Давидсон - Водонепроницаемый бетон
М. Г. Давидсон
ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ БЕТОН
Лениздат
1965
В брошюре рассматривается широкий круг вопросов, связанных с применением в строительстве водонепроницаемого бетона (описание бетонов повышенной водонепроницаемости и способов их приготовления конструкций водонепроницаемых швов и стыков, химических добавок, вводимых в бетонную смесь, и т. д.).
Излагается также опыт строительства водонепроницаемых железобетонных сооружений, экономические преимущества применяемых способов и рекомендации по производству работ.
Брошюра может быть полезна проектировщикам и строителям промышленных и гражданских сооружений.
ВВЕДЕНИЕ
Основой индустриализации строительства является широкое внедрение сборного железобетона, по производству которого наша страна занимает первое место в мире. Повысить качество, а тем самым и долговечность сооружений из сборного железобетона — важная народнохозяйственная задача. Ее можно решить на основе использования новейших достижений науки и практики, при тесном творческом содружестве ученых и производственников.
Славу бетону как прогрессивному строительному материалу принесли его высокие механические свойства: долговечность, огнестойкость, легкая приспособляемость к любым формам и т. д. Но у него есть и недостатки, к которым в первую очередь мы должны отнести его водопроницаемость. Этот недостаток особенно опасен в том случае, когда сооружение подвергается одностороннему воздействию сильного напора вод при их переменном уровне.
Под напором грунтовых вод обычно находятся подземные части промышленных, гражданских и коммунальных сооружений. Просачивание этих вод внутрь сооружений (гидротехнические объекты, резервуары, бассейны, тоннели, подвалы и т. д.) чревато серьезными последствиями.
Поэтому проблема широкого применения водонепроницаемого бетона имеет важное народнохозяйственное значение. Решать ее нужно продуманно, не увеличивая обычного расхода цемента и обеспечивая надежную защиту бетона от коррозийного действия грунтовых вод.
В отличие от гидроизоляции, связанной с высокой трудоемкостью и стоимостью и не обеспечивающей требуемого качества и долговечности сооружений, водонепроницаемый бетон имеет серьезные преимущества, обусловливающие широкое применение его в строительстве.
Ученые предложили проверенные в лабораторных и производственных условиях методы испытания бетона на водонепроницаемость. Благодаря их усилиям найдены надежные способы повышения водонепроницаемости самих бетонов.
Но можно ли утверждать, что эта проблема решена полностью? Разумеется, нет. Работы в этой области еще отстают от исследования других свойств бетонов. Причина заключается в том, что водонепроницаемость является одной из самых сложных характеристик бетонов, зависящей от различных факторов. Можно ожидать, что в ближайшее время наука и практика значительно продвинутся вперед в решении этого важного вопроса, связанного с повышением качества и долговечности сооружений.
Но и тот опыт, который уже накоплен, может послужить основой для разработки и проведения мероприятий, способствующих повышению водонепроницаемости железобетонных сооружений.
Глава I
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Способы повышения водонепроницаемости бетона можно подразделить па две группы. Первая включает мероприятия, предусматривающие использование различных материалов для гидроизоляции. Не изменяя степени водонепроницаемости бетона, они защищают его от проникновения и воздействия грунтовых и технологических вод. Вторая группа исключает устройство специального гидроизоляционного слоя и предусматривает использование бетонов повышенной водонепроницаемости.
Для того чтобы правильно воспользоваться этими способами, добиться высоких результатов их применения, подо знать, какие факторы влияют на паропроницаемость бетона.
1. Факторы, влияющие на водонепроницаемость бетона
Водонепроницаемость, 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 пор.
Поры укладки возникают в результате неправильного подбора состава бетонной смеси, недостаточного уплотнения этой смеси при укладке и от избыточного количества воды, требуемого для обеспечении достаточной удобоукладываемости бетонной смеси. Вода впоследствии испарится, останутся поры и сообщающиеся капилляры. Эти поры и служат основными путями для фильтрации воды.
Поры седиментационного происхождения 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 геля 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 нор, 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 чего 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 водоотделением (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, портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент. 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 цементного теста и бетона (портландцемент 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. I и 2 (стр. 10) и на рис. 1 и 2.
...