Бетон для особых условий: морозостойкий, водонепроницаемый, жаропрочный

Ошибки в выборе марки бетона могут привести к серьезным последствиям. Особенно если возведение и эксплуатация объекта происходит в экстремальных условиях. Например, в Сибири, на Крайнем Севере, в прибрежных районах. Или когда конструкция подвергается повышенным нагрузкам: мосты, гидротехнические сооружения, аэродромные плиты, напольные покрытия в промышленных цехах, подземные объекты и т. д. В группе риска также проекты в условиях агрессивной среды, в первую очередь химические производства.

Данная проблема в России актуальна в связи с активным строительством объектов, подверженных повышенной нагрузке (мосты, автодороги, сфера ВПК, инфраструктура и т.д.), а также в регионах с суровым климатом. В связи с этим большое значение приобретает производство бетонов с особыми свойствами: морозостойких, огнеупорных, с повышенной водонепроницаемостью и других.

Ещё один фактор, повышающий актуальность изготовления специализированных бетонов: с 1 января 2025 года введен ряд изменений в ГОСТы, касающиеся бетона и ЖБИ. Новеллы направлены на повышение надежности и долговечности конструкций, улучшение экологичности и ресурсосбережения, увеличение безопасности и адаптации изделий под реальные условия эксплуатации. В частности, минимальный класс прочности бетона для дорожных плит увеличен до В30. Усовершенствованы требования к компонентам бетонных смесей. Внесено требование об обязательных промежуточных испытаниях на прочность, водонепроницаемость и морозостойкость непосредственно на объекте укладки посредством замеров на 3-й, 7-й и 14-й день.

Для придания материалу необходимых характеристик в процессе приготовления бетонной смеси вносят специальные добавки.

Морозостойкий бетон

Морозостойкость – способность бетона выдерживать многократное замораживание и оттаивание без потери своих эксплуатационных свойств. Это одна из важнейших характеристик материала, поскольку именно воздействие низких температур является наиболее частой причиной разрушения искусственного камня. В маркировке данный параметр обозначается литерой F с цифровым индексом. Цифра указывает на количество циклов замораживания-оттаивания, которые способен выдержать бетон без существенного снижения показателей прочности. Чем это число выше – тем дольше прослужит конструкция в условиях низких температур и частых заморозков. Как правило, бетоны с более высоким классом по прочности более устойчивы к отрицательным температурам.

Марки бетона по морозостойкости определяются путем лабораторного тестирования.

Морозостойкий бетон находит широкое применение в разных отраслях строительства и при возведении разнообразных сооружений. Особенно целесообразно его использование для следующих объектов:

• заливка несущих конструкций и фундаментов;
• дорожное и аэродромное покрытие;
• обустройство тротуаров, парковок, площадок и т. д.;
• наружные объекты – уличные лестницы, отмостки, стоки и другие;
• мосты и виадуки;
• гидротехнические и подземные сооружения.

В холодных климатических зонах рекомендуется расширить список, например, использовать морозостойкий бетон в изготовлении блоков, панелей и плит для сборного строительства.

Для повышения морозостойкости используют специальные добавки. Разрушение стройматериала под воздействием отрицательных температур связано в первую очередь с накоплением воды в порах и капиллярах монолита. Замерзая, она увеличивается в объеме, что и вызывает разрушение бетона. Поэтому методы повышения морозостойкости направлены в первую очередь на уменьшение пористости материала:

1. Воздухововлекающие добавки, в том числе
• анионные – соли лаурилсульфатов, лаурилэфирсульфатов и алкилбензолсульфонатов;
• амфотерные – амидобетаины, ко-сурфактанты;
• винсолы – соли, получаемые из древесной смолы.

2. Пластификаторы и гидрофобизаторы.
3. Мелкозернистые минеральные добавки – микрокремнезём, шлак, вулканический туф. Они заполняют пустоты в цементном растворе и прочно связывают его с заполнителями.
4. Механическое уплотнение бетонной смеси, армирование.

К морозостойким относят материалы с показателем F150 и выше. Для них существует классификация по морозостойкости:

• F150 – F300 – повышенная, выдерживают большие перепады температур, могут использоваться в регионах с суровым климатом и глубиной промерзания почвы зимой на несколько метров.
• F300 – F500 – высокая, подходят для возведения высотных зданий, объектов с переменным уровнем воды, строительства на грунтах с повышенной влажностью и неравномерным глубоким промерзанием на несколько слоев.
• F500 – F1000 – крайне высокая, применяются при строительстве высотных домов, промышленных зданий, масштабных гидротехнических сооружений.

Водонепроницаемый бетон

Водонепроницаемость – способность не пропускать воду вглубь конструкции под давлением. Марка бетона по водонепроницаемости обозначается буквой W с цифрами (W4–W20). Цифровое значение показывает оптимальное давление напора жидкости (в МПа*0,1), при котором отсутствует проникновение влаги.

Водонепроницаемые бетоны используются в тех случаях, когда эксплуатация возводимых объектов сопровождается высокой влажностью или непосредственно контактируют с водой:

• подводные конструкции;
• переменный уровень воды;
• надводные части сооружения.

Классификация водонепроницаемых бетонов:

1. Марка W6 (М350) – средний уровень. Применяются для устройства фундаментов, канализационных коллекторов, небольших бассейнов, изготовления монолитных ЖБИ, плит перекрытия.
2. Марка W8 (М400) – высокая водостойкость. Назначение – строительство объектов с повышенными требованиями к устойчивости к проникновению влаги. Например, фундаменты кирпичного дома, жилые здания в условиях повышенной влажности, бомбоубежища. Подходят для объектов, подвергающихся регулярному воздействию воды: производственные емкости для хранения жидких веществ, бассейны, канализация в обводненных грунтах, гидротехнические сооружения и другие.
3. Марки бетона W10 (М450) и выше – отличная водонепроницаемость. Сфера применения – ответственные объекты, которые должны выдерживать максимально тяжелые нагрузки в сложных условиях. Это банковские хранилища, гидротехнические и подземные сооружения, тоннели, резервуары промышленного назначения и т. д.

В индивидуальном строительстве водонепроницаемые бетоны необходимы для гидроизоляции фундаментов строений с подвалом, обустройстве гаражей и подвальных помещений, создании искусственных водоемов. Стройматериал с водоотталкивающими свойствами требуется на кислых грунтах и с высоко расположенными грунтовыми водами.

Методы повышения влагостойкости:

1. Различные гидрофобные добавки. Помимо основного эффекта, они повышают прочность и устойчивость к перепадам температур, улучшают пластичность смеси, защищают металлическую арматуру от коррозии. Наиболее распространены присадки на основе:
• алкоксисиланов;
• гидросодержащих силоксанов;
• алкилсиликанов калия.

2. Наружная гидроизоляция готовой бетонной поверхности. Используются традиционная (оклеечная, обмазочная) и кристаллическая (проникающая) технологии. Кристаллическая гидроизоляция более эффективна, так как вступает в реакцию с компонентами бетона и связывает поры и капилляры бетона на молекулярном уровне. Метод основан на превращении содержащейся в бетонной смеси воды в нерастворимые кристаллы. Востребованные составы – «Пенетрон», «Пенекрит», «Пенеплаг», «Пененабар». Техника применения: увлажненный участок бетонной поверхности покрывают грунтовочным слоем из раствора низкой плотности, затем наносят кристаллический гидроизоляционный раствор высокой плотности. Данный метод также повышает прочность материала и защищает арматуру от расширения и коррозии.
3. Уплотнение после укладки механическим способом с помощью виброустановки или подручными способами.

На водонепроницаемость могут негативно повлиять некоторые ошибки в ходе приготовления смеси:

• низкая плотность из-за некачественного перемешивания и плохого уплотнения;
• излишнее или недостаточное количество воды затворения;
• большая усадка из-за неправильного армирования и нарушения условий затвердения;
• чрезмерное внесение воздухововлекающих добавок;
• слишком большая скорость схватывания и застывания;
• преждевременный демонтаж опалубки;
• жесткие материалы герметизации швов.

Жаропрочный бетон

В состав бетона входит цемент, который при температуре +300°C начинает разрушаться. Для большинства объектов это некритично. Но в ряде случаев требуется материал, выдерживающие более высокие температуры, до +1000°C, и выше. Такой бетон называется жаропрочным и огнеупорным.

Он применяется в металлургии для изготовления промышленных печей и дымовых труб, строительстве горячих производственных цехов, метро и других подземных объектов. В строительной промышленности жаростойкие бетоны используют для производства огнеупорных кирпичей, блоков, плит. В частном строительстве используются два основных вида жаростойкого бетона. Тяжелый конструкционный, плотность более 2000 кг/м3, используется для изготовления несущих конструкций, бань, мангалов. Легкий теплоизоляционный, плотность не более 500-1800 кг/м3 находит применение в теплоизоляции печей, каминов и дымоходов, бань, мангалов.

Широко распространенный состав жаропрочного бетона включает портландцемент и активные минеральные добавки.

Классификация огнестойких бетонов по критерию рабочей и пиковой температуры эксплуатации:

1. Жаропрочный, рабочая температура до 1000°С, выдерживает кратковременный нагрев до 1500 °С.
2. Огнеупорный, температурный диапазон от 1500 до 1800 °С.
3. Высоко огнеупорный, рабочая температура до 1800 °С, пиковая до 2300 °С.

Наиболее высокими показателями жароустойчивости обладают алюмосиликатные и шамотные бетонные смеси. АСБС в зависимости от заполнителя может быть использована при температуре от 1450 до 1750°С. Отличается повышенной коррозионной и деформационной стойкостью. Рабочий диапазон температур шамотного бетона – 1000–1200 ℃, выдерживает термическую нагрузку до 1450℃.

Технология укладки огнеупорных бетонов и последующий уход имеют ряд особенностей:

• Рекомендуется использовать разборно-переставную металлическую опалубку из отдельных элементов.
• Смесь укладывать непрерывно, перерыв между порциями бетонной смеси не более 30 минут.
• Обязательно уплотнение вибратором (глубинными с гибким шлангом либо вибробулавами), шаг перестановки не больше полутора радиуса их действия.
• Температура бетонной футеровки (облицовки поверхности) должна быть выше 10°С, недопустимо замерзание.
• В процессе затвердевания необходимо периодическое (не реже 2-3 раз в день) увлажнение распылением водой, избегать сильного напора.
• В течение всего периода твердения требуется защита от прямых солнечных лучей, сквозняков, порывов ветра.
• В процессе сушки удалять образующиеся пары посредством естественной и принудительной вентиляции.
• Контроль режима сушки производится с помощью термопар, установленных на расстоянии не более 5 см от поверхности нагрева.

Как выбрать бетон под конкретный объект

Нередко, приступая к строительству, особенно в частном секторе, непрофессионалы или неопытные мастера при выборе бетона руководствуются только маркой и классом по прочности. Это действительно важнейшая характеристика искусственного камня. Но необходимо также определить заранее, какие показатели морозостойкости, водонепроницаемости и жаростойкости материала требуются на конкретном объекте. Пренебрежение этим правилом может привести к разрушению конструкции. Это критично для объектов, возводимых и эксплуатируемых в суровых условиях.

Поэтому выбирать бетон следует, исходя из вида и условий эксплуатации и нагрузки на сооружение. Узнать о проектной нагрузке можно у проектировщика, а об особых свойствах стройматериала – у поставщика и продавца. При покупке в интернет-магазине прочитайте описание выбранной позиции, сравните с другими образцами. Подробно проконсультируйтесь со специалистом компании, какой товар оптимально подойдет для вашего объекта.

Проверьте на сайте компании наличие технической документации и соответствия продукции требованиям ГОСТ. Приобретайте товар только с заводской маркировкой. При покупке требуйте представить паспорт качества и сертификат соответствия. Уточните, какие присадки использовались при изготовлении бетона, а какие добавить при замешивании.

Заключение

От правильного выбора и приготовления специального бетона зависит надежность и долговечность ответственного объекта, безопасность его эксплуатации. Такие материалы стоят дороже, чем изготовленные по традиционной рецептуре. Но попытка пренебречь правилами в пользу экономии может привести к очень серьезным последствиям вплоть до разрушения конструкции. В лучшем случае Вам придется, как скупому из поговорки, платить дважды.

Не следует также экономить на добавках и вместо проверенных заводских составов использовать сомнительные народные средства. Это касается и технологии изготовления – ручное перемешивание и уплотнение бетонной смеси может не дать должного эффекта.

При возведении в частном секторе или загородном доме важного объекта, если он будет строиться или эксплуатироваться в сложных условиях, лучше доверить выбор материала и строительные работы профессионалам.