Водонепроницаемость бетона – это одна из ключевых характеристик строительного камня. От нее зависит, требуются ли для конструкции дополнительные гидроизолирующие мероприятия, понадобится ли пластификатор для рабочей смеси, и вообще подходит ли бетон с таким показателем для применения в конкретном случае. Значение параметра определяется лабораторно в соответствии с требованиями, изложенными в ГОСТ 12730.5-84.
Определение
Что такое водонепроницаемость бетона? – это характеристика материала, отражающая способность испытуемого образца сопротивляться пропусканию влаги при определенном давлении. Обозначение – латинская буква W, за которой следует марка с цифровым обозначением от 2 до 20 с шагом 2. Цифры указывают давление в МПа∙10-1, при котором сформованные цилиндры не пропускают напор воды сквозь свое тело.
Наибольшей водостойкостью обладают бетоны плотной структуры, относящиеся к тяжелому типу. В их объеме практически нет места для свободной воды, но она может циркулировать по микрокапиллярам камня. Менее устойчивы пористые блоки пено- и газоблоков.
Определить проницаемость бетона можно только в лабораторных условиях посредством специального оборудования несколькими способами. Испытания проводят согласно специализированного ГОСТ 12730.5-84 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости». Рассмотрим его основные положения.
Размеры образцов
Достоверно измерить водоустойчивость бетона можно испытанием цилиндрических образцов, высота которых определяется фракцией используемого крупного заполнителя. Их соответствие отслеживается в таблице №1:
| Максимальный размер зёрен, мм | Наименьшая высота образца цилиндра, мм |
|---|---|
| 5 | 30 |
| 10 | 50 |
| 20 | 100 |
Готовят бетонный раствор и укладывают его в формы с подходящим размером высоты, тщательно уплотняют на вибростоле для приведения в рабочее состояние. Оставляют застывать в камере нормального твердения на 28 суток, после чего оставляют на 1 сутки в условиях окружающей среды. После этого приступают к испытаниям.
Методы испытания
Госстандарт определяет несколько способов определения водонепроницаемости бетонного камня.
По мокрому пятну
Это метод №1 в стандарте. Для испытания берут готовый бетонный образец с внутренним диаметром 150 мм и соответствующей фракции щебня высоты.
Опыт проводят в специальной установке. В гнезда (6 штук) вставляют каменные цилиндры и подают воду под давлением, увеличивая его значение на 0,2 МПа через установленный промежуток времени, зависящий от внутреннего диаметра образца:
- 150 мм – 16 мин.;
- 100 мм – 12 мин.;
- 50 мм – 6 мин.;
- 30 мм – 4 мин.
Опыт считается оконченным, когда на верхней поверхности цилиндра появится просочившаяся влага.
В результате бетону одной партии присваивают марку по водонепроницаемости, соответствующую меньшему значению давления, когда верхний торец четырех из шести образцов был сухим.
Маркировка соответствует давлению воды в МПа∙10-1, например, W2 – 0,2 МПа, W4 – 0,4 МПа, W6 – 0,6 МПа и так далее.
По коэффициенту фильтрации
Метод определения по коэффициенту фильтрации предполагает использование набора инструментов:
- прибор для определения водонепроницаемости бетона, испытательное давление которого составляет более 1,3 МПа;
- весы лабораторные высокой точности;
- силикагель.
Сформованные и затвердевшие образцы изымают из камеры для принятия условий лабораторной комнаты, пока изменение массы образца не будет меньше 0,1%. Затем их проверяют на целостность и отсутствие дефектов пропусканием инертного газа под давлением. Его выход определяют по воде, налитой на верхний торец бетонного образца. Если пузырение равномерное мелкое, бетон пригоден для испытания.
Выкорчеванный из конструкции бетонный образец испытывают независимо от наличия дефектов, чего не происходит с искусственно созданными цилиндрами.
Порядок испытания:
- в установку вставляют 6 цилиндров и запускают дезаэрированную воду под давлением, постоянно увеличивая его на 0,2 МПа с интервалом 1 час на каждом уровне. Действия повторяют до первых пузырьков проступившей влаги.
- Проступившую воду собирают в отдельный сосуд и взвешивают его.
- Отфильтрованную воду собирают через каждые 30 минут не менее 6 раз, постоянно измеряя массу жидкости.
Силикагель и другие сорбенты используются для измерения количества влаги, которая так и не проступила сквозь цилиндр за указанное время (96 часов).
Вес просочившейся воды определяют как среднее арифметическое значение наибольших показателей массы, а сам коэффициент по формуле:
, где
Ƞ — коэффициент вязкости воды при заданной температуре;
Q – вес влаги в Ньютонах (Н);
δ – толщина испытуемого образца, мм;
S – общая площадь поверхности цилиндра, см2;
Ϯ – время испытания тестеров, пока с них снималась вода;
P – номинальное давление, МПа.
Кф измеряется в см/с. Чтобы определить водонепроницаемость бетона, полученное значение сопоставляют с табличными данными соответствия величин (таб. №6 ГОСТа):
| Значение коэффициента Кф, см/с | Марка бетона, определенная методом «Мокрое пятно» |
| 7∙10-9…2∙10-8 | W2 |
| 2…7 ∙10-9 | W4 |
| 6∙10-10…27∙10-9 | W6 |
| 1∙10-10…6∙10-10 | W8 |
| 6∙10-10…1∙10-10 | W10 |
| 6∙10-11 и меньше | W12 |
Что влияет на показатель
Марка бетона по водонепроницаемости зависит от нескольких факторов:
- Капиллярная структура камня. Чем больше пор в бетоне, тем проще воде по ним проходить. Соответственно, чем плотнее структура материала, тем меньше шансов у воды проникнуть сквозь объем. Бетоны более высокого класса менее нуждаются в дополнительной защите, чем слабые.
- Основообразующие компоненты, определяющие структуру. Камень на цементном вяжущем менее плотный, чем замешенный на основе глинозема или суперпрочного цемента.
- Возраст материала. Чем старше бетон, тем более он водонепроницаемый.
- Окружающая среда и условия эксплуатации. Если раствор был замешен с нарушением пропорций и технологии, конструкции дали большую усадку, качество камня остается под вопросом.
- добавки для бетона для увеличения водонепроницаемости повышают плотность материала и запечатывают капилляры, лишая возможности воды просачиваться в структуру.
Повышение водонепроницаемости бетона
Чтобы сделать бетон менее восприимчивым к воде и снизить его пропускную способность, необходимо любыми способами уплотнить раствор. Как это можно сделать:
- тщательно утрамбовать раствор при укладке в опалубку. Это предотвратит образование и оседание пузырей, изгонит из монтажного объема максимальное количество воздуха;
- повысить водонепроницаемость бетона добавками – пластификаторами специального или комплексного действия. Они делают структуру более плотной, заполняют капилляры;
- снизить количество воды при замешивании раствора до технологического или заменить ее часть суперпластификатором комплексного действия. Вода в избытке не уступает в реакцию гидратации, а остается в теле конструкции в свободной форме, после чего испаряется, оставляя пустую полость.
Марки бетона и морозостойкости, и водонепроницаемости неразрывно связаны: они пропорциональны друг другу. Чем плотнее структура камня, тем меньше воды в него проникнет и застынет при морозе, вызывая разрушительное действие. Соответственно, чем выше марка водонепроницаемости, тем больше циклов замораживания-оттаивания выдержит испытуемый образец.
