Ученые ПНИПУ предложили способ повысить водонепроницаемость бетона
Способ решить проблему понижения стойкости бетонных конструкций из-за воздействия влаги, солей и других внешних факторов за счет введения в бетонную смесь оптимально рассчитанного количества специальных добавок предложили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 23 декабря сообщает пресс-служба вуза.
Бетон является самым широко используемым строительным материалом. В 2023 году его производство в России, по данным BusinesStat, увеличилось на 10%, составив 66,6 млн кубометров. Изготовление элементов зданий, подвергающихся значительным нагрузкам, воздействию влаги, солей и другим внешним факторам, также осуществляется из бетона.
Подземные сооружения, фундаменты и стены подвалов постоянно контактируют с водой, при этом из-за своей пористой структуры бетон хорошо поглощает влагу, которая ослабляет его и приводит к образованию трещин. Если же вода в бетоне замерзает, то, увеличиваясь при этом в объеме, она разрушает его структуру, создавая опасность разрушения самого сооружения.
Подвергающиеся воздействию влаги строительные конструкции можно при строительстве защищать с помощью поверхностной гидроизоляции, но она или не защищает бетон со всех сторон, или ее нанесение слишком трудозатратно. Проще и эффективнее использовать объемную гидроизоляцию бетона за счет введения в бетонную смесь на этапе ее изготовления модифицирующих добавок.
Такие добавки обычно, кроме водонепроницаемости, повышают и другие полезные параметры бетонной смеси. Так, за счет содержания в них пластификаторов они повышают удобоукладываемость, чтобы смесь хорошо заполняла нужные формы. К качеству и эффективности новых добавок предъявляются высокие требования, так как они должны и улучшать водонепроницаемость бетона, и не ухудшать остальные его характеристики.
Проведя экспериментальную оценку эффективности современной модифицирующей добавки для повышения водонепроницаемости бетона, которую используют при строительстве фундаментов, бассейнов и несущих конструкций жилых домов, исследователи Пермского Политеха убедились, что эта добавка не обеспечивает нужную удобоукладываемость, подвижность и сохраняемость свойств бетона.
Они предложили улучшить ее свойства за счет введения в нее суперпластификатора, вещества, увеличивающего пластичность бетонной смеси и одновременно снижающего примерно на 30% количество воды затворения, которая обеспечивает получение требуемой консистенции смеси.
Результаты исследования разработанного метода улучшения свойств бетона ученые ПНИПУ представили в статье «Повышение водонепроницаемости тяжелого бетона с помощью современных модифицирующих добавок», опубликованной в журнале «Современные технологии в строительстве. Теория и практика», т. 1, 2024 год.
Соавтор статьи, студентка кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ Александра Киселева рассказала о проведенном исследовании:
«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».
Доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ, кандидат технических наук Степан Леонтьев, второй автор статьи, сообщил, что показали полученные результаты: «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».
В итоге предложенный учеными Пермского Политеха состав бетона с добавками повышает долговечность и надежность железобетонных конструкций, делая их непроницаемыми для грунтовых вод и устойчивыми к воздействию других агрессивных факторов.
