Факторы, влияющие на водонепроницаемость бетона

Водопроницаемость, свойственная обычному бетону, объясняется его специфической структурой.

Бетон, как известно, состоит из цементного теста, песка и гравия (шебня). Наличие в нем большого ко­личества воздушных пор обусловливает его водопрони­цаемость. Но это не значит, что с увеличением числа пор водопроницаемость повышается последняя зависит не только от числа, но и в большей степени от формы и характера этих пор. Рассмотрим основные виды не р.

Поры укладки возникают п результате непра­вильного подбора состава бетонной смеси, недостаточ­ного уплотнения этой смеси при укладке и от избыточ­ного количества воды, требуемого для обеспечения до­статочной удобоукладываемости бетонной смеси. Вода впоследствии испарится, останутся поры и сообщающие­ся капилляры. Эти поры и служат основными путями для фильтрации воды.

Поры седиме п тац ионного про и схож де- н и я обычно образуются в процессе укладки бетонной смеси.

Обладая сравнительно большим весом, заполнитель оседает, образуя скелет, цементные частицы с неболь­шой скоростью также опускаются вниз, а свободная вола поднимается на поверхность бетона или скапли­вается под нижней поверхностью зерен-заполните­лей.

В результате на поверхности бетона возникает слой, отличающийся высоким водоцементным отношением. После испарения воды в этом слое образуются большие сообщающиеся поры. Под нижней поверхностью запол­нителя также возникают пустоты (поры). Соединяясь с другими порами, они способствуют большему проса­чиванию воды.

Капиллярные поры в цементном камне по­являются в результате испарения избыточной воды. Они соединяют названные выше поры, прокладывая тем самым основные пути для фильтрации воды.

Поры геля возникают в процессе гидратации цементного теста и равномерно распределяются в массе і еля в промежутке между капиллярными порами. Их относят к «закрытым», водонепроницаемым порам.

Поры укладки, седиментационные и капиллярные взаимосвязаны. Первые два вида имеют большие раз­меры. и вода по ним проходит свободно. Следовательно, сопротивление движению воды оказывают в основном капиллярные поры.

Интенсивность фильтрации при сообщающихся от­крытых порах зависит от давления и размеров капилля­ров. При определенном диаметре капилляра требуется определенное давление, чтобы наступила фильтрация.

По данным, полученным многими исследователями, установлено, что капилляры диаметром до 0,3 мк прак­тически абсолютно водонепроницаемы.

Из всего сказанного следует, что водонепроницае­мость бетона зависит от количества и вида пор, соотно­шения исходных материалов, подбора состава бетонной смеси и характера ее укладки.

При определенной консистенции бетонной смеси количество цемента влияет па плотность структуры и водоцементное отношение — два фактора, обусловли­вающие водонепроницаемость бетона.

Надо иметь в виду, что с увеличением количества цемента снижается водоцементное отношение, в силу что уменьшается расслоение бетонной смеси, повы­шается плотность, а следовательно, и водонепроницае­мость бетона.

Вид цемента оказывает существенное влияние на водонепроницаемость бетона. Необходимо применять цементы более тонкого помола; в этом случае цемент­ное тесто будет обладать более высокой водонепрони­цаемостью, что обусловливается малым водоотдетеннем (седиментацией), малыми и более равномерно рас­пределенными порами и большой степенью гидрата­ции.

Для получения водонепроницаемого бетона проф. С. Д. Окороков предложил следующую последователь­ность применения цементов различных видов: глинозе­мистый цемент, портлапд-цемеїп, нуццолановый порт­ланд-цемент, шлакопортланд-цемент.

Наиболее широкое применение получил портланд­цемент.

Чем выше водоцементное отношение— тем ниже прочность и водонепроницаемость бетона. По­этому для затворения бетонной смеси следует брать наименьшее количество воды.

Фильтрация, вызываемая недостаточным уплотне­нием (особенно при жесткой смеси) бывает более интенсивной, чем при повышенном водоцементном отно­шении.

Для определения оптимального водоцементного от­ношения были проведены опыты на образцах из цемент-
ного теста и бетона (портланд-цемент М-500). Образцы (усеченные конусы) имели высоту 3,5 см, диаметр ниж­него основания 7 и верхнего — 6 см. Сначала образцы хранились в течение 28 дней во влажных условиях, а затем испытывались на водонепроницаемость, причем давление воды повышалось через каждые 12 час. на 1,5 ати. Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2 (стр. 10) и на рис. 1 и 2.

Таким образом, для получения водонепро­ницаемости бетонная смесь должна иметь водоцементное отно­шение 0,40—0,45.

На водонепрони­цаемость бетона влия­ют также и запол­нители. Бетонная смесь для изготовле­ния водонепроницае­мых конструкций обя­зательно должна быть

Оя 0,30 Ц35 W 0Л5 0,50 приготовлена из запол — Воооцеменгпное отношение

Нителеи плотной поро­ды. Лучший результат в этом случае дости­гается при использова­нии гравия. Он тре­бует меньше воды и хорошо укладывается в бетонной смеси. Для изготовле­ния высокопрочных железобетонных конструкций целе­сообразно употреблять щебень.

Во всех случаях необходимо считаться с одним важ­ным обстоятельством. При увеличении предельной круп­ности зерен уменьшаются пустотность смеси заполните­лей и количество воды для получения заданной пластич­ности бетонной смеси. Это в свою очередь значительно повышает плотность и водонепроницаемость бетона.

Правильно подобранный гранулометрический состав заполнителей обеспечивает водонепроницаемость бето­на. При этом в каждом отдельном случае требуется подбор оптимального содержания мелкого заполнителя. Песок и щебень (гравий) в отдельности должны иметь
гранулометрический состав согласно ГОСТ 2780—50 и 2781—51.

При подборе бетонной смеси водонепроницаемых сооружений следует пользоваться методами, предло­женными проф. Б. Г. Скрамтаевым. Существуют и дру­гие методы, которые предусматривают меньшее содер­жание песка, что спо­собствует повышению прочности бетона.

Для тонкостенных водонепрони ц а е м ы х конструкций решаю­щим показателем яв­ляется плотность бетона. Для получения ее необходимо увели­чить содержание" пес­ка."так как в этом слу­чае повышается связ­ность (нерасслаивае — мость) бетонной сме­си, наблюдаются ма­лое водоотделение и хорошая удобоуклады — ваемость.

В подтверждение этого положения в ЛИСИ были проведе­ны опыты по подбору плотного бетона, причем количество песка в составе заполнителей принималось от 25 до 55%.

Было заготовлено четыре состава сухой смеси запол­нителей с различным содержанием песка, которыми последовательно загружался постоянного объема сосуд. После взвешивания смеси в рыхлом состоянии сосуд устанавливался на вибростол. В течение 20 сек. смесь уплотнялась причем непрерывно производилась под­сыпка до верха сосуда. После этого заново определялись объемный вес заполнителей и пустотность смесей как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии.

Факторы, влияющие на водонепроницаемость бетона

0,30 0Д5 0,40 0,15 ЦіїО 0,55 0.60 Шацтьнтног отношение

Рис. 2. Зависимость водонепрони­цаемости бетона от консистенции бетонной смеси:

/ — очень жестк смесь (150 сек.); // — жесткая смесь 150—150 сек.); III — малопод­вижная смесь (12—50 сск. і; IV — пластичная смесь (осапка корпуса — г — 1 — 12 гм): а — об|>а — :и-ц не пропустил полу при данном макси­мальном Л.111.ЮН IIII.

Результаты опытов, дающих ирелставлепие о влия­нии содержания песка на плотность смеси заполнителей, даны в табл. 3.

Таблице I

Влияние водоцементного

Отношения на водонепроницаемость образцов из цементного теста

Водоцементное отношение

Водонепроинцае- мость без филь­трации. в ати

0,25

12

0,30

12

0.35

12

0,10

С

0,45

3

0,50

1,5

Таблица 2

Влияние ВОЦОЦЄМСІІТІІОГО отношения на водонепроницаемость бетонных

Образцов (при номинальном составе бетона Ц : П : Щ=1:2,71:1,46)

Водоцементное отношение

Водонепроницае­мость, в ати

0,30

0

0,35

12

0,40

12

0,50

4,5

0,55

3,0

0,60

1,5

Таблиця 3

Влияние содержании песка на плотность смеси заполнителей

Содержа­ние песка

Объемный вес смеси

Объемный нес смеси в уплотнен­ном со — с гояпии, U КИЛ

Удельный вес запол­

Пустотность смеси, в %

Состаил

П смеси заполни­теля, и %

□ рыхлом состоянии, d Кг/л

Ни гелей, и кг/л

В рыхлом состоянии

Н уплощен­ном со­стоянии

1

25

1,560

1,800

2,625

40,5

30,’і

2

35

1,610

1,855

2,615

38,5

29,0

3

46

1,660

1,927

2,605

36,2

26,0

1

55

1,678

1,960

2,595

35,4

24, t

Наиболее плотным оказался состав № 4 с содержа­нием песка 55%; пустотность смеси заполнителей при наибольшем ее объемном весе в этом случае получена наименьшая — 24,4%. Следовательно, цементного теста для заполнения всех пустот потребуется на 6% (от общего веса смеси) меньше.

Таким образом, учитывая возможность снижения расхода цемента, рекомендуется состав смеси заполни­телей с большим содержанием песка (45—55%).

Для определения влияния содержания пескт на удобоукладываемость бетонной смеси, водонепроницае­мость н прочность бетона были изготовлены пз тех же материалов (па портланд-цементе М-500) образцы (усе­ченные конусы). Они хранились во влажных условиях 28 суток, а за­тем в соответствии с ГОСТ 4900—49 подверг­лись испытаниям на во­донепроницаемость на приборе Амслера.

По результатам ис­пытаний, представлен­ным в виде графиков па рис. 3, 4, 5, можно сде­лать следующие выводы.

Увеличение количества гіска в бетонной смеси обеспечивает лучшую удобоукладывае м о с т ь; при обычном расходе це­мента (250—450 кг/м3) Хороша-я удобоуклады­ваемость бетонной смеси обеспечивается при со­держании в иен 45 55% песка; повышенное

Содержание песка в смеси заполнителей делает бетон более водонепроницаемым, что наглядно видно на гра­фике, приведенном на рис. 4.

Наибольшая прочность бетона достигается при со­держании песка в количестве 35% в смеси заполните­лей, за исключением бетона при расходе цемента 250 кг/м3, о чем свидетельствует график, приведенный на рис. 5.

Таким образом, зная влияние на водонепроницае­мость этих факторов, можно безошибочно выбрать наилучшие условия, обеспечивающие получение водо­непроницаемого бетона.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *