Postaje neophodno odabrati agregat i klasu betona koji imaju visoku otpornost na segregaciju i imaju visoku koheziju.

Dizajn betonske mješavine za podvodno betoniranje zahtijeva odabir prikladnih materijala i omjera za proizvodnju betona koji će zadovoljiti zahtjeve takve primjene. Ovakva primjena se uglavnom fokusira na svojstva obradivosti, otpornosti na sabijanje i trajnosti.

Odnosi karakteristične/ciljne snage

Detaljno fizičko promatranje teško je za beton postavljen pod vodom, jer se od takvog betona očekuje mnogo više varijacija. Takve se varijacije uzimaju u obzir povećanjem standardne devijacije, a time i razlike između karakteristične čvrstoće i ciljane čvrstoće. Ipak, ovaj obim povećanja je teško procijeniti i treba uzeti u obzir detaljne tehnike postavljanja, otpor protiv segregacije i kvalitet samozbijanja. Također se sugeriše povećanje djelimičnog faktora sigurnosti za materijale u fazi projektovanja konstrukcije za takve posebne slučajeve.

Materijali za podvodno betoniranje

Budući da je detaljan fizički pregled izazov za izvođenje, pokušavaju se postići svojstva samozbijanja u betonu, pa postaje neophodno odabrati agregat i klasu betona koji imaju visoku otpornost na segregaciju i imaju visoku koheziju.

1. Grubi agregati

Poželjna je upotreba agregata sa zaobljenim zrnima jer povećava koheziju i smanjuje tendenciju segregacije i krvarenja za određeno trenje pijeska i sadržaj cementa. Ovakvi agregati smanjuju potrebu za vodom za zadati stepen obradivosti.

Međutim, ponekad su čvrstoća i otpornost na abraziju posebno važni parametri u nekim primjenama, pa iz tog razloga moramo odabrati agregate drobljenog kamena. Ako je to slučaj, tada se mora voditi računa o kompletnoj klasifikaciji agregata.

2.Fini agregati (pijesak)

Trebalo bi da postoji značajan udio (najmanje 15-20%) finih agregata veličine manje od 300 µm iznad i iznad standardnog FA. To je neophodno za poboljšanje kohezivnih svojstava betona postavljenog pod vodom. Kada odgovarajući pijesak nije dostupan, bitno je povećati sadržaj cementa u smjesama ili dodati usitnjeni pepeo ili mljevenu granuliranu trosku.

3. Klase

Podvodni beton treba imati dobar protok i samozbijajuća svojstva, te dovoljnu koheziju da se odupre segregaciji.

Osim toga, cementna pasta ili malter trebaju formirati podmazujući film na zidovima cijevi. Iako ovaj uslov nije presudan za podvodne betonske mješavine, uobičajena je praksa imati relativno visok sadržaj cementa kako bi se poboljšala kohezija, kompenzirali učinci segregacije i omogućili neizbježni gubici cementa zbog ‘ispiranja’.

Razni nalazi pokazuju da krivulje kontinuiranog ocjenjivanja moraju dati najbolje rezultate. Generalno, agregat maksimalne veličine 20 mm je optimalna opcija sa sadržajem pijeska od najmanje 40% ukupnog agregata.

Da bi se postigla kohezivna smjesa, relativni udjeli grubog agregata i pijeska moraju se prilagoditi kako bi se smanjile ukupne praznine u smjesi. To će ovisiti o obliku različitih čestica. Ako je potrebno, za optimizaciju proporcija može se upotrijebiti “mjerač praznina”. Ovaj pristup treba koristiti ako se koriste drobljeni kameni agregati.

4. Cement

Prisustvo sulfata u podzemnoj vodi može predstavljati jednu od glavnih prijetnji. Zbog toga se koristi visok udio cementa kako bi se suprotstavio sulfatima. Međutim, beton u zoni prskanja i iznad je još više osjetljiv, jer ne samo da dolazi do napada sulfata, već se pojavljuje i pritisak koji vrše kristali soli stvoreni u porama betona na mjestima gdje je došlo do isparavanja.

Upotreba materijala za zamjenu cementa, poput pepela i/ili silicijevog dioksida, može znatno smanjiti poroznost betona, a time i njegovu osjetljivost na napad i kristalizaciju hlorida. Ovi materijali djeluju i kao alternativna metoda smanjenja toplotnih efekata i pružaju dodatne prednosti.

5. Dodaci protiv ispiranja

Dodaci protiv ispiranja koriste se za smanjenje rizika od ispiranja i segregacije posebnim metodama postavljanja, poboljšavaju svojstva betona i omogućavaju brže i manje osjetljive metode postavljanja. Za poboljšanje kohezije mogu se koristiti materijali kao što su prirodni i sintetički polimeri, ali potrebno je provjeriti jesu li odabrani materijali kompatibilni s cementnim hidratima.

Neki od njih mogu izazvati ozbiljno kašnjenje s procesom hidratacije i ograničiti upotrebu superplastifikatora.

Tipične komercijalne primjese za podvodni beton smanjuju ispiranje sa 20-25% na oko 10%. Međutim, kada se koristi portland cement sa zamjenom od 30% PFA ili 50% GGFS, ispiranje se dodatno smanjuje za istu dozu smjese.

Dakle, treba se fokusirati na to da se ispune sljedeći parametri:

snaga i trajnost,

samozbijanje,

kohezija (otpornost na segregaciju),

otpornost na ispiranje (stepen ovisi o načinu postavljanja).