Проницаемость бетона

Проницаемость в конечном итоге определяет способность материала сопротивляться воздействию увлажнения и замерзания, влиянию различных атмосферных факторов и агрессивных сред.

Проницаемость зависит от общей пористости, структуры пор, свойств вяжущего и заполнителей, вида флюида. Для гидротехнических бетонов наибольшее значение имеет водонепроницаемость.

Бетон является капиллярно-пористым материалом, пронизанным сеткой мельчайших пор и капилляров размером до 10-5 мм, к которым относятся и поры цементного геля, практически непроницаемые для воды. Микропоры и капилляры размером более 10-5 мм доступны для фильтрации воды, которая происходит вследствие перепада давлений. Объем макропор в бетоне колеблется от 0 до 40 %. Макропористость бетона уменьшается при понижении В/Ц, увеличением степени гидратации цемента, уменьшением воздухововлечения в бетонную смесь, с использованием химических добавок, уплотняющих структуру бетона.

Проницаемость бетона можно оценить коэффициентом проницаемости, который измеряется количеством воды В, прошедшей через 1 см2 образца в течение 1 часа при постоянном давлении:

,

где А — площадь образца, t — время, р1-р2 — градиент давления.

Зависимость проницаемости от В/Ц на практике подтверждается достаточно редко, так как при одинаковом В/Ц макропористость зависит от вида и расхода цемента, степени уплотнения и ряда других факторов, которые оказывают заметное влияние на проницаемость бетона.

Микрокапилляры за счет связывания в них воды поверхностными силами как бы закупориваются и могут пропускать воду только при большом давлении. Поэтому плотные бетоны обычно не фильтруют воду, и для их оценки используют другое понятие — марка по водонепроницаемости.

Для тяжелых бетонов, к которым предъявляются требования ограничения проницаемости или повышенной плотности и коррозийной стойкости, назначают марки по водонепроницаемости. Установлены следующие марки по водонепроницаемости W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20.

Эта характеристика определяется испытаниями и показывает, до какого давления бетон является непроницаемым для воды.

При испытании с одной стороны образца, соприкасающегося с водой, создают давление, медленно его повышая. Наблюдая за другой стороной образца, отмечают, при каком давлении на поверхности бетона появляются влажные пятна. Это давление определяет марку бетона по водонепроницаемости. За счет нахождения в макрокапиллярах продуктов гидратации цемента водопроницаемость бетона со временем снижается (рисунок 2.8).

В ряде случаев водопроницаемость (в силу растворения в воде солей, кислот и других веществ) может сопровождаться физико-химическими процессами взаимодействия продуктов гидратации цемента и заполнителей с фильтрующей жидкостью, что приводит к повышению проницаемости бетона (иногда продукты реакции могут снижать проницаемость).

Рисунок 2.8 — Влияние возраста бетона на его водопроницаемость (за 100% принята водопроницаемость в возрасте 30 сут.)

Введение добавок или специальных веществ при приготовлении бетона является сравнительно простым и достаточно эффективным мероприятием. Проницаемость также существенно может быть уменьшена путем пропитки бетона жидким стеклом, серой и другими веществами, кольматирующими поры и капилляры бетона. Практически непроницаемыми являются полимербетоны.