Бетон – самый популярный строительный материал. По данным BusinesStat, в 2023 году его производство в России выросло на 10% и составило 66,6 млн м³. Из него изготавливают элементы зданий, которые подвергаются значительным нагрузкам, воздействию влаги, солей и другим внешним факторам. Подземные сооружения, фундаменты и стены подвалов находятся в постоянном контакте с водой. Материал из-за своей пористой структуры хорошо поглощает влагу, она ослабляет его и образует трещины. Кроме этого, вода при замерзании в бетоне увеличивается в объеме, что разрушает его структуру, а следовательно и само строение. Ученые Пермского Политеха нашли способ решить эту проблему с помощью подбора оптимального расхода специальных добавок, которые повышают водонепроницаемость бетона.

Статья опубликована в журнале «Современные технологии в строительстве. Теория и практика», т. 1, 2024. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

При строительстве можно использовать поверхностную гидроизоляцию, однако она либо не защищает бетон со всех сторон, либо ее нанесение слишком трудозатратно. Наиболее эффективный способ – объемная гидроизоляция бетона за счет применения модифицирующих добавок. Их вводят в бетонную смесь еще на этапе изготовления, чтобы увеличить ее водонепроницаемость. Вместе с тем они повышают другие ее свойства – например, удобоукладываемость, чтобы она лучше заполняла нужные формы. Такие добавки называют пластифицирующими. К их качеству и эффективности предъявляют высокие требования, ведь они должны не только улучшать водонепроницаемость бетона, но и не ухудшать остальные его характеристики.

Ученые Пермского Политеха оценили эффективность современной модифицирующей добавки, которая повышает водонепроницаемость бетона. Она предназначена для материала, который используют при строительстве фундаментов, бассейнов и несущих конструкций жилых домов. Однако оказалось, что материал не обеспечивает нужную удобоукладываемость, подвижность и сохраняемость свойств у бетона.

Политехники предлагают использовать эту добавку совместно с суперпластификатором – веществом, которое делает материал более пластичным и при этом снижает количество воды затворения в составе примерно на 30%.

– 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, – комментирует Александра Киселева, студентка кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ.

– Результаты показали, что 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, – рассказывает Степан Леонтьев, доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ, кандидат технических наук.

Ученые Пермского Политеха разработали состав бетона с добавками, введение которых повышает долговечность и надежность изделий в производстве железобетонных конструкций, делает их водонепроницаемыми в условиях воздействия грунтовых вод и других агрессивных факторов.