2874 подписчика

Специальный бетон: бетон для особых задач

5 декабря 20225 дек 2022

365

7 мин

Оглавление

Гидротехнический бетон
Дорожный бетон
Радиационно-защитный бетон

Бетон на первый взгляд имеет очень простой состав: смесь вяжущего вещества (обычно цемента) с сухим заполнителем. Но это дает огромный простор для инноваций. Ведь если поменять качества этих двух компонентов или использовать специальные добавки, то можно получить материал с принципиально новыми свойствами. Такой бетон называют специальным.

Специальные бетоны можно условно поделить на три группы:

Бетон для особых задач
Бетон с особыми свойствами
Архитектурный (декоративный) бетон

В этой статье мы расскажем о первой группе. О других вы сможете прочитать в наших следующих статьях.

Бетон для особых задач должен обладать целым рядом специфических свойств. Они заточены на использование в какой-то узкой сфере – как правило, в промышленности или строительстве инженерных объектов.

В эту группу входит бетон:

Гидротехнический
Дорожный
Радиационно-защитный
Электроизоляционный

Ниже мы рассмотрим каждую разновидность более детально.

Гидротехнический бетон

В любом строительном материале есть крохотные каналы, через которые в него может попадать влага. Это поры, трещины, пустоты и прочие полости. Они есть даже в таком плотном монолитном материале как бетон. И из-за них он со временем разрушается – отсюда известное выражение «вода камень точит».

Часто людям приходится возводить конструкции, которые частично или полностью погружены в воду. Обычный бетон для этой задачи не подойдет: постоянный напор воды со временем его разрушит. Поэтому в таких сооружениях используют особую разновидность – гидротехническую.

Для нее главным образом важны следующие характеристики:

Водонепроницаемость
Она характеризует способность бетона не пропускать сквозь себя воду под давлением. Для гидротехнических сооружений используют материал марок W2-W20, тогда как в обычных работах бетон марки W8 и выше практически не применяют.
Прочность на сжатие и растяжение
Большой объем воды весит очень много и сильно давит на подводные конструкции. Бетон должен выдерживать эту нагрузку. Прочность обозначается классом (буква B) или маркой (М). Этот показатель для гидротехнического бетона колеблется в пределах от B5 (М75) до B40 (М500), но может быть и выше.
Морозостойкость
При минусовой температуре вода, застрявшая в порах бетона, увеличивается в объеме и давит на него изнутри. Морозостойкость – это способность материала многократно выдерживать такое расширение. В зависимости от этого показателя бетоны делятся на марки, которые обозначаются буквой F. У гидротехнической разновидности показатель должен быть не меньше F50, а иногда он достигает и F1000.

Эти свойства обеспечивают бетону долгую эксплуатацию при постоянном погружении в воду. Но чтобы их добиться, нужны особые технологии изготовления материала.

К ним относятся:

Использование высококачественных заполнителей и цемента
В особо суровых условиях – замена цемента полимерным вяжущим
Использование уплотняющих добавок (минеральных порошков)
Использование гидрофобизирующих добавок
Тщательное уплотнение смеси после заливки
Защитные гидроизоляционные пропитки

Полученный таким образом материал долго выдерживает разрушительное воздействие воды (даже морской) и перепадов температуры.

Его используют при строительстве:

Гидротехнических сооружений: дамб, плотин, водохранилищ, судоходных шлюзов и так далее
Пристаней и причалов
Канализационных систем, водосборных коллекторов и стоков
Трубопроводов
Метро и подземных сооружений

Больше узнать об этом материале вы можете в статье Применение гидротехнического бетона.

Дорожный бетон

Россия, в отличие от США и многих стран Европы, – страна асфальтовых дорог. Но и у нас дорожное строительство не обходится без бетона.

Его используют для обустройства:

Оснований дорог
Нижних слоев покрытия
Верхних слоев покрытия

Для всех этих работ – особенно в последнем случае – нужен особый материал.

Для дорожного бетона важны:

Прочность
Дорожные одежды подвергаются огромной нагрузке от постоянного потока машин. Поэтому бетон должен иметь очень хороший запас прочности. У материала для оснований класс по прочности должен быть не ниже В7,5 (М100), а для верхнего слоя покрытия – не ниже В22,5 (М300).
Истираемость
Колеса машин (особенно шипованные) со временем изнашивают покрытие дороги и вырывают из него зерна наполнителя. Это приводит к тому, что бетон стремительно разрушается. Поэтому для обустройства покрытий берут материал с высокой износостойкостью – как правило, марки G2 или G1.
Водонепроницаемость
Дорога круглый год находится под открытым небом, ее часто заливает дождем. Чтобы противостоять разрушению, дорожный бетон должен быть плотным и непроницаемым. Для таких работ берут материал марок W6-W12.
Морозостойкость
В течение года дорожное покрытие многократно замерзает и оттаивает. Более того – зимой его постоянно обрабатывают противогололедными реагентами. Чтобы бетон служил долго, его марка по морозостойкости должна быть не ниже F100-F200.

Качественная бетонная дорога может служить десятки лет – гораздо дольше, чем традиционное асфальтовое покрытие.

Но для получения такого результата нужно:

Использовать вяжущее высоких марок
Подбирать высокопрочные заполнители с минимальной истираемостью
Использовать уплотняющие и гидрофобизирующие добавки
Качественно уплотнять покрытие при помощи дорожного катка
На особо загруженных трассах – наносить поверхностный защитный слой (например, из битумно-минеральной смеси)

Больше узнать об этом материале вы можете в статье Применение дорожного бетона.

Радиационно-защитный бетон

Эту разновидность еще называют особо тяжелой. Ее плотность составляет свыше 2500 кг/м3. Это очень дорогой материал со специфическими свойствами. Как следует из названия, его главная особенность – это способность задерживать радиоактивное излучение.

Ее достигают за счет применения:

Особых вяжущих
Радиационно-защитный бетон должен быть гидратным – то есть содержать больше 3% химически связной воды. Такой бетон можно изготовить на основе глиноземного, быстротвердеющего, расширяющегося или напрягающего цемента.
Сверхтяжелых заполнителей
Вместо обычного щебня и песка в такой бетон замешивают барит, гематит, лимонит, магнетит или чугун. Плотность этих материалов варьируется в пределах от 3500 до 6000 кг/м3 (и даже выше).

Сфера применения этой разновидности бетона очень узкая.

Ее используют при строительстве:

Атомных электростанций и хранилищ радиоактивных отходов
Заводов по производству ядерного топлива
Баз хранения ядерного оружия
Исследовательских лабораторий
Помещений для радиолучевой диагностики и терапии

Больше узнать об этом материале вы можете в нашей статье Применение особо тяжелого бетона и специальном разделе Применение радиационностойкого бетона, который находится в статье Виды бетона и их применение.

Электроизоляционный бетон

Электрический ток – это явление безусловно полезное, но в то же время очень опасное для человека. Поэтому при установке электротехнического оборудования уделяют особое внимание изоляции. В частности, для этого используют конструкции из диэлектрического бетона. То есть такого, который не проводит ток.

Для такого материала не играют большой роли обычные показатели типа прочности и морозостойкости.

Более важное значение имеют:

Электрическая прочность
Это значение напряженности электрического поля, при котором в материале происходит «электрический пробой». Проще говоря – бетон превращается в полупроводник или проводник. Импульсная электрическая прочность материала должна составлять 60-140 кВ/см, а при переменном токе ее значение колеблется в пределах от 20 до 60 кВ/см.
Удельное сопротивление
Оно отражает способность материала сопротивляться распространению электрического тока. У проводников это значение очень низкое. Например, сопротивление медной проволоки – всего 1,68*10-8 Ом*м. А вот у диэлектриков показатель высокий. Так, у электроизоляционного бетона он составляет 109-1011 Ом*м.

Кроме того, для этого материала учитывают и другие диэлектрические характеристики, которые мы не будем описывать в рамках этой статьи. Они слишком специфические и вряд ли пригодятся вам в жизни.

Главный способ улучшить электроизоляционные свойства бетона – это свести к минимуму содержание влаги в нем. Ведь, как известно, недистиллированная вода – мощный проводник.

Для этого прибегают к таким методам:

Снижают водоцементное отношение (количество воды при замесе бетона) до минимума
Используют плотные заполнители с очень низкими показателями водопоглощения
Вводят уплотняющие и гидрофобизирующие добавки, чтобы повысить водонепроницаемость материала
Тщательно уплотняют бетон при заливке в опалубку
Покрывают материал гидроизоляционными смесями

Кроме того, в электроизоляционном бетоне нельзя использовать стальную арматуру или фибру. Ее заменяют стекловолоконными или композитными альтернативами.

Этот материал применяют в работах по: