Применение пористых водопроницаемых бетонов

Интенсивный рост применения непроницаемых строительных материалов при возведении объектов транспортной инфраструктуры (асфальтобетон, цементобетон) и сельскохозяйственных комплексов способствуют предотвращению попадания дождевой воды в почву. В балансе природной экосистемы испарение воды (73 %) превосходит сток и утечку, одновременно с этим в городской среде всё иначе, т.е. отток преобладает (55%) над испарением и утечкой воды. Исходя из этого появилась потребность в развитии систем управления водными ресурсами в строительной сфере. И одним из инструментов решения этой проблемы является применение покрытий из водопроницаемого бетона.

Водопроницаемый бетон нашел свое практическое применение уже в 1980-х годах в различных сферах, в частности в США, Японии, странах Западной Европы и скандинавских странах вследствие его многочисленных преимуществ. По сегодняшний день этот материал находит применение при строительстве частных дорог, автостоянок и парковок, тротуаров, дворовых проездов, велосипедных и пешеходных дорожек, дорожек для гольфа и прочих объектов.

«Формул» для приготовления водопроницаемого бетона множество. Этот строительный материал до сих пор является предметом исследований многих научно-исследовательских центров по всему миру. По сути, в для производства водопроницаемого бетона используются те же материалы, как и для обычного бетона, за исключением того, что мелкий заполнитель, как правило, полностью исключается, а дозировка крупного заполнителя (щебень и гравий) тщательно регулируется с целью достижения улучшения свойств отверждения бетона. В итоге получается смесь, требующая различных возможностей при смешивании, размещении, уплотнении или отверждении. Водоотталкивающие свойства полученной бетонной смеси уступают обычной бетонной смеси, и для достижения желаемых результатов необходимо строго контролировать дозировку всех компонентов.

Портландцемент и прочие смешанные цементы могут использоваться в качестве гидравлического вяжущего для приготовления водопроницаемой бетонной смеси аналогично традиционным бетонным смесям. В таком бетоне тщательно выверенное количество воды и цементного компонента используется для создания пасты, образующей толстое покрытие вокруг агрегированных частиц минерального заполнителя. Использование необходимого количества пасты для связывания крупных частиц вместе создает систему взаимосвязанных полостей, которые хорошо проницаемы и пропускают воду. При производстве пористого бетона в качестве добавок часто применяются цементные материалы, такие как кремнезем, летучая зола, пузолан и доменный шлак, увеличивающие срок хранения материала за счет снижения растрескивания, а также желаемой проницаемости. Прочность водопроницаемого бетона может быть увеличена, среди прочего, за счёт установки базовых уровней или мелких заполнителей под бетоном. Из химических примесей, в случае водопроницаемого бетона, как правило, используются замедлители и добавки, стабилизирующие гидратацию.

Физические характеристики водопроницаемого пористого бетона всё же отличаются от характеристик обычной бетонной смеси. Для водопроницаемого бетона характерна высокая водопроницаемость и воздухопроницаемость. В связи с этим значение пористости является важнейшей характеристикой для фильтрации жидкости через водопроницаемый бетон. Вентиляционные отверстия между зернами в бетоне образуются путем использования узкой фракции зерен, образующих сплошные полости. Открытая пористость для удовлетворительного проникновения воды составляет 15-30 %. Зазоры в конструкции составляют в среднем 1-8 мм. Поток воды обычно составляет около 0,34 см/с, что составляет 200 л/м2/мин (но в некоторых случаях гораздо больше, может достигать до 1000 л/м2/мин).

Впрочем исходя из данных исследований, очевиден вывод, что повышение уровня пористости обуславливает снижение прочности бетона. Как правило, применяемые в строительстве водопроницаемые бетонные смеси обладают значениями прочности на сжатия в пределах 10-25 МПа и прочности на растяжение при изгибе в пределах 1,5-3 МПа. Также высокая водопроницаемость бетона обратно пропорциональна значениям морозостойкости и стойкости к истиранию. Поэтому исследования вопроса повышения долговечности покрытий из водопроницаемого бетона остаётся актуальным.

Самая проницаемая тротуарная плитка выглядит как попкорн. Заполнитель одинакового размера, попадающий в узкую градацию заполнителя, приводит к бетону с открытыми пустотами, которые способствуют быстрому дренажу больших объемов воды. Некоторым нравится натуральный, грубый вид простого проницаемого бетона. Но для тех, кто хочет другого вида, есть несколько вариантов повышения эстетики. Обработка включает окраску, штамповку, стыковку и шлифование.

Применение водопроницаемых бетонов в первую очередь снижает дренаж воды в канализационную водосточную систему, тем самым естественным путём пополняя уровень грунтовых вод и, как результат, устраняя загрязняющие вещества, такие как углеводороды, антигололёдные реагенты, масла, ГСМ , которые загрязняют речные бассейны и наносят ущерб экосистеме, как в случае с искусственным сбором дождевой воды и массовыми сбросами в водотоки (результаты исследования показывают, что 97-99% масел, вводимых в проницаемые бетоны, улавливаются и естественным образом биоразлагаются).

Водопроницаемые бетоны является более экономичным вариантом возведения дорожных покрытий. Покрытия из этого материала требуют меньших первоначальных затрат на строительство, поскольку, отпадает необходимость в устройстве дождевой канализационной системы, тем самым, снижаются затраты на установку подземных труб и дождеприёмных лотков. К тому же нет нужды вкладывать деньги в землю с целью строительства удерживающих прудов или систем фильтрации. Исходя из этого, владельцы земель могут использовать окружающую территорию значительно более эффективно.

Впрочем покрытия из водопроницаемого бетона способны выдерживать существенные нагрузки, превышающее 20 МПа, т.е. они достаточно прочные для возможного въезда пожарной машины или тяжелой строительной техники. Если эти нагрузки носят не интенсивный характер, то их воздействие не принесёт ущерба дорожному покрытию. С точки зрения водителей автомобилей на дороге, текстурированная финишная поверхность покрытия из проницаемого бетона также имеет свои плюсы. При движении в сложных погодных условиях, таких как дождь или снег, проницаемый бетон повышает безопасность дорожного движения. Дождевые осадки и тающий снег впитываются в бетон т.е. он не остается на поверхности, тем самым исключается скопление воды, а стало быть значительно снижается риск так называемого аквапланирования на мокрых дорогах.