Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Применение особо тяжелого бетона

Особо тяжелый бетон – это материал с плотностью, превышающей 2 500 кг/м3. Достигают таких показателей за счет применения специальных заполнителей и смешивания компонентов в четко выверенных пропорциях. Поэтому бетон этой разновидности изготавливается только на заводах – самостоятельно его не замешивают. Сфера его применения очень ограничена – например, материал не используется в гражданском строительстве. Его берут в основном для возведения объектов, связанных с радиацией.

В этой статье вы узнаете об особенностях применения особо тяжелого бетона, его составе, некоторых свойствах, достоинствах и недостатках. Мы подробно расскажем, в каких областях человеческой жизни востребован этот материал.

Вид на атомную электростанцию и ее бетонные трубы с высоты птичьего полета

Что такое особо тяжелый бетон

Особо тяжелый бетон – это материал с повышенной плотностью, от 2 500 кг/м3 до 5 000-7 000 кг/м3. Достигают таких показателей за счет применения особых заполнителей с удельным весом (плотностью) от 3 500 до 6 500 кг/м3. Кроме того, готовый раствор дополнительно трамбуют с помощью вибрационного оборудования.

Особо тяжелый бетон, как и другие виды, состоит из трех компонентов – вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителей.

В качестве вяжущего используются:

  • Портландцемент высоких марок (М500-М600)
  • Пуццолановый цемент
  • Глиноземный цемент
  • Шлакопортландцемент
  • Расширяющийся гипсопортландцемент
  • Напряженный цемент

Мелким заполнителем может быть песок. Но чаще всего в этой роли используют отсев – измельченную фракцию той же породы, из которой изготавливается щебень.

Чтобы получить особо тяжелый бетон, необходим специальный заполнитель.

Так, для его изготовления используются:

  • Барит (сульфат бария)
    Материал получают из горной породы. Его плотность превышает 3500 кг/м3, а прочность на сжатие – 40-50 МПа.
  • Магнетит
    Это слабокислый магнитный железняк с плотностью 4500-5000 кг/м3 и прочностью до 200 МПа.
  • Красный железняк, или гематит
    Плотность материала около 4300 кг/м3. Из него получают бетон с показателем 3500 кг/м3.
  • Бурый железняк, или лимонит
    Плотность материала около 3500 кг/м3. Обычно его измельчают и вносят вместо песка.
  • Чугунный скрап
    Плотность наполнителя превышает 6000 кг/м3, прочность – 200 МПа. Используется он в тех случаях, когда нужно получить особо тяжелый бетон с плотностью больше 5000 кг/м3. Из-за высокого веса частицы этого заполнителя могут оседать, и бетон получается неоднородным. Чтобы избежать подобного процесса, делают жесткие растворы с низкой пластичностью, вносят добавки, ускоряющие твердение, укладывают смесь с помощью специального оборудования.

Бетон на чугунном скрапе не рекомендуют использовать в местах, где превалирует нейтронное излучение.  Металл задерживает частицы и становится источником вторичной радиации. Лучше всего чугун противостоит гамма-лучам.

Самый дорогой компонент практически всех бетонов – цемент. Но у особо тяжелого вида стоимость также повышается за счет специальных заполнителей. При приготовлении бетонного раствора используются довольно редкие горные породы. Их цена на рынке бывает в разы выше, чем у гравия или гранита. Поэтому и сам по себе особо тяжелый бетон – очень дорогой.

Характеристики материала обусловлены его составом и высокой плотностью. Все показатели вы найдете в таблице ниже.

Характеристика Показатель Комментарии
Класс (марка) по прочности В30-В75 (марки М400-М1000) Такая прочность означает, что через 28 дней после заливки бетон может выдержать давление от 30 до 75 МПа, или 400-1000 кг/см2
Водонепроницаемость W8-W20 В плотном материале мало пор, через которые может проникнуть вода
Водопоглощение наполнителей Показатель колеблется от 1-2% (у барита и магнетита) до 7-8% (у гематита и лимонита)
Морозостойкость F100-F500 Хорошая переносимость минусовых температур связана с низкой водопроницаемостью: влага не накапливается в порах, не расширяется после замерзания и не разрушат бетон
Пластичность П1-П3 Показатель можно поднять до П4-П6 при внесении пластификаторов

Для вашего удобства, ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

Характеристики особо тяжелого бетона

Как и где используется особо тяжелый бетон, вы узнаете в следующей части статьи.

Применение особо тяжелого бетона

Особо тяжелый бетон – это дорогой материал, который изготовляется исключительно на заводе. Чтобы его правильно уложить, необходимо иметь специальное оборудование для трамбовки. Поэтому сфера его использования очень ограничена.

В жилищном и даже промышленном строительстве этот материал практически не востребован. Не применяется этот вид бетона и на дорогах, при благоустройстве территории, производстве мебели и декоре. Ведь главная его функция – защита от радиационного облучения.

Особо тяжелый бетон применяют в таких сферах:

  • Инженерия
  • Производство ЖБИ
Собственное производство бетона и своя лаборатория, а также большой парк техники гарантируют высокое качество продукции и точные сроки поставки
Бетон — производство и доставка
Автобетононасосы — аренда
7 904 179–31–56
Валентин Юрьевич Швец
Директор «БетонСтрой»

Давайте детальнее рассмотрим особенности применения особо тяжелого бетона в этих областях.

Применение особо тяжелого бетона в инженерии

Особо тяжелый бетон не пропускает гамма-лучи, рентгеновские лучи, нейтроны и другие виды ионизирующего излучения. Кроме того, он очень прочный и может выдержать взрыв средней силы без разрушения. Такие свойства материала востребованы в атомной энергетике, на военных и некоторых других инженерных объектах.

Особо тяжелый бетон применяют при сооружении таких инженерных конструкций:

  • Энергоблоков атомных электростанций
  • Шахт для ядерного оружия
  • Хранилищ для радиоактивных отходов
  • Вспомогательных помещений вблизи ядерных объектов (электростанций, военных баз)
  • Заводов по производству ядерного топлива
  • Бункеров
  • Рентгеновских кабинетов
  • Помещений для проведения радиотерапии и радиодиагностики
  • Помещений лабораторий, работающих с радиоактивными веществами

Давайте на конкретных примерах рассмотрим, как особо тяжелый бетон используется во всех этих зданиях и конструкциях.

Допустим, строится энергоблок АЭС. Его стены и все перекрытия делают из особо тяжелого бетона, который защитит внешнюю среду от проникновения радиации. Если есть необходимость облегчить некоторые элементы, в раствор вводят специальные добавки – хлористый литий, карбид бора, сернокислый кадмий. Тогда бетон можно изготовить на щебне с меньшей плотностью – например, на серпентинитовом. Он содержит много связанной воды, также хорошо задерживает радиоактивное излучение.

Представим, что вблизи завода по производству ядерного топлива оборудуют хранилище для радиоактивных отходов. Оно будет находиться на большой глубине под землей. Стенки такого хранилища делают из тяжелого бетона с магнезитом. В смесь дополнительно вводят неорганические соли кадмия и лития. Изготавливают раствор с добавлением пуццоланового цемента, что повышает его устойчивость к сульфатам. Таким образом обеспечивается надежная радиационная защита, гидроизоляция, устойчивость к химической коррозии.

Еще один пример – в онкологическом центре оборудуют кабинет для проведения гамма-терапии. Лучи такого типа хорошо задерживают чугун и металл, поэтому стены кабинета и перекрытие рекомендуют делать из особо тяжелого бетона с чугунным скрапом. Слой такого бетона может быть тоньше, чем аналогичного материала на основе барита или магнезита.

Вид на атомную электростанцию и ее бетонные трубы

Теперь рассмотрим, для каких ЖБИ можно использовать особо тяжелый бетон.

Применение особо тяжелого бетона для производства ЖБИ

Материал применяется для производства железобетонных изделий, который в дальнейшем будут выполнять функцию защиты от радиации.

Чаще всего особо тяжелый бетон используют для:

  • Плит под фундаменты
  • Плит для каркасов зданий
  • Плит для внутренних перегородок
  • Облицовочных плит

Все перечисленные ЖБИ используются в зданиях и на объектах, требующих радиационной защиты. Мы покажем это на примерах.

Допустим, планируется строительство завода по производству ядерного топлива. Здание должно быть полностью изолированным от внешней среды, чтобы радиоактивные частицы не попали в грунт, воду или воздух. Защитные меры следует начинать от фундамента. Для его сооружения можно использовать железобетонные плиты из особо тяжелого бетона. В качестве заполнителя в таких плитах выступает барит или магнезит.

Второй пример – рентгеновский кабинет в больнице. Представьте, что здание уже построено, и нужно приспособить под него готовую комнату. Сделать это можно с помощью облицовочных плит и перегородок из тяжелого бетона. Его делают на основе чугунного скрапа. Такой наполнитель позволяет изготовить достаточно тонкие ЖБИ, которые хорошо защищают от рентгеновского и гамма-излучения. Иногда как дополнительный компонент в смесь вводят свинец.

Мы рассказали, как можно использовать особо тяжелый бетон. А теперь давайте поговорим о его положительных и отрицательных сторонах.

Достоинства и недостатки особо тяжелого бетона

Положительные характеристики особо тяжелого бетона напрямую связаны со специфической сферой его применения.

Так, к достоинствам материала относятся:

  • Способность поглощать радиоактивное излучение
  • Высокая прочность
  • Водонепроницаемость
  • Морозостойкость
  • Химическая устойчивость

Основные недостатки тяжелого бетона:

  • Высокая стоимость компонентов (прежде всего – крупного наполнителя)
  • Жесткость смеси, что затрудняет укладку
  • Необходимость строго придерживаться пропорций, поэтому раствор можно приготовить только на заводе

Подводя итог, скажем еще раз, что особо тяжелый бетон – это специальный вид строительного материала, который используется очень ограничено. Его основная функция – защита от радиационного излучения. Поэтому чаще всего этот бетон используется при строительстве АЭС и связанных с ними конструкций, бункеров, рентгеновских кабинетов, помещений для проведения радиотерапии и радиодиагностики. А вот в обычном строительстве – промышленном и частном – требования по прочности, долговечности и устойчивости к негативным факторам внешней среды вполне может удовлетворить тяжелый бетон. Подробно об этом мы рассказывали в нашей статье Применение тяжелого бетона.