Бетон — довольно распространенный строительный материал. Большую часть строений, взаимодействующих с влагой, сооружают именно из бетона. Водонепроницаемость - основополагающее свойство материала, благодаря которому конструкция длительное время сохраняет свою целостность.
Водопроницаемость подразумевает способность материала противостоять проникновению воды под давлением, которое усиливается постепенно и устанавливается на одной отметке при достижении конкретного значения.
Согласно ГОСТ были сформированы способы вычисления водонепроницаемости:
- Вычисление показателя методом "мокрого пятна": базируется на определении величины давления, при взаимодействии с которым образец устойчив к проникновению влаги;
- Измерение по фильтрации: рассчитывается путем вычисления коэффициента фильтрации в условиях непрерывного давления, с учетом отведенного количества фильтрующей основы и единицы времени для процедуры;
- Упрощенный способ расчета величины фильтрации (посредством фильтратометра);
- Определение показателя по воздухонепроницаемости.
Исходя из того, что стандартные методы расчета водонепроницаемости требуют временных затрат (тестирование бетона W8 "по мокрому пятну" занимает до семи дней), прибегают к более простым, ускоренным способам вычисления этой величины.
Водонепроницаемость бетона по марке
Сооружениям из бетона, предполагающим норму водонепроницаемости, соответствуют марки W2 — W20, по ГОСТ 26633, минуя нечетные.
Марка бетона с водонепроницаемостью W подразумевает, что цилиндрическая бетонная конструкция 150 мм в высоту, при стандартных условиях эксперимента устойчива к давлению воды (МПа · 10 -1). Пример: бетон W4 при тестировании устойчив к проникновению воды под давлением, которое выражается: 0,4 МПа=4 атм.
Проницаемость бетона
Данная величина определяется маркой водопроницаемости материала или величиной его фильтрации (на основе прямых показателей), свойством водопоглощения, водоцементным соотношением (на базе косвенных показателей), используемых как ориентировочные и вспомогательные.
| Условные обозначения |
Показатели проницаемости бетона | |||
|---|---|---|---|---|
| прямые | косвенные | |||
| марка бетона по водонепроницаемости | коэффициент фильтрации, см/с (при равновесной влажности), Kf | водопоглощение, % по массе | водоцементное отношение В/Ц, не более | |
| Н - бетон нормальной проницаемости | W4 | Св. 2*10-9 до 7*10-9 | Св. 4,7 до 5,7 | 0,6 |
| П - бетон пониженной проницаемости | W6 | Св. 6*10-10 до 2*10-9 | Св. 4,2 до 4,7 | 0,55 |
| О - бетон особо низкой проницаемости |
W8 | Св. 1*10-10 до 6*10-10 | До 4,2 | 0,45 |
| W10-W14 | Св. 5*10-11 до 1*10-10 | 0,35 | ||
| W16-W20 | Менее 5*10-11 | 0,30 | ||
Какой бетон использовать для фундамента?
Большинство конструкций, возведенных из монолитного железобетона, имеют водонепроницаемость от W6 и выше. Но даже при использовании материала марок W6-W8 вода просачивается в стыки (к примеру, соединения потолка, пола) и прочие уязвимые зоны.
Следовательно, для создания качественной защиты от влаги строений под землей потребуется обеспечить качественную водонепроницаемость швов.
С целью изготовления бетона для фундамента используется песок, прошедший процедуру очищения, предпочитаемый марочный портландцемент, щебень, гравий. В поисках оптимального варианта мастер вынужден сделать выбор между дорогостоящей маркой бетона, которая обеспечит требуемый запас прочности, и сравнительно облегченными разновидностями раствора, которым свойственны пониженные эксплуатационные характеристики.
Определяясь с маркировкой бетона, следует учесть ряд нюансов:
- Общий вес потенциального сооружения;
- Характеристика грунта на участке застройки (с учетом уровня водоносных пластов, влажностью почвы, глубиной замерзания);
- Разновидность основы фундамента (устойчивость к нагрузке железобетонных каркасов меняется в зависимости от особенностей конструкции);
- Особенности климата (перепады температур);
- Устойчивость бетона к водопоглощению после затведения.
Повывшение водонепроницаемости бетона
Влияние плотности и пористости
Учитывая капиллярно-пористую структуру материала, следует заметить, что при воздействии определенного градиента давления бетон становится водопроницаемым.
Водонепроницаемость бетона зависит от нескольких нюансов, главными среди которых являются особенности пористости. Плотный бетон характеризуется сравнительно небольшой пористостью и повышенной водонепроницаемостью.
Среди главных причин порообразования стоит обратить внимание на следующие:
- Уплотненность материала не соответствует норме;
- Излишки влаги в момент затворения;
- Снижение массы смеси в процессе застывания.
Норма уплотненности достигается при скрупулезном растворении и хорошей вибрации.
Качественный процесс гидратации подразумевает, что химическое взаимодействие клинкерных составляющих (присоединение воды) занимает установленное количество времени. Реакция происходит внутри бетона и сопровождается повышением его прочности.
При гидратации цемента объем воды сохраняется на уровне 40% в соотношении с цементом, согласно общепринятому параметру: В/Ц=0,4. Обычно в реакцию вступает около 60% воды, что выражается отношением: В/Ц=0,25.
Для гидратации цемента допустимо соотношение В/Ц = 0,25, но важно учитывать тот факт, что жесткость материала стремительно возрастет. Рекомендуется приобретать бетон с В/Ц до 0,5, благодаря которому возможна легкая транспортировка и компактность смеси.
Излишки воды, не принявшие участия в гидратации, с испарением способствуют образованию в бетоне дополнительного количества пор. Некоторая их часть представляет собой замкнутые, а другая — сквозные каналы, доступные для проникновения влаги впоследствии.
С целью повышения водонепроницаемости материала объем воды затворения необходимо свести к минимуму. Наиболее приемлемой является величина В/Ц=0,4.
Снизить соотношение воды и цемента (к примеру, на 20%: с В\Ц=0,5 до В/Ц=0,40) при установленной подвижности смеси возможно, задействовав пластификаторы. Но число и объем пор значительно уменьшается.
Для достижения особой плотности массы в процессе приготовления смеси применяют разнообразные гидрофобные составы.
Особенности усадки бетона
Затвердевание бетона завершается усадкой, которой сопутствует снижение объема. Скорость усадки определяется плотностью армирования (при ее недостаточности происходит растрескивание конструкции с усадкой), испарением влаги, влиянием внешних условий, свойствами бетона.
В норме бетон со стандартной водонепроницаемостью отличается минимальной усадкой.
Варианты действий, направленных на устранение усадки:
- Исходя из температуры, свежеположенный бетон увлажняют с интервалом 3-4 часа в течение первых 72 часов;
- Участок свежего бетона покрывают пленкой, увлажненной мешковиной;
- Применяют пенообразующие составы, уточняя характеристики средства, поверх которого допустимо нанесение гидроизоляционных веществ на этапе высыхания смеси.
Для бетона с пониженным соотношением В/Ц одним из главных принципов является сохранение воды, требуемой для гидратации, от испарения внутри массы бетона.
Влияние возраста бетона на его водонепроницаемость
Особые характеристики бетона заключаются в том, что со временем его показатели водонепроницаемости возрастают. Неуклонный рост водонепроницаемости обеспечивается благодаря длительному влажностному уходу.
Существенное повышение водонепроницаемости происходит по истечении 180 дней, при его регулярном увлажнении, температуре выше нуля и отсутствии испарений.
Водонепроницаемость бетона, застывшего при относительно низкой влажности воздуха и с высыханием утратившего заметные объемы воды затворения, на практике во много раз ниже показателей таких же образцов, застывание которых происходило под влиянием регулярного увлажнения.
Водонепроницаемость образцов, помещенных в атмосферную среду, влажностью до 60% после распалубки, на период 180 дней, приравнивается к водонепроницаемости образцов, которые затвердевали при регулярном увлажнении на протяжении 28 дней, или является ниже этих показателей.
Самое интенсивное увеличение водонепроницаемости обеспечивается твердением бетона при регулярном увлажнении (в условиях повышенной атмосферной влажности).
Водонепроницаемость максимально повышается при застывании бетонов во время замедленного испарения влаги (в атмосфере влажностью до 95%, случайном поливе и его отсутствии).
Показатели водонепроницаемости увеличатся (заметно меньше, чем с регулярным увлажнением и водопоглощением материалом влаги извне), продолжая расти до 180 дней — в течение первого года, а в дальнейшем — установятся на одной отметке.
При хранении в атмосфере и испарении значительных объемов влаги из застывшей смеси рост ее водонепроницаемости снижается тем заметнее, чем существеннее ее обезвоживание. При значительных потерях влаги водонепроницаемость прекращает свой рост, а в дополнение ко всему, показатель может упасть до своего первоначального уровня.