Особо тяжелыми называют бетоны, плотность которых превышает 2500 кг/м3. Их разновидность, для которой характерно высокое содержание химически связанной воды, называется «гидратной». Эти материалы, не применяемые в рядовом гражданском и промышленном строительстве, предназначены для строительства объектов, работа которых сопровождается радиационной опасностью. 
Тяжелые гидратные бетоны обладают способностью задерживать рентгеновское излучение, а также другие виды излучения, сопровождающие радиоактивный распад. Это свойство обусловлено значительной плотностью и содержанием химически связанной воды, хорошо задерживающей ионизирующее излучение. Другие характеристики этих строительных материалов: прочность, стойкость в высоким температурам и внешним механическим воздействиям, небольшая усадка, низкое количество макропор.
Состав особо тяжелых бетонов
При производстве этих материалов используют заполнители, отличающиеся от заполнителей традиционного бетона высокой плотностью.
Если обычные заполнители имеют плотность примерно 2500 кг/м3, то компоненты, применяемые в особо тяжелых бетонных смесях, имеют плотность 4500-6500 кг/м3.
Они подвергаются многоступенчатому контролю на качество, поскольку от них во многом зависят защитные свойства конечного продукта.
Вяжущие в таких смесях – портландцемент, пуццолановый цемент, шлакопортландцемент, цемент глиноземистый и гипсоглиноземистый расширяющийся.
Основные виды заполнителей тяжелых бетонов
Сульфат бария (барит)
Это наиболее распространенный для данного материала компонент, получаемый из горной породы. Его плотность – 4500 кг/м3, максимальная прочность на сжатие – 50 МПа, водопоглощение – 1-2%. Плотность готового продукта, получаемого с использованием барита, составляет 3700 кг/м3, прочность, в зависимости от водоцементного соотношения, колеблется в пределах 24,6-43,0 МПа.
Магнитный железняк, или магнетит
Это железная руда со слабой кислотностью. Плотность компонента – 4500-5000 кг/м3, предел прочности на сжатие – 200 МПа, водопоглощение – 1-2%. Если магнетит в виде крупного или мелкого заполнителя добавляют в бетонную смесь, то удельный вес конечного продукта составит примерно 4000 кг/м3.
Гематитовая руда, содержащая красный железняк
Плотность ее составляет 4300 кг/м3, бетона – 3500 кг/м3. Водопоглощение гематита – 9-10%.
Лимонит (бурый железняк)
Этот заполнитель способен поглощать не только гамма-лучи, но и нейтроны. Лимонитовый компонент имеет плотность 3500 кг/м3, а продукт на его основе – 2800 кг/м3. По удельному весу лимонитовый материал сходен с традиционным тяжелым, но содержит больше химически связанной воды. Водопоглощение лимонита – 9-10%.
Чугунный скрап
Этот заполнитель используется в случаях, если плотность конечного продукта должна быть не менее 5000 кг/м3. Использование чугунного скрапа позволяет снизить толщину стен при сохранении их защитных характеристик от гамма-излучения. Сложность приготовления смеси заключается в большой плотности чугунного заполнителя, его быстром опускании на дно и неоднородности структуры. Есть еще один минус материала – превращение заполнителя из чугуна или стали в источник вторичной радиации. Баритовые заполнители в этом плане никакой опасности не представляют. Еще одна проблема – снижение прочностных характеристик стены из бетона с чугунным ломом под воздействием пучков нейтронов.
Особенности ценообразования тяжелых бетонов
В формировании стоимости традиционных бетонных смесей основную роль играет марка и процентное соотношение цемента.
В особо тяжелых бетонах востребованы спецзаполнители, цена на которые может значительно превышать стоимость вяжущего. К тому же, в них присутствуют добавки, повышающие эффективность защиты персонала опасных предприятий, оборудования и экологии от радиационного излучения, также влияющие на ценообразование. Это карбид бора, сернокислый кадмий, хлористый литий.
Высокая стоимость этих строительных материалов с уникальными свойствами – одна из причин их редкого использования.
