Методы испытания водонепроницаемости бетона

Водонепроницаемость бетона – это устойчивость материала к проникновению воды и других жидкостей в его структуру. Данное свойство относится к числу наиболее значимых, так как оно влияет на долговечность, прочность и эксплуатационные характеристики конструкций, а также на возможность их эксплуатации в определенных условиях. 

Значение водонепроницаемости материала 

Бетон относится к числу широко востребованных в современном мире строительных материалов, используемых в различных областях применения: от быта до промышленных производств. В соответствии с этим к его практическим свойствам и основным характеристикам предъявляются повышенные требования. Один из ключевых параметров, определяющих качество материала, это его водонепроницаемость. Он имеет большое значение по нескольким причинам:

1. Защита от коррозии. Вода может проникать в бетон и вызывать коррозию арматурных стержней, что приводит к ослаблению конструкции и сокращению срока ее службы. Водонепроницаемый бетон защищает арматуру от коррозии, способствуя долговечности железобетонных элементов и конструкции в целом.
2. Стойкость к атмосферным воздействиям. Проникновение воды в структуру бетонных конструкций негативно сказывается на их целостности и прочности. Вода, попавшая в материал, может замерзать, вызывая циклы замораживания-оттаивания. В большинстве случаев это приводит к растрескиванию и разрушению. Водонепроницаемые марки материала устойчивы к атмосферным воздействиям и способны защищать конструкцию от повреждений, вызванных замерзанием-оттаиванием.
3. Улучшение прочности. Вода может ухудшать практические свойства бетонных изделий, ослабляя их и снижая прочность и долговечность. Водонепроницаемый бетон более практичен в эксплуатации, поскольку он не подвержен разрушительному воздействию воды.
4. Обеспечение здоровой внутренней среды. Использование водонепроницаемого бетона помогает предотвратить проникновение воды в структуру стен, перегородок и перекрытий жилых сооружений. Это снижает риск появления плесени и грибка, вызываемых повышенной влажностью.
5. Экономия средств. Материал, характеризующийся устойчивостью к негативному воздействию воды, способствует снижению затрат на техническое обслуживание и ремонт конструкций, предотвращая повреждения, вызванные проникновением влаги.

Кроме этого, в процессе эксплуатации водонепроницаемый бетон обеспечивает герметичность конструкций. Это особенно актуально при строительстве фундаментов, тоннелей, гидротехнических сооружений, бассейнов, подвалов, специальных резервуаров и др. Данные практические особенности материала определяют его широкую востребованность среди потребителей и способность гарантировать надежность, прочность и долговечность создаваемых конструкций. 

Методы испытания водонепроницаемости бетона

В настоящее время ГОСТ 12730.5-2018 определяет ряд основных методов, с помощью которых производится определение водонепроницаемости бетона. К их числу относятся: 

1. Метод по мокрому пятну. Данный метод испытания предполагает воздействие на несколько бетонных образцов одинаковой формы и размера воды под определенным давлением. Показатель давления повышается постепенно, после каждого повышения производится выдерживание образца на протяжении нескольких часов (4-16). Результаты тестирования фиксируются после того, как на другой стороне бетонного элемента выступают капли влаги или появляется мокрое пятно. Водонепроницаемость определяется по времени появления первого влажного пятна на поверхности образца. Чем больше время, тем выше водонепроницаемость. Данный метод простой и экономичный, однако он не очень чувствителен и не обеспечивает количественной оценки показателя водонепроницаемости.
2. Метод фильтрации. В соответствии с этим методом несколько образцов из отлитого или вырезанного из готовой конструкции бетона устанавливаются в испытательное оборудование. Далее каждый элемент подвергается воздействию воды, подаваемой под постепенно увеличивающимся давлением. Выдержка после каждой ступени повышения давления составляет не менее 60 минут. Прошедшая через структуру бетонного образца влага собирается и измеряется. В соответствии с ее объемом определяется показатель водонепроницаемости. При определении коэффициента фильтрации учитываются показатели давления воды, а также размеры элемента. Далее по таблице значений, предусмотренной стандартом, определяется марка водонепроницаемости. Метод фильтрации считается количественным и довольно точным, однако относится к числу трудоемких и требующих специализированного оборудования.
3. Метод по проницаемости воздуха. Испытания бетона, проводимые данным методом, предполагают параллельный анализ сразу нескольких образцов. Они могут быть вырезаны из готовой конструкции или специально отлиты в производственных целях. Тестирование проводится путем подачи потока воздуха под определенным давлением к одной из сторон образца. Давление постепенно наращивается до тех пор, пока с противоположной стороны элемента не будет зафиксирована утечка воздуха. Для ее обнаружения используется специальное воздухопроницаемое устройство. Водонепроницаемость определяется по скорости проникновения воздуха через образец. Чем она ниже, тем выше показатель водонепроницаемости. Данный метод считается чувствительным и неразрушающим. Однако в процессе его применения на результат испытания может влиять пористость и толщина образца.
4. Фильтрамометрия. Для определения водонепроницаемости бетона этим методом используется специализированный аппарат фильтратометр. В его рабочую камеру помещаются образцы бетона (как правило, тестируется менее 6 образцов), на которые воздействует вода под определенным давлением, нагнетаемым насосом – в среднем 10 МПа. Суть испытания заключается в фиксации скорости падения давления. Измеряется его перепад между двумя сторонами каждого образца. В соответствии с показателем скорости снижения давления, а также диаметром образуемого мокрого пятна определяется значение водонепроницаемости бетона. Подобный способ тестирования считается точным и универсальным, но он требует специализированного оборудования и может быть дорогим.

Выбор подходящего метода испытания водонепроницаемости материала зависит от ряда ключевых факторов. Прежде всего, это касается типа конструкции. Различные конструкции требуют разных уровней водонепроницаемости. Также важную роль играют условия окружающей среды, такие как воздействие влаги и химических веществ. Они способны влиять на выбор подходящей методики испытания и специфику его проведения.

Не меньшее значение в определении подходящего способа тестирования имеет его стоимость. Некоторые методы предполагают использование специального технического оборудования, что не всегда доступно. 

Правильность выбора метода и корректность проведения испытания во многом определяют точность получаемых результатов.   

Классификация марок бетона по водонепроницаемости

Согласно российскому стандарту ГОСТ 12730.5-84, бетон по водонепроницаемости подразделяется на марки от W2 до W20. Марка материала обозначается буквой «W» с цифрой, указывающей на максимальное давление воды в кгс/см², которое бетон может выдержать в течение 2 часов без образования видимых признаков просачивания воды.

В соответствии с данной классификацией определяются практические характеристики бетона:

• W2 – самый низкий показатель влагостойкости, предполагающий дополнительное использование гидроизоляции. Бетон марки W2 доступен к применению для создания основания перед основной заливкой, устранения минимальных дефектов конструкции, использования в бытовых целях и др.; 
• W4 – бетон данной марки может использоваться в местах со средней влажностью и минимальным воздействием воды. Однако он также предполагает применение качественной гидроизоляции;
• W6 – средний по водонепроницаемости бетон, эксплуатация которого допустима для строительства в умеренных климатических условиях, а также в местах с нормальным грунтом;
• W8 – технически качественный влагостойкий бетон, который может эксплуатироваться в местах с довольно высоким уровнем влажности, а также на открытых территориях, где предполагается регулярное воздействие осадков;
• W10-W20 – наивысшие марки бетона по водонепроницаемости, предназначенные для специализированного использования. С их помощью создаются гидротехнические сооружения, конструкции, заглубленные в водоемы, влажные грунты и др. 

Правильное определение марки бетона в соответствии с конкретными условиями эксплуатации и нагрузками – это важнейший фактор, влияющий на прочность, безопасность и долговечность конструкции. 

Помимо выбора соответствующей марки водонепроницаемости бетона, существуют дополнительные способы повышения его водонепроницаемости. Их использование способствует существенному улучшению практических свойств материала, расширению допустимых условий его применения. К числу данных способов относятся: 

1. Использование гидроизоляционных добавок.
2. Применение проникающих герметиков.
3. Нанесение поверхностных покрытий.

Разнообразие марок бетона в соответствии с показателем водонепроницаемости способствует подбору материала для различных целей и условий использования, что позволяет реализовывать любые строительные задачи. Выбор устойчивого к влаге материала гарантирует прочность и надежность любой конструкции, что служит залогом ее безопасности и многолетнего срока службы.