Wodoprzepuszczalność betonu

Jaki beton nie przepuszcza wody ?

Są różne rodzaje betonu. Taki, którego struktura jest zwarta i szczelna określany jest potocznie jako beton nieprzepuszczający wody. Wiąże się to z siecią otwartych porów w zaczynie, kruszywie i porach w strefie zaczyn – kruszywo. Poprzez pory kapilarne, które tworzą „sieć mikrokanalików” wnika w beton woda oraz czynniki agresywne, wpływając tym samym na trwałość betonu. Zatem beton o gęstej strukturze, z niewielką ilością porów i pustek, jest mniej przepuszczalny dla wody. Żeby to osiągnąć stosuje się optymalne proporcje składników, odpowiednie warunki procesu produkcji i składniki betonu. Warto jednak zaznaczyć, że chociaż beton wodoszczelny może skutecznie ograniczać przepuszczanie wody, to całkowicie wodoszczelny beton jest trudny do osiągnięcia w praktyce.

Co zrobić żeby beton nie przepuszczał wody ?

Aby  uzyskać wodoszczelny beton musimy dążyć do zapewnienia odpowiedniej struktury porów powietrza oraz nieszczelności w betonie. Mówiąc o strukturze pustek powietrznych w betonie bierzemy pod uwagę ogólną zawartością powietrza a także wymiary porów / pęcherzyków powietrznych. Żeby utrudnić ruch wody w betonie dążymy do tego, by nie dopuścić do występowania ciągłych i dużych porów kapilarnych, czyli pustek w których mogłaby się zbierać woda. Żeby znaleźć czynniki, które wpływają na przepuszczalność betonu trzeba zatem przyjrzeć się od czego zależy struktura, rozkład wielkości i ciągłość porów kapilarnych. Zależy ona od mikrostruktury zaczynu cementowego, czyli tak naprawdę matrycy betonu oraz warstwy kontaktowej między zaczynem a kruszywem. Tym co kształtuje strukturę i strefę styku, a więc też wpływa na wodoszczelność są następujące składniki betonu: niskie w/c, rodzaj cementu (np. korzystny cement hutniczy), stopień hydratacji cementu oraz kruszywo. Widzimy więc dlaczego tak ważne jest optymalnie dobranie składników przy projektowaniu i wykonywaniu betonu wodoszczelnego.

Wyższą szczelność betonu można uzyskać także dzięki zastosowaniu dedykowanym do tego celu domieszkom chemicznym tzw. domieszkom uszczelniającym. Posiadają one szereg zalet, ograniczają bowiem penetrację wody pod ciśnieniem, zwiększają odporność na agresję chemiczną oraz ograniczają przepuszczalność pary wodnej.

Jak wygląda badanie wodoszczelności betonu?

Istnieją dwa laboratoryjne sposoby pozwalające sprawdzić, czy „beton przepuszcza wodę”, a więc ocenić stopień wodoszczelności betonu lub też głębokość penetracji wody przez beton dające wiedzę w jakim stopniu beton jest szczelny.

Jednym z nich jest określenie stopnia wodoszczelności betonu (W2, W4, W6, W8, W10 i W12) na podstawie badania sześciu najczęściej sześciennych próbek betonu o boku 15cm [3]. Konieczne jest, żeby próbki osiągnęły wiek min. 28-dni, choć przy niektórych cementach czas ten może się wydłużyć. Mocuje się je do specjalnego aparatu w taki sposób, by do jednej ze ścian próbki była doprowadzona woda od góry pod określonym ciśnieniem przez 24 godziny. Ciśnienie wody zwiększa się za każdym razem co o 0,2 MPa aż do uzyskania pożądanego ciśnienia końcowego, które odpowiada określonemu stopniowi wodoprzepuszczalności. W trakcie całego badania obserwuje się, czy woda nie przenika przez pozostałe ściany próbki, jeżeli tak się stanie na dwóch próbkach z sześciu badanie uważa się za zakończone. Najczęściej betonem wodoszczelnym określa się ten, który osiągnie stopień wodoszczelności co najmniej W8. Po badaniu należy przełamać próbkę na pół, żeby sprawdzić głębokość penetracji jako ocenę pomocniczą – rys.1

Drugim sposobem jest oznaczanie głębokości penetracji wody pod ciśnieniem [4]. Procedura tego badania obejmuje umieszczenie próbek betonu, podobnie jak przy wcześniejszej metodzie, w specjalnym aparacie ciśnieniowym, gdzie oddziałuje się na nie ciśnieniem wody 500 (± 50) kPa przez 72 (± 2) godziny. Pole na które ma działać ciśnienie powinno być powierzchnią boczną próbki niewygładzoną podczas formowania, a przed badaniem przygotowane w taki sposób, żeby  pole na które działa woda było wielkości ok. 7,5cm (przy próbce o boku 15cm). Po badaniu próbki należy rozłupać i zmierzyć głębokość na jaką woda została zaabsorbowana przez próbkę, z dokładnością do 1mm. Interpretacja wyników zależy od konkretnych wymagań projektowych. Ogólne Specyfikacje Techniczne pokazują zależność dopuszczalnych norm od klas ekspozycji.  W klasach ekspozycji XA1 dopuszcza się nie więcej niż 60 mm głębokości penetracji, analogicznie w XA2 – 50 mm, a w XA3, XD3 i XS3 – 40 mm. Generalnie im niższa głębokość penetracji, tym wyższa trwałość konstrukcji.

Rys. 1 Dokumentacja fotograficzna z badania stopnia wodoszczelności