Водонепроницаемость бетона

Для открытых конструкций, подвергающихся воздействию подземных вод, а также гидротехнических сооружений, постоянно работающих в водной среде, большое значение имеет способность бетона не пропускать воду. Водонепроницаемость отражает уровень гидроизоляционных свойств и зависит от содержания тонкомолотых и химических гидрофобизирующих средств, условий твердения и возраста бетона. Проницаемость бетона определяется предельным давлением воды в течение заданного времени, который представляет собой массу воды, прошедшую при соответственно постоянном давлении.

Виды и характеристики

Фабричные бетонные растворы изготавливаются в соответствии с нормативными документами, а на стройплощадке строго следуют рекомендациям специалистов. Материал, содержащий меньше воздуха, лучше справляется с влагой, что необходимо учитывать при проведении монтажных работ. Основной задачей является уменьшение количества и размера пор в бетоне.

Для этого следует соблюдать следующие правила:

Точное соотношение воды и минеральных компонентов;
Установка армирующего каркаса с учетом технологических требований (недостаточное количество арматуры приводит к ускоренному осадочному процессу, что не способствует повышению плотности монолита);
Уплотнение массы после заливки механическим способом (виброустановки, подручные материалы);
Создание оптимальных условий для равномерного и правильного затвердевания раствора (ограничение воздействия природных факторов, максимальное сохранение постоянной относительной влажности и температуры);
Применение пластификаторов, добавок воздухововлекающего действия позволяет получить структуру, которая способствует заполнению пор, упрочнению стенок между ними, и, следовательно, снижению водопроницаемости бетона.

Для снижения впитывающей способности бетона добавляют сульфаты железа и алюминия, которые обеспечивают дополнительные преимущества:

Повышение стойкости состава к перепадам температур;
Улучшение пластичности (способности заполнять пустоты);
Защиту металлической арматуры от коррозии.

Также можно использовать вяжущее вещество водного твердения — высокопрочный цемент или глиноземистый или пуццолановый портландцемент. Уплотнению раствора способствует также фракция и форма минерального заполнителя. Меньше пустот образуется при использовании мелких зерен с острыми гранями.

Однако стоит отметить важный недостаток: содержащийся в монолите воздух влияет на теплоизоляционные свойства материала. Уплотнение массы приводит к увеличению теплопроводности. Водонепроницаемость бетона увеличивается с течением времени. То же самое происходит с прочностью: номинальный показатель быстрее достигается при периодическом смачивании. Заявленный параметр впитывающей способности наступает через 6-12 месяцев.

Бетон различных марок

Марка бетона (М) — главная характеристика, которая определяет его прочность на сжатие через 28 дней, то есть после полного застывания. Она напрямую зависит от концентрации цемента, добавленного в бетонную смесь. Например, товарный бетон обозначается М 450.

Каждой марке соответствует отдельный класс водонепроницаемости, который обозначается буквой «W» с цифрами от 2 до 20, например, М100 – М200 имеют класс W2. Такой бетон применяется для подготовительных слоев.

W4 — для конструкций, которые возводятся при высокой влажности с гидроизоляцией.

W6 — предназначен для нормальных климатических условий.

W8 —на участках с частыми осадками и высоким уровнем грунтовых вод.

Высоковлагостойкие и гидрофобные бетоны: W10 — W20. Применяются при строительстве объектов, находящихся в водонасыщенных грунтах, и емкостных сооружений.

Существует прямая зависимость между водонепроницаемостью и морозостойкостью бетона. Чем меньше материал впитывает влагу, тем больше циклов заморозки и оттаивания он выдерживает без потери качества и формы. Например, бетон М100 характеризуется морозостойкостью F50, а бетон М300 — F200. Самый плотный бетон F 150 – популярный вариант для фундамента.

Факторы, влияющие на водонепроницаемость бетона:

Качество перемешивания бетонной смеси играет как на этапе производства, так и при доставке на строительную площадку. Это не дает повысить пропускание влаги внутрь заливки.
На строительной площадке смесь необходимо тщательно вибрировать, чтобы обеспечить равномерное распределение в опалубке. При правильном уходе водонепроницаемость бетона достигает проектного уровня.
Бетоны, изготовленные из портландцемента и глиноземистого цемента, более водонепроницаемы.
Специальные пластифицирующие добавки увеличивают влагостойкость бетона.

Водонепроницаемость бетона определяют в лабораторных условиях согласно ГОСТ 12730.5-84 с использованием опытных блоков определенного размера. Показатели подразделяют на две основные группы:

Косвенные. Определяют водопоглощение по массовому значению и отношение В/Ц.
Прямые. Характеризуют водопроницаемость по коэффициенту фильтрации, с одной стороны, и марке, присвоенной бетону, с другой.

Определение водонепроницаемости

Метод мокрого пятна: шесть образцов подвергаются воздействию воды, давление которой повышается поэтапно в течение 4–16 часов, в зависимости от их формы. Испытания длятся, пока на поверхности не появятся капли или мокрое пятно на четырех образцах.

Метод коэффициента фильтрации: на шесть образцов воздействует вода под ступенчатым давлением, с выдержкой по 1 часу до появления фильтрата. Эта влага собирается каждые полчаса и взвешивается. Коэффициент фильтрации рассчитывается по размерам образцов, величине давления и объему воды.

Метод глубины проникания воды: три контрольных образца подвергаются воздействию воды под давлением 0,5 МПа, через 3 суток они раскалываются на две половины для измерения проникновения воды в бетон. Класс водонепроницаемости определяется по значению глубины проникновения согласно ГОСТ 12873.0.5-2018.

Метод воздухопроницаемости: измеряется воздухопроницаемость шести контрольных образцов. На основе зависимости между воздухопроницаемостью и водонепроницаемостью определяется марка бетона.

Существуют и более быстрые способы анализа гидрофобности:

с помощью фильтрометра: определяют время, которое требуется для просачивания воды через бетонную конструкцию при давлении 10 МПа.
по воздухонепроницаемости: применяют, когда бетон плохо пропускает воздух, что свидетельствует о еще меньшей проницаемости для влаги.

Водонепроницаемость бетона