Бетон – самый популярный строительный материал. Из него изготавливают элементы зданий, которые подвергаются значительным нагрузкам, воздействию влаги, солей и другим внешним факторам. Подземные сооружения, фундаменты и стены подвалов находятся в постоянном контакте с водой. Материал из-за своей пористой структуры хорошо поглощает влагу, она ослабляет его и образует трещины. Кроме этого, вода при замерзании в бетоне увеличивается в объеме, что разрушает его структуру, а следовательно и само строение.
Ученые Пермского Политеха нашли способ решить эту проблему с помощью подбора оптимального расхода специальных добавок, которые повышают водонепроницаемость бетона.
При строительстве можно использовать поверхностную гидроизоляцию, однако она либо не защищает бетон со всех сторон, либо ее нанесение слишком трудозатратно. Наиболее эффективный способ – объемная гидроизоляция бетона за счет применения модифицирующих добавок. Их вводят в бетонную смесь еще на этапе изготовления, чтобы увеличить ее водонепроницаемость. Вместе с тем они повышают другие ее свойства – например, удобоукладываемость, чтобы она лучше заполняла нужные формы. Такие добавки называют пластифицирующими. К их качеству и эффективности предъявляют высокие требования, ведь они должны не только улучшать водонепроницаемость бетона, но и не ухудшать остальные его характеристики.
Ученые Пермского Политеха оценили эффективность современной модифицирующей добавки, которая повышает водонепроницаемость бетона. Она предназначена для материала, который используют при строительстве фундаментов, бассейнов и несущих конструкций жилых домов. Однако оказалось, что материал не обеспечивает нужную удобоукладываемость, подвижность и сохраняемость свойств у бетона.
Политехники предлагают использовать эту добавку совместно с суперпластификатором – веществом, которое делает материал более пластичным и при этом снижает количество воды затворения в составе примерно на 30%.
– Мы испытывали образцы-цилиндры из бетона методом «мокрого пятна»: помещали их в устройство с нишами, куда направляли воду с помощью постепенно увеличивающегося давления. Завершился опыт после того, как на поверхности образцов начала проступать влага, появилось мокрое пятно. Оценивалось давление, при котором это происходило, и то, насколько высоко вода успела проникнуть внутрь цилиндра, – комментирует Александра Киселева, студентка кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ.
– Результаты показали, что оптимальный состав бетона – это 1,5% суперпластификатора от массы цемента и 1,0% изучаемой модифицирующей добавки. Такое соотношение веществ повышает водонепроницаемость материала в 2 раза и при этом сохраняет его структурную прочность, удобоукладываемость и подвижность, необходимые для бетонных работ, – рассказывает Степан Леонтьев, доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ, кандидат технических наук.
Ученые Пермского Политеха разработали состав бетона с добавками, введение которых повышает долговечность и надежность изделий в производстве железобетонных конструкций, делает их водонепроницаемыми в условиях воздействия грунтовых вод и других агрессивных факторов.
Статья опубликована в журнале «Современные технологии в строительстве. Теория и практика», т. 1, 2024.
Фото: H. Raab, commons.wikimedia.org