речных сооружений нормируется в возрасте 180, для морских – 28 суток.

По прочности на сжатие ГТБ подразделяется на классы B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B40; B45; B50; B55 и B60, по прочности на растяжение – на классы B_t0,8; B_t1,2; B_t1,6; B_t2,0; B_t2,4; B_t2,8; B_t3,2.

Требования к материалам для гидротехнического бетона зависят от условий эксплуатации его в конструкциях.

Для подводного бетона следует применять пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент как наиболее водостойкие. Допускается применять портландцементы без минеральных добавок и с минеральными добавками.

При сульфатной агрессивности воды необходимо применять сульфатостойкие портландцементы.

Для бетона переменного уровня воды, эксплуатируемого в наиболее тяжелых условиях, лучшим считается сульфатостойкий портландцемент. Допускается применять портландцемент с содержанием минерала C₃A до 8 %.

Для надводного бетона рекомендуется применять портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент.

Для бетона внутренней зоны следует использовать низкотермичные цементы – пуццолановый и шлакопортландцемент. Допускается применять портландцемент и портландцемент с минеральными добавками.

В качестве мелкого заполнителя для гидротехнического бетона применяют природный и искусственный песок с М_к от 1,5 до 3,5. Мелкий песок с М_и менее 2 следует применять в бетонах с пластифицирующими добавками.

Допускаемое содержание примесей в песке не должно превышать значений, приведенных в таблице 4.31.

Таблица 4.31 – Требования к песку по содержанию примесей

Вид примесей	Бетон надводный	Бетон зоны переменного уровня воды	Бетон подводный и внутренней зоны
Глина и мелкие пылевидные фракции, % по массе, не более	3	2	5
Сернистые и сернокислые соединения в пересчете на SO3, % по массе, не более	1	1	1
Слюда, % по массе, не более	3	1	3

Дробленый песок должен иметь достаточную для получения требуемой марки бетона морозостойкость.

Органические примеси в песке не должны окрашивать раствор едкого натра в колориметрической пробе в цвет, темнее эталона.

В качестве крупного заполнителя для гидротехнического бетона применяют щебень из изверженных и осадочных горных пород и щебень из гравия с размерами зерен от 5 (3) до 150 мм марок, не менее указанных в таблице 4.32.

Таблица 4.32 – Требования к щебню по прочности

Назначение бетона	Марка по прочности щебеня
	из изверженных пород	из осадочных пород	из гравия
Бетон зоны переменного уровня воды	1000	800	1000
Бетон подводной, внутренней и надводной зон.	800	600	800

Марка щебня по прочности из изверженных пород должна превышать прочность бетона не менее чем в 2,5 раза, а из осадочных пород – не менее чем в 2 раза.

Средняя плотность и водопоглощение зерен щебня не должны превышать значений, приведенных в таблице 4.33.

Таблица 4.33 – Требования к щебню по средней плотности и водопоглощению

зерен

Назначение бетона	Средняя плотность зерен щебня, кг/м3, не ниже	Водопоглощение по массе, %, не более
		для щебня из изверженных и метаморфических пород	для щебня из осадочных пород
Бетон зоны переменного уровня воды	2,5	0,5	1
Бетон подводной, внутренней и надводной зон	2,3	0,8	2

Содержание примесей в крупном заполнителе не должно быть выше значений, приведенных в таблице 4.34.

Таблица 4.34 – Требования к крупному заполнителю по содержанию примесей

Вид примесей	Бетон надводный	Бетон зоны переменного уровня воды	Бетон подводный и внутренней зоны
Глина и мелкие пылевидные фракции, % по массе, не более	1,0	1,0	2,0
Сернистые и сернокислые соединения, % по массе, не более	0,5	0,5	0,5
Слюда, % по массе, не более	2,0	1,0	3,0