§ 1. Гидротехнические 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. Из гидротехнического бетона возводят плотины, шлюзы, гидростанции, набережные, сооружения промышленной гидротехники (градирни, отстойники и т. п.). Эти сооружения возводятся на долгий срок, и их строительство требует огромного количества бетона.

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 (рис. 102).

Рис. 102. Гидротехнический зональный бетон: а — глухой плотины; б — водосливной плотины; 1 — подводный; 2 — переменного уровня; 3 — надводный; 4 — наружной зоны; 5 — внутренней зоны

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 служит бетон, расположенный в области переменного уровня воды, он многократно замерзает и оттаивает, находясь все время во влажном состоянии. Это же относится к бетону водосливной грани плотины, 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. Правильный выбор цемента, применение морозостойких заполнителей, подбор состава плотного бетона и тщательное производство бетонных работ обеспечивают получение долговечного бетона,

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; эти цементы экономичнее портландцемента и к тому же хорошо противостоят выщелачиванию Са(ОН)2. Требования к физико-механическим свойствам бетона внутренней зоны не столь высоки: марки по прочности Ml00, М150, по водонепроницаемости В2, В4.

Марку бетона по водонепроницаемости назначают в зависимости от напорного градиента, равного отношению максимального напора (м) к толщине конструкции (м) или к толщине бетона наружной зоны конструкции (при наличии зональной разрезки):

Напорный градиент	До 5	5 — 10	10 — 12	12 и более
Марка бетона по водонепроницаемости	В4	В6	В8	В12

Для конструкций с напорным градиентом более 12 на основании опытов могут назначаться марки по водонепроницаемости выше В12.

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: Мрз100, Мрз150, Мрз200, Мрз300, Мрз400, Мрз500.

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 сут — 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).

Применяют гидротехнический бетон для возведения монолитных сооружений и изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий. Сборные железобетонные конструкции используют для устройства мостовых переходов через плотины и при сооружении машинных зданий гидроэлектростанций. Такие конструкции целесообразно изготовлять на стендах вблизи строительной площадки или непосредственно на специально оборудованных железнодорожных платформах. Требуется тщательное омоноличивание стыков сборных элементов.

Сборный железобетон находит все более широкое применение в строительстве каналов, судоходных шлюзов и др. Одежду каналов часто выполняют из железобетонных плит заводского изготовления.

Железобетонные сваи используют при возведении причалов, устройстве оснований и т. п.

Долговечность железобетонных свай значительно повышается после пропитки битумом или полимером. Сваи, имеющие 100%-ную марочную прочность, сначала высушивают сухим воздухом в течение суток, а затем пропитывают битумом при температуре 120 — 170°С. Пропитку производят в автоклавах под давлением 1 — 1,2 МПа или в ваннах при нормальном давлении. В зависимости от плотности бетона и способа пропитки глубина пропитки колеблется от 1 до 5 см. Пропитка битумом значительно улучшается, если поверхность изделия. предварительно покрыть раствором ГКЖ-94. В этом случае можно обойтись без предварительной сушки изделий.

В энергетическом и промышленном строительстве все шире применяют железобетонные трубы взамен металлических труб. По сравнению с металлическими трубами бетонные и железобетонные трубы имеют ряд преимуществ: долговечны, дешевле металлических, на их изготовление требуется меньше металла.