Водонепроницаемый бетон

: Обновлено: 13 Июнь 2016

Автор статьи: Александр Смирновский: химик-аналитик

Водонепроницаемый бетон – это полученный по специальной технологии строительный материал, который содержит в своей основе компоненты классического бетона. Для придания водостойкости в его состав вводятся вещества различной природы, приводящие к уплотнению структуры или образованию гидрофобных пленок.

Основа водонепроницаемых бетонов

В качестве связующего в бетоне обычно применяются портландцемент или быстротвердеющие саморасширяющиеся композиции. Функцию мелкого наполнителя выполняет песок, а крупного – гравий, щебень или отходы промышленных производств [1]. Отношение связующего к наполнителю составляет по массе от 1 : 11,6 до 1 : 3,6 для марок М100 и М450 соответственно. Отношение песка к щебню колеблется от 1 : 1,5 для составов меньшей прочности до 1 : 2,2 для самых прочных бетонов [2].

Причины пропускания воды бетонным слоем

Наличие трещин позволяет влаге проходить через бетонную плиту. Их появление и развитие вызвано несколькими причинами:
- усадка бетона в процессе затвердевания. Для классических составов (цемент, песок, щебень и вода) этот процесс неизбежен;
- замерзание и оттаивание свободной влаги в бетоне. При замерзании объем образовавшегося льда превышает объем пор или трещин и приводит к их расширению;
- большие знакопеременные нагрузки, наблюдающиеся при значительной массе постройки и неустойчивом грунте.

Подходы к увеличению водостойкости бетонного конгломерата

Добавление пластификаторов, улучшающих удобоукладываемость
Действие таких добавок состоит в повышении пластичности раствора и качественном заполнении формы, ограниченной опалубкой. Одновременно наблюдается снижение содержания избыточной влаги, способствующей порообразованию.

Примечание: пластичность измеряют путем оценки осадки конуса. Его начальную форму придают при заполнении бетоном стандартной конусообразной заготовки. После наполнения формовочный конус медленно поднимают и измеряют разницу между его высотой и высотой осевшего под действием силы тяжести бетонного конуса [4].

Пластификаторы добавляются в количестве от 0,1 до 3,0 % по массе. Они подразделяются на 3 группы, состоящие преимущественно из поверхностно-активных веществ (ПАВ) [5]:
- высокоэффективные (суперпластификаторы) – повышают осадку конуса от 2-4 см до 20 см и более (продукты сульфометилирования меламина и сульфирования ароматических углеводородов с последующим конденсированием с формальдегидом);
- сильнопластифицирующие – увеличивают осадку до 14-19 см (сульфонаты щелочных металлов);
- - слабопластифицирующие – рост осадки достигает 8 см (крахмал, кремнийорганические жидкости, животный клей).
Добавление компонентов, заполняющих поры и трещины
Такой подход получил распространение в процессе приготовления вязкой бетонной смеси и придании водонепроницаемости уже затвердевшему материалу. Суть способа заключается во введении в состав бетона неорганических солей металлов – хлорного железа, силиката натрия и калия, нитрата кальция и пр. Одним из наиболее эффективных некоммерческих препаратов считается нитрат кальция (кальциевая селитра) [6]. Ее добавление к бетону в количестве 0,5-1 % максимально повышает водонепроницаемость и конечную прочность.
Введение гидрофобных добавок
В качестве гидрофобных компонентов применяются щелочные соли высших кислот (олеат или стеарат натрия, кальция, цинка и др.) и силиконовые жидкости. Содержание этих веществ невелико и составляет обычно 0,15-1 % от массы связующего [7].

Водонепроницаемый бетон на основе расширяющегося и напрягающего цемента

В отдельную группу выделяют бетоны, связующее которых частично или полностью состоит из алюминатов кальция. Особенностью таких бетонов является быстрое время схватывания, составляющее от нескольких минут до 10-12 часов [8].

При затвердевании расширяющегося алюминатного цемента происходит не усадка, а расширение, препятствующее образованию трещин. Использование напрягающего цемента, состоящего из 65-75 % портландцемента, 13-20 % глиноземистого цемента и 6- 10 % гипса, позволяет достичь не только высокой водостойкости, но и значительной прочности железобетонной конструкции [9]. Расширение бетонной массы при схватывании разносторонне растягивает и напрягает арматуру, увеличивая общую прочность.

Начало схватывания раствора с добавлением напрягающего цемента составляет не менее получаса, а завершение процесса наступает не позднее четырех часов после приготовления.

Важной особенностью всех видов водонепроницаемого бетона является их эффективность лишь при условии монолитности. Наличие конструкционных швов минимизирует эффект от применения водонепроницаемого состава и требует дополнительных работ по гидроизоляции. Заливка единого бетонного монолита, стойкого к воздействию влаги, является надежным способом достичь максимальной водонепроницаемости, прочности и долговечности конструкции.

Примечание:

Наполнители для бетонов http://www.belstroy.by/articles/7325.php
Водонепроницаемый бетон своими руками http://moifundament.ru/rastvor/vodostojkij-beton-svoimi-rukami.html
Вода для бетона. http://podomostroim.ru/sostav-betona-voda/
ГОСТ 10181.1-81. Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости. Источник: http://www.avtobeton.ru/gost/101811-81.html
Химик. Сайт о химии. Пластификаторы http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3395.html
Буйский химический завод. Водонепроницаемый бетон http://www.bhz.kosnet.ru/Rus/Stat/Tech_Beton_no_H2O.html7. Гиброфобизация. Теория и практика http://www.sopro39.ru/stat_18. Виды саморасширяющихся цементов http://rocky-stone.ru/vidy-samorasshiryayushhixsya-cementov.html
Строительные изделия. Расширяющийся цемент http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-76/56.htm