Показатели плотности и проницаемости бетона

Плотность бетона

Плотность, т. е. степень заполнения данного объема бетона твердым веществом, является существенной физической характеристикой бетона. Точное измерение плотности бетона (определяемой как отношение объемного веса бетона к его удельному весу) затруднительно, так как для определения удельного веса потребовалось бы измельчить в тонкий порошок достаточно большую среднюю пробу бетона. С достаточной для практических целей, при производстве на заводах бетона, точностью можно ограничиться определением плотности по сумме абсолютных объемов всех твердых компонентов, содержащихся в единице объема бетона (включая и химически связанную воду). Приближенное суждение о плотности бетонов разного строения, приготовленных на одних и тех же исходных материалах, или о плотности бетонов одинакового строения с заполнителями разной степени пористости можно получить по объемному весу этих бетонов. В последнее время предложено производить исследование плотности бетона при помощи гамма-лучей. Отдельные неплотности и каверны в бетоне могут быть определены при помощи ультразвуковых дефектоскопов.

 

Определение плотности бетона позволяет количественно оценить его общую (суммарную) пористость, от которой зависят почти все основные технические свойства бетонов - прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, стойкость в условиях агрессивных вод, звуко- и теплопроводность. Однако один показатель плотности бетона, как и общей пористости, еще мало говорит о структуре бетона и не предопределяет полностью какого-либо из перечисленных свойств. Не менее важным показателем для оценки структуры бетона является характер пористости бетона, определяемый размерами пор, их формой и степенью замкнутости. Имеющиеся в бетоне поры можно разделить на открытые «ли сообщающиеся между собой в виде капиллярных ходов, каналов и полостей и поры полузамкнутые (труднодоступные), изолированные друг от друга, в виде мельчайших воздушных пузырьков или более крупных ячеек, заполненных воздухом. Открытая пористость - это пористость насыщения; объем таких пор в бетоне свидетельствует о возможной степени его насыщения газом, водой или другой жидкостью. Сообщающиеся поры, количественно оцениваемые, так называемой, эффективной пористостью (отношение суммарного объема фильтрующих пор к общему объему бетона), свидетельствуют о способности бетона к фильтрации жидкости или газа при наличии градиента давления.

 

Водопроницаемость бетона

Фильтрация воды в бетоне средней плотности может происходить главным образом в обход цементного камня по микрополостям в местах контактов цементного камня и заполнителей, образовавшихся в результате внутреннего водоотделения при седиментации цементного теста или неравномерных усадочных напряжений, а также через поры и капилляры в цементном камне. Общая пористость бетона и его проницаемость - понятия неоднозначные. Бетон может обладать достаточной пористостью и в то же время иметь малую водопроницаемость. Так, капилляры диаметром до 1 мк практически непроницаемы для воды, так как адсорбционные слои воды пристенного слоя примерно на 0,5 мк сужают живое сечение капилляров и иногда полностью их перекрывают, сильно затрудняют фильтрацию воды через эти капилляры. Однако перемещение воды в бетоне может происходить не только чисто механически, в результате непосредственной фильтрации при наличии давления, но и в силу диффузионных процессов. Перемещение влаги в тончайших капиллярах, называемое капиллярной влагопроницаемостью, может иметь место в достаточно плотном цементном камне и бетоне, для этого требуется лишь небольшой влажностный или тепловой потенциал. Интенсивность миграции или капиллярного подсоса зависит от формы и диаметра капилляров.

 

Получение практически водонепроницаемых бетонов обеспечивается необходимым содержанием цемента в бетоне, зависящим от гранулометрического состава заполнителей, малым водоцементным отношением и соответствующим малому содержанию воды уплотнением бетонной смеси при формовании изделий в растворобетонных узлах, а также оптимальным влажностным режимом твердения бетона, позволяющим удлинить процесс гидратации. Водопроницаемость может быть в отдельных случаях резко снижена при введении в бетон добавок поверхностно-активных веществ как гидрофильных, так и гидрофобных. Так, при введении в состав бетона поверхностно-активных добавок водопроницаемость бетона значительно (в 10 - 20 раз) снижается. Такое влияние добавок объясняется изменением структуры цементного камня вследствие уменьшения водопотребности бетонной смеси и уменьшения водоотделения цементным тестом. В свою очередь это приводит к уменьшению количества и величины пор в цементном камне и к улучшению контактов последнего с зернами заполнителя. Хотя с введением добавок, вовлекающих воздух, общее количество пор несколько увеличивается, но эти микропоры, будучи замкнутыми, блокируют ходы сообщения между отдельными капиллярами и понижают капиллярную водопроницаемость бетона.