Водонепроницаемость — это способность бетона сопротивляться прохождению воды под давлением через его структуру. Другими словами, это уровень гидроизоляции бетона. Для обозначения класса водонепроницаемости бетона используется буква «W» с цифрами от 2 до 20. Проницаемость бетона обозначают предельным давлением воды на серию образцов в течение установленного периода времени, либо коэффициентом фильтрации — масса воды, прошедшая через образец при постоянном давлении. Цифры в данном случае обозначают максимальное выдержанное давление.
Водонепроницаемость бетона зависит от ряда факторов:
- Плотность структуры бетона, степень уплотнения.
- Количество цемента.
- Водоцементное соотношение В/Ц (вода поделенная на цемент).
- Химические добавки.
- Условия твердения бетона.
- Водонепроницаемость крупного заполнителя.
Плотность структуры бетона зависит от правильности подобранного состава бетона, направленного на уменьшение пустот между компонентами, а также от последующего механического воздействия на бетон, чаще всего — вибрирования.
Количество цемента является едва ли не самым ключевым фактором, влияющим на водонепроницаемость. С увеличение количества цемента уменьшается водоцементное соотношение, а вместе с этим — количество пор в бетоне, уменьшается расслоение бетонной смеси и увеличивается плотность структуры. Причем если в бетоне используется марка цемента М400, то это лучше сказывается на водонепроницаемости бетон нежели использование цемента М500, так как дозировка цемента марки М400 на кубометр бетона выше, а это в свою очередь повышает плотность бетона.
Водоцементное соотношение. Чем выше водоцементное соотношение, тем ниже прочность бетона, тем ниже водонепроницаемость. Общеизвестный факт, что для прохождения реакции твердения бетона требуется порядка 25% процентов воды от массы цемента, а по факту используется от 40 до 70%, остальная вода требуется для создания подвижности бетона. Оставшаяся после процесса схватывания вода в структуре бетона испаряется, при этом образуя поры (капилляры), которые в свою очередь увеличивают водопроницаемость. Поэтому для затворения бетонной смеси следует использовать минимальное количество воды. Именно по этой причине запрещается добавлять большое количество воды в бетон на объекте для увеличения подвижности.
Химические добавки позволяют увеличивать подвижность бетонной смеси без существенного увеличения количества цемента, при этом, не значительно увеличивая количество воды, что положительно сказывается на водоцементном отношении.
Условия твердения бетона
Необходимо создавать благоприятные условия для максимального набора прочности бетона. Уход за свежеуложенным бетоном особенно в жаркую и сухую погоду является ответственным мероприятием, обеспечивающим благоприятные условия для твердения бетона и нарастание его прочности, а также предотвращающим значительные температурно-усадочные деформации и образование трещин. Правильный уход в значительной степени определяет качество бетона и долговечность конструкций и сооружений.
Наиболее распространённым видом ухода за бетоном является непрерывный влажностный уход – покрытие открытых поверхностей конструкций влагоемкими материалами, находящимися весь необходимый период в контакте с поверхностью бетона и постоянно поддерживаемыми во влажном состоянии. Периодическая поливка холодной водой открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается, так как периодическое воздействие относительно холодной воды на нагретую солнцем поверхность твердеющего бетона создает значительные температурные напряжения, что приводит к нарушению структуры бетона, появлению сетки трещин и снижению основных физико-механических свойств бетона. Влажностный уход за бетоном делится на два периода: начальный и последующий.
Начальный уход, начинается немедленно после окончания укладки бетонной смеси, заключается в предохранении свежеуложенного бетона от прямой солнечной радиации и вредного воздействия ветра тщательным укрытием его влагонепроницаемыми (полиэтиленовой пленкой или рубероидом) материалами.
В течение начального периода ухода непосредственный контакт твердеющего бетона с водой не допускается. Продолжительность начального ухода, как правило, составляет не менее 5-6 часов в зависимости от температуры окружающей среды. Чем жарче, тем меньше продолжительность начального ухода.
Последующий уход, наступающий после завершения начального ухода, заключается в обеспечении бетону благоприятных условий твердения различными способами, из которых наиболее эффективными являются: устройство и систематическое увлажнение влагоемкого покрытия конструкций или выдерживание открытых горизонтальных поверхностей бетона под тонким слоем слегка прогретой воды. Продолжительность последующего ухода как правило составляет не менее 3-6дней в зависимости от температуры окружающий среды. На данном этапе основная задача – набор 50-70 процентов прочности, после которого воздействие окружающей среды не вызовет значительных изменений дальнейшего роста прочности бетона. Чем жарче, тем меньше продолжительность последующего ухода. Опалубку с фундамента рекомендуется снимать не раньше окончания «последующего ухода», а это примерно через 5-7 дней в зависимости от температуры окружающей среды. Опалубку горизонтального перекрытия рекомендуется снимать на 2-3 дня позже.
Испытания бетона на водонепроницаемость
Испытание бетона на водонепроницаемость производят по ГОСТ 12730.5-2018 [1]. Существуют 4 метода определения водонепроницаемости бетона:
- по мокрому пятну;
- коэффициенту фильтрации;
- глубине проникания воды под давлением;
- воздухопроницаемости.
Определение водонепроницаемости бетона могут проводиться путем испытания контрольных образцов, изготовленных по ГОСТ 10180 или испытания образцов, отобранных из железобетонных конструкций по ГОСТ 28570. Ускоренные методы определения водонепроницаемости бетона, в том числе по его воздухопроницаемости, могут быть использованы для определения водонепроницаемости бетона непосредственно в изделиях и конструкциях. При определении марки по водонепроницаемости бетона базовым методом является метод «мокрого пятна». Результаты определения водонепроницаемости бетона, полученные другими методами, также могут быть использованы для оценки марки бетона по водонепроницаемости. Арбитражным методом является метод определения водонепроницаемости по мокрому пятну.
В ГБУ ЦЭИИС определение водонепроницаемости бетона производится экспресс-методом по его воздухопроницаемости. Метод основан на наличии экспериментально установленной статистической зависимости между воздухопроницаемостью бетона и его водонепроницаемостью, определенной по мокрому пятну. В качестве параметра, характеризующего воздухопроницаемость, используют значение времени, за которое давление в камере устройства падает на определенное значение. Измерения производятся прибором ВИП. Основные технические характеристики прибора ВИП представлены в
Таблице 1.
Принцип работы приборов. За счет перепада давлений снаружи и внутри камеры атмосферный воздух фильтруется в полость камеры через испытуемый бетон. Повышение давления в камере прибора измеряется с помощью тензометрического датчика, преобразующего давление в электрический сигнал. Встроенный электронный микропроцессорный блок обеспечивает пересчет результатов измерений в марку бетона по водонепроницаемости. Окончание процесса измерений выдача результата на дисплее прибора сопровождается длительным звуковым сигналом.
Порядок проведения измерений
Перед выполнением работ проводится осмотр поверхности участка бетонной конструкции. На поверхности должны отсутствовать факторы, влияющие на достоверность проводимого измерения - наплывы бетона высотой более 3мм, наличие воды, следов смазки от опалубки. Прибор устанавливается на бетонную поверхность через герметизирующую мастику. После окончания процесса измерения. Прибор автоматически вычислит сопротивление проникновению воздуха. Измерения проводятся на 6 участках конструкции. Воздупроницаемость бетона определяют из двух средних значений. Марку бетона по водонепроницаемости принимают по ГОСТ 12730.5-2018. В ГБУ ЦЭИИС в 2022-2023 годах было проведено 259 испытаний по определению водонепроницаемости бетона.
Заключение
Водонепроницаемость бетона является важным показателем его качества. Она может определяться разными методами. В ГБУ ЦЭИИС используется ускоренный метод определения водонепроницаемости. Это обусловлено тем, что длительный метод не позволяет обеспечить нормативный срок проверки качества бетона при выборочном инспекционном контроле.
Список использованной литературы
1. ГОСТ 12730.5-2018 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.
2. Инструкция ОИ-И-1.1.2 ГБУ «ЦЭИИС».
Статью подготовил:
Ведущий эксперт Отдела обследования и экспертиз несущих и
ограждающих конструкций ГБУ "ЦЭИИС" Уваров С.В.