Wodoszczelność betonu, inaczej określana jako jego wodoprzepuszczalność, to zdolność materiału do opierania się przepływowi wody pod ciśnieniem. Jest to kluczowa właściwość betonu, szczególnie w konstrukcjach, które są narażone na działanie wilgoci, deszczu czy podziemnych wód gruntowych. Odporność betonu na wodę jest ściśle powiązana z jego porowatością, stopniem zagęszczenia, układem pustek kapilarnych oraz ewentualnymi spękaniami i mikrospękaniami.
Znaczenie badania wodoszczelności betonu
Wodoszczelność betonu ma istotne znaczenie z punktu widzenia trwałości konstrukcji inżynieryjnych, takich jak mosty, tunele, fundamenty i inne obiekty narażone na działanie wody. Przepuszczalność wody może prowadzić do korozji stalowego zbrojenia, przyspieszonego starzenia się materiału oraz pojawiania się rys, które osłabiają wytrzymałość konstrukcji. Z tego względu badanie wodoszczelności betonu jest kluczowe dla zapewnienia długowieczności obiektów budowlanych.
Mechanizmy odpowiedzialne za wodoszczelność betonu
Wodoszczelność betonu zależy od kilku czynników, które mają bezpośredni wpływ na przepływ wody przez materiał. Do najważniejszych z nich należą:
- Porowatość – im mniejsza porowatość betonu, tym mniej przestrzeni dla wody do przemieszczania się przez jego strukturę.
- Zagęszczenie – odpowiednio zagęszczony beton ma mniej pustek, przez co jest mniej podatny na wnikanie wody.
- Kapilarność – układ i wielkość pustek kapilarnych w betonie decyduje o tym, w jakim stopniu woda może przenikać do wnętrza materiału.
- Spękania i mikrospękania – obecność rys, zarówno powierzchniowych, jak i wewnętrznych, znacząco zwiększa przepuszczalność betonu dla wody.
Normy i standardy dotyczące wodoszczelności betonu
Zgodnie z obowiązującymi normami budowlanymi, takimi jak PN-EN 206, mrozoodporność i nasiąkliwość betonu tracą na znaczeniu jako wymogi normowe, podczas gdy badanie wodoszczelności betonu pozostaje jednym z kluczowych parametrów oceny jakości betonu. Badania tego rodzaju wykonuje się zarówno na próbkach pobranych podczas betonowania, jak i na próbkach wyciętych z już istniejących konstrukcji.
Metody badania wodoszczelności betonu
Badanie wodoszczelności betonu można przeprowadzać za pomocą różnych metod, zarówno bezpośrednich, jak i pośrednich. W tej sekcji omówimy dwie podstawowe metody:
Metoda 1: Badanie przepuszczalności wody przez beton (wg normy PN-88/B-06250)
W metodzie tej ocenia się wodoszczelność betonu poprzez badanie jego odporności na przepływ wody pod ciśnieniem. Badanie wykonuje się na rdzeniowych próbkach betonu o średnicy 100 mm i długości 150 mm, wyciętych z badanego elementu konstrukcyjnego. Procedura polega na stopniowym zwiększaniu ciśnienia wody, które oddziałuje na próbkę, aż do momentu wystąpienia przesiąkania.
Stopnie wodoszczelności betonu:
- W2 – ciśnienie 0,2 MPa
- W4 – ciśnienie 0,4 MPa
- W6 – ciśnienie 0,6 MPa
- W8 – ciśnienie 0,8 MPa
- W10 – ciśnienie 1,0 MPa
- W12 – ciśnienie 1,2 MPa
Badanie trwa kilka dni, a ostateczny wynik określa się na podstawie liczby próbek, które nie wykazują przesiąkania przy danym ciśnieniu. Beton o stopniu wodoszczelności W8 jest uznawany za odpowiednio wodoszczelny do zastosowań w mostach i innych obiektach narażonych na wilgoć.
Metoda 2: Badanie głębokości penetracji wody pod ciśnieniem (wg normy PN-EN 12390-8)
Kolejną metodą badania wodoszczelności betonu jest ocena głębokości penetracji wody pod ciśnieniem. W tej procedurze próbkę betonu poddaje się ciśnieniu 0,5 MPa przez okres 72 godzin (3 doby). Po zakończeniu testu próbkę się rozłupuje i mierzy głębokość, na jaką woda wniknęła do wnętrza betonu.
Jeżeli głębokość penetracji jest mniejsza niż 50 mm, beton uznaje się za wodoszczelny. Wynik ten świadczy o zdolności betonu do skutecznego przeciwstawienia się przepływowi wody pod wysokim ciśnieniem, co ma kluczowe znaczenie dla trwałości konstrukcji narażonych na stały kontakt z wodą.
Nieniszczące metody badania wodoszczelności betonu
Obok tradycyjnych metod badawczych istnieją również techniki nieniszczące, które umożliwiają ocenę wodoszczelności betonu bez uszkadzania badanych próbek lub elementów konstrukcyjnych. Jedną z takich metod jest metoda GWT (Gravimetric Water Test).
Metoda GWT
Metoda GWT to nieniszcząca technika pozwalająca na ocenę wodoszczelności betonu, powłok lub fug bez konieczności wycinania próbek. Zasada działania metody polega na zamocowaniu szczelnej komory ciśnieniowej na powierzchni badanej konstrukcji, a następnie wypełnieniu jej wodą pod ciśnieniem. Mierzy się ubytek wody wnikającej w podłoże, a wyniki przedstawia się w postaci wartości przepływu cieczy wyrażonej w mm/sek.
Zastosowanie metody GWT:
- Betonowe powierzchnie pionowe i poziome
- Powłoki wodoszczelne
- Ściany ceglaste
- Spoiny i fugi
- Uszczelnienia styków technologicznych
Metoda GWT jest szczególnie przydatna w ocenie istniejących konstrukcji, gdzie tradycyjne metody niszczące byłyby trudne do zastosowania. Dzięki możliwości pomiaru na powierzchniach o różnych kształtach (np. kolumny, słupy) oraz stosunkowo krótkiemu czasowi badania, technika ta zyskuje na popularności w budownictwie inżynieryjnym.
Podsumowanie
Wodoszczelność betonu jest jedną z kluczowych właściwości decydujących o jego trwałości, szczególnie w konstrukcjach narażonych na działanie wody. Różne metody badania, zarówno niszczące, jak i nieniszczące, pozwalają na ocenę stopnia wodoszczelności betonu i powłok stosowanych w budownictwie. Dzięki odpowiedniemu badaniu wodoszczelności można zapewnić długowieczność konstrukcji, minimalizując ryzyko jej uszkodzenia przez wodę i związane z nią czynniki degradacyjne.
Literatura:
- PN-EN 12390-8: „Badania betonu. Część 8: Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem”
- PN-88/B-06250: „Beton zwykły” (norma wycofana i zastąpiona przez PN-EN 206)
- Zalecenia GDDP dotyczące oceny jakości betonu „in-situ” w istniejących konstrukcjach mostowych
