Уважаемые посетители! Вы находитесь на нашем старом сайте. У нас появился новый сайт, где информация актуальнее и структурирована удобнее. Чтобы посетить наш новый сайт, перейдите по ссылке.



Защита бетона и принципы получения непроницаемых бетонов при подземном строительстве

При производстве строительных работ под землей на первый план выходит задача получения долговечной конструкции с гарантированным длительным сроком службы без отказа. В качестве отказа мы принимаем любое нарушение защиты бетона, приводящее к поступлению влаги извне.

На сегодняшний день около 90 процентов сооружений, имеют отказ в гидроизоляционной системе значительно раньше, чем было заложено по проекту. Причин этому может быть множество, и о них мы поговорим в следующий раз.

Защита бетона от проникновения воды и паров влаги начинается на стадии его проектирования, т. е. подбором состава, введением специальных добавок, использованием интенсивных технологий приготовления и укладки бетонных смесей, механическом активировании сырьевых компонентов в различном помольном оборудовании, а также других элементов интенсивных технологий.

В рамках данной статьи мы рассмотрим принцип получения непроницаемого бетона, коснувшись интенсивных технологий укладки бетонных смесей, в частности набрызг-бетона (торкрет-бетона).

Защита бетона, его структура по своей технологии производства и риска должны базироваться на знаниях о структуре материала.

В таблице 1 приведена классификация пор по размерам. Данное деление обусловлено влиянием размера пор на проницаемость, а также морозостойкость бетона.

Таблица 1

Тип порРазмер порВода в порах
Макрокапилляры1 мм-30 мкмМакроскопическая вода высокой подвижности
Мезокапиляры30—1мкмМакроскопическая вода средней подвижности
Микрокапиляры1 мкм – 20 нмМакроскопическая вода низкой подвижности
Макрогелевые поры30 нм – 1 нмПредструктурированная вода
Микрогелевые порыМеньше 1 нмСтруктурированная вода

С уменьшением размера пор уменьшается температура замерзания воды. Так, например, структурированная вода в порах менее 1 нм имеет температуру замерзания минус 90 0С.

Следующие характеристики: вид и расход цемента, водоцементное отношение, вид и количество добавок, активность и дисперсность, а также степень гидратации цемента являются основными параметрами технологии современного бетона. Это практически основные, первичные факторы, обуславливающие возможности управления свойствами бетонной смеси и бетона с высокими физико-механическими показателями.

Защита бетона — исследование

Целью исследований являлось определение влияния дисперсности цемента, водоцементного отношения на размер пор и их количество. Исследование порового пространства проводилось путем фильтрации воздуха через образец цементного камня.

В ходе исследований определялось влияние водоцементного отношения на количество пор и их размер. Было установлено, что при увеличении водоцементного отношения увеличение скорости фильтрации через материал происходит за счет увеличения числа пор, а не из-за увеличения их диаметра. При дальнейшем увеличении обнаружилось увеличение среднего диаметра пор, что вызвано раздвижкой водой цементных зерен, но водоотделения не обнаружилось. В ходе дальнейшего роста водоцементного отношения раздвижки зерен уже не происходит, т.к. расстояние между зернами цемента предельное, но происходит увеличение водоотделения цементной пасты с образованием новых пор. Эти новые поры являются результатом процессов седиментации (расслоения цементной пасты, осаждения цемента) и представляют собой следы фильтрации воды.

Что же будет при введении тонкомолотого наполнителя в состав цементов? При исследовании влияния введения тонкомолотых наполнителей в цементные пасты для цементов с различной удельной поверхностью было установлено, что улучшение гранулометрии, а также увеличение тонкости помола вяжущего (путем введения микронаполнителя с большей, чем у цемента удельной поверхностью) может привести к уменьшению размеров пор в 5-6 раз. Вместе с тем, при добавлении к цементу микронаполнителя с равной ему удельной поверхностью снижение размеров пор практически не наблюдалось, а в некоторых опытах даже увеличивалось. Это увеличение происходит за счет уменьшения твердой фазы продуктов гидратации в цементном камне, вызванного введением микронаполнителя.

Рассмотрим цементный раствор. Межзерновое пространство заполняется цементным тестом. При больших расстояниях между зернами заполнителя образование пор происходит за счет отслоения воды с поверхности единичного объема цементной пасты. При малых размерах ячейки между заполнителем водоотделение пасты отсутствует даже при высоких в/ц, из-за силы прилипания пасты к поверхностям песчинок. Таким образом формирование пор цементного раствора происходит за счет пор цементного камня, а не за счет расслоения цементного теста. Размер пор уменьшается, фильтрационная способность раствора не увеличивается.

Максимально плотная упаковка зерен позволяет получить материал с высокой непроницаемостью. При проведении исследований по определению проницаемости бетона изготовленного на портландцементах различной удельной поверхности, этим достигалось изменение водоотделения растворной составляющей при сохранении состава бетона, водоцементного отношения и гранулометрического состава заполнителей, было установлено следующее. Увеличение внутреннего водоотделения вызванное усилением водоотделения его растворной составляющей при постоянном составе и водоцементном отношении, проницаемость бетона возрастает. См. рис. 1

Применение интенсивных технологий укладки бетонных смесей (торкретирование) постепенно эволюционировало с развитием строительного материаловедения. Так, на начальном этапе применения торкрет бетона применялся «сухой» способ производства работ, при котором сухая бетонная смесь под давлением напылялась на стену, смешиваясь с водой непосредственно перед набрызгом на поверхность. Отскок от стены составлял около 25 %.

Рис. 2 Нанесение торкрет-бетона при ручном торкретировании.

Впоследствии появился «мокрый способ» производства работ, при котором готовая бетонная смесь подается по шлангам и наносится на поверхность (рис. 2). У данного способа также есть некоторые недостатки, которые можно исключить применением комплексных добавок, которые позволяют изменить кинетику набора прочности бетона, одновременно увеличив технологичность производства работ по защите бетона, модифицированным такими добавками. В компании «Ажио» разработан состав и способы получения жидкого уникального ускорителя схватывания и твердения для набрызг-бетона, используемого при подземном строительстве. На рынке нет отечественного аналога нашей добавки, а стоимость импортных добавок для торкрет-бетона крайне высока.

Таким образом, современный научный подход к разработке строительных материалов и внедрение его результатов в области интенсивных технологий производства работ позволяет снизить издержки, а также улучшить качество строительных работ.