Aplikace porézního propustného betonu

Intenzivní nárůst používání nepropustných stavebních materiálů při výstavbě objektů dopravní infrastruktury (asfaltový beton, cementobeton) a zemědělských komplexů pomáhá zamezit vnikání dešťové vody do půdy. V bilanci přirozeného ekosystému převažuje výpar vody (73 %) nad odtokem a únikem, zatímco v městském prostředí je vše jinak, tj. převažuje odtok (55 %) nad výparem a únikem vody. Na základě toho vznikla potřeba vyvinout systémy hospodaření s vodními zdroji ve stavebnictví. A jedním z nástrojů pro řešení tohoto problému je použití propustných betonových nátěrů.

Propustný beton našel pro své četné přednosti své praktické uplatnění již v 1980. letech XNUMX. století v různých oblastech, zejména v USA, Japonsku, západoevropských a skandinávských zemích. Dodnes se tento materiál používá při výstavbě soukromých komunikací, parkovišť, chodníků, příjezdových cest, cyklistických a pěších stezek, golfových hřišť a dalších zařízení.

Existuje mnoho “vzorců” pro výrobu propustného betonu. Tento stavební materiál je dodnes předmětem výzkumu v mnoha výzkumných centrech po celém světě. V zásadě se k výrobě propustného betonu používají stejné materiály jako u běžného betonu, kromě toho, že jemné kamenivo je obecně zcela vyloučeno a dávkování hrubého kameniva (drcený kámen a štěrk) je pečlivě kontrolováno, aby se dosáhlo zlepšených vlastností betonu. Konečným výsledkem je směs, která vyžaduje různé schopnosti při míchání, ukládání, zhutňování nebo vytvrzování. Vodoodpudivé vlastnosti výsledné betonové směsi jsou horší než u běžné betonové směsi a pro dosažení požadovaných výsledků je nutné přísně kontrolovat dávkování všech složek.

Portlandský cement a další směsné cementy lze použít jako hydraulická pojiva pro přípravu propustných betonových směsí podobných tradičním betonovým směsím. V tomto typu betonu se pečlivě odměřené množství vody a cementové složky používá k vytvoření pasty, která vytváří hustý povlak kolem agregovaných částic minerálního plniva. Použití správného množství pasty k navázání velkých částic dohromady vytváří systém vzájemně propojených dutin, které jsou vysoce propustné a umožňují průchod vody. Při výrobě pórobetonu se často jako přísady používají cementové materiály, jako je oxid křemičitý, popílek, puzolan a vysokopecní struska pro zvýšení trvanlivosti materiálu snížením praskání a také požadované propustnosti. Pevnost propustného betonu lze zvýšit mimo jiné instalací základových nivelačních vrstev nebo jemného kameniva pod beton. V případě propustného betonu jsou běžně používanými chemickými přísadami retardéry a přísady, které stabilizují hydrataci.

Fyzikální vlastnosti propustného pórobetonu se stále liší od vlastností běžné betonové směsi. Propustný beton se vyznačuje vysokou propustností vody a vzduchem. V tomto ohledu je hodnota pórovitosti nejdůležitější charakteristikou pro filtraci kapaliny přes propustný beton. Větrací otvory mezi zrny v betonu jsou vytvořeny použitím úzké frakce zrn k vytvoření souvislých dutin. Otevřená pórovitost pro uspokojivé pronikání vody je 15-30%. Mezery v konstrukci jsou v průměru 1-8 mm. Průtok vody je obvykle asi 0,34 cm/s, což je 200 l/m2/min (ale v některých případech i mnohem více, může dosáhnout až 1000 l/m2/min).

Na základě výzkumných dat je však zřejmé, že zvýšení úrovně pórovitosti způsobuje pokles pevnosti betonu. Propustné betonové směsi používané ve stavebnictví mají zpravidla hodnoty pevnosti v tlaku v rozmezí 10-25 MPa a pevnosti v tahu za ohybu v rozmezí 1,5-3 MPa. Také vysoká vodopropustnost betonu je nepřímo úměrná hodnotám mrazuvzdornosti a otěruvzdornosti. Relevantní proto zůstává výzkum problematiky zvyšování trvanlivosti nátěrů propustných betonů.

Nejpropustnější dlažební desky vypadají jako popcorn. Jednotná velikost kameniva spadající do úzké gradace kameniva vede k betonu s otevřenými dutinami, které usnadňují rychlé odvádění velkých objemů vody. Někomu se líbí přirozený, drsný vzhled prostého propustného betonu. Ale pro ty, kteří chtějí jiný vzhled, existuje několik možností, jak zlepšit estetiku. Zpracování zahrnuje lakování, ražení, spojování a broušení.

Použití propustného betonu primárně snižuje odvod vody do kanalizačního systému, čímž se přirozeně doplňuje hladina podzemní vody a v důsledku toho se eliminují znečišťující látky, jako jsou uhlovodíky, prostředky proti námraze, oleje, paliva a maziva, které znečišťují povodí a poškozují ekosystém, jako je tomu v případě umělého zachycování dešťové vody a hromadného vypouštění olejů do vodních toků, které se přirozeně zachycují 97-99% betonu e).

Propustný beton je cenově výhodnější varianta výstavby vozovek. Střešní krytiny vyrobené z tohoto materiálu vyžadují nižší počáteční stavební náklady, protože není potřeba systém odvodnění dešťové vody, čímž se snižují náklady na instalaci podzemních potrubí a kanálů pro odvod dešťové vody. Navíc není potřeba do pozemku investovat peníze na vybudování retenčních jezírek nebo filtračních systémů. Na základě toho mohou majitelé pozemků mnohem efektivněji využívat okolní území.

Nátěry vyrobené z propustného betonu jsou však schopny odolat značnému zatížení přesahujícímu 20 MPa, tj. jsou dostatečně pevné, aby pojaly vjezd hasičského auta nebo těžké stavební techniky. Pokud tato zatížení nejsou intenzivní, jejich dopad nezpůsobí poškození povrchu vozovky. Z pohledu řidičů na silnici má texturovaný povrch propustné betonové vozovky také své výhody. Při jízdě v obtížných povětrnostních podmínkách, jako je déšť nebo sníh, zvyšuje propustný beton bezpečnost silničního provozu. Dešťové srážky a tající sníh se vsakují do betonu, tedy nezůstávají na povrchu, čímž se eliminuje hromadění vody, a tím se výrazně snižuje riziko tzv. aquaplaningu na mokré vozovce.

Beton je jedním z nejběžnějších materiálů ve stavebnictví.

Vzhledem k tomu, že se používá k výrobě předmětů, které přicházejí do přímého kontaktu s nepříznivými podmínkami prostředí, je schopnost betonu odolávat pronikání vody velmi důležitá.

Proč může beton propouštět vodu a jaké to má důsledky?

Faktem je, že ačkoli beton vypadá velmi hutně a nezranitelně, má ve své struktuře velké množství pórů a kapilár.

Voda se do betonu dostává kapilárami. V důsledku toho se tam může vyvinout životně důležitá aktivita bakterií a hub, jejichž spory jsou vždy přítomny ve vzduchu a vodě. Tyto mikroorganismy a mikroflóra mohou vážně poškodit beton, protože jejich metabolické produkty obsahují kyseliny a zásady, které jsou pro něj škodlivé.

V chladných ročních obdobích, kdy teplota vzduchu klesne pod nulu, voda v pórech betonu zamrzne a podle fyzikálních zákonů se roztáhne. Opakované cykly zmrazování a rozmrazování vedou ke vzniku mikrotrhlin, které propouštějí ještě více vody. Takto se odolný a pevný materiál postupně rozkládá.

Důležité!

Voděodolnost betonu je důležitá zejména u konstrukcí, které během provozu navlhnou: fasády budov, které navlhnou srážkami a mohou absorbovat vlhkost ze vzduchu; základy, zejména na vlhkých půdách, ve kterých se voda snadno pohybuje jak nahoru, tak dolů po zemi u zdí a pod podlahou suterénu; hydraulické konstrukce; podlahy v průmyslových prostorách atd.

Faktory ovlivňující vodotěsnost betonu

Počet a velikost pórů a kapilár v tloušťce betonu je přímo ovlivněna jeho hustotou, protože čím vyšší je hustota, tím méně pórů v betonu a tím menší je jejich průměr.

Faktory, které vedou ke snížení hustoty betonu:

1. špatné promíchání směsi;
2. špatné zhutnění betonu;
3. přebytek nebo nedostatek záměsové vody;
4. nedodržení podmínek nutných pro tvrdnutí betonu.

Tyto faktory spolu souvisí.

K výrobě betonu se vodou tvrdnoucí pojivo – cement – ​​smíchá s vodou a kamenivem. Pro nastartování hydratačních reakcí, jejichž produktem je odolný materiál s krystalickou strukturou (beton), stačí poměr voda-cement 0,3.

V praxi se takové w/c obvykle nepoužívá; potřebujete 0,45–0,55, aby betonová směs měla normální konzistenci pro práci. Čím nižší je však w/c, tím hustší bude beton, ale nízký poměr voda-cement vede ke snížení zpracovatelnosti betonu (směs se stává „tvrdou“) a pokládka je velmi pracná. . Bez vibrační úpravy se v něm mohou při pokládce betonu objevit dutiny a dutiny, které následně budou mít špatný vliv na hustotu a voděodolnost.

Zdálo by se, že problém lze snadno vyřešit přidáním vody. Ale to je špatný způsob myšlení; Když do směsi přidáte příliš mnoho vody, ne všechna voda zreaguje s cementem. Přebytečná voda následně vysychá, ale zanechává dutiny, což snižuje pevnost betonu.

Důležité!

Pracně náročné postupy hutnění betonu lze nahradit přidáním změkčovadel do betonové směsi. Tyto přísady jsou navrženy tak, aby minimalizovaly velikost pórů a zlepšily zpracovatelnost betonu, výsledkem je hustší betonový produkt, který je méně propustný pro vodu.

Další výhody použití změkčovadel:

1. úspora cementu a vody;
2. úspora času a energie díky absenci zpracování vibrací;
3. zvýšení životnosti betonové směsi.

Doporučujeme vám studovat: Plastifikátory

Dalším faktorem snižujícím voděodolnost betonu je velké smršťování, které způsobuje vznik trhlin.

Důvody smrštění:

1. absence nebo nedostatek zesílení;
2. nesprávné podmínky, ve kterých beton tvrdne.

Důležité!

Optimální podmínky pro tvrdnutí betonu jsou teplota okolo 18 °C a téměř stoprocentní vlhkost. S klesající teplotou rychlost vývoje pevnosti klesá, až se zcela zastaví při teplotách pod +5° C. Na druhé straně při zvýšení teploty vzduchu hrozí vysychání betonu, a protože cement je vodný- tvrdnoucím pojivem, vysycháním dochází ke snížení pevnosti.

Pro zajištění optimálních pevnostních zisků se používají speciální chemické nemrznoucí přísady, které umožňují betonářské práce i v mrazivých podmínkách a využívají i jiné metody (krycí a zahřívací beton). V horkém počasí se beton zakrývá a zalévá. Aby se zabránilo smršťování, je beton vyztužen nejen kovovou výztuží, ale také speciálními vlákny, například skleněnými vlákny.

Doporučujeme vám studovat: laminát

Jak stáří betonu ovlivňuje jeho vodotěsnost?

Jak je známo, rychlost, jakou beton získává pevnost, je nerovnoměrná. Ihned po položení je velmi vysoká, pak postupně zpomaluje. Beton zraje 28. den. Tehdy jeho ukazatele dosahují vypočtených hodnot. Nárůst síly, i když velmi pomalým tempem, však pokračuje řadu měsíců.

To je důvod, proč se odolnost betonu proti vodě s věkem zvyšuje, zejména v případech, kdy k rozvoji pevnosti došlo v podmínkách vysoké vlhkosti.

Metody stanovení odolnosti proti vodě

Voděodolnost betonu má velký význam pro konstrukce, které jsou provozovány v podmínkách vysoké vlhkosti a také při nízkých teplotách. Proto jsou nezbytná kritéria pro jeho hodnocení a metody pro jeho stanovení.

GOST 12730.5-84 doporučuje pro posouzení vodotěsnosti betonu následující metody:

1. Podle “mokrého místa”. Voda je aplikována na vzorek ve speciální instalaci pod tlakem, dokud neprosákne na zadní stranu. Tlak se postupně zvyšuje a zaznamenává se hodnota, při které bude voda prosakovat betonem.
2. Podle koeficientu filtrace. Voda prochází vzorkem a měří se množství filtrátu a doba filtrace.

Obě tyto metody jsou velmi časově náročné, proto byly vyvinuty zrychlené metody, které se používají častěji:

1. Z hlediska prodyšnosti.
2. Měření filtračního koeficientu filtratemetrem.

Charakteristika tříd betonu pro odolnost proti vodě

Voděodolnost ve značení betonu je označena písmenem W s číselnou hodnotou od 2 do 20 v souladu s GOST 26633 a označuje maximální tlak vody, který může odolat válcovému vzorku betonu o výšce 150 mm při standardních testech (v MPa* 10-1).

Zvýšená voděodolnost začíná od W6 a výše. Pro většinu konstrukcí je tato vodotěsnost betonu dostatečná.

Metody zvýšení voděodolnosti betonu

Vodotěsnost betonu lze zvýšit různými způsoby, výběr optimální metody nebo kombinace metod závisí na konkrétních cílech a požadavcích:

1. Použití plastifikačních přísad při současném snížení poměru voda-cement za účelem získání hutnějšího a tedy vodotěsnějšího betonu.
2. Použití hlinitého cementu.
3. Přidání síranů železa nebo hliníku do betonové směsi.
4. Přidání vodoodpudivých látek do směsi (metoda objemové hydrofobizace).
5. Použití impregnací a nátěrových hmot.

Vodoodpudivé přípravky se dělí do skupin podle typu účinné látky:

1. organokřemičité polymery (siloxany);
2. organokřemičité oligomery (silikony);
3. alkynesilikonáty draselné;
4. alkylalkoxysilany a siloxany;
5. hlinitan sodný.

Zatímco staré odpuzovače vody byly toxické, moderní přísady jsou zcela bezpečné.

Výhody vodoodpudivých látek:

1. zvýšit pevnost betonu;
2. v některých případech zvyšují pohyblivost betonové směsi, což umožňuje obejít se bez plastifikátoru;
3. zvýšit mrazuvzdornost;
4. chránit armatury;
5. bezpečný.

Jejich hlavní nevýhodou je zvýšení tepelné vodivosti betonu a snížení jeho tepelně-izolačních vlastností.

Jaký beton použít na základ

Pro základ je nejprve vybrán beton na základě jeho pevnosti. Domy jsou různé: lehké dřevěné, těžší cihlové nebo z jiných materiálů, jedno-, dvou- i vícepatrové. V souladu s tím vyžadují různé indikátory pevnosti betonu. Beton nízké pevnosti nevydrží zatížení, které může být smrtelné, a nadměrná pevnost povede k plýtvání finančními prostředky.

Při výběru betonu se bere v úvahu i charakter zeminy. Vodotěsnost betonu je velmi důležitá, protože bude v kontaktu se zemí.

Důležité!

Pokud se dům staví v oblasti s vysokou hladinou spodní vody, volí se vyšší třída betonu a používají se vodoodpudivé přísady.

Pro stavbu budov nepřesahujících dvě podlaží, stejně jako lázeňských domů a dřevěných domů, se používá beton B15. Pro vícepodlažní cihlové domy – B22,5.

B20 je považován za univerzální třídu betonu pro základy v soukromé výstavbě.

Důležité!

Pro zajištění potřebné pevnosti, pohyblivosti P3-P4, mrazuvzdornosti F150 a voděodolnosti W6 použijte minimálně 310 kg cementu na 1 kubický metr betonové směsi.

Při provádění nezávislých stavebních prací byste měli pochopit jejich objem a náročnost na práci. Může mít smysl koupit hotový beton. Pokud se betonová směs míchá a pokládá svépomocí, velmi vám při práci pomohou speciální přísady do betonu, jako jsou změkčovadla a vodoodpudivé látky. Umožňují vám ušetřit peníze za cement, vodu, elektřinu, čas a práci na míchání, pokládku a zpracování betonu a zároveň získat produkty bezvadné kvality.