Специальные бетоны

Л.И.ДВОРКИН,О.Л.ДВОРКИН

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
БЕТОНЫ

Учебно-пратичесоепособие

Инфра-Инженерия
Мосва
2012

Справочниеолоанефтеазоразведи:нефтеазопромысловаяеолоияиидроеолоия
УДК666.031
ББК38.626.1
Д24

Рецензенты:дотортехничесихна,профессорЛьвовичК.И.(начальнионсльтационнооотделаНПЦ"Стройтех",.Мосва);дотортехничесихна,профессорПлинА.А.(Ураинсаяосдарственнаяаадемияжелезнодорожноотранспорта,.Харьов).

ДворинЛ.И.,ДворинО.Л.
Д24
Специальныебетоны.-Мосва:Инфра-Инженерия,2012.-368с.

ISBN978-5-9729-0046-6

Излааютсяосновытехнолоии,свойстваиприменениерппыспециальныхбетонов,применяемыхвстроительстве.Рассмотреныосновныеособенности,птидостиженияирелированиясвойствспециальныхбетонов,направленияповышенияихдоловечностииэффетивностивстроительныхонстрцияхиизделиях.
Приведеныдействющиенормативныеданные,реламентирющие
техничесиетребованияспециальнымбетонам.
Книапредназначенадляинженерно-техничесихработниовстроительныхоранизацийипредприятий,атажестдентовстроительныхспециальностейвысшихчебныхзаведений.

©ДворинЛ.И.,ДворинО.Л.,авторы,2012
©Издательство«Инфра-Инженерия»,2012

ISBN978-5-9729-0046-6

СОДЕРЖАНИЕ 

 
Предисловие…………………………………………………….. 4 
1. Введение. Классификация бетонов....................................... 5 
2. Гидротехнические бетоны.…………………………………. 18 
2.1. Общие требования. Исходные материалы ………………... 18 
2.2. Бетон для массивных гидротехнических сооружений…… 39 
2.3. Гидротехнический бетон для тонкостенных  
конструкций……………………………………………………… 83 
2.4. Проектирование составов гидротехнических бетонов…… 110 
3. Дорожные бетоны……………………………………………. 140 
3.1. Дорожный цементный бетон……………………………….. 140 
3.2. Разновидности цементных дорожных бетонов…………… 175 
3.3. Дорожный асфальтовый бетон……………………………... 189 
4. Теплоизоляционные бетоны……………………………….. 216 
4.1. Ячеистые бетоны……………………………………………. 216 
4.2. Легкие бетоны на пористых заполнителях………………... 233 
5. Декоративные бетоны и растворы.  
Бетоны для полов……………...……………………………….. 251 
5.1. Цветные бетоны……………………………………………... 251 
5.2. Декоративные растворы……………………………………. 259 
5.3. Бетоны для полов…………………………………………… 263 
6. Жаростойкие бетоны……….……………………………….. 278 
6.1. Классификация и общие требования………………………. 278 
 6.2  Жаростойкий бетон на портландцементе  
 и шлакопортландцементе………………………………………...  283 
6.3. Жаростойкие бетоны на алюминатных цементах  
и нецементных вяжущих………………………………………... 293 
7. Химически стойкие бетоны………………………………… 303 
7.1. Полимерные бетоны………………………………………… 304 
7.2. Бетоны на основе жидкого стекла и серы…………………. 313 
8. Расширяющиеся и напрягающие бетоны…..……………. 320 
8.1. Безусадочные и расширяющиеся бетоны…………………. 320 
8.2. Напрягающие бетоны………………………………………. 329 
9. Электротехнические бетоны……………………………….. 336 
9.1. Электроизоляционные бетоны……………………………... 336 
9.2. Электропроводные бетоны…………………………………. 344 
10. Радиационно-защитные бетоны………………….………. 348 
10.1. Радиационная стойкость бетона………………………….. 348 
10.2.Особо тяжелые и гидратные бетоны……………………… 353 
Литература……………………………………………………… 361 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 
Опыт, накопленный различными отраслями строительства, убедительно показывает, что бетон как композиционный материал 
конгломератной структуры на основе вяжущего вещества и минеральных или органических заполнителей является универсальным 
строительным материалом. Вместе с тем конкретные особенности 
эксплуатации конструкций и сооружений обусловливают специфичные требования к бетону и соответственно особенности его технологии. 
 Термин "бетон" в настоящее время стал собирательным, он объединяет большую совокупность композиционных конгломератных 
материалов – бетонов, которые можно классифицировать по различным признакам. Одним из определяющих классификационных 
признаков для бетонов является основное назначение, определяющее область их применения. Наряду с общестроительными или т.н. 
конструкционными бетонами, предназначенными для изделий и 
конструкций наиболее массового применения, широко применяют 
специальные бетоны для определенных отраслей строительства и 
конкретных видов бетонных работ. Номенклатура специальных бетонов является достаточно обширной и по мере развития строительства включает все новые разновидности. 
В данной книге авторы попытались осветить наиболее важные 
особенности, касающиеся специфических свойств и составов группы специальных бетонов, включающих гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, жаростойкие, химически 
стойкие, 
напрягающие, 
электротехнические 
и 
радиационнозащитные бетоны. 
В книге использованы материалы спецкурсов, читаемых авторами в Национальном университете водного хозяйства и природопользования (Украина), и результаты их научных исследований. 
Авторы отдают себе отчет в том, что книгу можно было бы существенно дополнить и углубить и будут признательны читателям 
за предложения в данном направлении. Авторы признательны рецензентам книги, замечания которых учтены при ее подготовке.

1. ВВЕДЕНИЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ 

 
В ХХI в. бетон вошел как основной строительный материал, в 
значительной мере определяющий уровень современной цивилизации. Мировой объем применения бетона превысил 2 млрд.м3. 
Преимущества бетона – неограниченная сырьевая база и сравнительно низкая стоимость, экологичность, возможность применения в различных эксплуатационных условиях и достижения высокой архитектурно-строительной выразительности, доступность 
технологии и возможность обеспечения высокого уровня механизации и автоматизации технологических процессов – обусловливают привлекательность этого материала и его ведущие позиции 
на обозримую перспективу. Достижения бетоноведения и технологии бетона позволяют к настоящему времени проектировать 
бетон, изделия и конструкции с требуемыми свойствами, прогнозировать и управлять его свойствами. Бетон относится к числу 
наиболее универсальных материалов, позволяющих интенсивно 
использовать его во всех отраслях строительства. 
Номенклатура бетонов, применяемых, в современном строительстве чрезвычайно обширна и постоянно, расширяется. Этому 
в значительной мере способствует научно-технический прогресс 
в технологии вяжущих материалов, заполнителей и разнообразных добавок к бетону. 
Еще в начале 50х годов прошлого столетия были созданы быстротвердеющие цементы, главным отличием которых являлась 
повышенная прочность цементного камня в ранние сроки твердения. Они стали эффективно использоваться развивающейся 
промышленностью сборного железобетона. Для решения задачи 
снижения материалоемкости при производстве ответственных 
железобетонных конструкций, уменьшения расхода цемента 
были разработаны высокопрочные цементы марок 600 и выше, 
сверхбыстротвердеющие цементы. Для повышения трещиностойкости бетонов, предотвращения усадочных деформаций 
созданы расширяющиеся цементы, цементы, способные напрягать арматуру в железобетоне. Были разработаны сульфатостойкие цементы, позволяющие защитить строительные конструкции от коррозии. Развитие металлургической, химической и 
других 
отраслей 
промышленности 
потребовало 
создание

Специальные бетоны 

6 

цементов высокой огнеупорности. Российскими учеными в последние годы впервые в мире разработана технология цементов 
низкой водопотребности. Она открывает перспективы радикального энергосбережения в производстве цементов, направленного 
регулирования их свойств. Введение в эти цементы 50…70% минеральных добавок позволяет снизить удельные затраты топлива 
на 80…100 кг на тонну цемента с сохранением его высокой активности. Наряду с портландцементами в этом направлении особенно перспективны гипсовые вяжущие нового поколения (гипсоцементнопуццолановые, композиционные низкой водопотребности и др.), малоклинкерные и бесклинкерные шлаковые и 
зольные вяжущие, вяжущие автоклавного твердения с использованием разнообразного техногенного сырья и промышленных 
отходов. 
Новые возможности в создании бетонов с комплексом требуемых свойств представили синтетические полимеры. В настоящее 
время они широко применяются как модифицирующие добавки к 
бетону и как самостоятельные вяжущие. 
До 80% объема бетона могут составлять заполнители и их качество в значительной мере определяет качество бетона. В последние годы разработаны эффективные технологии обогащения, 
фракционирования и модифицирования природных заполнителей, получения заполнителей высокого качества из техногенного 
сырья. Разработаны и внедрены в практику технологии легких и 
сверхлегких заполнителей на основе природного сырья, шлаков, 
зол и других отходов промышленности. 
Наиболее универсальным и эффективным способом модифицирования структуры и регулирования свойств бетона является 
введение  в бетонную смесь дополнительных компонентов – добавок. В настоящее время в экономически развитых странах весь 
выпускаемый бетон изготавливается с применением разнообразных добавок. Номенклатура известных добавок чрезвычайно 
многообразна. Добавки, как правило, оказывают полифункциональное воздействие на бетонные смеси и затвердевший бетон. 
Одни и те же добавки могут относиться к разным видам в зависимости от цели, с которой они вводятся в бетонную смесь, дозировки и т.п. 

1. Введение. Классификация бетонов 

7 

В технологии бетона широкое распространение получили суперпластификаторы (СП), обеспечивающие необходимую подвижность бетонной смеси при минимальном водосодержании, 
что позволяет улучшить ряд свойств бетонов – прочность, стойкость, непроницаемость и др.  
Добавки суперпластификаторов нового поколения  обеспечивают увеличение осадки конуса бетонной смеси от 3 см до 21...24 
см при дозировке всего 0,17...0,22% массы цемента. Если бетонные смеси с добавками традиционных суперпластификаторов 
быстро теряют подвижность и недостаточно устойчивы, то смеси 
с добавками поликарбоксилатов находятся в пластичном состоянии 1,5...2 ч. Высокая сохраняемость бетонных смесей с суперпластификатором делает их особенно привлекательными для монолитного строительства и при продолжительном транспортировании.  
Для экономии цемента и придания бетону специальных 
свойств широко применяются активные минеральные добавки. 
Большое распространение как активная минеральная добавка получила зола-унос, улавливаемая при сжигании на тепловых электростанциях каменного угля. 
В начале 50х годов прошлого столетия в Норвегии, а затем и в 
других странах начали применять высокоактивную минеральную 
добавку – микрокремнезем (МК). 
Уникальная удельная поверхность (до 2000 м2/кг) в сочетании 
с аморфизованной структурой частиц, наличием таких примесей 
как карбид кремния, которые обладают высокой поверхностной 
энергией, обусловливают высокую структурирующую и реакционную способность этого материала по сравнению с другими активными минеральными добавками. Содержание МК в бетонах 
рекомендуется в количестве 20...50 кг/м3. Микрокремнезем в силу чрезвычайно высокой дисперсности и аморфной структуры 
частиц вызывает существенное увеличение водопотребности бетонных смесей, поэтому его применяют в сочетании с суперпластификаторами. 
На основе микрокремнезема, суперпластификаторов и некоторых других добавок НИИЖБом предложены гранулированные 
модификаторы (МБ). Они значительно упрощают получение бетона с высокими техническими свойствами, позволяют умень

Специальные бетоны 

8 

шить расход СП, повысить сохранность консистенции бетонных 
смесей во времени и обеспечить ряд других преимуществ по 
сравнению с раздельным введением добавок. 
Наряду с МК в качестве эффективных модификаторов бетона 
при определенных условиях (высокая дисперсность, сочетание с 
суперпластификаторами и др.) могут служить и другие минеральные материалы - метакаолин, цеолиты и др. 
Существенно повысить удельную прочность бетонов в особенности на растяжение при изгибе, трещиностойкость, стойкость к ударным и вибрационным воздействиям, сопротивление 
истиранию позволяет дискретное армирование короткими отрезками 
различных 
волокон-фибры. 
Находит 
применение 
стальная, стеклянная, полипропиленовая, асбестовая и другие 
виды фибры. Разработаны высокопрочные фибробетоны (High 
Performance Fiber Reinforced Concrete - HPFRC), отличающиеся 
повышенным содержанием волокон, Прочность при сжатии таких композитов может превышать 200 МПа, прочность при растяжении 30 МПа. 
Наряду с выбором исходных материалов и добавок современная технология бетона широко использует для регулирования 
свойств бетона возможности, которые открывает целенаправленное проектирование составов бетонных смесей. Расширяется использование эффективных способов обработки и уплотнения бетонных смесей, твердения бетона. В этом плане перспективными 
являются различные физические, физико-химические и химические способы активации, как отдельных компонентов, так и их 
композиций, приводящие к интенсификации процессов стуктурообразования, модифицированию структуры и свойств бетонов. 
Положительные результаты в частности  достигнуты при активации цементов и  цементных систем с применением вибрационных, акустических и  электромагнитных воздействий, турбулентного перемешивания, основанного на создании высоких градиентов скоростей, интенсивной раздельной технологии. 
Развиваются исследования по  электромагнитным методам активации, направленным на интенсификацию гидратации отдельных клинкерных минералов, регулированию основности гидросиликатов с помощью воздействия переменным или дискретным 
постоянным электрическим полем определенной частоты. 

1. Введение. Классификация бетонов 

9 

Интересные результаты получены при активации цементного 
теста источниками высоких энергий, аэрогидродинамическими 
излучателями, а также при магнито-механических, электрогидравлических и термоэлектрических воздействиях на растворы и 
бетоны. 
Перспективны исследования по активации воды затворения 
бетонной смеси. Эффективно затворение бетонной смеси деаэрированной водой, в том числе омагниченной, что  сопровождается 
активизацией поверхности клинкерных минералов за счет разрушения 
адсорбционных 
пленок, 
интенсификацией 
физикохимического взаимодействия и повышением прочности бетонов в 
среднем на 30...40%. 
Достижение необходимых качественных показателей бетона 
возможно лишь при тщательном уплотнении бетонных смесей. 
Основные способы механического воздействия на бетонную 
смесь с целью ее уплотнения и формования изделий можно разделить на 3 группы: 
 
статические (прессование, укатка, вакуумирование); 
 
динамические (вибрирование, трамбование); 
 
комбинированные (вибропрессование, вибровакуумирование, виброштампование и др.).  
Более 90% всех бетонных изделий изготовляется с помощью 
вибрирования. В настоящее время для уплотнения подвижных 
смесей с предотвращением их расслаиваемости получает распространение вибрационное оборудование, обеспечивающее эффективные низкочастотные симметричные режимы с уменьшением 
уровня шума. Время уплотнения и показатель раствороотделения 
бетонных смесей при низких частотах в 1,5...2 раза меньше по 
сравнению с частотой 50 Гц. Для уплотнения жестких и сверхжестких смесей предложены эффективные низкочастотные ударновибрационные режимы с частотой 15...30 Гц. 
При асимметричных низкочастотных режимах более интенсивно проявляется эффект пластификации бетонных смесей добавками ПАВ, существенно улучшается качество поверхности 
изделий. 
Наряду с динамическими для уплотнения смесей применяют и 
статические силовые воздействия. Их величина, как правило, не 
превышает 0,015...0,02 МПа. Пригруз в сочетании с вибрирова

Специальные бетоны 

10 

нием позволяет существенно сокращать продолжительность 
формования жестких бетонных смесей, улучшает равномерность 
уплотнения, препятствует расслоению смесей в особенности на 
легких заполнителях. 
Для уплотнения сверхжестких смесей эффективно вибропрессование, широко используемое для изготовления мелкоштучных 
изделий типа тротуарных плит, стеновых блоков и др. 
К разновидностям вибропрессования можно отнести виброштампование и силовой вибропрокат. При первом способе вибрационное воздействие и статическое давление создаются одним 
рабочим органом – виброштампом, при втором вибрирование сочетается с механическим давлением на бетон вибровалков прокатного стана. 
Вибропротяжная технология позволяет выполнять непрерывное безопалубочное формование с помощью специальных агрегатов, включающих вибробункер, питатель и виброформующее 
устройство.  
При вибровакуумировании в бетонной смеси, предварительно уплотненной вибрированием, с помощью вакуумных устройств создается разрежение и, благодаря разности давлений, из 
бетона отсасывается воздух и избыточная вода. При вакуумировании также возникает прессующий эффект от давления вакуумщита на поверхность обрабатываемого слоя бетонной смеси. 
Этот эффект усиливают дополнительным давлением (вакуумпрессование). 
При 
вакуумировании 
отсасывается 
обычно 
15...20% воды затворения и до 80% содержащегося в бетонной 
смеси воздуха, что дает возможность повысить прочность бетона на 40...60% через 2-3 дня и на 20...25% в 28-суточном возрасте. Глубина вакуумирования бетона не превышает 10...12 см, 
поэтому этот способ эффективен для тонкостенных конструкций. Возможно применение способа вибровакуумирования для 
улучшения качества поверхностного слоя ("закалки") конструкций. 
Из безвибрационных способов уплотнения применяют прессование, роликовое формование, центрифугирование и литьевое 
формование. 
К безвибрационным способам уплотнения относится бетонирование набрызгом, при котором бетонная смесь уплотняется под