Долговечность бетона: водонепроницаемость и водопоглощение

Водонепроницаемость – свойство бетона не фильтровать воду при избыточном давлении – является основным нормируемым показателем качества бетона, предопределяющим долговечность железобетонных конструкций в агрессивных средах.

Бетон может выдерживать без фильтрации давление воды 30 и более атмосфер. Водонепроницаемость бетона определяется фильтрацией воды через сквозные капилляры, трещины и дефекты контактной зоны.

Главным образом водонепроницаемость бетона зависит от его состава, но помимо всего прочего данное свойство определяется:

• Видом цемента, поскольку применение специальных водонепроницаемых расширяющихся или напрягающих цементов обеспечивает прерывистый характер капилляров и позволяет получать бетоны с высокой водонепроницаемостью;
• Качеством заполнителей, в первую очередь их чистотой (содержание ПГ), поскольку от чистоты зависит качество сцепления цементного камня с заполнителем, т.е. условие формирования малодефектной контактной зоны;
• Качеством уплотнения, поскольку дефекты (несплошности в структуре и контактной зоне) являются каналами для фильтрации воды;
• Условиями твердения, обеспечивающими благоприятные условия для гидратации цемента;
• Условиями эксплуатации, исключающими возникновение и раскрытие трещин (силовых, усадочных), поскольку наличие трещин шириной раскрытия более 0,1 мм вызывает повышение фильтрации через капилляр на порядок на каждые 0,1 мм ширины раскрытия трещины;
• Использованием специальных приемов для «закупоривания» сквозных капилляров, например, пропитка бетона полимерами и др.

Водопоглощение бетона (открытая пористость) численно характеризуется количеством воды (% по массе или объему), которое поглощает бетон за некоторое время при погружении в воду (при контакте с водой). Величина водопоглощения бетона в значительной степени влияет на морозостойкость бетона. Долговечные бетоны характеризуются величиной водопоглощения не более 5 – 6% по массе за 6 ч., а при водопоглощении более 10% разрушение бетона происходит в течение нескольких лет. За 6 ч. величина водопоглощения бетона составляет примерно 0,8 – 0,9 предельного значения, т.е. предельная величина водопоглощения долговечного бетона не должна превышать 5,6 – 6,7 %. Согласно СНиП 2.03.11 бетоны нормальной плотности должны иметь водопоглощение по массе 4,7 – 5.7%, бетоны повышенной плотности – 4,2 – 4,7, а бетоны особо плотные  - менее 4,2%.

В бетонах, изготовленных на пористых заполнителях с плотной оболочкой, объем поглощенной воды, как правило, не превышает 30% общей пористости, в то время как бетоны, изготовленные с применением пористых заполнителей, лишенных оболочки, характеризуются степенью заполнения пор более 40%. Снижение степени заполнения пор водой способствует повышению стойкости бетона при циклическом замораживании – оттаивании.