Проницаемость бетона

Проницаемость бетона характеризует его способность противодействовать фильтрации через него жидкостей и газов. Наиболее распространенной характеристикой проницаемости бетона является его водонепроницаемость. Она регламентируется соответствующими нормами. Кроме того, эта характеристика бетона в значительной мере определяет другие его свойства, как, например, морозостойкость, коррозионную стойкость и т. п.

Методы определения проницаемости бетона можно по принципу измерения (контроля) разделить на 8 групп:

1-я — методы, основанные на измерении максимального давления, при котором через образец не просачивается вода (не появляются капли, мокрые пятна и т. п.);

2-я — методы, основанные на определении числа атмосферо-часов до начала просачивания воды при ступенчатом возрастании напора;

3-я — методы, основанные на измерении времени просачивания заданного количества воды при нормированном постоянном давлении;

4-я — методы, основанные на измерении количества профильтровавшейся воды при нормированном постоянном давлении в течение заранее заданного времени;

5-я — методы, основанные на определении коэффициента фильтрации при постоянном давлении по измеренному количеству фильтрата и времени фильтрации;

6-я — методы, основанные на определении скорости падения давления внутри определенного резервуара;

7-я — методы, основанные на измерении количества воды, проходящей через бетон за определенный промежуток времени при переменной разности давлений;

8-я — методы, основанные на измерении глубины проникания жидкости в бетон.

Кроме того, методы определения проницаемости бетона подразделяются на две группы:

1-я — методы, при которых испытания проводят на образцах, специально изготовленных или выбуренных из сооружения (конструкции);

2-я — методы, при которых испытания проводят непосредственно в сооружениях (конструкциях).

В зависимости от вида флюида определяют водопроницаемость (или проницаемость по отношению к другим жидкостям) и газопроницаемость.

При испытании бетона методами, предусматривающими измерение количества фильтрата, последнее производят по массе (объему) непосредственным взвешиванием (измерением) профильтровавшейся влаги. При испытании особоплотных бетонов количество влаги, прошедшее через образец, измеряют путем поглощения ее силикагелем. В исследовательских работах при необходимости используют радиоактивные изотопы, введенные в фильтрующуюся жидкость.

Водонепроницаемость бетона, особенно при оценке ее по фильтрационному расходу воды (или по коэффициенту фильтрации), изменяется во времени в процессе испытания. Вначале фильтрация возрастает, что связано с растворением находящейся в капиллярах Ca(OH)2 и защемленного воздуха. Кроме того, под действием давления могут разрушаться тонкие оболочки пор, а значит увеличиваться сечение фильтрационных каналов. Затем скорость фильтрации постепенно снижается, стабилизируясь примерно через 15—20 сут, а иногда даже полностью прекращается. Такое снижение обусловлено влиянием ряда факторов: гидратацией дополнительного количества зерен цемента, к которым вода проникает под давлением (этот фактор характерен для бетонов в раннем возрасте); кольматажем пор взвешенными в воде мельчайшими частицами (наружный кольматаж); кольматажем пор несвязанными или разрушенными давлением воды свободными частицами, находящимися в бетоне (внутренний кольматаж); набуханием гелевой составляющей цементного камня и закупоркой тонких капилляров находящимся в воде воздухом.

Следует также учитывать существенное влияние условий твердения бетона на его водонепроницаемость. Так, по данным ТНИСГЭИ, коэффициент фильтрации бетона, твердевшего в воздушно-сухих условиях, по сравнению с бетоном, твердевшим в камере нормального хранения, больше в 10 раз.

При подготовке образцов к испытаниям с торцовых поверхностей с помощью металлической щетки должны быть удалены пленка цементного теста, следы уплотняющей мастики, клея и т. п. Маркируют образцы на их боковых поверхностях.

ГОСТ 19426—74 требует применения для испытания воды, предварительно освобожденной от растворенного воздуха (дезаэрированной). Дезаэрирование осуществляют путем вакуумирования или кипячения воды в течение не менее 15 мин.

ГОСТ 12730.5—78 не предъявляет требований по дезаэрированию воды.

По мнению некоторых специалистов, применение обычной воды позволяет приблизить испытания на водонепроницаемость к реальным условиям. В то же время использование в испытаниях воды, содержащей мельчайшие пузырьки газа, приводит к «заиливанию» узких каналов и снижению коэффициента фильтрации, поэтому для получения сопоставимых результатов следует признать правильным применение дезаэрированной воды. При необходимости могут дополнительно проводиться испытания по определению водонепроницаемости под. действием воды конкретного источника.

Следует учесть особое влияние мокрого отсева, применяемого в практике изготовления образцов. При уменьшении наибольшего размера крупного заполнителя в бетоне путем мокрого отсева увеличивается проницаемость бетона, особенно существенно при удалении фракций менее 40 мм. Это в значительной мере объясняется увеличением объема раствора в пробе бетона.

Марку гидротехнического бетона по водонепроницаемости устанавливают по результатам испытания в возрасте 180 сут. ГОСТ 19426—74 предусматривает испытание бетона в возрасте 28 сут или другом, определяемой технической документацией с учетом ГОСТ 13015—75. При определении бетона в возрасте, отличном от заданного, применяют коэффициенты, установленные экспериментальным путем с учетом конкретного состава бетона, технологии его приготовления, укладки и твердения и методики испытаний. Водонепроницаемость бетона, особенно в ранние сроки твердения, повышается с возрастом бетона в значительно большей степени, чем прочность. Так, к году водонепроницаемость может составлять 500—600% водонепроницаемости в возрасте 28 сут. При хранении в условиях недостаточного увлажнения прирост существенно замедляется. Если повторное определение водонепроницаемости выполняют на одних и тех же образцах (проводя крайне осторожно декомпрессию бетона), то фиксируются более высокие значения водонепроницаемости. Это объясняется более полной гидратацией бетона при первичном испытании.