Главная » Справочник » Особенности формирования структуры и свойств бетонов » Получение высокопрочных плотных и водонепроницаемых бетонов

Получение высокопрочных плотных и водонепроницаемых бетонов

Плотность, прочность и проницаемость бетона являются основными и важными его свойствами, которые могут в значительной степени повлиять на морозостойкость, коррозионную стойкость, снизить выщелачивание и исключить или замедлить разрушение бетона при воздействии агрессивных сред.

Различают плотность бетонной смеси и плотность затвердевшего бетона.

Коэффициент уплотнения:

Куплот = ρдейст / ρрасчетная = 0,96…0,98 + (вовлеченный воздух),

где ρдейст – фактическая плотность, кг/м3; ρрасчетная – расчетная плотность, кг/м3.

Пористость бетона:

П. = В–ω Ц / 1000:100,

где ω = 0,15 химически связанная вода; Ц – расход цемента в кг на 1 м3.

Плотность и прочность бетона может быть повышена:

тщательным подбором качественных заполнителей с целью получения наименьшего объема пустот и обеспечения повышенной прочности;
введением оптимального количества цемента в объем получаемого бетона;
применением цементов с высокой гидратационной активностью;
использованием быстротвердеющих, исключающих тепловую обработку или сокращающих ее до минимума за счет уменьшения В/Ц отношения;
введением современных суперпластификаторов и активных пуццолановых добавок – модификаторов структуры, таких как МК, доменный гранулированный шлак и другие кремнеземсодержащие добавки;
использованием добавок, это позволит получать бетоны одновременно с высокой плотностью, водонепроницаемостью и стойкостью к агрес-сивным воздействиям эксплуатационных сред; плотность можно увеличить понижением В/Ц, что обеспечивается введением суперпластификато-ров и одновременным изменением фазового состава гидросиликатов и структуры цементного камня модификаторами, такими как микрокремнезем, доменный гранулированный шлак, аморфизированная зола с 4-го фильтра;
применением современного оборудования, позволяющего обеспечить тщательное перемешивание, усреднение и уплотнение бетонной смеси и при необходимости вакуумирование, и других приемов можно получить в заводских условиях высокофункциональные бетоны, обеспечивающие изделиям долговечность не менее 100 лет.

Прочность таких бетонов 60–100 МПа, водонепроницаемость – W = 12–14, и они, как правило, устойчивы к различным воздействиям агрессивных сред. Применение бетона высокой плотности и водонепроницаемости имеет техническое и экономическое значение при изготовлении строительных изделий и сооружений, работающих в условиях гидростатического напора: резервуаров, труб, плотин, бассейнов, подземных сооружений, на которые действуют напорные грунтовые воды.

Кроме того, водонепроницаемость повышает не только коррозионную стойкость бетона, но и стойкость арматуры железобетонных изделий. В то же время активная циркуляция воды в бетоне вызывает выщелачивание и ускоряет в нем химические коррозионные процессы, а также сульфатную коррозию, снижает морозостойкость и т. д.

Водонепроницаемость бетона характеризуется условным показателем – маркой по водонепроницаемости (W). Она определяется по минимальному давлению воды, при котором начинается ее просачивание через специальный образец при регламентированном режиме подъема давления. Для испытания используют цилиндры с размером в диаметре и высотой 150 мм.

Определяют водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5, а ГОСТ 26633 устанавливает следующие марки по водонепроницаемости бетона: W2, W4, W6, W8, W10, W12, W16, W18, W20. Цифры в обозначении марок показывают предельное давление воды в МПа, увеличенное в 10 раз.

Водонепроницаемость бетона назначается для ЖБИ и конструкций дорожных бетонов, сооружений, используемых для надводной части зданий и контактной зоны, под водой, для напорных железобетонных труб с напором до 1,5 МПа.
Бетон – капиллярно-пористое тело, в котором соотношение пор и капилляров по размерам зависит от многих факторов.

Пористость и ее объем изменяются со временем в зависимости от продолжающейся гидратации в материале остатков вяжущего вещества и внешних воздействий. Под влиянием градиентов давления, концентрации температуры, влажности материала происходит массоперенос веществ снаружи и изнутри. Механизм переноса газа или жидкости через бетон зависит от размеров его проводящих пор, это, как правило, капилляры, которые имеют различные размеры, и через них в одном направлении привносятся агрессивные вещества – разрушители, а в другом выводятся в окружающую среду или на поверхность бетона растворимые, в основном Са(ОН)2, приводя систему к явлению выщелачивания.

Так как проницаемость жидкости зависит от ее вязкости, то проницаемость бетона по отношению к легким жидкостям (бензин, керосин и др.) будет выше, чем для воды. Следовательно, поверхность такого бетона для исключения попадания внутрь подобных жидкостей необходимо уплотнять полимерами или жидким стеклом, кремнефтористым натрием или полимерными материалами.

Было установлено, что в разных ситуациях вода в бетоне ведет себя дифференцированно (в начальные сроки гидратации, в период формирования пор и далее при проникании воды в виде ее растворов в сформированный бетон).

Причины самоуплотнения рассмотрим ниже.

Интересно

Выщелачивание и заполнение пор агрессивными веществами приводит в итоге к разрушению бетона изнутри, а его уплотнение возможно при введении в затвердевший бетон различных добавок: уплотнителей и пропиточных составов. Такими составами под давлением и без него заполняют капиллярные и микрокапиллярные поры в бетоне, обеспечивая этим ему высокую стойкость к различным агрессивным воздействиям среды эксплуатации.

Для понижения водопроницаемости бетона используют различные органические и неорганические вещества.

Применяемые уплотнители различным образом влияют на увеличение плотности бетона:

органические гидрофобные добавки увеличивают плотность бетона в 2–10 раз;
неорганические добавки – в 5–1000 раз;
загустевающие вещества или термопластические полимеры – в 10–500 раз;
пропитка специальными веществами после изготовления – в 50–1000 раз;
гидрофобизация поверхностных слоев бетона – в 2–10 раз;
покрытие специальными пленкообразующими составами – в 10–100 раз;
пропитка мономерами с последующей их полимеризацией – в 50–1000 раз.

Наиболее эффективными оказались ПАВы, водорастворимые смолы, некоторые латексы, эмульсии и суспензии, в том числе и битумные. Хорошо себя зарекомендовали среди порошков полимерные, расплавляющиеся после нагревания, и микрокремнезем совместно с суперпластификатором, а также эффективным приемом повышения водонепроницаемости является применение при производстве таких бетонов специальных вяжущих веществ – расширяющихся и безусадочных.

Предыдущая статья Пластифицирующие добавки Следующая статья Принципы получения жаростойкого бетона и особенности структуры и состава

Статьи по теме