Способность к выдержке набравшего прочность искусственного камня воды под давлением характеризует его водонепроницаемость. Этот показатель относится к одним из главных, его учет и проверка играет важную роль при работах, отклонение от допустимого минимума приводит к проникновению влаги внутрь структуры и последующему разрешению строительных конструкций. Его проверяют при покупке товарных марок одновременно с классом прочности или контролируют на всех этапах самостоятельного бетонирования. При необходимости способность к противостоянию влаги усиливают дополнительно путем ввода специализированных добавок, снижения соотношения В/Ц или уплотнения смеси.
От чего зависит водонепроницаемость?
Этот показатель определяет характер взаимодействия бетона с водой: чем он выше, тем сильнее будут его гидрофобные свойства. На значение выдерживаемого конструкциями, изделиями и стяжками давления оказывает влияние:
1. Марка вяжущего. Лучшие водонепроницаемые варианты изготавливаются на основе ПЦ (в том числе с гидрофобными добавками), пуццолана и сульфатостойких видов цемента.
2. Наличия в составе специализированных добавок, снижающих пористость искусственного камня и упрочняющих его структуру. К ним относятся нитраты кальция, хлорное железо, разбухающие компоненты, органические гидрофобизаторы, силикаты натрия и аналогичные присадки и модификации.
3. Пористость наполнителя и самого бетона. Лучшие результаты достигаются при замесе на основе гравия, речного и кварцевого песка и гранитного щебня, худшие – при вводе туфа, раздробленного керамзита или попадании большой дозы пылевидных частиц.
4. Интенсивность усадочных процессов в ходе схватывания и набора прочности, которая в свою очередь во многом зависит от правильности выбранного соотношения В/Ц.
5. Срок службы искусственного камня. По аналогии с прочностью на сжатие значение этой характеристики увеличивается с годами, основная причина та же – рост числа гидратных соединений.
Связь с остальными характеристиками бетона
Этот параметр прежде всего характеризует класс качества приготавливаемого или товарного бетона, его значение позволяет оценить потребность в дополнительной гидроизоляции заливаемых конструкций. Существует четкая зависимость между марками по морозостойкости и водонепроницаемости – чем меньше вглубь материала просачивается влага, тем лучше он переносит минусовые температуры и резкие перепады. Взаимосвязь между классом прочности и остальными характеристиками условная, при необходимости значение того или иного показателя улучшается с помощью добавок.
| Марка | Класс | Водонепроницаемость, МПа | Морозостойкость, циклов |
| М100 | В7,5 | W2 | F50 |
| М150 | В12,5 | ||
| М200 | В15 | W4 | F100 |
| М250 | В20 | ||
| М300 | В22,5 | W6 | F200 |
| М350 | В25 | W8 | |
| М400 | В30 | W10 | F300 |
| М450 | В35 | W8-W14 | F200-F300 |
| М550 | В40 | W10-W16 | |
| М600 | В45 | W12-W20 | F100-F300 |
Водонепроницаемость также является прямым показателем, отражающим в численном значении степень его общей стойкости к влаге, ее марка определяет пределы остальных характеристик.
| Марки по водонепроницаемости бетона | Степень проницаемости | Водопоглощение по массе, % | Максимально допустимое соотношение В/Ц | Коэффициент возможной фильтрации |
| W4 | Н – нормальная | 4,7-5,7 | 0,6 | От 2·10-9 до 7·10-9 |
| W6 | П – пониженная | 4,2-4,7 | 0,55 | От 6·10-10 до 2·10-9 |
| W8 | О – особо низкая проницаемость | В пределах 4,2 | 0,45 | От 1·10-10 до 6·10-10 |
| W10-W14 | 0,35 | От 5·10-11 до 1·10-10 | ||
| W16-W20 | 0,3 | Менее 5·10-11 |
Приведенные данные актуальны для тяжелых растворов, при необходимости перерасчета для легких марок они умножаются на коэффициент 1,3. Это объясняется более высокой пористостью крупного наполнителя в таких составах, впитывание воды начинается на самых первых моментах гидратации, что недопустимо. Водопоглощение в % выражении по массе и соотношение В/Ц относятся к косвенным показателям проницаемости, они используются при контроле пропорций и качества бетона.
Области применения
Из обозначенных марок по водонепроницаемости в индивидуальном строительстве чаще всего используются W4, W6, W8.
1. Бетоны W2 имеют низкий класс и являются тощими, из-за высокого поглощения влаги они не подходят для заливки нагружаемых конструкций. Но они же самые дешевые и успешно используется при подготовке оснований.
2. W4 также не относится к особо стойким, но соответствующий ей класс прочности (В15 и выше) допускает проведение бетонирования систем со средней и слабой нагрузкой и их успешную эксплуатацию при обеспечении хорошей гидроизоляционной защиты.
3. Составы с маркой водонепроницаемости W6 являются минимально допустимыми для фундаментов и аналогичных элементов. Степень поглощения в данном случае средняя, прочностные характеристики – высокие. Бетон В25 признан оптимальным в плане стоимости, сопротивляемости влаге, температурным и климатическим изменениям и разнонаправленным механическим нагрузкам.
4. Смесь с особо низкой проницаемостью (W8) обходится дороже, в частном строительстве ее применение оправданно при высоком УГВ или аналогичных нестандартных ситуациях.
5. Остальные (от W10 до W20) относятся к специализированным, их используют при возведении резервуаров, гидротехнических сооружений, бункеров и аналогичных подземных хранилищ. Дополнительная гидроизоляция в данном случае не требуется.
Методы определения водонепроницаемости
Этот показатель проверяется опытным путем с учетом требований ГОСТ 12730.5-84. Основных методов 2: вычисление предела ступенчато повышающегося давления по «мокрому пятну» и по коэффициенту фильтрации. Первый заключается в контроле верхних участков не менее 6 закрепленных бетонных образцов при подаче воды к их нижним торцам. Диаметр форм для их изготовления составляет 150 мм, высота – 30, 50, 100 и 150, соответственно. Водонепроницаемость оценивается из максимального давления в МПа, наблюдаемого до момента промокания верхней части при выдержке образцов в течение 4-16 ч.
При выборе второго метода для проведения испытаний потребуется установка для нахождения коэффициента фильтрации, цилиндрические формы, аналогичные предыдущим, весы и силикагель. Воду подают с интервалом изменения давления в 0,2 МПа с выдержкой в 1 ч на каждой ступени вплоть до появления первых капель фильтрации. Просачиваемый фильтрат взвешивается раз в полчаса, при его отсутствии опыт повторяют с применением силикогеля. Полученный после расчета коэффициент определяет саму марку бетона по водонепроницаемости.
К преимуществам стандартных методов относят высокую точность результатов, к минусам – затягивание процесса. При ограниченных сроках обращаются к вспомогательным способам, позволяющим вычислить марку по виду вяжущего, по наличию или отсутствию химических добавок и по пористости заполнителей и самого бетона (т.е. по его воздухонепроницаемости). В каждом случае используется разное измерительное оборудование, но размеры образцов остаются неизменными.
Способы достижения марочного значения и улучшения этой характеристики
При самостоятельном приготовлении бетонного раствора важно исключить возможные причины снижения водонепроницаемости путем его уплотнения, контроля за консистенцией и обеспечения правильных условий гидратации цемента. Для сведения пор к минимуму составы замешиваются механизированным способом и подвергаются виброобработке после укладки.
Для достижения требуемой густоты без потерь в пластичности или прочности важно придерживаться рекомендуемого нормами соотношения ВЦ, отклонение его в большую сторону недопустимо. При необходимости особо плотного водонепроницаемого бетона вводят гидроизоляционные добавки.
Контролировать усадочные процессы сложнее, их интенсивность зависит не только от качества раствора, но и достаточности армирования и условий внешней среды. К общим правилам относят закрытие свежих стяжек пленкой и интенсивное увлажнение через каждые 3-4 ч в течение 1 дня (при необходимости этот срок продлевают до 3 дней). Работы ведутся при плюсовой температуре. Особого внимания требуют жесткие растворы с минимальным соотношением В/Ц, потеря ими влаги недопустима.
Самым простым способом улучшения гидрофобных свойств смесей является их упрочнение и повышение подвижности без разбавления водой. Это достигается путем ввода нитрата кальция, олеатов натрия, хлорного железа, силикатных марок клея, модифицированных полимеров. Их принцип действия основан на снижении пористости искусственного камня за счет образования новых химических связей. В итоге они позволяют бетону выдерживать не менее 0,8 МПА без потребности в обновлении. При выборе пластифицирующих добавок отслеживается их совместимость с остальными компонентами, примесями и арматурой.
