Пропускает ли бетон воду?

Водонепроницаемость бетона: что это, и от чего она зависит

Бетон — один из самых распространенных в строительных работах материалов.

Поскольку он используется для изготовления объектов, которые напрямую контактируют с неблагоприятными условиями окружающей среды, большое значение имеет способность бетона не пропускать воду.

Почему бетон может пропускать воду, и чем это грозит?

Дело в том, что, хотя бетон выглядит очень плотным и неуязвимым, он имеет большое количество пор и капилляров в своей структуре.

По капиллярам в толщу бетона попадает вода. В результате там может развиться жизнедеятельность бактерий и грибков, споры которых всегда есть в воздухе и воде. Эти микроорганизмы и микрофлора способны серьезно навредить бетону, поскольку продукты их жизнедеятельности содержат губительные для него кислоты и щелочи.

В холодные сезоны, когда температура воздуха опускается ниже нуля, вода в порах бетона замерзает и, согласно законам физики, расширяется. Повторные циклы замораживания и оттаивания приводят к появлению микротрещин, в которые попадает еще больше воды. Так постепенно прочный и крепкий материал разрушается.

Водонепроницаемость бетона имеет особенно большое значение для конструкций, которые в процессе эксплуатации будут намокать: фасады зданий, которые намокают от осадков и могут впитывать влагу из воздуха; фундаменты, особенно на влажных грунтах, в которых вода легко перемещается как вниз так и вверх по грунту возле стен и под полом подвала; гидротехнические сооружения; полы в производственных помещениях и т.д.

Виды эффективных присадок и механизм их действия

• Пластификаторы: «Супрпластификатор С-3», «Суперпласт» и компонент Д5. Все виды пластификаторов обладают одинаковым механизмом действия – образование вокруг частичек цемента стойкой водонепроницаемой пленки и создание электрического заряда. Это в значительной мере активизирует готовый бетон, и он хорошо уплотняется;
• Кольматирующие добавки: битумная эмульсия, нитрат кальция, сульфат алюминия, сульфат и нитрат железа. Также в значительной мере увеличивают плотность заливаемой конструкции. Требуемый эффект получается в результате химической реакции между присадкой, водой и связующим – образование водонерастворимых соединений которые надежно «закупоривают» все поры и даже значительные пустоты (процесс кольматации);
• Полимерные добавки: метил целлюлоза, метиловый эфир целлюлозы, а также диэтиленгликолевая, три этиленгликолевая и полиамидная смола. Этот вид присадок обеспечивает самый высокий уровень водонепроницаемости. Требуемый эффект обеспечивается обволакиванием частиц компонентов бетона и образованием на них прочнейшей водонепроницаемой полимерной пленки.

Следует знать! Сделать водонепроницаемой можно только монолитную бетонную конструкцию: монолитный фундамент, чашу бассейна или колодца, водохранилище и т.п. Сборные бетонные сооружения сделать 100% водонепроницаемыми невозможно никакими способами и технологиями!

Способы определения стойкости бетонов к проникновению влаги

Водонепроницаемость характеризуется прямыми и косвенными показателями. К основным показателям относятся:

• Марка, определенная по технологии «мокрого пятна». При этом определяется максимальное давление, под воздействием которого образец остается непроницаемым для воды. Испытания осуществляются на специальной установке с гнездами для 6 образцов, которые могут иметь высоту 30, 50, 100, 150 мм. Нагрузку, прилагаемую к образцам, постепенно увеличивают до появления «мокрого пятна». Максимальным считается давление, при котором «мокрое пятно» появляется на двух образцах из шести.
• Коэффициент фильтрации. Расчет коэффициента фильтрации бетона различных марок водонепроницаемости осуществляется с помощью специальной установки, подающей воду к образцам под давлением 1,3 МПа.

Таблица прямых и косвенных показателей водопроницаемости бетона

Косвенные показатели (актуальны для тяжелых бетонов)

Марка по водонепроницаемости

Максимальное давление, МПа

Коэффициент фильтрации, см/с

Водоцементное соотношение (вода/цемент)

Чем следует обработать бетон

Чтобы смесь в процессе эксплуатации не пропускала воду и испарения, в состав вносятся специальные добавки. Повысить сопротивляемость влаге можно с помощью жидкого стекла (силикатного клея), который покрывает поверхность заливки эластичной пленкой.

Эффективным средством является мастика, которую равномерно наносят на застывающую поверхность после схватывания бетона. Перед нанесением гидроизоляционного слоя, поверхность очищается от мусора, наносится грунтовка. В зависимости от рецептуры, тонким слоем наносится горячая или холодная мастика, по 2 мм несколько раз. В завершение обработки объекта, можно нанести эмульсию по бетону, грунтовку и выбранное лакокрасочное покрытие для усиления эффекта водонепроницаемости.

у нашего менеджера по телефону или через форму запроса

Добавки в бетон для водонепроницаемости своими руками

Раздумывая о том, что добавить в бетон, чтобы он не пропускал воду, необходимо рассмотреть основные виды добавок. Обычно их делят на 3 группы: кольматирующие, полимерные, пластифицирующие.

Пластификаторы

Такие добавки предполагают единый принцип работы: при попадании в смесь они создают покрытие пленочного типа, обволакивающее частицы цемента и придающие им нужные свойства. Частички становятся более скользкими, бетон становится более подвижным. Некоторые пластификаторы могут создавать электрический заряд, за счет чего активируются частицы смеси и она становится более подвижной.

При повышении пластичности бетонного раствора снижается содержание лишней влаги в нем, понижается порообразование. Пластифицирующая добавка в бетон для водонепроницаемости вводится в смесь в объеме 0.1-3% общей массы. Выделяют три вида пластификаторов: высокоэффективные, сильнопластифицирующие и слабопластифицирующие.

Пластификатор С3

Материал используется в производстве монолитных/сборных конструкций с высокой степенью армирования. Объем вводимого в состав вещества рассчитывают, исходя из веса цемента в сухом виде – обычно это 0.3-0.8% его массы. Добавку вводят после разведения в воде с соблюдением технологии, указанной в инструкции.

Основные преимущества данного типа пластификатора: существенная экономия цемента, значительное повышение подвижности бетона без ущерба прочности, отсутствие необходимости вибрировать свежеуложенную смесь, высокий уровень плотности готового состава, улучшенные характеристики морозостойкости и водонепроницаемости, минимальная усадка.

Кольматирующие

Водоотталкивающие добавки для бетона данного типа могут производиться на базе разных веществ – часто используют сульфат/нитрат/хлорид железа, сульфат алюминия, нитрат кальция, битумную эмульсию.

Все они работают по одному и тому же принципу: уплотняют бетон, делают его непроницаемым для воды уже после застывания монолита. Такого эффекта удается добиться за счет прохождения химической реакции между водой, цементом и самой добавкой. Благодаря реакции появляются нерастворимые соединения, которые надежно заполняют все пустоты в структуре (поры и капилляры) застывшего камня.

Полимерные

Полимерные добавки в бетон водоотталкивающие гарантируют наиболее высокий уровень защиты материала от влаги. На всех частицах компонентов бетонного раствора формируется прочная полимерная пленка, надежно и качественно защищающая камень от воды. Такие добавки позволяют защищать даже разрушенные конструкции – покрытые трещинами, сколами, не позволив им деформироваться дальше.

Проникающая гидроизоляция

Состав смесей бывает разным, производители сегодня предлагают большой выбор. Те, в которых в преимуществе цемент и песок, просто создают корку на поверхности. Вещества с химическими соединениями гарантируют глубокое проникновение в монолит, намного эффективнее заполняя поры и пустоты.

Пенетрон

Очень популярная водоотталкивающая добавка для бетона. Обеспечивает водонепроницаемость железобетонных изделий в процессе их заливки, может применяться для сборных/монолитных конструкций, даже с порами и трещинами. Часто обрабатывают этим средством резервуары, бассейны, фундаменты, подвалы, септики.

Добавку растворяют в воде, смешивают с раствором в процессе его приготовления. Для обеспечения надежной гидроизоляции швов, примыканий, вводов коммуникаций и т.д. дополнительно монтируют гидроизоляционные прокладки.

Подготовительные работы

Прежде, чем приступить к укладке бетона непосредственно в воду, нужно составить проект, описывающий порядок и ход работы, объемы материала, необходимое оборудование и оснастку. Как правило, на значительных глубинах требуются водолазы, которые намечают план расчистки бетонируемого участка или очищают его вручную, устанавливают опалубку, регулируют размещение труб и шлангов, по которым поступает заливочная смесь.

Бетонный раствор готовится на заводе с соблюдением определенной рецептуры. Для разных методик, предполагающих заливку в воду, марка бетона должна быть на 10-20% выше, чем если бы укладка осуществлялась в обычных условиях; при этом необходимо уменьшить соотношение воды и цемента в готовом растворе. Вода замедляет процесс затвердевания, поэтому желательно введение ускорителей и пластификаторов. Антиэррозионные добавки повышают устойчивость конструкций к размыванию.

Специальные требования предъявляются и к опалубке. Она должна быть:

1. не проницаема для бетонной смеси, в том числе в местах стыков;
2. хорошо держать форму, несмотря на давление воды;
3. легко устанавливаться.

С внешней стороны опалубку дополнительно укрепляют камнем или мешками с песком.

Чем отличается от обычных?

Поверхностные грунтовки, проникая в поры бетона, создают некую защитную пленку. Она предотвращает растрескивание поверхности, защищает от влаги и развития патогенной флоры.

Пропитка глубокого проникновения имеет следующие отличия:

1. Более жидкая, что облегчает ее прохождение в толщу бетона.
2. Содержит полимеры и активные вещества, которые повышают износостойкость бетона.
3. Увеличивает ударопрочность, что особенно необходимо в тех помещениях, где имеется повышенная нагрузка на бетонное покрытие.
4. Не нуждается в шлифовке и полировке, поскольку в полном объеме впитывается, а на поверхности создает глянцевое покрытие.
5. Предупреждает впитывание влаги порами бетонной конструкции, соответственно отсутствует развитие бактериальной флоры.
6. Относительно быстро сохнет при любых микроклиматических условиях.

Пропитка предупреждает образование трещин, а также пыли в процессе эксплуатации бетонного покрытия. Она имеет пролонгированный срок службы, но может использоваться повторно, если есть необходимость в укреплении конструкции. Помимо укрепления бетона, пропитка играет и декоративную роль, создавая глянцевое покрытие.

Необходимость обустройства гидрозащиты

Гидроизоляция фундамента – это защита от проникновения воды. Она необходима для большинства конструкций. Благодаря гидроизоляции обеспечивается целостность основы и долговечность строения.

Необходимость гидроизоляции основных видов фундамента:

1. Ленточный. Является самым популярным. Может быть заглубленным и незаглубленным. Заглубленный вариант применяется для зданий с подвалом. Нередко используется съемная опалубка, при которой гидроизоляция необходима. Если при организации заглубления применяются фундамент сборных блоков, неизбежны швы между ними. В этом случае без гидрозащиты нельзя.
2. Плитный. Такой фундамент закладывается для маленьких строений без подвала. Эти дома обычно стоят на пучинистых почвах. Основа здания – железобетонная плита, которая занимает всю площадь строения. Предварительно под такую основу закладывают горизонтальную гидроизоляцию, чаще из полимерного материала.
3. Свайный. Его применяют при возведении строений на нестабильных почвах. Сложность заключается в том, что грунтовые воды могут проходить очень близко к поверхности земли. После создания арматурной конструкции для сваи в углубление помещают гидрозащитный футляр. Только после этого следует залить бетон.
4. Свайно-ростверковый. Такой фундамент представляет собой комбинацию незаглубленной ленточной основы со сваями, которые выполняют функцию опоры. Свайно-ростверковую основу создают на почвах с большим количеством грунтовых вод, расположенных высоко, поэтому защита от влаги – необходимый этап строительства.

Далее ситуация складывается следующим образом. Когда бетон затвердевает и набирает прочность, неиспользованная вода в его структуре начинает постепенно испаряться. Однако вся проблема заключается в том, что на местах скопления испарившейся воды образовываются незаполненные пустоты, которые нарушают монолитность бетона. С течением времени такие пустоты могут стать источником усадок, которые будут способствовать возникновению трещин в цементе. Иными словами, ничего хорошего от этого ждать не приходиться, и переизбыток воды в бетонной структуре губительно отразиться на долговечности конструкции.

Помимо вышесказанного, нужно добавить, что наличие чрезмерного количества воды в бетоне может привести к возникновению таких неприятных процессов, как карбонизация или коррозия, а также поспособствовать проникновению в смесь хлоридов.

Предотвращение испарения влаги с поверхности бетонной конструкции и из бетонной смеси

Почему вообще возникает необходимость защищать свежезалитую и уплотненную бетонную смесь от испарения влаги не только с ее поверхности, но и из самой бетонной смеси?

Для начала определимся, что такое бетон? В качестве структурных элементов бетонной смеси различают: цементный камень, крупный заполнитель и песок.

После затвердевания бетонной смеси структура тяжелого бетона представляет собой цементный камень с втопленными в него зернами заполнителя, имеющий множество пор и пустот разных размеров и происхождения.

Чтобы получился цементный камень, необходимо цемент смешать с водой. Причем воды должно быть достаточно, чтобы произошла гидратация цемента , а значит и набор прочности бетоном.

Разберем, что же такое гидратация цемента, какую роль она играет в производстве бетона.

Гидратация цемента – химическая реакция цемента с водой, в процессе которой жидкий или пластичный цементный клей (цемент + вода) превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием или схватыванием, вторая – упрочнением или твердением.

Процесс гидратации цемента – самый важный и решающий во всем производстве бетонной конструкции. Изменение любого свойства бетона определяется именно этим процессом. То, в каких условиях происходит процесс гидратации, определяет изменение как структуры бетона, так и его свойств.

При затухании и окончании процесса гидратации, затухают и стабилизируются во времени все изменения свойств бетона.

Само по себе цементное тесто, которое превращается в цементный камень – гигроскопическое вещество (способное поглощать водяные пары из воздуха) так как частицы цемента обладают гидрофильным характером (способностью хорошо впитывать воду), а в самом цементном тесте присутствуют микропоры.

В процессе гидратации цемента в цементном камне возникают крупные капиллярные поры, образовавшиеся при приготовлении цементного теста.

Почему появляются поры в цементном камне?

Дело в том, что для полной гидратации всех цементных минералов, то есть, для того, чтобы цемент полностью прореагировал с водой, воды необходимо примерно 18% от массы цемента (водоцементное отношение В/Ц = 0,18). Но для того, чтобы получить подвижную, а значит и удобоукладываемую смесь, воды добавляется намного больше, и значение водоцементного отношения в большинстве случаев варьируется от 0,4 до 1 (В/Ц = 0,4 ÷ 1). То есть, воды добавляется в 2 ÷ 4 раза больше, чем нужно для нормального затворения цемента.

Что происходит с лишней водой, которая не пошла на гидратацию цемента? Она испаряется, и на месте испаренной воды образуются капиллярные поры, доступные для миграции влаги. А основной закон прочности каменных материалов: кривая зависимости прочности от пористости носит гиперболический характер – чем больше пористость, тем меньше прочность.

К тому же, в процессе гидратации происходит перераспределение качества воды: за счет уменьшения количества свободной или капиллярной воды увеличивается количество химически и физико-химически связанной воды. То есть, для того, чтобы нормально происходила гидратация цемента, необходимо достаточное количество свободной воды.

ГОСТом предусмотрено определять нормативную прочность бетона в возрасте 28 суток. При этом он должен твердеть при нормальной температуре 20 ± 2°С и относительной влажности окружающего воздуха 90-100%.

Фактическое содержание воды в цементном камне зависит от влажности окружающей среды. Если относительная влажность воздуха падает ниже 50%, капиллярные поры быстро осушаются, необходимая для гидратации цемента свободная вода испаряется.

В сухой теплой среде через некоторое время после того, как свободная вода испарится, твердение бетона прекращается, а значит прекращается и набор бетоном проектной прочности.

К тому же, при достаточно жаркой погоде, да еще и с ветром, быстрое испарение воды с поверхности бетона может привести к пластической усадке и образованию усадочных трещин в бетоне. Подробнее об этом можно прочитать в статье «Усадочные трещины в бетоне».

Таким образом, повышенная температура наружного воздуха (более 20°С) и пониженная относительная влажность (менее 50%) вызывают не только быстрое испарение воды с поверхности конструкции, но и “вытягивание” воды из тела бетона через поры, а также ее растрескивание. Следовательно, в таких условиях или не следует бетонировать конструкцию вообще, дождаться более благоприятных условий, либо следует предпринять защитные меры: нужно любым способом сохранить влагу в бетоне.

Защитные меры для предотвращения испарения воды

Для обеспечения сохранности воды в бетонной смеси и в твердеющем бетоне, необходимо забетонированную конструкцию закрыть водонепроницаемым или пароизоляционным материалом. Для предотвращения образования волосных трещин на поверхности при высыхании следует предотвратить потерю воды даже до схватывания бетона.

Поскольку бетон в данное время малопрочен, необходимо покрыть его поверхность. Эта защита требуется только в сухую погоду, но может также применяться для предохранения поверхности свежего бетона от дождя.

В настоящее время для этих целей чаще всего применяют герметические пленки или водонепроницаемую бумагу.

Однако, пленка эффективно предохранит бетон от испарения воды, но не допустит проникания воды для пополнения потери последней в результате самоусыхания.

Поэтому, когда бетон схватился, особенно при бетонировании летом, в жарких условиях, необходимо более интенсивно обеспечить увлажнение бетона в твердеющих конструкциях. Влажное выдерживание обеспечивается контактом бетона непосредственно с водой. Это может быть достигнуто распылением или поливкой, а также покрытием бетона мокрым песком или землей либо древесными опилками или соломой. Можно применять периодически увлажняемые хлопковые маты или маты из пеньки и джута, пропитанные битуминозным составом.

Как поливать бетон

• первый полив делают не позднее, чем через 10-12 часов после заливки и уплотнения бетона в жару и не позднее, чем через 24 часа в прохладную погоду;

• сроки увлажнения напрямую зависят от температуры окружающей среды:

– при температуре +15 и выше полив конструкции продолжают в течении 10-15 дней (до набора конструкцией 70% прочности);

– при температуре +10 полив продолжают в течении 5-10 дней.

• вплоть до шестого дня заливки бетонную поверхность поливать не менее, чем 5 раз в день. Далее полив конструкции сокращают до 2-3 раз в сутки, но только если на улице не очень жарко.

Работы с бетоном в воде для частного домостроения

Указанные выше методики малоприменимы в частной жилой застройке, поскольку очень дороги и сложны в проведении. Но есть иные способы заливки бетона в воду, если имеется такая необходимость.

Устройство фундамента с помощью мешков

Самым простым способом обустройства основания дома является «мешковая технология», наподобие той, что применяется при кессонной методике. Вначале готовят насыщенный бетонный раствор, наполняют им мешки, потом складывают их в траншею или котлован. Яму заполняют мешками, чтобы они превысили уровень грунтовых вод. Дают конструкции застыть в течение месяца, а потом ставят опалубку и заливают фундамент обычным образом.

Капиллярная методика

Эта техника считается более сложной, чем предыдущая. Заранее роют котлован, в который ставят металлические трубы диаметром 4-10 см, потом выше уровня грунтовых вод просыпают яму щебнем разных фракций. Готовят жидкий бетонный раствор с добавлением портландцемента, песка, пластификаторов и воды. Этим раствором заливают имеющуюся «подушку», чтобы он равномерно заполнил все поры и отверстия. Если котлован большой, придется привлекать для работы подъемный кран. Не менее важен строгий контроль подачи бетонного состава. При подъеме труб на более высокий уровень сооружают постамент, с которого и производят все заключительные операции.

Бетонирование в воде — технология, осуществление которой вполне реально даже в бытовых условиях. Она более сложна, чем стандартная, зато позволяет возводить конструкции и сооружения на любых участках без ограничений по типу местности