Важным свойством бетона является водонепроницаемость — способность оказывать сопротивление проникновению в его структуру воды. Влага проникает в бетон не только при прямом контакте, но и из воздуха и грунта через мельчайшие трещины и капилляры, которыми пронизан этот внешне плотный искусственный камень. Капиллярный подсос жидкости может происходить на высоту до 2 м. Вода задерживается в толще материала и постепенно разрушает его.
Чтобы обеспечить долговечность и безопасность конструкций, бетон необходимо защитить от любого контакта с жидкостью. Для повышения водонепроницаемости существует несколько методов. Самый простой заключается в нанесении на поверхность гидроизоляционных покрытий после окончательного твердения бетона. Другая технология основана на специальном подборе соотношения и фракций компонентов бетонной смеси. Наиболее надежные результаты получаются при введении специальных добавок в свежий бетон при заливке, что делает материал водостойким во всем объеме. Он не впитывает и не пропускает воду, а собственник здания забывает о затратах на гидроизоляцию до конца срока его службы.
Поговорим подробнее о том, как сделать бетон водонепроницаемым и какие добавки лучше выбрать для надежной гидроизоляции.
Причины разрушения бетона водой
- Благодаря текучести вода способна попадать в микротрещины и мельчайшие поры. При низких температурах жидкость замерзает и вследствие объемного расширения разрушает бетон. Данный процесс происходит не сразу, а постепенно. Его скорость зависит от числа циклов замораживания и размораживания, которые может пережить материал. Их обозначают буквой F, а число циклов — цифрами (например, F200).
- В атмосферных осадках и в воздухе в результате влияния техногенных факторов практически всегда присутствуют химические вещества. В производственных помещениях содержатся агрессивные среды. Растворы солей, тяжелых металлов, кислот и щелочей вступают в химические реакции с веществами, из которых состоит бетон. Наиболее опасными считаются воды, содержащие сернокислые соли, воздействие которых ведет к потере прочности монолита.
- В железобетоне в результате взаимодействия воды и стальной арматуры происходит коррозионное разрушение силового каркаса. Бетон, как известно, работает только на сжатие. Остальные действующие в конструкции нагрузки (растяжение, изгиб и кручение) воспринимает металл. Коррозия стали протекает медленно, но с течением времени снижает прочностные свойства арматуры и ее сцепление с бетоном, что нарушает их совместную работу. В результате снижается несущая способность и долговечность железобетонной конструкции.
- В капиллярах, порах и микротрещинах, заполненных водой, создаются благоприятные условия для роста и развития бактерий, грибков, лишайников и плесени. Продукты жизнедеятельности микроорганизмов содержат органические кислоты, которые вступают в реакцию нейтрализации с веществами бетона. Данные процессы разрушают структуру камня и сопровождаются появлением высолов вследствие образования солей.
Таким образом, вредоносное влияние влажности проявляется в нескольких направлениях, поэтому нестойкий к воде бетон может разрушиться за несколько лет.
Классы водостойкости
Нужные добавки и их объем для повышения влагостойкости бетона подбираются с учетом последующей эксплуатации монолитной конструкции. Главной характеристикой является водонепроницаемость материала, которая обозначается буквой W и четными цифрами от 2 до 20. Чем выше цифра, тем выше водостойкость. Чтобы сэкономить на гидроизоляции фундаментов, обычно стараются применять бетон с высоким классом водонепроницаемости. Физический смысл маркировки означает давление воды, которое выдерживает куб со стороной 150 мм. Например, бетон W8 выдерживает 8 кгс/см2.
Класс водонепроницаемости бетона назначают в зависимости от того, в каких условиях он будет применяться:
- W2 — низкий уровень влагостойкости. Материал применяют в дорожном строительстве для устройства подушки.
- W4 — нормальный уровень влагопроницаемости. Бетон используют в случаях, когда данное свойство неважно, например для изготовления фундаментов на грунтах с низкой влажностью, лестниц и заборов.
- W6 — обладает водонепроницаемостью, достаточной для возведения любых фундаментов, стен, плит перекрытий. Наиболее популярный материал для частного и промышленного строительства.
- W8 — влагоустойчивый бетон. Материал применяется при изготовлении влагонепроницаемых конструкций.
- W10…W20 — бетоны для строительства плотин, водохранилищ, бункеров, фундаментов на территориях с высоким уровнем грунтовых вод и повышенной влажностью. Самым водостойким и дорогим является бетон класса W20.
Добавки для повышения водонепроницаемости
Пластификаторы
Вещества на основе лингосульфатных солей. Вводятся в бетон в объеме 0,1–3 % от общей массы смеси. При попадании в раствор пластификаторы обволакивают компоненты бетона. Благодаря этому между ними снижается трение и повышается подвижность бетона. В некоторых модификациях пластифицирующие добавки создают электрический заряд, что увеличивает подвижность частиц смеси. Высокая подвижность бетона уменьшает содержание лишней влаги, улучшает выход пузырьков воздуха, что снижает порообразование и усадку, увеличивает плотность готового монолита и водонепроницаемость.
Полимерные
Позволяют повысить влагонепроницаемость бетона за счет полимерной пленки, которая образуется на частицах бетонной смеси и склеивает их между собой. Другим положительным свойством добавки является повышение прочности бетона, плюс в нем не заводятся микроорганизмы.
Жидкое стекло
Добавка изготавливается на основе силикатов натрия или калия. При приготовлении бетона ее добавляют в количестве до 10 % в сухую смесь и только после этого заливают воду. Жидкое стекло повышает текучесть бетона, но смесь быстро твердеет, поэтому готовят ее мелкими порциями. Наиболее часто данная технология применяется при заливке фундаментов под печи, котлы отопления, гидротехнические и подземные сооружения.
Кольматирующие
Данные добавки универсальны: их можно вводить в готовящийся бетон либо наносить на поверхность застывшего монолита. Водонепроницаемость в обоих случаях материал приобретает после затвердевания. Добавка вступает в химическую реакцию с цементом и водой и образует нерастворимые кристаллы, которые заполняют все поры и капилляры бетона.
Наиболее популярной гидроизолирующей добавкой такого типа является «Пенетрон Адмикс». С ее помощью можно гидроизолировать возводимое сооружение в процессе выполнения монолитных работ, а не после их завершения и твердения бетона. Это сокращает время и трудоемкость строительства, а о затратах на ремонт гидроизоляции владелец может забыть навсегда, так как состав обладает свойством самозалечивания микропор при попадании в них воды.
«Пенетрон Адмикс» добавляют в товарный бетон, который доставил бетоновоз на строительную площадку. Добавка при расходе 4 кг на 1 м3 смеси повышает водонепроницаемость бетона на четыре уровня. Ее компоненты нетоксичные и термостойкие, в их числе цемент, кварцевый песок определенной зернистости и химическое вещество, состав которого запатентован и не разглашается. После смешивания с компонентами бетонной смеси образуется нерастворимый кристаллогидрат, который препятствует проникновению воды в монолит.
Заметим, что пенетрирующие добавки используются также для гидроизоляции и ремонта уже эксплуатируемых бетонных конструкций. Состав «Пенетрон» после нанесения на обрабатываемую поверхность проникает в бетон на глубину до 300 мм, в отличие от традиционных материалов, создающих поверхностную защитную гидрофобную пленку. Он заполняет поры, микротрещины и капилляры в теле бетона, кристаллизуется в них и надежно защищает конструкцию от проникновения воды. Гидроизоляционная система на базе этой добавки глубокого проникновения подходит для объектов, которые работают в постоянном контакте с водой, таких как питьевые трубопроводы, метрополитен, АЭС и ГЭС.
Доля добавок в общем объеме бетонной смеси не превышает 1 % от массы цемента. Поэтому их применение мало влияет на общую стоимость строительных работ. При этом многократно повышается долговечность и надежность бетонных конструкций.