В НИИЭС разработан уникальный морозостойкий бетон для строительства ГЭС

Специалисты НИИЭС разработали состав морозостойкого бетона для строительства гидросооружений, возводимых в суровых климатических условиях крайнего севера и районов заполярья. Для таких гидроузлов необходим бетон, обладающий особыми качествами. Исследования ученых доказали, что даже при отсутствии в районах строительства аллювиальных отложений в виде песка, гравия и других составляющих, необходимых для производства бетона, можно производить дешевый бетон, обладающий высокой прочностью и морозостойкостью, на основе продуктов дробления местных скальных пород.

«Наш бетон предназначен для строительства таких перспективных гидроузлов, как Канкунская ГЭС. К сожалению, многие реки Якутии практически не имеют аллювиальных отложений. Ввозимые же материалы значительно повышают стоимость строительства, — рассказала заведующая лабораторией центра строительных конструкций и материалов НИИЭС Татьяна Затворницкая, — мы, совместно с изыскателями Ленгидропроекта, предложили вместо дорогостоящей доставки материалов из карьеров других регионов, использовать скальные породы в районах строительства. Мы доказали, что вариант использования массива скалы, который ранее предполагалось просто выбрасывать при разработке котлованов основных сооружений ГЭС, позволит строить гидроэлектростанции недорого на основе местных материалов, которые вполне годятся для бетона».

Для проведения испытаний в лабораторию исследований строительных материалов НИИЭС были доставлены пробы скального камня с берегов реки Тимптон. Ученые провели химико-минералогический анализ, исследовали образцы на наличие вредных примесей, затем, имитировав работу карьера, раздробили камень, получив щебень, песок и пылеватый отсев – мелкодисперсную пыль, которую можно использовать как микродобавку для бетона. При выборе технологии, цемента, вида и состава заполнителей, специальных добавок для производства бетона ученые учли опыт применения современных материалов при возведении Богучанской, Зейской, Бурейской и других сибирских гидроэлектростанций.

«Переменные горизонты гидросооружений — это зоны верхнего и нижнего бьефов высотой до 5-10 метров, подвержены деструкции вследствие колебания уровня воды, – пояснила Татьяна Затворницкая, – вода, попадая в поры бетона, замерзает, расширяется, и если в бетоне нет зон, где можно это расширение компенсировать, она разрушает структуру бетона. Поэтому в морозостойком бетоне необходимо было создать определенный процент замкнутых пор, в которые и будет оттесняться вода в процессе замораживания и оттаивания».

Получив образцы высокопрочного бетона, ученые испытали его на морозостойкость в лабораторной морозильной камере. При этом бетон погрузили в специальный солевой раствор, который ускоряет процесс разрушения. Камера работала непрерывно в течение 10 дней, повторяя циклы замораживания и оттаивания каждые четыре часа. Бетон после проведения испытаний снизил свою прочность не более чем на пять процентов, что соответствует морозостойкости в 400 циклов замораживания и оттаивания. Также ученые пришли к выводу, что при увеличении максимальной крупности дробленого щебня морозостойкость можно увеличить до 600 циклов и выше, что обеспечит полувековую эксплуатацию бетона в зоне переменного горизонта без ремонта.

Следующей задачей для исследователей станет разработка на основе местных материалов составов «холодного» бетона, твердеющего на морозе.