Бетон водопроницаемость: Водонепроницаемость бетона. Бетон (W) — характеристики.

Содержание

Водонепроницаемость бетона, определение по марке бетона

Водонепроницаемость бетона

Для гидротехнических сооружений, подвальных и полуподвальных помещений, подземных хранилищ и других объектов зоны постоянного или переменного уровня воды, водонепроницаемость бетона является ключевым условием обеспечения нормальной эксплуатации подобных сооружений.  Под водонепроницаемостью бетона понимается способность материала не пропускать влагу под давлением.

На показатель водонепроницаемости бетона влияет несколько факторов:

  • Вид вяжущего вещества

Наибольшую водонепроницаемость бетону обеспечивают смеси с использованием портландцемента, сульфатостойкого и пуццоланового цемента, а также пластифицированного и гидрофобного цементов.

  • Содержание в бетонной смеси химических добавок (присадок)

Водонепроницаемость бетона во многом зависит от специальных добавков, в числе которых: уплотнители для повышения плотности материала и снижения его пористости  (хлорное железо, силикаты натрия и калия, нитрат кальция), гидрофобные присадки (битумные эмульсии, церезит), набухающие добавки (бентонит), гидрофобизирующие компоненты (олеат натрия, кремнийорганические гидрофобизаторы).

  • Структура пор

При сокращении пористости материала водонепроницаемость бетона усиливается. Обеспечить бетонной смеси минимальную пористость можно, вводя в состав бетона соответствующие заполнители: кварцевый песок, щебень и гравий осадочных пород.

Определение водонепроницаемости бетона

Определение водонепроницаемости бетона проводится по ГОСТ 12730.5-84. Стандартом предусмотрены два классических метода определения водонепроницаемости бетона и ряд ускоренных вспомогательных методик, позволяющих опытным путем определить марку бетона по водонепроницаемости.

Марка бетона по водонепроницаемости

Марки бетона по водонепроницаемости делятся на W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18 и W20.  В обозначении марки бетона по водонепроницаемости цифровые символы определяют давление (в кг/ см2), при котором бетонные образцы не пропускают воду. В качестве образцов для определения водонепроницаемости бетона используются стандартные блоки диаметром и высотой 15 см. W10 — W20 — марки бетона по водонепроницаемости, обеспечивающие возможность сооружения подвальных помещений и резервуаров для хранения воды, подземных бункеров и цокольных этажей в районах с высоким уровнем грунтовых вод без необходимости устройства дополнительно гидроизоляции. Более того, марки бетона по водонепроницаемости с W10 по W20 отличаются еще и отличными показателями по морозостойкости, так как благодаря составу смеси, наряду с водонепроницаемостью, бетон данных марок обладает и хорошей устойчивостью к многократным циклам замерзания/оттаивания. Бетон с повышенной водонепроницаемостью отличается высоким содержанием цемента, а значит и высокой скоростью схватывания. Транспортировка такого бетона требует максимальной оперативности и использования в качестве транспортного средства специальной автотехники. Компания «Гарант-Бетон»  реализует непосредственно с завода гидротехнический (водонепроницаемый) бетон с доставкой на объект. Вы можете оформить заказ на любую марку бетона требуемой водонепроницаемости, указав целевое назначение бетонной смеси и необходимый коэффициент водонепроницаемости. Мы доставим бетон на стройплощадку, гарантируя не только высокое качество материала, но и сохранность физико-механических свойств бетонной смеси.

 

Марка бетона по водонепроницаемости — Воздействие воды на бетон

Содержание

  1. От чего зависит водонепроницаемость бетона

  2. Марка бетона и класс водонепроницаемости

  3. Определение водонепроницаемости

  4. Повышение водонепроницаемости бетона своими руками

  5. Устранение усадки

  6. Нанесение мастики

Бетон получил широкое распространение в строительстве благодаря ряду свойств, которые позволяют возводить постройки практически на любом грунте в независимости от погоды. Водонепроницаемость – одно из главных преимуществ материала и обозначается буквой W и индексом от 2 до 20.

От чего зависит водонепроницаемость бетона

Бетон состоит из сыпучих компонентов, которые при застывании образуют на поверхности материала микроскопические поры. Если при подготовке смеси были допущены ошибки в пропорциях песка, щебня, цемента, то консистенция материала становится более рыхлой, из-за этого на бетоне появляются пропускающие жидкость поры.

Еще одним фактором, влияющим на водонепроницаемость смеси, является усадка, происходящая при недостаточном размере армированного пояса. Возраст бетонного камня пассивным способом влияет на водонепроницаемость, т.к. со временем в застывшей смеси повышается количество гидратных новообразований, что приводит к повышению прочности бетона и уменьшению количества пор. В условиях обильного увлажнения у материала значительно повышаются водонепроницаемые свойства.

На пропускание жидкости влияют и другие распространенные в строительстве ошибки:

  1. Задержки в пути. Из-за медленной скорости доставки готовой смеси на строительную площадку материал преждевременно схватывается. Процесс затвердевания смеси может дополнительно ускориться при жаркой погоде;

  2. Количество воды. При разбавлении бетон становится гораздо более податливым, но чрезмерное количество воды приводит к образованию внутри раствора пустот. Они не исчезнут даже после испарения воды;

  3. Недостаточное уплотнение смеси. Если не распределить щебень плотно друг к другу и не удалить остаточный воздух и жидкость из бетона, то внутри материала также будут образовываться пустоты.

Марка бетона и класс водонепроницаемости

Узнать уровень водонепроницаемости материала можно по марке бетона: чем больше коэффициент, тем выше водостойкость смеси. Каждой марке соответствует отдельный класс водонепроницаемости; так, например, марки М100 – М200 имеют класс W2, который можно использовать только вместе с гидроизоляцией. В дальнейшем при определении качеств материала следует учитывать, что чем выше марка бетона, тем выше класс водонепроницаемости.

Если возводить подвал, используя бетонную смесь с водонепроницаемостью W6 — W8, то можно дополнительно сэкономить на гидроизоляции благодаря высокой гидрофобности материала. Это оптимальный раствор для возведения долговечных частных построек.

Смеси с классом от W10 не требуют применения гидроизоляции и используются для строительства сооружений, которые напрямую контактируют с водой (бассейны, резервуары технического назначения, бомбоубежища, находящиеся на большой глубине). Смесь не только не пропускает жидкость, она также обладает высоким сопротивлением к отрицательным температурам. Единственный недостаток материала – повышенная цена, из-за чего его нерентабельно использовать для строительства частных сооружений.

Определение водонепроницаемости

Чтобы проверить характеристики купленного бетона и проверить свойства смеси перед началом строительства используют несколько методов. Существуют дорогостоящие, точные способы и более доступные, которые используют при возведении небольших построек.

Точные методы по ГОСТ с использованием специальных установок:

Сравнение коэффициента фильтрации и марки водонепроницаемости бетона

  • По «мокрому пятну». Образцы помещают в устройство, которое подает воду при высоком давлении к нижней торцевой части бетона. Проверка продолжается до тех пор, пока не будет заметно просачивание воды через бетон;

  • По коэффициенту фильтрации. Заготовки цилиндрической формы помещают в специальной камере и подвергают значительному давлению.

Так как определение водонепроницаемости занимает значительное количество времени (не менее недели), то перед началом строительства свойства бетона чаще всего проверяют с помощью осмотра структуры и консистенции материала:

  • Вяжущие материалы. Наибольшей плотностью обладают гидравлические вяжущие вещества, такие как гидравлическая известь, портландцемент и сульфатостойкий цемент;

  • Тип заполнителя. Используя речной или кварцевый песок, а также различный гравий из горных пород. Можно создать бетон с порами минимального диаметра, что качественно защитит застывшую смесь от воздействия жидкости;

  • Химические добавки. К основным видам добавок относят пластифицирующие, полимерные и кольматирующие вещества. Пластифицирующие и полимерные действуют схожим образом и образуют на поверхности смеси тонкую пленку, которая не впитывает жидкость. Кольматирующие значительно уплотняют бетонную смесь, что снижает количество пор на поверхности материала.

Повышение водонепроницаемости бетона своими руками

Качественный бетон с высокими показателями прочности и стойкости к влаге продается по высокой цене. В качестве более доступной альтернативы можно самостоятельно изготовить смесь, которая не будет уступать по качеству брендовым маркам. Чтобы получить смесь с необходимыми характеристиками, требуется тщательно следовать инструкции.

Самый простой способ – это длительное время хранить бетон в сухом виде. Если он хранится при стабильной влажности, минимальном освещении и теплой температуре, то уже за год качественные характеристики материала повысятся в несколько раз.

Устранение усадки

В процессе застывания уменьшается объем смеси, на поверхности материала начинает образовываться обильное количество пор. Через них в фундамент и любое другое сооружение из бетона будет проникать влага. Значительной усадке подвержены марки бетона с классом водонепроницаемости W2 и W4.

Для препятствия усадке используют несколько способов:

  • обильный полив. В течение нескольких дней (10 раз в сутки) рекомендуется поливать поверхность водой;

  • укрытие. Закрепить на видимых участках бетона пленку. Пленка должна полностью прикрывать бетон, но не касаться его напрямую, благодаря чему будет образовываться конденсат. Это уменьшит усадку;

  • использование добавок. Применяются различные типы добавок, которые, образуя эластичную пленку на поверхности материала, приводят к уменьшению степени усадки. Наиболее эффективно добавление в раствор жидкого стекла (силикатного клея).

Нанесение мастики

Классический вариант, при котором на поверхность застывшего бетона наносят гидроизоляционный слой. Перед началом работ производится очистка поверхности обрабатываемого материала от мусора и грунтовка. После этого наносится холодная либо горячая мастика тонкими слоями (до 2 мм). Горячая мастика сложнее в приготовлении, но обладает отличными гидроизоляционными характеристиками, может наноситься даже при отрицательных температурах. Так как со временем бетон начнет деформироваться, мастику придётся нанести заново.

Для придания обмазочному слою дополнительной защиты от воздействия влаги и эластичности, поверхность материала обрабатывают дополнительными средствами. Помимо мастики на искусственный камень наносят эмульсию, затем покрывают слоем грунтовки и лакокрасочного материала.

Характеристики водопроницаемости бетона нормальной прочности из глиняного щебня в качестве крупного заполнителя

На этой странице бетон из заполнителя природного камня. Для этого были выбраны шесть разных образцов кирпича и пять разных образцов натурального камня. Также измеряли прочность на раздавливание образцов кирпича и водопоглощение полученного из них заполнителя. Образцы бетона с тремя различными значениями прочности на сжатие были приготовлены в соответствии с методом расчета состава смеси ACI из каждого из этих образцов заполнителя. Прочность бетона на сжатие, которую можно было получить с кирпичным заполнителем, варьировалась в пределах 19и 28 МПа, тогда как для каменного заполнителя прочность на сжатие варьировалась от 24 до 46 МПа. Затем эти образцы были испытаны на водопроницаемость с использованием машины AT 315 в соответствии с EN 12390-8: «Глубина проникновения воды под давлением». Результаты экспериментов и последующий анализ показывают, что водопроницаемость бетона с кирпичным заполнителем на 225–550 % выше, чем у бетона, изготовленного из заполнителя природного камня с такой же прочностью на сжатие. Установлено, что водопроницаемость напрямую связана с прочностью на сжатие, водопоглощением и пористостью затвердевшего бетона. Также было замечено, что на водопроницаемость бетона влияет водопоглощение кирпичного заполнителя и прочность кирпича на раздавливание.

1. Введение

Бетон является основным компонентом постоянно растущей строительной отрасли Бангладеш. Поскольку природного камня не хватает и, следовательно, он дорог, дробленый обожженный глиняный кирпич широко используется в качестве экономичной альтернативы крупнозернистому заполнителю при приготовлении бетона в Бангладеш для строительства жилых и заводских зданий средней этажности, жестких тротуаров, а также мостов и водопропускных труб с малыми и средними пролетами. [1]. Свойства заполнителя из кирпича заметно отличаются от заполнителя из природного камня в отношении прочности, ударной вязкости и других связанных показателей [2]. Поскольку крупный заполнитель занимает большую долю объема бетона, можно предположить, что свойства бетона, изготовленного из кирпичного заполнителя, будут заметно отличаться от свойств бетона, изготовленного из каменного заполнителя. Хотя прочность бетона на сжатие в нормальном диапазоне может быть достигнута удовлетворительно, именно свойства долговечности, такие как водопроницаемость, ползучесть и усадка, всегда вызывали озабоченность у бетона с кирпичным заполнителем. Водопроницаемость является важным вопросом для бетона, изготовленного из дробленого глиняного кирпича, поскольку кирпичный заполнитель гораздо более пористый и, следовательно, проницаемый, чем гранит и другие заполнители природного камня [3]. На сегодняшний день имеется ряд работ, посвященных свойствам бетонов из кирпичного заполнителя [1–8]. Тем не менее, никто из них не исследовал водопроницаемость бетона с кирпичным заполнителем, за исключением Дебейба, который показал, что можно производить бетон, содержащий кирпичный щебень (крупный и мелкий), с характеристиками водопроницаемости, аналогичными характеристикам бетона с природным заполнителем, при условии, что процентное содержание кирпичный заполнитель ограничивается 25% и 50% для крупных и мелких заполнителей соответственно [5]. Тем не менее, авторы этой работы считают, что систематическое и сравнительное исследование как природного камня, так и бетона на щебне из глиняного кирпича поможет понять характерные особенности характеристик водопроницаемости бетона с кирпичным заполнителем. Это также поможет проектировщикам и инженерам, использующим бетон с кирпичным заполнителем, прогнозировать ожидаемое поведение водопроницаемости. Результат этого исследования станет значительным дополнением к существующим знаниям в этой области, поскольку проницаемость является одним из основных параметров, ответственных за разрушение бетона. Информация об ожидаемом значении коэффициента водопроницаемости армированного бетона поможет инженерам-практикам проектировать более прочные и устойчивые конструкции с использованием армированного бетона. Это также может помочь изменить существующие строительные нормы и правила для бетона с кирпичным заполнителем в таких областях, как прозрачное покрытие над арматурными стержнями из бетона, а также положения о строительстве водоудерживающих конструкций с использованием бетона с кирпичным заполнителем. Для этого в Бангладешском инженерно-технологическом университете, Дакка, Бангладеш, была проведена экспериментальная программа по изучению характеристик водопроницаемости бетона, изготовленного из дробленого глиняного кирпича. Для этого были выбраны шесть разных кирпичей и пять разных заполнителей природного камня. В экспериментальной программе были приготовлены образцы бетона с тремя различными значениями прочности на сжатие из природного камня и дробленого заполнителя глиняного кирпича. Затем эти образцы были подвергнуты испытанию на водопроницаемость с использованием машины европейского стандарта AT 315 в соответствии с BS EN 1239.0-8: «Глубина проникновения воды под давлением» [9]. Результаты испытаний были проанализированы для изучения увеличения водопроницаемости бетона с кирпичным заполнителем по сравнению с соответствующим бетоном, изготовленным из заполнителя из природного камня. Также были измерены некоторые свойства кирпича, кирпичного заполнителя и бетона, в том числе прочность кирпича на раздавливание, водопоглощение кирпичного заполнителя, водопоглощение и пористость в затвердевшем бетоне. Также было исследовано влияние этих свойств на водопроницаемость соответствующего бетона.

2. Используемые материалы
2.1. Цемент

Обыкновенный портландцемент (тип 1) с прочностью на сжатие через 28 дней 46 МПа по ASTM C 150 [10] использовали для приготовления всех образцов бетона. При использовании одного типа цемента было исследовано влияние различных типов крупного заполнителя в бетоне.

2.2. Мелкий заполнитель

Один тип природного крупнозернистого песка использовался на протяжении всей экспериментальной работы, чтобы поддерживать постоянный параметр мелкого заполнителя. Ситовой анализ проводили в соответствии с ASTM C136 [11]. Результаты этого анализа показали, что используемый песок соответствует ограничениям, установленным в ASTM C33 [12]. Удельный вес заполнителей также определяли в соответствии со стандартом ASTM C29./C29M [13], тогда как водопоглощение и удельный вес мелкого заполнителя определяли в соответствии с ASTM C128 [14]. В результате этих процедур испытаний модуль крупности, удельный вес, водопоглощение и удельный вес мелкого заполнителя были определены как 2,70, 1630  кг/м 3 , 1,26% и 2,66 соответственно.

2.3. Глиняные кирпичи

В этой работе шесть различных типов образцов кирпича, пронумерованных от 1 до 6, были собраны с разных кирпичных заводов. Эти фабрики используют два типа печей, широко используемых в Бангладеш, а именно: траншейную печь Bulls и печь с неподвижной дымовой трубой. Перед дроблением этих кирпичей до заполнителя было проведено испытание на прочность при сжатии (раздавливании) в соответствии со стандартом ASTM C 67 [15]. Результаты испытаний представлены в таблице 1, из которой видно, что прочность кирпича на раздавливание варьировалась от 14 до 29.МПа. Большой разброс прочности кирпича на раздавливание был выбран таким образом, чтобы можно было наблюдать его влияние на водопроницаемость бетона.

2.4. Кирпич и каменный заполнитель

Кирпичный заполнитель был получен путем разбивания целых новых кирпичей на твердую бетонную поверхность с помощью молотка. В качестве каменного заполнителя использовались валуны природного щебня из песчаника. В этой работе из разных источников было собрано пять различных типов природных каменных валунов. Для сравнения кирпичи и каменные валуны были раздроблены таким образом, чтобы они имели одинаковую градацию и примерно одинаковый модуль крупности, чтобы свести на нет влияние размера и формы на характеристики водопроницаемости бетона, если таковое имеется. Кроме того, было также обеспечено строгое соблюдение пределов классификации, установленных в ASTM C33 [12]. Перед приготовлением бетона были измерены различные свойства как кирпичных, так и каменных заполнителей. Это включает водопоглощение и удельный вес в соответствии с ASTM C127 [16] и испытание на истирание в Лос-Анджелесе (Лос-Анджелес) в соответствии с ASTM C131 [17]. Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2. Наблюдение за этими результатами показывает, что более прочные кирпичи имеют более высокую плотность и более низкий показатель истираемости LA. Кроме того, все кирпичные заполнители имеют меньшую плотность, чем плотность щебеночного заполнителя. Следовательно, бетон с меньшей плотностью может быть получен за счет использования кирпичного заполнителя. С другой стороны, водопоглощение кирпичного заполнителя оказалось в несколько раз выше, чем у каменного заполнителя.

3. Схема испытаний
3.1. Состав смесей и способ смешения

Методика расчета бетонных смесей с обычным заполнителем может быть использована для расчета смесей с использованием кирпичного щебня заполнителя [3]. В этой работе расчетные соотношения смесей для бетона с каменным и кирпичным заполнителем с целевой прочностью на сжатие 20,0, 30,0 и 40,0 МПа были оценены по методу ACI [18] с водоцементным отношением () 0,4, 0,5 и 0,6 соответственно. , учитывая величину осадки в диапазоне от 25 до 50 мм. Требуемое количество цемента, воды, крупного и мелкого заполнителя для всех кирпичных и каменных заполнителей представлено в таблице 3. Поскольку водопоглощение кирпичного заполнителя намного выше, рекомендуется замочить кирпичные заполнители в воде перед добавлением в бетон. смесь [2, 3, 6]. В противном случае большая часть воды из расчета конструкции смеси будет пропитана заполнителем и не сможет реагировать с цементом, изменяя водоцементное соотношение. Следовательно, как камень, так и кирпичный заполнитель вымачивали в воде в течение 48 часов и добавляли в смесь в состоянии насыщения поверхности сухим. Вода, поглощенная заполнителем, является дополнением к потребности в воде, полученной при расчете состава смеси, как показано в таблице 1. Мелкий заполнитель сушили в течение 48 часов в печи при 110°C и давали остыть до комнатной температуры перед добавлением в смесь. Потребность в воде в процессе разработки смеси была скорректирована с учетом эффекта водопоглощения мелких заполнителей. Затем заполнители, цемент и воду соединили и смешали в машинном смесителе в соответствии с ASTM C 19.2 [19]. Испытания на осадку были также проведены для свежего бетона в соответствии с ASTM C143 [20], и соответствующие значения приведены в Таблице 3. Бетонные смеси, для которых значение осадки превышало расчетный диапазон от 25 до 50  мм, отбраковывались и повторно перемешивались.

Для каждого комплекта бетона с определенной заданной прочностью на сжатие было отлито в общей сложности три цилиндрических образца 300 мм × 150 мм и шесть кубов размером 150 мм × 150 мм. Образцы цилиндров подвергали испытанию на прочность при сжатии в соответствии с ASTM C39 [21] при скорости нагружения от 0,25 до 0,30 МПа/с. Три кубических образца были подвергнуты испытанию на водопроницаемость. Остальные три куба использовались для определения плотности, водопоглощения и пористости затвердевшего бетона в соответствии с ASTM C642 [22].

3.2. Испытание на водопроницаемость

Прибор европейского стандарта AT 315 использовался для определения водопроницаемости бетона в соответствии с EN 12390-8 [9]. Аппарат был подключен к обычному воздушному компрессору, способному постоянно обеспечивать сжатый воздух давлением не менее 5 бар, и оборудован осушителем и масляным фильтром. Затем было выполнено подключение к водопроводу лаборатории и к дренажной системе. Образец подвергали испытанию, когда его возраст составлял не менее 28 дней. Для испытаний образец помещали на прибор таким образом, чтобы давление воды действовало на испытательную площадку, которая фактически представляет собой участок диаметром 75 мм в центре нижней поверхности куба размером 150 на 150 мм. К этой поверхности применяли давление воды () кПа в течение () часов. После приложения давления в течение заданного времени образец извлекали из аппарата. Лицо, на которое оказывалось давление воды, протирали для удаления лишней воды. Затем образец был разделен пополам перпендикулярно поверхности, на которую воздействовало давление воды. Как только поверхность щели высыхала до такой степени, что можно было ясно видеть фронт проникновения воды, регистрировали и измеряли с точностью до миллиметра максимальную глубину проникновения под испытуемым участком. На рис. 1 показан пример такой области проникновения и отмеченного фронта проникновения в образце бетона с кирпичным заполнителем.

Глубина проникновения воды внутрь образца может быть преобразована в эквивалентный ему коэффициент водопроницаемости по уравнению Валента [23]: где – глубина проникновения бетона в метрах, – гидравлический напор в метрах, – время под давлением в секундах, и – доля объема бетона, занятая порами.

Значение представляет дискретные поры, такие как пузырьки воздуха, которые не заполняются водой, кроме как под давлением, и может быть рассчитано по увеличению массы бетона во время испытания.

4. Результаты и обсуждение
4.1. Прочность бетона, водопоглощение и пористость

В таблице 4 приведены результаты испытаний на прочность на сжатие подготовленных образцов бетона. Как видно, прочность на сжатие, достигаемая при использовании бетона с каменным заполнителем, довольно близка и находится в пределах 15% от заданной прочности на сжатие. С другой стороны, прочность на сжатие, достигнутая с использованием кирпичного заполнителя, была намного меньше, чем целевая прочность. Например, для бетона с расчетной прочностью 40 МПа достигнутая прочность на сжатие варьировалась от 21 до 27,9.МПа, то есть примерно на 30-47,5% ниже заданной прочности. Однако для бетона 20 МПа разница меньше. Как видно из таблицы 4, наблюдается явная разница в водопоглощении и пористости между бетоном из кирпича и каменного заполнителя. В текущей схеме испытаний водопоглощение и пористость бетона с каменным заполнителем колеблются от 1,5 до 4% и от 3,8 до 8,9% соответственно, тогда как водопоглощение и пористость бетона с кирпичным заполнителем колеблются от 5,9 до 9.0,9% и от 7,6 до 15,8% соответственно. То есть при эквивалентной прочности на сжатие водопоглощение и пористость бетона с кирпичным заполнителем были на 60-80% выше. Аналогичная тенденция наблюдалась и для арболитобетона другими исследователями [5, 8].

4.2. Прочность бетона на сжатие и водопроницаемость

Водопроницаемость бетона из природного камня и кирпичного заполнителя в зависимости от его прочности на сжатие представлены на рисунках 2 и 3 соответственно. Установлено, что коэффициент водопроницаемости по данной схеме испытаний бетона на природном заполнителе колеблется в пределах 0,02 × 10 −11 и 1,2 × 10 −11  м/с. Эти значения согласуются с имеющимися результатами по бетону с заполнителем из природного камня [24–26]. Для бетона с кирпичным заполнителем коэффициент водопроницаемости варьировал от 2,2×10 -11 до 6×10 -11  м/с для диапазона прочности на сжатие испытанного бетона (от 16,7 до 27,9 МПа). Для определенного соотношения между коэффициентом водопроницаемости и прочностью на сжатие щебеночного бетона наблюдалась хорошо подобранная прямолинейная зависимость (рис. 2). Хотя это и не совсем правильно, для бетона с кирпичным заполнителем можно определить приблизительную прямолинейную зависимость между прочностью на сжатие и коэффициентом водопроницаемости для определенного соотношения (рис. 3). Наблюдение за рисунками 2 и 3 показывает, что как для бетона с каменным, так и с кирпичным заполнителем увеличение доли в бетонной смеси приводит к соответствующему увеличению коэффициента водопроницаемости. Кроме того, более крутые кривые предполагают, что процентное увеличение коэффициента водопроницаемости по отношению к увеличению прочности на сжатие является более значительным в бетоне с каменным заполнителем.

Затем сравнили коэффициент водопроницаемости бетона с кирпичным заполнителем и бетона с каменным заполнителем той же прочности на сжатие. Линейное изменение наблюдалось между коэффициентом водопроницаемости и прочностью на сжатие как для кирпича, так и для бетона с каменным заполнителем. Соответственно коэффициент водопроницаемости оценивался путем линейной экстраполяции полученных данных испытаний в диапазоне прочности на сжатие, для которого данные испытаний отсутствовали. Сравнение показывает, что коэффициент водопроницаемости кирпичного заполнителя в несколько раз превышает соответствующий коэффициент водопроницаемости каменного заполнителя той же прочности на сжатие. Такое сравнение показано на рис. 4, где показано процентное увеличение водопроницаемости кирпичного заполнителя по сравнению с водопроницаемостью каменного заполнителя бетона с одинаковой прочностью на сжатие. На этом рисунке нанесены три набора данных, по одному для каждого отношения, то есть 0,4, 0,5 и 0,6. Для коэффициента 0,4 и для бетона эквивалентной прочности на сжатие коэффициент водопроницаемости армированного бетона в 225-350% раз выше. При коэффициенте 0,5 прирост коэффициента водопроницаемости керамзитобетона составляет от 300 до 425 %, а при коэффициенте 0,6 коэффициент водопроницаемости керамзитобетона на 350-550 % выше, чем у щебнебетона одинаковая прочность на сжатие. Таким образом, в зависимости от прочности на сжатие и коэффициента водопроницаемость бетона с глиняным щебнем в качестве крупного заполнителя на 225-550% выше, чем у соответствующего бетона с природным камнем в качестве крупного заполнителя.

4.3. Водопроницаемость, связанная с водопоглощением и пористостью затвердевшего бетона

Было обнаружено, что как пористость, так и водопоглощение бетона с кирпичным заполнителем на 60-80% выше (таблица 4), что делает его гораздо более водопроницаемым, чем бетон из природного камня эквивалентной прочности. Пористость и водопоглощение указывают на поры или пустоты в бетоне, через которые проникает вода. Следовательно, увеличение этих параметров приводит к соответствующему увеличению водопроницаемости [23]. Коэффициенты водопроницаемости по водопоглощению и пористости в затвердевшем кирпичном заполнителе бетоне показаны на рисунках 5 и 6 соответственно. Наблюдение за этими цифрами показывает, что существует линейная зависимость между этими параметрами и коэффициентом водопроницаемости для определенного соотношения. Также, как видно, относительно пологий наклон этих прямых свидетельствует о том, что коэффициент водопроницаемости армированного бетона очень чувствителен к этим параметрам. Подобное линейное поведение между пористостью и водопроницаемостью наблюдалось и для водопроницаемого бетона [26].

4.4. Водопроницаемость, связанная со свойствами кирпича и заполнителя кирпича

Двумя важными ориентировочными свойствами кирпича и заполнителя кирпича являются прочность кирпича на раздавливание и водопоглощение заполнителя кирпича. Наблюдение за таблицей 2 показывает, что кирпичи с более высокой прочностью на сжатие образуют заполнители, которые имеют более высокий удельный вес и плотность, а также более низкие значения водопоглощения и истирания LA. Следовательно, бетон, изготовленный из кирпича с более высокой прочностью на сжатие, имеет меньшую пористость (табл. 4) и, следовательно, менее проницаемую. Это отражено на рисунках 7 и 8, где прочность кирпича на раздавливание и водопоглощение кирпичного заполнителя коррелируют с коэффициентом водопроницаемости бетона, изготовленного из этих заполнителей, соответственно. Из этих рисунков видно, что для определенного соотношения существует приблизительно линейная зависимость между водопроницаемостью бетона с кирпичным заполнителем и этими двумя параметрами. Понятно, что увеличение прочности кирпича на раздавливание связано с уменьшением водопроницаемости. С другой стороны, увеличение водопоглощения кирпичного заполнителя приводит к соответствующему увеличению водопроницаемости бетона. Например, при увеличении прочности кирпича на раздавливание с 15 до 25 МПа водопроницаемость бетона снижается с 4,75×10 9 .0021 −11  м/с до 2,75 × 10 −11  м/с; то есть увеличение прочности кирпича на раздавливание на 66% снижает водопроницаемость соответствующего бетона примерно на 42%. 1 × 10 −11  м/с увеличение коэффициента водопроницаемости кирпичного заполнителя бетона наблюдается при увеличении водопоглощения кирпичного заполнителя на 2–3 %, тогда как при увеличении или уменьшении водопоглощения кирпичного заполнителя на 2 % , коэффициент проницаемости соответствующего бетона увеличивается или уменьшается соответственно в диапазоне 0,8 × 10 −11   м/с до 1,1 × 10 −11   м/с.

5. Заключение

В данной статье были исследованы водопроницаемые свойства бетона с заполнителем из дробленого глиняного кирпича и проведено сравнение с бетоном, изготовленным из заполнителя из природного камня. На основании экспериментальных результатов, полученных в данном исследовании, можно сделать вывод, что коэффициент водопроницаемости армированного бетона всегда выше, чем у природного каменного заполнителя аналогичной прочности. В зависимости от прочности на сжатие и соотношения коэффициент водопроницаемости армированного бетона может быть на 225-550 % выше, чем у каменного заполнителя.

Кроме того, на основе наблюдений и результатов экспериментов в этом исследовании можно сделать следующие выводы: (i) При эквивалентной прочности на сжатие водопоглощение и пористость в бетоне с затвердевшим кирпичным заполнителем на 60–80 % выше, чем у каменного заполнителя. бетон. (ii) При определенном соотношении прочность на сжатие и водопроницаемость бетона с кирпичным заполнителем связаны линейной зависимостью. Увеличение прочности показывает соответствующее снижение коэффициента водопроницаемости и наоборот. (iii) Для определенного соотношения существует линейная зависимость между водопоглощением и пористостью бетона с затвердевшим кирпичным заполнителем и его коэффициентом водопроницаемости. Кроме того, коэффициент водопроницаемости очень чувствителен к этим параметрам. (iv) Коэффициент водопроницаемости бетона с кирпичным заполнителем линейно связан с прочностью кирпича на раздавливание. Повышение прочности кирпича на раздавливание на 66% снижает водопроницаемость соответствующего бетона примерно на 42%. (v) Коэффициент водопроницаемости бетона с кирпичным заполнителем линейно связан с водопоглощением кирпичного заполнителя. Установлено, что при увеличении или уменьшении водопоглощения кирпичного заполнителя на 2 % коэффициент водопроницаемости соответствующего бетона увеличивается или уменьшается соответственно в пределах 0,8·10 −11   м/с до 1,1 × 10 −11   м/с.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

  1. М. А. Мансур, Т. Х. Ви и Л. С. Черан, «Кирпичная крошка в качестве крупного заполнителя для бетона», ACI Materials Journal , vol. 96, нет. 4, pp. 478–484, 1999.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  2. Ф. М. Халаф и А. С. ДеВенни, «Свойства новых и переработанных заполнителей глиняного кирпича для использования в бетоне», Журнал материалов гражданского строительства , вып. 17, нет. 4, статья 456, 2005.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  3. Ф. М. Халаф, «Использование дробленого глиняного кирпича в качестве крупного заполнителя в бетоне», Journal of Materials in Civil Engineering , vol. 18, нет. 4, стр. 518–526, 2006 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  4. Ахатаруззаман А.А., Хаснат А. Свойства бетона с использованием в качестве заполнителя кирпичного щебня. С. 9.0105 ACI Concrete International , vol. 5, pp. 58–63, 1983.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  5. Ф. Дебиб и С. Кенай, «Использование крупного и мелкого дробленого кирпича в качестве заполнителя в бетоне», Строительство и строительство Материалы , вып. 22, нет. 5, стр. 886–893, 2008 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  6. П. Б. Кахим, «Механические свойства бетона с кирпичным заполнителем», Строительство и строительные материалы , том. 23, нет. 3, стр. 1292–1297, 2009.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  7. С. И. Ахмад и С. Рой, «Поведение ползучести и его прогноз для бетона нормальной прочности, изготовленного из дробленого глиняного кирпича в качестве крупного заполнителя», Journal of Materials in Civil Engineering , vol. 24, нет. 3, стр. 308–314, 2012 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  8. Адамсон М., Размджоо А. и Пурсаи А. Долговечность бетона, содержащего кирпичный щебень в качестве крупного заполнителя, стр. 9.0105 Строительство и строительные материалы , вып. 94, стр. 426–432, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  9. BSI, «Затвердевший бетон — часть 8: глубина проникновения воды под давлением», BS EN 12390-8 , BSI, Лондон, Великобритания, 2009 г.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar 9000 3

  10. ASTM, «Спецификация портландцемента», ASTM C 150 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2007.

    Просмотр:

    Google Scholar

  11. ASTM, «Стандартный метод испытаний для ситового анализа мелкого заполнителя», ASTM C 136 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2014.

    Посмотреть по адресу:

    900 04 Академия Google

  12. ASTM, «Стандартная спецификация для заполнителей бетона», ASTM C 33 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2011. , «Стандартный метод испытаний плотность («удельный вес») и пустоты в совокупности», ASTM C29/C29M , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2009.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar мелкий заполнитель», ASTM C 128 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar АСТМ С67 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2014.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

  13. ASTM, «Стандартный метод испытаний плотности, относительной плотности (удельного веса) и поглощения крупного заполнителя», ASTM C 127 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2015.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

  14. ASTM, «Стандартный метод испытаний на стойкость к разрушению мелкозернистого крупного заполнителя при истирании и ударе в лос-анджелесская машина» ASTM C 131 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2014.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

  15. Американский институт бетона (ACI), «Стандартная практика выбора пропорций для обычного, тяжелого и массивного бетона» , ” ACI 211.1-91 , Американский институт бетона, Фамтон Хиллз, Мичиган, США, 2002.

    Взгляд по адресу:

    Google Scholar

  16. ASTM,« Стандартная практика для создания и лечения конкретного испытания в лаборатории. », ASTM C 192/C192M , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2007.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar 105 АСТМ С 39 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

  17. ASTM, «Стандартный метод испытаний на осадку гидравлического цементного бетона», ASTM C 143 , ASTM, Запад Коншохокен, Пенсильвания, США, 2015 г.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

  18. ASTM, «Стандартный метод испытаний плотности, поглощения и пустот в затвердевшем бетоне», ASTM C 642 , ASTM, West Conshohocken, Pa, USA, 2013.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

  19. О. Валента, «Проницаемость бетона в агрессивных условиях», в Труды 10-го Международного конгресса по большим плотинам , стр. 103–117, 1970.

    90 004 Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

  20. A. M. Neville, Properties of Concrete , Longman Scientific and Technical, England, UK, 3-е издание, 1995 г. Материалы и конструкции , том. 25, нет. 7, стр. 381–387, 1992.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

  21. П. Б. Бамфорт, «Водопроницаемость бетона и ее связь с прочностью», Журнал исследований бетона , том. 43, нет. 157, стр. 233–241, 1991.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

Copyright

Copyright © 2017 Syed Ishtiaq Ahmad and Mohammad Anwar Hossain. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Испытания бетона на «проницаемость» — Beton Consulting Engineers

По большей части так называемые испытания бетона на «проницаемость» измеряют не проницаемость, а что-то другое. Проницаемость – это легкость, с которой жидкости могут проходить через пористый материал. Это важно, потому что в большинстве случаев износ бетона происходит из-за проникновения в бетон воды или других вредных веществ, таких как ионы сульфатов или хлоридов.

Проникновение воды прямо или косвенно является причиной большинства разрушений бетона, и степень проникновения воды, допускаемая текстурой любого бетона, является прямым показателем его прочности и выносливости. — Справочник инженеров по бетону , 1918

Например, повреждение от замораживания-оттаивания происходит, когда вода внутри бетона замерзает. Когда вода замерзает, она расширяется. Мы вовлекаем воздух в бетон, чтобы дать воде куда-то уйти, чтобы она не разрушала бетон.

Коррозия арматурных стержней обычно связана с ионами хлорида из дорожных солей или морской воды. Хлориды действуют как катализаторы коррозионных реакций. Однако вода необходима для миграции хлоридов и протекания реакций.

Одним из способов защиты бетона от попадания воды является проектирование конструкции , обеспечивающей долговечность. Другой заключается в разработке бетона для обеспечения долговечности. Значит, нужно проверить его способность сопротивляться попаданию воды и других вредных веществ.

Какие существуют испытания бетона на «проницаемость»?

Испытательная установка ASTM C1202. Каждая ячейка имеет раствор гидроксида натрия (NaOH) с одной стороны и раствор хлорида натрия (NaCl) с другой. Кредит фотографии: Мэри Ванкура.

Наиболее распространенным испытанием, касающимся долговечности бетона, является ASTM C1202, которое люди обычно (и ошибочно) называют быстрым испытанием на проницаемость хлоридов. Для подробного описания метода тестирования нажмите здесь.

ASTM C1202 использует электропроводность бетона в качестве заменителя проникновения ионов хлорида. Доктор Дэвид Уайтинг, разработчик метода испытаний, сказал бы, что это хороший способ сравнить похожие бетоны. Чем больше хлоридов попадает в поровый раствор, тем больше проводимость бетона. Однако другие факторы могут влиять на химический состав порового раствора, не обязательно влияя на концентрацию хлорида. Изменение пропорций летучей золы, микрокремнезема и шлакового цемента повлияет на пористый раствор и электропроводность.

Чтобы получить хорошее представление о миграции ионов хлорида в бетон, полезно использовать ASTM C1543. В этом испытании солевой раствор известной концентрации наливается на бетонную плиту. Для бетона, рассчитанного на долговечность, необходим период выдержки не менее шести месяцев. Фрезерование слоев толщиной 1 мм из сердцевины бетона (полезное отклонение от стандартного метода испытаний) позволяет получить профиль концентрации хлоридов.

ASTM C1543 требует слишком много времени для использования для контроля качества, но он подходит для исследований и содержит больше нюансов, чем ASTM C1202. Поскольку бетон сухой, когда вы впервые наносите на него раствор соли, первоначальное проникновение происходит путем сорбции, а не диффузии. Последующая миграция осуществляется за счет комбинации диффузии и капиллярного действия. В то время как все три механизма имеют место в настилах мостов и гаражах, ASTM C1543 преувеличивает механизм сорбции.

Усовершенствования ASTM C1202 и C1543

NT Build 492 требует немного больше времени для выполнения, чем ASTM C1202, но имеет то преимущество, что дает данные для расчета кажущегося коэффициента диффузии. Это означает, что он также может предоставлять данные для прогнозирования срока службы.

ASTM C1556 определяет объемный коэффициент диффузии бетона. Как и ASTM C1543, тест включает в себя погружение бетона в раствор соли в течение 35 дней — дольше, если ожидается, что бетон будет очень прочным. В отличие от ASTM C1543, C1556 устраняет затекание. Он также использует гораздо более точную технику выборки, которая дает достаточно данных для расчета коэффициента диффузии. Как и в NT Build 492, мы можем использовать эти данные для прогнозирования срока службы конкретной конструкции. Данные ASTM C1556 и NT Build 492 сопоставимы, но не идентичны.

Расчет кажущегося коэффициента диффузии

Второй закон Фика, который мы используем для расчета кажущегося коэффициента диффузии из профиля концентрации хлоридов, зависит от нескольких допущений:

  • Материал, через который происходит диффузия, является проницаемым и однородным.
  • Его диффузионные свойства не меняются ни со временем, ни с концентрацией диффузанта.
  • Химической реакции или физического связывания диффузанта не происходит.

На самом деле ни одно из приведенных выше предположений не верно. Бетон проницаем, но не однороден. Его диффузионные свойства со временем меняются, так как вяжущие материалы продолжают гидратироваться. И особенно при наличии шлакового цемента хлориды могут быть связаны в бетоне. Вот почему мы ссылаемся на коэффициент диффузии кажущийся — математически он выглядит и действует как один, но физически это не одно и то же.

Реальные испытания бетона на проницаемость — что-то вроде

ASTM C642 измеряет адсорбцию насыпного бетона. В этом тесте вы сушите образец бетона до постоянной массы в печи, затем погружаете его в воду, пока он снова не достигнет постоянной массы. Затем вы кипятите его в воде в течение 5 часов, снова взвешиваете и определяете абсорбцию. Конечно, в этом испытании сушка в печи может вызвать растрескивание, что повлияет на сорбцию.

В большинстве случаев поглощение воды с поверхности бетона имеет большее значение, чем поглощение в объеме. ASTM C1585 измеряет скорость поглощения с течением времени. 4-дюймовый. цилиндр или сердечник диаметром доводят до внутренней относительной влажности от 50 до 70%, а затем герметизируют все поверхности, кроме одной. Изменения массы в течение семи дней пребывания в воде указывают на скорость абсорбции.

Некоторые исследователи разработали свои собственные тесты, включающие герметизацию образца бетона на месте и пропускание воды под давлением через образец. Чем менее проницаем бетон, тем большее давление необходимо и тем труднее поддерживать герметичность, чтобы вода не обтекала образец. Высокие давления также могут быть опасны, если аппарат выйдет из строя во время испытания.

Исследователи использовали жидкости, отличные от воды, для испытаний на проницаемость. Кислород, например, легче использовать, чем воду. Однако упрощающее предположение о ламинарном течении не является строго верным, когда газ движется через очень маленькие поры в бетоне.

Методы электрических испытаний

Прибор для измерения удельного электрического сопротивления ASTM C1760. Кредит фотографии: Мэри Ванкура.

Большинство новых тестов бетона на «проницаемость» используют электрические свойства в качестве заменителей проницаемости. Одним из них является ASTM C1760, который измеряет удельное сопротивление бетона. Помимо того, что это испытание легко и быстро проводится, его можно многократно проводить на одном и том же бетонном образце. Это означает, что вы можете использовать его для отслеживания изменений в бетоне по мере его гидратации.