Мини-урок по гидроизоляции | Популяризация знаний: в чем причина просачивания бетона? Узнайте о капиллярных и гелевых порах

Бетон является основным материалом для строительства всех видов зданий. Его изготавливают путем смешивания цемента, песка, камня, воды и, при необходимости, примесей и минеральных примесей в соответствующих пропорциях, а затем перемешивания, формования, отверждения и отверждения. Поэтому он имеет определенную степень плотности. Продукты гидратации цемента (например, гель CSH) заполняют промежутки между заполнителями, что теоретически предотвращает проникновение воды.

Однако в процессе высыхания и затвердевания обычного бетона из-за испарения воды и изменения объема, вызванного гидратацией цемента, неизбежно образуются Эти поры представляют собой пути проникновения воды и других вредных веществ. крошечные капиллярные поры и поры геля .

Диаметры пор в бетоне (приблизительно классифицированы):

• Среди них капилляры размером менее 0,1 мкм играют важную роль в прочности и проницаемости.

• Капилляры размером более 1 мкм являются основными каналами миграции воды и ионов.

• Поры геля : < 0,002 мкм, в основном существуют внутри продуктов гидратации цемента. Молекулы воды могут проникнуть внутрь, но проникновение происходит крайне медленно.

• Капиллярные поры : от 0,01 мкм до 10 мкм . Это ключевые поры, влияющие на проницаемость и прочность бетона.

• Макроскопические дефекты, такие как трещины и пузырьки воздуха : > 10 мкм, вплоть до миллиметра.

Микротрещины и поры размером 5 мкм .

Многочисленные крошечные капилляры и поры, присущие бетону, а также неравномерное уплотнение во время строительства, приводящее к образованию сот и пустот, позволяют влаге естественным образом проникать в структуру и переноситься внутрь.

Капиллярные поры : основные каналы проникновения влаги

Эксперименты показали, что поры диаметром менее 25 нм и закрытые поры мало влияют на водонепроницаемость бетона. Поэтому в области исследований гидроизоляции и предотвращения просачивания мы обычно больше внимания уделяем капиллярным порам.

Проще говоря: капилляры — это «главная проблема», служащая основными каналами для проникновения воды и вредных ионов (таких как ионы хлорида и сульфата) внутрь бетона.

Под давлением или капиллярным действием жидкая вода может относительно свободно мигрировать во взаимосвязанных капиллярах. Даже если размер (диаметр пор) капилляров невелик и их связность (сложность кручения) сложна, миграция ионов все равно может происходить в бетоне в реальных условиях строительства. . Ионы хлорида, вызывающие коррозию стали, и ионы сульфата, вызывающие эрозию бетона, могут растворяться в воде и переноситься глубоко в бетон через эти каналы. В то же время бетон неизбежно сталкивается с повреждениями при замораживании-оттаивании — вода, просачивающаяся в капилляры, при замерзании увеличивается в объеме, создавая внутренние напряжения, а повторяющиеся циклы приводят к растрескиванию и растрескиванию бетона. Кроме того, существует щелочно-агрегатная реакция — вода может выступать в качестве среды, транспортируя щелочь к реакционноспособным заполнителям через каналы, вызывая расширение и растрескивание бетона, что в конечном итоге приводит к растрескиванию и повреждению, распространяющемуся изнутри наружу.

Таким образом, основные стратегии гидроизоляции и предотвращения просачивания, выбранные материалы и системные решения тесно связаны с капиллярными порами бетона.

1. Проникающий кристаллический гидроизоляционный материал.

Идея заключается в том, что активные вещества материала проникают в капилляры с водой, вступают в реакцию с продуктами гидратации цемента, образуя водонерастворимые игольчатые кристаллы, которые непрерывно заполняют и закупоривают капилляры и микротрещины.

2. Поверхностные герметики и гидрофобные материалы.

Подход предполагает использование силиконовых водоотталкивающих средств, полимерных гидроизоляционных покрытий и водонепроницаемых растворов для формирования на поверхности бетона непроницаемой или водоотталкивающей пленки, блокирующей попадание воды в капиллярную систему. В качестве стратегии «закрытия» она служит первой линией защиты от попадания воды в бетон, но не устраняет существующие внутренние дефекты.

Поры геля: губчатые поры, которые адсорбируют молекулы воды.

При гидроизоляции и герметизации поры геля можно считать «второстепенной проблемой». Из-за их небольшого размера вода с большим трудом проходит через них, что делает их практически непроницаемыми. На их эффективность предотвращения просачивания можно повлиять лишь косвенно, влияя на общую плотность микроструктуры и склонность к усадке и растрескиванию.

Однако поры геля имеют большую внутреннюю поверхность, которая сильно адсорбирует молекулы воды . Эта вода не участвует в растекании и проникновении, но влияет на влажностное состояние бетона. Обычно диаметр молекулы водяного пара (H₂O) составляет примерно 0,0004 мкм (0,4 нанометра, или 4 × 10⁻¹⁰ метра). Поэтому при работе во влажных помещениях, таких как подвалы, одних только неорганических проникающих гидроизоляционных средств (которые действуют на жидкую воду) недостаточно.

Кроме того, когда окружающая среда сухая, адсорбированная вода выходит из пор геля, вызывая усадку слоя геля CSH, что, в свою очередь, вызывает общую усадку бетона при высыхании. Если эту усадку ограничить, образуются микротрещины. Как только эти микротрещины проникают в капиллярную сеть или соединяются между собой, они создают новые, более серьезные каналы просачивания. Это наиболее существенное косвенное негативное влияние пор геля на предотвращение просачивания.

Бетонную матрицу можно улучшить на микроскопическом уровне, корректируя формулу в процессе проектирования и производства. Использование минеральных добавок, таких как микрокремнезем, позволяет получить более мелкий гель CSH за счет использования «эффекта вулканического пепла» или «микроагрегатного эффекта», очистки и сегментации капиллярных пор и оптимизации матрицы, в которой расположены поры геля; или водоцементное соотношение может быть уменьшено для уменьшения первоначального потребления воды на этапе производства, тем самым уменьшая общее количество испарения и потерь воды в будущем.

С точки зрения пользователя, предотвращение просачивания воды, вызванного порами геля, требует большего внимания к стратегии влагозащиты, чем просто к гидроизоляции.

Для крупномасштабных проектов, таких как строительство подземных сооружений и туннелей, мы можем установить надежные водонепроницаемые мембраны и изоляционные плиты снаружи конструкции. Слой изоляции может уменьшить перепады температуры, тем самым косвенно уменьшая изменения влажности, а водонепроницаемый слой с полимерной мембраной в качестве основного материала может полностью изолировать внешнюю жидкую воду.

В домашних условиях нам необходимо применять более систематический подход. Полная водонепроницаемая и влагозащитная система должна включать в себя:

1. Гидроизоляционный слой (например, проникающая кристаллизация) : решает проблему проникновения жидкой воды (включая капиллярную воду) и защищает конструкцию.

2. Пароизоляция/влагоизоляция (внутренняя стена) : сплошная влагонепроницаемая пленка или влагонепроницаемое покрытие устанавливается на сухую базовую поверхность, чтобы активно предотвращать диффузию водяного пара в помещение.

3. Контроль окружающей среды (осушитель) : Активно снижает влажность воздуха в помещении (парциальное давление водяного пара), что является лучшим способом предотвращения образования конденсата и плесени.

В заключение, не стоит слишком беспокоиться о проблемах, вызванных капиллярными порами или порами геля. Если «качество» бетона низкое, Canlon может предложить вам профессиональные решения. .