Как приготовить своими руками водонепроницаемый бетон и что это такое

При возведении фундаментов в местах с высоким стоянием грунтовых вод, прокладке ирригационных сооружений, необходимости мелиорации заболоченных земель и других сложных ситуациях возникает потребность в создании водонепроницаемого бетона. Пористая структура искусственного камня не гарантирует герметичности конструкций из бетона. В зависимости от условий вибропрессования остаются зоны, в которые связующие проникли частично. Там образовались места, способные фильтровать сквозь сплошную литую конструкцию влагу.

Опытные строители стремятся использовать бетонную массу, способную не пропускать сквозь себя влагу. Тогда регулярные переходы через нулевую температуру во влажной среде не станут вызывать разрушение из-за периодического замораживания и размораживания.

Что такое водонепроницаемый бетон и водопоглощение

Бетон, в котором после затвердевания отсутствуют капилляры и пустоты, способные пропускать влагу, получил наименование водонепроницаемого. Отличительная черта – это довольно высокая плотность. Внешний вид отливки соответствует природному камню. Ощущение, что имеется материал однокомпонентный сплав, примесей не наблюдается.

Для оценки свойств искусственного камня, где в качестве связующего используется цемент, решено ввести характеристику водопоглощение. В 1898 г. была разработана методика оценки подобных материалов.

Информация к размышлению. Необходимость обусловлена тем, что построенные первые гидроэлектростанции (1882 г., США, Нью-Йорк) стали разрушаться. Американцы не стали афишировать собственные проблемы. Заливка новых порций бетонной массы позволила поддержать ГЭС в работоспособном состоянии.

Специалисты из московского и санкт-петербургского университетов, а также технологического института (1897 г.) выезжали для ознакомления с опытом строительства ГЭС в США. Электрогенераторы вопросов не вызывали. Смутило то, что значительная часть вырабатываемой электроэнергии использовалась для замешивания растворов, выливаемых в водоем.

Попутно рядом проводилось изготовление плит, которые в ближайшее время собирались монтировать для укрепления плотины. Американцы не хотели делиться проблемами, они везде заявляли о собственном превосходстве в данном направлении, хотя российские специалисты провели пробное возведение малых ГЭС на реках Северного Кавказа (в том числе и плавающих), имели приоритет от 1879 г. Про финишную и латексную шпаклевку Текс читайте тут.

В лабораториях Санкт-Петербургского технологического института была разработана методика для оценки водонепроницаемости бетона. В качестве критерия предложили ввести термин водопоглощение. Он характеризует способность материала удерживать в порах и капиллярах влагу. Для оценки используется взвешивание, выполняемое для сухих и влажных образцов.

Испытания проводят с водой, нагретой до разных значений температуры. Есть испытание паром в насыщенном и ненасыщенном состоянии.

Для пользователей составлены таблицы, помогающие оценивать величину поглощения влаги.

Характеристики W: от 2 до 20

Готовый бетон маркируется латинской буквой «W», стоящая далее число определяет устойчивость изделия к воздействию воды. Самые слабые материалы обозначают W2, это же касается и архитектурного бетона. Они способны поглотить за 6 часов испытания более 12 % влаги по отношению к собственной массе.

Если использовать слабые конструкционные материалы, то строение сможет простоять недолго. Через несколько лет изготовленные строительные конструкции разрушатся из-за воздействия воды и периодических замораживаний. Про керамический кирпич и камень по ГОСТу 530 читайте здесь.

В строительстве принято использовать бетоны, имеющие марку W4…W8. Они способны увеличить массу на 3…6 % при опускании в воду на 6 часов. Считается, что подобный показатель водонепроницаемости будет удовлетворительным для возведения зданий, эксплуатация которых будет продолжаться в течение 50…70 лет. Также существует специальный жидкий бетон для выравнивания бетонного пола.

Если требуется строить дома на территории, где грунтовые воды располагаются на уровне 2,0…2,5 м, то при возведении фундамента минимальным значением станет W12. Для гидростанций, а также мостовых конструкций применяют бетон с характеристикой W20 (водопоглощение менее 0,05 %, практически нулевой водопоглощение). Про террасную доску из лиственницы расскажет этот материал.

Принято использовать только четные числа (кратные 2).

Технология производства

Причинами образования пор и капилляров являются:

• некачественный процесс промешивания ингредиентов при создании бетонной смеси;
• несоблюдение водоцементного соотношения при приготовлении раствора;
• присутствие воздуха в монолите бетона из-за слабого уплотнения;
• несбалансированный гранулометрический состав наполнителя;
• ускоренного высыхания заливки, часть цемента не успевает набрать необходимого количества влаги для последующего образования прочных связей с наполнителями;
• недостаточное количество песка;
• использования в качестве инертного материала смеси щебня, остающегося в сухом состоянии.

Некоторые производители для облегчения замешивания составляют смесь с избыточным количеством щебня или галечника, а связующие лучше работают с песчаными крупицами

Для получения качественной смеси бетона или гидробетона, для заливки в опалубку необходимо придерживаться определенной последовательности, а также выполнять ряд требований. Этого уже достаточно, чтобы получать прочный бетон.

1. В устройства для приготовления раствором и смесей первой заливается вода. Она должна соответствовать ряду показателей, описываемых в соответствующих ГОСТах.
2. Засыпается цемент (большинство поступает иначе). Замешивается цементно-водный раствор. Нужно максимально насытить связующее влагой. Минимально допустимая марка М300. Лучше пользоваться связующим материалами М400 и М500.
3. Засыпаются инертные материалы (песок и щебень). Минимальная длительность не должна быть менее 3 мин. Больше – лучше.
4. Использовать речной песок. Размер 80…90 % песчинок должен находиться в интервале: 0,4…2,5 мм. Соотношение песка и цемента не более: 2,0…2,5 к 1.
5. Соотношение песка и щебня желательно выдерживать в пропорции: 1 к 2. Тогда каждая песчинка будет окружена тремя-пятью частицами мокрого цемента.
6. Залитая бетонная смесь должна быть уплотнена с помощью вибратора. Допускается использование внутренних или наружных (объемных) вибраторов.
7. В течение трех дней после заливки следует укрывать свежий бетон от прямых солнечных лучей.
8. Для поддержания влажностного режима нужно увлажнять заливку в течение 3…4 дней.
9. Нагружать можно не ранее 10…12 дней. К этому времени бетона набирает не менее 50 % заявленной прочности.

Чтобы максимально избавиться от пор и капилляров, добавляют в состав раствора силиконовые гидрофобизаторы (обычно их применяют для грунтования поверхностей для последующей отделки). Наличие мелкодисперсного связующего компонента предотвращает порообразование.

При строительстве гидротехнических сооружений доля присадок может составлять до 10…15 % от норм цемента. Длительность замешивания составляет не менее 10…12 минут. За это время компоненты равномерно распределяются в составе смешиваемого раствора.

Для придания большей устойчивости к действию влаги готовые конструкции покрывают защитными лаками и иными пропитками. В последние годы чаще используют материалы на основе акрила или силикона. Про размеры обыкновенного красного кирпича читайте по этой ссылке.

Таблица соответствия марки и показателей морозостойкости, водонепроницаемости

Для удобства пользователям рекомендуют пользоваться табл. 1.

Таблица 1: Характеристики бетонных смесей

Таблица цен

Стоимостные показатели для Тульской области на 2019 г. показаны в табл. 2.

Таблица 2: Цена товарного бетона без доставки

Способы и методы определения

На предприятиях, специализирующихся на производстве товарного бетона используют государственные стандарты для контроля качества.

ГОСТ 12730.5-84 и 10060 2012

В ГОСТ  12730.5-84 представлены методики для определения водонепроницаемости. Описывается последовательность выполнения опытов, а также правила оценки получаемых результатов.

ГОСТ 10060-2012 является межгосударственным стандартом (для стран СНГ). Он описывает методики оценки бетонных смесей на морозостойкость. Про финишную однокомпонентную шпаклевку для автомобиля узнайте в этой статье.

Метод мокрого пятна

Методика основана на создании избыточного давления на поверхности опытного образца. Используется специальная установка, способная гарантированно создавать давление водяного столба заданной высоты. Результаты проверяются по величине «мокрого» пятна, которое возникает с обратной стороны испытываемого образца.

1. Для проверки изготавливают кубики из бетонной смеси. К испытаниям приступают только после набора окончательной прочности (наступает через 28 суток после формования). Перед исследованиями образцы содержат в течение 24 часов при температуре не менее +20 °С и относительной влажности 50 %.
2. Помещают образец в специальную обойму.
3. Создают давление водяного столба по заданной программе.
4. Оценивают фильтрацию влаги через образец по величинам выдержанного давления.

Коэффициент фильтрации

Изготавливают образцы для исследований в виде цилиндра. Исследуют не менее шести образцов одновременно (особенности конструкции установки).

1. Образцы помещают в специальные камеры, предотвращающие перетечки влаги через уплотнения.
2. Максимальное давление составляет 2,0 МПа.
3. Оценивают количество капель воды, прошедших сквозь образец за определенное время.
4. По результатам исследований присваивается соответствующая марка водонепроницаемости.

Дополнительные методы и приборы

Методики, используемые в некоторых странах, несколько отличаются от отечественных приборов и оборудования. Так, в некоторых штатах США для оценки фильтрационных свойств используют продукты перегонки нефти (лигроин, аналог керосина). Проверяют, насколько быстро эта жидкость пройдет через исследуемый образец.

В Германии оценивают по метановой пробе. В капсулу помещают образец, а потом с внутри в баллон подают метан. Оценку выполняют по показаниям газоанализатора, который начинает реагировать на появление метана во второй камере. Длительность эксперимента составляет всего полчаса. Газ обладает высокой проникающей способностью.

Способы и средства повышения водонепроницаемости

Для повышения водонепроницаемости используют:

• пластификатор СЗ;
• пенетрон;
• жидкое стекло.

Как посчитать надбавку

Количество уплотнителя составляет от 5…6 % до 12…15 % от массы цемента. Повышение стоимости раствора определяется ценой добавки присадок.

Как приготовить своими руками бетонную смесь

При самостоятельном приготовлении бетона В30 М400 часто стараются производить перемешивание компонентов вручную. Практика показывает, что остаточное количество наполнителя без достаточного цемента может достигать до 20…25 %. Такой материал является браком. Обязательно нужно производить механическое промешивание. Помочь могут миксеры, агрегатированные с электродрелью или иным приводом.

Искоренение усадки состава: инструкция по применению

Для минимизации усадки после заливки нужно уплотнять смесь. Полностью избежать усадки невозможно, высыхание ведет к уменьшению объема. Но снизить эффект можно. Для этого используют выносные или реечные вибраторы. С их помощью уплотняют бетонную смесь.

Защита от быстрого высыхания и укрывание пленками свежей заливки способствуют тому, что образуются кристаллы, в которых вода работает в качестве компенсатора снижения объема.

Временное воздействие

Перед использованием цемент в течение 5…7 дней хранят в помещении, где поддерживается температура 20…25 °С. Желательно хранить материал без дополнительного освещения. Подобное временное воздействие помогает улучшить свойства связующего.

Другие способы

При строительстве бассейнов для оштукатуривания готовят раствор, в который добавляют жидкое стекло. После полимеризации стены почти не пропускают сквозь себя влагу.

Использование битума в качестве наружного покрытия также помогает изготавливать стены с нулевой проводимостью влаги. Подобную обработку проводят при гидроизоляции подвальных помещений.

Видео

Как сделать водонепроницаемый бетон самому смотрите в этом видео:

Вывод

1. Фильтрация влаги через бетон происходит из-за наличия в нем пор и капилляров.
2. Соблюдение технологии приготовления бетонной смеси, а также выдерживание пропорций помогает создавать конструкции с малым водопоглощением.
3. Предварительное растворение цемента в воде до засыпки в миксер позволяет получать коллоидный раствор с высокой проникающей способностью. Готовая смесь сделанного бетона окажется гораздо прочнее, чем при использовании традиционного алгоритма приготовления бетонной смеси.
4. Для проверки водонепроницаемости используют стандартные методики, описанные в ГОСТах.
5. Использование присадок (пластификаторов) улучшает качество бетона.
6. Обмазка с помощью гидрофобных растворов улучшает эксплуатацию бетонных изделий.