что такое водопоглощение и водопроницаемость бетона
Определение водонепроницаемости бетона
Бетон — это искусственный строительный материал. Он получается путем смешения цемента, песка, каменного наполнителя и воды. Его основные характеристики: прочность, пористость, морозоустойчивость, теплопроводность, огнестойкость, водонепроницаемость.
Последний параметр рассмотрим отдельно.
Устойчивость к воздействию влаги, классификация
Водонепроницаемость — параметр, показывающий, при каком давлении воды материал теряет свойство жидкость не впитывать, не пропускать ее через себя.
Под водонепроницаемостью бетона понимается устойчивость его к проникновению внутрь воды. Характеристика связана с морозостойкостью — способностью выдерживать, без потери свойств, фазы замерзания-оттаивания.
Согласно системе Госстандарта, предусмотренного ГОСТ, строительными нормами и правилами (СНиП), марка бетона по водонепроницаемости обозначается графическим символом W с цифрами (от 2 до 20).
Способы, методы определения устойчивости к воздействию жидкости
Для установления уровня водонепроницаемости, устойчивости бетона к проникновению жидкости, применяют ряд способов.
К основным относятся:
Факторы, влияющие на водонепроницаемость
Основным, определяющим, фактором, влияющим на устойчивость бетона к воздействию влаги, является пористость — присутствие в структуре открытых полостей (пор). Положительная их роль в том, что они позволяют строительному материалу «дышать», обмениваться водой с окружающей средой.
Но наличие пор всегда сопряжено с утратой прочностных параметров.
Водонепроницаемость бетона также определяют:
Обратите внимание! Для минимизации пустот на стадии изготовления следует тщательно перемешивать раствор, использовать вибрационные устройства при его укладке.
При соблюдении СНиПов на устойчивость бетона к воздействию влаги влияет «возраст». Показатели гидрофобности растут в первое полугодие, далее наступает процесс стабилизации состояния.
Характеристики марок водонепроницаемости
При выборе типа бетона обычно внимание обращают на марку (класс) водонепроницаемости. От него зависят сферы применения данного строительного материала.
Показатели для W2, W4, W6, W8 и W12
Водопроницаемость бетона обозначается W с четными цифрами (от 2 до 20):
Важно! Марки W10 — W20 (с высокой устойчивостью) используют для возведения сооружений гидротехнических, бункеров, водохранилищ, бассейнов. Это оптимальный материал под фундаменты многоэтажных строений.
Способы увеличения водостойкости
Водостойкость бетона можно увеличить разными способами. Выбор зависит от сферы, где он будет применен:
Добавки, повышающие водонепроницаемость
Водонепроницаемый бетон получают внесением в строительную смесь специальных добавок (присадок). А современные технологии делают это возможным на стадии его производства и после.
Рынок представляет большой ассортимент добавок для увеличения сопротивляемости влаге. Они различаются способом воздействия, стоимостью, эффективностью.
Важно! При включении в строительную смесь добавок, присадок требуется неукоснительно соблюдать инструкции по их применению.
Особенно выделяются добавки новых типов, способные не только заполнять поры и пустоты, но и при контактах с влагой расширяться.
Обратите внимание! Добавка (присадка) увеличивает теплопроводность. Она избавляет материал от воздушных пузырьков, которые положительно влияют на его теплоизоляционные свойства.
У добавок, предлагаемых рынком потенциальным покупателям, есть еще одно важное преимущество: они позволяют самостоятельно, своими руками, сделать влагостойкий бетон. И смета расходов на качественный материал будет ниже, чем приобретая готовый водонепроницаемый бетон.
Водонепроницаемый бетон получается при нанесении на его поверхность обмазочных составов (мастики, битума и других).
Перед такой процедурой следует очистить поверхность и загрунтовать. Последняя процедура необходима для обеспечения сцепления. Далее обмазка наносится несколькими слоями. Образовавшаяся защитная корка придает бетону водоотталкивающие свойства.
Обмазочный слой, под воздействием температуры окружающей среды и иных природных факторов, разрушается.
Добавление гидроизоляционных добавок в бетон
Марка и класс бетона — соотношение, в чем разница
Методы испытания бетона на прочность — как определить
Что такое бетон — определение, виды и их применение
Водопроницаемость бетона и ее влияние на долговечность конструкций
Негативное воздействие водной среды на структуру бетона существенно влияет на прочность и жизнестойкость сооружений. Насколько интенсивно будет происходить данный процесс, зависит от такого параметра, как водопроницаемость бетона.
Повысить влагостойкость бетона — одна из основных конструктивных задач на стадии проектирования железобетонных конструкций (см. видео в этой статье).
Общие сведения
Определение водопроницаемости бетона в конечном итоге — это способность материала противостоять влиянию жидких агрессивных сред на структуру и эксплуатационные качества изделий.
Благодаря капиллярно-пористой структуре материал может адсорбировать влагу как при прямом контакте с водой, так и непосредственно из окружающей воздушной среды.
Самый низкий показатель проницаемости — у тяжелого плотного бетона. У вариантов с легкими наполнителями данное значение держится в пределах 7–8%, а вот у ячеистых (пористых) бетонов этот параметр довольно значительный. Например, водопоглощение газобетона может достигать 20–25%.
Факторы, влияющие на проницаемость бетона
Водопроницаемость конструкций подчинена следующим обстоятельствам:
Бетон является сложной многофазовой системой, состоящей из цементного камня с правильно распределенными в нём включениями зерен песка и крупнозернистого заполнителя, а также большого количества мелких пор, насыщенных водными растворами и воздухом.
Характеристика пористой структуры материала
Наличие значительного объема свободных ячеек в структуре материала— это не главная причина проницаемости (водопоглощения). На влагостойкость бетона особое влияние оказывает форма и характер возникновения пористых образований.
По механизму образования поры можно разделить на три категории:
Главной причиной появления пор укладки в структуре смеси является:
В период твердения изделия вода, находящаяся в порах бетона, испаряется, оставляя после себя пустоты, которые при последующей эксплуатации могут служить основной причиной фильтрации воды.
Наибольшую опасность для показателей водонепроницаемости представляют размеры открытых пор и капилляров, которые при величине диаметра более 0,3 мк и достаточном давлении жидкости становятся абсолютно водопроницаемыми
Влияние вяжущих на водонепроницаемость изделий
Следующие факторы, влияющие на влагопоглощение бетона это:
Марка и тип цемента оказывают значительное влияние на водопроницаемость изделий. Для приготовления влагостойких бетонов необходимо использовать цементные составы наиболее тонкого помола. В этом случае повышается плотность и однородность структуры цементного камня, что способствует понижению водопроницаемости материала.
С другой стороны, высокое содержание воды в растворе нарушает водоцементное соотношение, которое в значительной мере способствует увеличению количества пор и капилляров в структуре изделия, а значит, отрицательно влияет на параметры водопроницаемости конструкций. Водоцементное отношение — это оптимальное количество воды в условных частях относительно общего объема цемента в составе бетонной смеси
Например, влагостойкий бетон (см. таблицу) должен иметь водоцементное соотношение в пределах 0,40–0,50.
Подсказки: – понижение водоцементного отношения при оптимальной подвижности бетонного раствора достигается за счет применения специальных пластификаторов, уменьшающих общее количество пор, и повышающих водонепроницаемость бетона.
Роль заполнителей в расчете оптимальной водонепроницаемости
В ряду факторов, влияющих на влагостойкость бетона, не последнее место занимает структура и состав применяемых заполнителей.
Водонепроницаемость: характеристики материалов, требования
Требования к бетонным конструкциям по проницаемости регулирует ГОСТ водопоглощение бетона.
Требования к материалам для производства влагостойкого и гидротехнического бетона, в зависимости от вида конструкций и условий эксплуатации:
Методы контроля водонепроницаемости изделий
Определение водопоглощения бетона производится в лабораториях на специальном оборудовании согласно ГОСТ 12730.5-84, устанавливающем следующие способы испытаний:
Определение проницаемости первым способом
Испытание образцов по методу «мокрого пятна» проводят на специальной установке УВБ-МГ4 (см. фото).
Конструкция агрегата позволяет определять водонепроницаемость бетона способом «мокрого пятна» в автоматизированном режиме.
Максимальную величину давления воды, при котором не наблюдалось признаков фильтрации, принимают за значение водонепроницаемости изделия (W).
Исследование образцов по коэффициенту фильтрации
Механизм исследования по коэффициенту фильтрации отличается от предыдущего только способом определения значений водонепроницаемости. В отличие от предыдущего, где фиксируется только давление воды, в этом случае, происходит еще периодический забор отфильтрованной жидкости в запланированный отрезок времени.
Каждые 30 мин, на протяжении всего периода испытаний, проводят сбор и взвешивание фильтрата со всех образцов, участвующих в исследовании. Затем, определяют среднее значение всех измерений веса жидкости и на основании этого показателя, при помощи специальной формулы, вычисляют коэффициент фильтрации.
Полученный коэффициент сравнивают с результатами измерений, полученных методом «мокрого пятна», и определяют параметр W водонепроницаемости бетона.
Ускоренная технология получения коэффициента фильтрации
Ускоренный способ получения данных фильтрации заключается в использовании прибора, называемого фильтратометром (см. фото).
Инструкция по ускоренному определению коэффициента фильтрации при помощи гидронасоса:
Метод определения водопоглощения бетона по его воздухопроницаемости
Данный способ позволяет существенно сократить время испытаний по исследованию водонепроницаемости бетона в сравнении с вышеописанными методами. Для проведения таких исследований применяется специальное устройство «Агама» (ГОСТ 12730.5-84).
Определение значения скорости фильтрации воздуха производится путем подачи воздуха сквозь тело образца внутрь вакуумной камеры, герметично закрепленной на поверхности изделия.
Порядок испытаний выглядит следующим образом:
Способы повышения водонепроницаемости бетона
Негативное воздействие воды отрицательно сказывается на долговечности сооружений. Исключить это влияние или хотя бы уменьшить поступление влаги внутрь конструкций — главная задача при проектировании и эксплуатации зданий.
В основе обеспечения водонепроницаемости бетона своими руками лежит ряд рекомендаций, затрагивающих проблемы проницаемости конструкций начиная с их изготовления, и заканчивая периодом эксплуатации.
Для обеспечения высокой влагостойкости элементам конструкций, во время приготовления и укладки бетона, необходимо придерживаться следующих факторов:
Для затвердевшего бетона также предусмотрен целый ряд мероприятий:
Цена на материалы для проведения гидроизоляционных работ колеблется в широких пределах, в зависимости от выбранного способа и объема изолируемых поверхностей. Но она с лихвой окупается в период эксплуатации конструкций, особенно если учесть затраты на ремонт и восстановление сооружений в случае неиспользования гидрофобизирующих материалов.
И подведем итог: зная степень воздействия всех вышеперечисленных факторов на влагостойкость бетона, можно безошибочно запроектировать оптимальные технологические условия для производства высококачественных водостойких изделий.
Как приготовить своими руками водонепроницаемый бетон и что это такое
При возведении фундаментов в местах с высоким стоянием грунтовых вод, прокладке ирригационных сооружений, необходимости мелиорации заболоченных земель и других сложных ситуациях возникает потребность в создании водонепроницаемого бетона. Пористая структура искусственного камня не гарантирует герметичности конструкций из бетона. В зависимости от условий вибропрессования остаются зоны, в которые связующие проникли частично. Там образовались места, способные фильтровать сквозь сплошную литую конструкцию влагу.
Опытные строители стремятся использовать бетонную массу, способную не пропускать сквозь себя влагу. Тогда регулярные переходы через нулевую температуру во влажной среде не станут вызывать разрушение из-за периодического замораживания и размораживания.
Что такое водонепроницаемый бетон и водопоглощение
Бетон, в котором после затвердевания отсутствуют капилляры и пустоты, способные пропускать влагу, получил наименование водонепроницаемого. Отличительная черта – это довольно высокая плотность. Внешний вид отливки соответствует природному камню. Ощущение, что имеется материал однокомпонентный сплав, примесей не наблюдается.
Информация к размышлению. Необходимость обусловлена тем, что построенные первые гидроэлектростанции (1882 г., США, Нью-Йорк) стали разрушаться. Американцы не стали афишировать собственные проблемы. Заливка новых порций бетонной массы позволила поддержать ГЭС в работоспособном состоянии.
Специалисты из московского и санкт-петербургского университетов, а также технологического института (1897 г.) выезжали для ознакомления с опытом строительства ГЭС в США. Электрогенераторы вопросов не вызывали. Смутило то, что значительная часть вырабатываемой электроэнергии использовалась для замешивания растворов, выливаемых в водоем.
Попутно рядом проводилось изготовление плит, которые в ближайшее время собирались монтировать для укрепления плотины. Американцы не хотели делиться проблемами, они везде заявляли о собственном превосходстве в данном направлении, хотя российские специалисты провели пробное возведение малых ГЭС на реках Северного Кавказа (в том числе и плавающих), имели приоритет от 1879 г. Про финишную и латексную шпаклевку Текс читайте тут.
В лабораториях Санкт-Петербургского технологического института была разработана методика для оценки водонепроницаемости бетона. В качестве критерия предложили ввести термин водопоглощение. Он характеризует способность материала удерживать в порах и капиллярах влагу. Для оценки используется взвешивание, выполняемое для сухих и влажных образцов.
Для пользователей составлены таблицы, помогающие оценивать величину поглощения влаги.
Характеристики W: от 2 до 20
Готовый бетон маркируется латинской буквой «W», стоящая далее число определяет устойчивость изделия к воздействию воды. Самые слабые материалы обозначают W2, это же касается и архитектурного бетона. Они способны поглотить за 6 часов испытания более 12 % влаги по отношению к собственной массе.
Если использовать слабые конструкционные материалы, то строение сможет простоять недолго. Через несколько лет изготовленные строительные конструкции разрушатся из-за воздействия воды и периодических замораживаний. Про керамический кирпич и камень по ГОСТу 530 читайте здесь.
В строительстве принято использовать бетоны, имеющие марку W4…W8. Они способны увеличить массу на 3…6 % при опускании в воду на 6 часов. Считается, что подобный показатель водонепроницаемости будет удовлетворительным для возведения зданий, эксплуатация которых будет продолжаться в течение 50…70 лет. Также существует специальный жидкий бетон для выравнивания бетонного пола.
Если требуется строить дома на территории, где грунтовые воды располагаются на уровне 2,0…2,5 м, то при возведении фундамента минимальным значением станет W12. Для гидростанций, а также мостовых конструкций применяют бетон с характеристикой W20 (водопоглощение менее 0,05 %, практически нулевой водопоглощение). Про террасную доску из лиственницы расскажет этот материал.
Принято использовать только четные числа (кратные 2).
Технология производства
Причинами образования пор и капилляров являются:
Для получения качественной смеси бетона или гидробетона, для заливки в опалубку необходимо придерживаться определенной последовательности, а также выполнять ряд требований. Этого уже достаточно, чтобы получать прочный бетон.
Чтобы максимально избавиться от пор и капилляров, добавляют в состав раствора силиконовые гидрофобизаторы (обычно их применяют для грунтования поверхностей для последующей отделки). Наличие мелкодисперсного связующего компонента предотвращает порообразование.
Для придания большей устойчивости к действию влаги готовые конструкции покрывают защитными лаками и иными пропитками. В последние годы чаще используют материалы на основе акрила или силикона. Про размеры обыкновенного красного кирпича читайте по этой ссылке.
Таблица соответствия марки и показателей морозостойкости, водонепроницаемости
Для удобства пользователям рекомендуют пользоваться табл. 1.
Таблица 1: Характеристики бетонных смесей
| Марка бетона, М | Обозначение бетона | Класс по критериям морозостойкости, F | Показатель водонепроницаемости, W |
| 100 | 7,5 | 50 | 2 |
| 150 | 12,5 | 50 | 2 |
| 200 | 15 | 100 | 4 |
| 250 | 20 | 100 | 4 |
| 300 | 22,5 | 100 | 6 |
| 350 | 25 | 200 | 8 |
| 400 | 30 | 200…300 | 10 |
| 450 | 35 | 200…300 | 8…14 |
| 500 | 40 | 200…300 | 10…16 |
| 550 | 45 | 200…300 | 12…18 |
| 600 | 47,5 | 300 | 14…20 |
Таблица цен
Стоимостные показатели для Тульской области на 2019 г. показаны в табл. 2.
Таблица 2: Цена товарного бетона без доставки
| Марка бетона | Обозначение ГОСТ | Инертный наполнитель | Цена бетона на территории заводе, без доставки, руб. |
| M100 | БCГ B7,5П4 F50 W2 | щебень | 3 000 |
| M150 | БCГ B12,5 П4 F50 W2 | щебень | 3 100 |
| M200 | БCГ B15 П4 F75 W4 | щебень | 3 200 |
| M200 | БCГ B15 П4 F75 W4 | щебень | 3 600 |
| M250 | БCГ B20 П4 F75 W4 | щебень | 3 300 |
| M250 | БCГ B20 П4 F75 W4 | гранитная (мраморная) крошка | 3 700 |
| M300 | БCГ B22.5П4 F100 W6 | гранитная (мраморная) крошка | 3 400 |
| M300 | БCГ B22.5П4 F100 W6 | гранитная (мраморная) крошка | 3 800 |
| M350 | БCГ B25П4 F150 W8 | гранитная (мраморная) крошка | 3 650 |
| M350 | БCГ B25П4 F150 W8 | гранитная (мраморная) крошка | 3 900 |
| M400 | БCГ B30 П4 F200 W10 | гранитная (мраморная) крошка | 4 100 |
| M450 | БCГ B35 П4 F200 W10 | гранитная (мраморная) крошка | 4 300 |
| M550 | БCГ B40 П4 F300 W12 | гранитная (мраморная) крошка | 4 700 |
Способы и методы определения
На предприятиях, специализирующихся на производстве товарного бетона используют государственные стандарты для контроля качества.
ГОСТ 12730.5-84 и 10060 2012
В ГОСТ 12730.5-84 представлены методики для определения водонепроницаемости. Описывается последовательность выполнения опытов, а также правила оценки получаемых результатов.
ГОСТ 10060-2012 является межгосударственным стандартом (для стран СНГ). Он описывает методики оценки бетонных смесей на морозостойкость. Про финишную однокомпонентную шпаклевку для автомобиля узнайте в этой статье.
Метод мокрого пятна
Методика основана на создании избыточного давления на поверхности опытного образца. Используется специальная установка, способная гарантированно создавать давление водяного столба заданной высоты. Результаты проверяются по величине «мокрого» пятна, которое возникает с обратной стороны испытываемого образца.
Коэффициент фильтрации
Изготавливают образцы для исследований в виде цилиндра. Исследуют не менее шести образцов одновременно (особенности конструкции установки).
Дополнительные методы и приборы
Методики, используемые в некоторых странах, несколько отличаются от отечественных приборов и оборудования. Так, в некоторых штатах США для оценки фильтрационных свойств используют продукты перегонки нефти (лигроин, аналог керосина). Проверяют, насколько быстро эта жидкость пройдет через исследуемый образец.
Способы и средства повышения водонепроницаемости
Для повышения водонепроницаемости используют:
Как посчитать надбавку
Количество уплотнителя составляет от 5…6 % до 12…15 % от массы цемента. Повышение стоимости раствора определяется ценой добавки присадок.
Как приготовить своими руками бетонную смесь
При самостоятельном приготовлении бетона В30 М400 часто стараются производить перемешивание компонентов вручную. Практика показывает, что остаточное количество наполнителя без достаточного цемента может достигать до 20…25 %. Такой материал является браком. Обязательно нужно производить механическое промешивание. Помочь могут миксеры, агрегатированные с электродрелью или иным приводом.
Искоренение усадки состава: инструкция по применению
Для минимизации усадки после заливки нужно уплотнять смесь. Полностью избежать усадки невозможно, высыхание ведет к уменьшению объема. Но снизить эффект можно. Для этого используют выносные или реечные вибраторы. С их помощью уплотняют бетонную смесь.
Защита от быстрого высыхания и укрывание пленками свежей заливки способствуют тому, что образуются кристаллы, в которых вода работает в качестве компенсатора снижения объема.
Временное воздействие
Перед использованием цемент в течение 5…7 дней хранят в помещении, где поддерживается температура 20…25 °С. Желательно хранить материал без дополнительного освещения. Подобное временное воздействие помогает улучшить свойства связующего.
Другие способы
При строительстве бассейнов для оштукатуривания готовят раствор, в который добавляют жидкое стекло. После полимеризации стены почти не пропускают сквозь себя влагу.
Использование битума в качестве наружного покрытия также помогает изготавливать стены с нулевой проводимостью влаги. Подобную обработку проводят при гидроизоляции подвальных помещений.
Видео
Как сделать водонепроницаемый бетон самому смотрите в этом видео: