Заведующий кафедрой технологии строительных материалов и метрологии СПбГАСУ, член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор Юрий Пухаренко, ассистент кафедры, аспирант Георгий Хренов и аспирант кафедры Максим Кострикин разработали способ определения водонепроницаемости бетона, который предусматривает измерение скорости фильтрации воды без учёта поверхностного слоя образца, то есть в толще бетона, куда вода под давлением подаётся через предварительно выбуренное тупиковое отверстие (шпур).

• Предложенный способ позволяет избежать искажения получаемого результата и обеспечить точность определения водонепроницаемости, сохраняя при этом простоту и быстроту испытания.

Об изобретении рассказывает Юрий Пухаренко.

– Юрий Владимирович, в чём важность и актуальность данного направления исследований? 

– Темпы строительства в настоящее время постоянно возрастают, а нормы ужесточаются. Система контроля качества, в том числе методы испытаний строительных материалов, должна соответствовать этим условиям. Поэтому такие разработки, как наша, развивающие методы и совершенствующие средства контроля качества в строительстве, являются актуальными и востребованными.

Для определения водонепроницаемости бетона существует ряд прямых и косвенных методов, часть из которых представлена в действующем стандарте (ГОСТе). 

При выполнении научных исследований или проведении работ по обследованию строительных конструкций мы часто сталкиваемся с необходимостью испытаний бетонов на водонепроницаемость и при этом всё более ощущаем определённые недостатки существующих методов, главные из которых – высокая трудоёмкость, значительная продолжительность по времени и недостаточная точность.

Мы пришли к мысли о необходимости и возможности определения водонепроницаемости по скорости фильтрации воды через стенки шпура, предварительно выбуренного или высверленного в бетоне. Наше техническое решение защищено патентом на изобретение.

– Что представляют собой прямые и косвенные методы определения водонепроницаемости бетона?

– Прямые методы состоят в сквозной фильтрации воды через значительный объём бетона, например, через образец высотой 150 мм и диаметром 150 мм, с измерением различных параметров. Это делает прямые методы точными и надёжными, но влечёт за собой значительные затраты времени и сил, использование установок, которые занимают существенную часть полезной площади в лаборатории, и, самое главное, не позволяет испытывать бетон в конструкции. Прямые методы позволяют получать точный результат, но являются весьма трудозатратными и длительными: на одно испытание может уходить неделя.

• Косвенные методы, основанные на измерении скорости фильтрации воды через бетонный образец, напротив, просты в исполнении, не требуют много времени, но точность и воспроизводимость результатов при этом недостаточна. Это связано с тем, что в процессе испытания вода фильтруется в том числе и через поверхностный слой бетонного образца, состав и свойства которого существенно отличаются от остального объёма материала.

– В чём значение вашего изобретения?

– Наша разработка позволяет проводить испытания и определять водонепроницаемость не только образцов бетона, но и непосредственно конструкции, что ещё больше повышает достоверность результата. Это весьма актуально в связи с развитием системы технического контроля в строительстве и постепенным ужесточением норм. Практическое применение изобретения состоит в его внедрении в деятельность научно-исследовательских и строительных лабораторий, для которых это представляет технико-экономический интерес.

– Расскажите, пожалуйста, подробнее о принципиальных новшествах вашей разработки.

– Изобретение является развитием ряда известных, в том числе стандартизированных, способов определения водонепроницаемости бетона по скорости фильтрации воды через образец. При этом в предлагаемом методе заложены два новшества. Во-первых, процесс фильтрации воды осуществляется через стенки заранее выбуренного в образце или в конструкции шпура, что исключает влияние поверхностного слоя бетона с нехарактерным составом и структурой и значительно повышает точность результатов. Во-вторых, скорость фильтрации воды определяется опосредованно через скорость падения давления в замкнутой гидросистеме, что гораздо проще, удобнее и требует меньших трудозатрат.

• Для реализации предлагаемого способа разработано переносное устройство, в состав которого входит специальный металлический анкер, главная конструктивная особенность которого состоит в наличии уплотнительного кольца, позволяющего герметизировать шпур (обязательное условие для успешного проведения испытания), а также зафиксировать сам анкер в шпуре, препятствуя его перемещению. Таким образом, применяемый в составе устройства анкер может использоваться многократно.

Сущность методики состоит в следующем. В выбуренный или высверленный в образце или конструкции шпур устанавливается анкер, через который под давлением подаётся вода, фильтрующаяся через стенки шпура и проникающая вглубь бетона. В результате количество воды в гидросистеме устройства уменьшается, что вызывает снижение давления. При этом чем ниже водонепроницаемость бетона, тем быстрее фильтруется вода и, соответственно, быстрее наступает снижение давления в системе, которое замеряется при помощи манометра и секундомера. Для практической реализации методики разработана таблица, по которой значение скорости можно перевести в марку бетона по водонепроницаемости.

– Существуют ли в мире подобные разработки?

– Учёные и изобретатели по всему миру непрерывно ведут работу в этой области ещё с середины прошлого века. Тем не менее, ни в технической, ни в нормативной литературе мы не обнаружили каких-либо значимых новшеств по данной теме за последние годы.

• На этом фоне наше изобретение определённо выделяется и открывает новые возможности как для строительных лабораторий, так и для научных работников.

– Заинтересовались ли вашим изобретением компании-производители бетона или строительные компании?

– Мы пока не представляли своё изобретение широкой аудитории из числа строителей или производителей железобетонных конструкций. Но теперь, когда наш метод защищён патентом, это, безусловно, будет сделано. Однако в научном сообществе интерес к разработке однозначно высок, о чём свидетельствуют вопросы коллег после наших выступлений на семинарах и конференциях, а также уже поступающие предложения о сотрудничестве.