Beton wodoodporny

Co to jest beton wodoodporny?

Czy zwykły beton wysokiej klasy nie jest wodoodporny?

Aby zapewnić dostateczną urabialność do właściwego układania i zagęszczania oraz ułatwić mieszanie i transport na miejsce budowy, gotowy beton dostarczany z wytwórni betonu najczęściej zawiera większą ilość wody niż potrzebna do uwodnienia cementu. Kiedy beton twardnieje, ten nadmiar wody opuszcza beton i tworzy sieć wąskich kanalików (kapilar) porów wewnętrznych. Naturalna absorpcja kapilarna jest głównym mechanizmem przenikania wody przez beton - niezależnie od tego, czy występuje różnica ciśnień hydrostatycznych. W zasadzie, gdy chodzi o wodę, zwykły beton zachowuje się jak gęsta gąbka.

Jeden metr sześcienny zwykłego betonu wysokiej klasy absorbuje ok. 60 l wody w ciągu zaledwie 30 minut! Właśnie ta prędkość jest ważna, ponieważ ona bezpośrednio wpływa na poziom wilgotności np. w piwnicy lub początkuje proces korozji zbrojenia wskutek rozpuszczonych chlorków wprowadzanych do betonu razem z wodą np. w tunelu podmorskim czy w podporach mostu narażonych na pływy morskie albo wskutek topnienia lodu po zastosowaniu soli.

Nawet najlepszej jakości beton zawiera sieć porów i kapilar, co - bez odpowiedniej izolacji - może powodować wilgoć lub przecieki, a w efekcie niszczenie elementów wykończeniowych, tworzenie pleśni i zagrożenie dla zdrowia, zwłaszcza w środowisku ogrzewanym, gdzie wilgotny beton jest rajem dla rozwoju bakterii. Tam gdzie są obecne chlorki i tlen, następuje korozja zbrojenia; gdy w otaczającej glebie i wodzie gruntowej są siarczany, może nastąpić poważne uszkodzenie matrycy cementowej - w obu przypadkach prowadząc do nieopisanych zniszczeń w konstrukcji.

Co znaczy "wodoodporny"?

Normy wymagają, aby konstrukcje żelbetowe zapewniały stopień ochrony, warunki wewnętrzne i funkcjonalność wymaganą przez właścicieli i deweloperów.

Termin "wodoodporny" obejmuje zatem cały szereg pomysłów. Jeżeli dana konstrukcja ma przetrzymywać wodę, np. zbiornik wodny, to projektant może po prostu postawić wymagania konstrukcyjne zgodne z PN-B-03264:2002, która przewiduje ograniczenie wielkości powstających rys. Można to osiągnąć, stosując dobrej jakości zwykły beton, starannie łącząc elementy i zapewniając odpowiednie zbrojenie, dopuszczając występowanie wilgoci.

Jeśli jednak jest to obiekt mieszkalny lub przeznaczony do przechowywania delikatnych urządzeń elektronicznych lub cennych archiwaliów, wtedy jego zbudowanie według przepisów dotyczących zbiorników wodnych jest niewystarczające. Jest tak w szczególności, dlatego, że zwykły beton dobrej jakości ma słabą odporność na przenikanie pary wodnej.

Można rozpatrywać kilka stopni wodoodporności, których nie przewidują normy polskie, ale przewidują je np. normy brytyjskie, wszystkie luźno zdefiniowane w czterech kategoriach w normie BS 8102.

Na najniższym poziomie, kategoria 1, znajduje się termin "wodoszczelny", co oznacza tyle, że woda nie przecieka swobodnie przez beton. Na wyższych poziomach, kategorie 3 i 4, jest pojęcie "odporny na wilgoć", które wymaga nie tylko braku widocznych przecieków, ale także bardzo wysokiej odporności na przenikanie pary wodnej. Ma to zastosowanie niezależnie od występowania lub braku ciśnienia hydrostatycznego.

Beton wodoodporny Beton "wodoszczelny" a "wodoodporny"

Norma PN-EN 934-2:2001 określa metody badań absorpcji kapilarnej według PN-EN 480-5:1999 dla "domieszek wodoodpornych". Wymagane jest wstawienie do wody o głębokości 3 mm próbek w kształcie graniastosłupów o wymiarach 40 x 40 i wysokości 160 mm. Co ciekawe, próbki zwykłego betonu stają się całkowicie nasiąknięte po kilku godzinach. Fotografia pokazuje próbkę kontrolną zwykłego betonu oraz próbkę z domieszką "wodoodporną" po 12 godzinach.

Musimy tu wyraźnie stwierdzić, że wpływ materiałów zastępczych wobec cementu (*1) oraz domieszek redukujących wodę, choć może pozornie poprawić odporność na przepuszczalność wody pod ciśnieniem, może faktycznie tworzyć strukturę cieńszych kapilar, a w efekcie znacznie podwyższone "ssanie" wody przez kapilary, tym samym przenikanie wody przez beton drogą absorpcji kapilarnej będzie przyspieszone. "... im cieńsze pory w nasiąkniętym betonie, tym mniejsza jest jego przepuszczalność. Im cieńsze pory, tym większe powstaje ciśnienie kapilarne, a tym samym większe przenikanie wody ..." (*2)

*1 Pucolany są to materiały zawierające reaktywną krzemionkę i/lub korund, które same w sobie mają słabe lub brak właściwości wiążących, ale w obecności wody reagując z wodorotlenkiem wapnia ścinają się i twardnieją jak cement, czyli same jako takie niczego nie powodują. Na przykład popioły lotne, które są produktem ubocznym elektrowni węglowych; rozdrobniony żużel wielkopiecowy, czyli produkt uboczny hutnictwa stali, czasem nazywany GGBS lub żużlem; pył krzemionkowy - produkt uboczny produkcji mikroprocesorów, znany też jako CSF; oraz metakaolin - produkt związany z przemysłem wyrobów porcelanowych.

*2 Dr Andrew Butler, Transport Research Laboratory (TRL), 'Absorpcja kapilarna betonu' (Beton lipiec/sierpień 1997)


Absorpcja kapilarna, a przepuszczalność pod ciśnieniem


Przepuszczalność jest miarą przepływu pod wpływem ciśnienia zewnętrznego i jest właściwością materiałów nasączonych: im cieńsze są pory w betonie nasączonym, tym niższa jest jego przepuszczalność. Ale też odwrotnie: im cieńsze są pory, tym większe powstaje ciśnienie kapilarne i tym samym większa głębokość penetracji oraz prędkość wnikania wody.

Powstaje pytanie: jak ważna jest "przepuszczalność pod ciśnieniem" w porównaniu do absorpcji kapilarnej?

"Obliczenia głębokości penetracji wody podczas zwilżania wykazały, że prędkość absorpcji kapilarnej jest rzędu miliona razy większa niż przepuszczalność" (*1).

Zatem, gdy rzecz dotyczy betonu odpornego na wilgoć, "przepuszczalność pod ciśnieniem" jest bez znaczenia, dopóki nie uwzględni się absorpcji kapilarnej. Jest wobec tego zrozumiałe, że teoria jakoby woda przenikała przez beton zależnie od jej ciśnienia jest całkowitym mitem.

*1 Dr Andrew Butler, Transport Research Laboratory (TRL), 'Absorpcja kapilarna betonu' (Beton lipiec/sierpień 1997)


Jak zwykły beton może być odporny na wilgoć?


Tradycyjne podejście polegało na próbach "owinięcia" betonu jakąś "wodoodporną powłoką", czy to jako izolowanie fundamentów, czy jako zewnętrzna membrana, pokrycie powierzchniowe czy też jako struktura warstwowa w przypadku dachu. Inne podejście to po prostu pogodzić się, że budowla będzie nieuchronnie przeciekać i zastosować system odpływowy wewnątrz.

Membrany, izolowanie i pokrycie powierzchniowe są niezmiennie słabymi rozwiązaniami, trudnymi do stosowania i bardzo zależne od umiejętności wykonawcy w zapewnieniu ich ciągłości. Jeśli takie systemy zaporowe ulegną uszkodzeniu, może się okazać, że są one po niekorzystnej stronie konstrukcji (w przypadku izolacji fundamentów), mocno ograniczającej możliwości naprawy. Wada może być skutkiem złego łączenia, wżerów, uszkodzenia podczas zasypywania wykopu lub po prostu złego wykonawstwa. Przenikanie wody lub wilgoci do wewnątrz może następować w miejscu odległym od właściwego punktu uszkodzenia systemu ochronnego.

W przypadku konstrukcji z odprowadzaniem wody występuje strata powierzchni użytkowej oraz kłopoty z konserwacją, gdyż problem może powstać niespodziewanie, np. zepsuta pompa, zamulone kanały odpływowe, przeciążenie wskutek awarii pobliskiej magistrali wodnej lub wskutek podnoszącego się lustra wody. Kiedy tylko taki system zawiedzie, woda będzie swobodnie wpływać do wnętrza obiektu, powodując nieopisane straty.

Próby naprawy uszkodzonego systemu zaporowego lub odpływowego mogą powodować nie tylko znaczne opóźnienia w przekazaniu obiektu, ale także będą kłopotem dla właściciela, a koszt naprawy może być nieproporcjonalny do pierwotnego kosztu wykonania takiego systemu.


Czy nie ma lepszego rozwiązania? Być może


Gdyby mógł być wykonany beton, który miałby "wrodzoną" wodoodporność, odporność na wilgoć i korozję, branża budowlana nie musiałaby polegać na ryzykownych pomysłach stosowania membran, pokryć czy innych tymczasowych systemów ochronnych. Ten pomysł nie jest nowy; w ciągu lat pojawiło się wiele "tak zwanych" integralnych systemów uodparniających na wodę, które podobno czynią beton wodoodpornym. Wiele z nich okazało się być bardzo ograniczonymi pod względem czasu utrzymywania swoich właściwości z powodu zbyt słabego lub braku doceniania mechanizmu przenikania wody wskutek absorpcji kapilarnej.

Aby zapewnić skuteczny i niezawodny system integralnej odporności na wilgoć, musi on spełniać następujące ważne wymagania:


Profesjonalna powinność dbałości i odpowiedzialności!


Wybór dowolnego produktu budowlanego musi być prowadzony starannie, a dotyczy to szczególnie wodoodporności budowli betonowych. Zaniedbania pod tym względem były przedmiotem wielu reklamacji i sporów, czego nie życzy sobie żaden profesjonalista.

Ten problem jest zgrabnie podsumowany w stwierdzeniu Johna Ruskina (1819 - 1900): "Nie ma chyba na świecie takiej rzeczy, żeby ktoś nie mógł zrobić jej trochę gorzej i sprzedać trochę taniej, a ludzie, którzy w swoich zakupach kierują się tylko ceną, są dla tego kogoś legalną ofiarą"

Aby zademonstrować ten pogląd, Building Research Establishment w Anglii przeprowadził testy na zlecenie British Standards Institution, z zamiarem znalezienia możliwości stworzenia normy na integralne domieszki wodoodporne do betonu (*3).

Dostawców takich domieszek poproszono o próbki ich produktów do badań. Przeprowadzono 15 różnych testów na każdym z 9 dostarczonych produktów i porównano z próbką kontrolną. Większość badanych wyrobów miała gorsze wyniki niż próbka kontrolna w więcej niż 8 testach.

Spośród 9 zbadanych tzw. domieszek "wodoodpornych" tylko jedna przewyższała próbkę kontrolną i pozostałe wyroby we wszystkich 15 testach!

*3 Badania domieszek wodoodpornych do betonu, 1987. B W Adderson, M H Robertson. Building Research Establishment Raport N159/85


Podsumowanie


Wodoodporny = wodoszczelny + odporny na wilgoć. Jeśli wilgoć lub wysokie poziomy wilgotności nie mają dla Was znaczenia, wtedy wystarczy wodoszczelność. Jeżeli np. ktoś chce mieć prawdziwie suchą piwnicę lub tunel albo budowlę odporną na korozję, oznacza to, że chce, aby były one wodoodporne.

Najważniejsze w budowlach z żelbetu jest, aby od razu poprawnie je zaprojektować i zbudować, gdyż niewiele jest sensu w określaniu projektowanego czasu życia na 100 lat, kiedy już nazajutrz po zakończeniu budowy trzeba zaczynać remonty.

Przedwczesne niszczenie konstrukcji żelbetowych na całym świecie jest dużym zmartwieniem wskutek wielkich sum, jakie muszą być przeznaczone na ich przyszłą konserwację lub przebudowę.

Beton wodoodporny Czy dotyczy to milionów dolarów wydawanych rocznie w Ameryce Północnej na remonty konstrukcji betonowych ...

… czy na Bliskim Wschodzie, Dalekim Wschodzie, Afryce czy Europie, większości tych problemów można by uniknąć.



Remont mostu Öland Bridge wykonany w 2005 roku po ok. 15 latach eksploatacji, obejmujący roboty renowacyjne skorodowanych filarów, wymianę 19 spoin i odnowienie balustrad kosztował:

"… dwukrotnie więcej niż koszty budowy tego mostu liczone w cenach bieżących ".

Czyli, jak miał powiedzieć menedżer tego projektu:

"Kupuj tanio, remontuj drogo"


Proponowane strony z dodatkowymi informacjami:


Zrób to od razu dobrze

cementaid.pl

www.cementaid.pl


Copyright © K Howes & J McDonald 2006. Wszelkie prawa zastrzeżone