Постоянное расширение непроницаемых материалов в строительстве (асфальт, бетон) и сельскохозяйственном выращивании предотвращает попадание дождевой воды в почву. В балансе природной экосистемы испарение воды (72 %) перевешивает сток и утечку, в то время как в случае городских агломераций все наоборот, т.е. отток преобладает (54%) над испарением и утечкой воды. Поэтому необходимо активизировать усилия по развитию систем управления водными ресурсами в строительном секторе. И одним из инструментов является водопроницаемый бетон.
Водопроницаемый бетон (по-английски pervious concrete, сокращенно PC) широко используется с 1980-х годов в различных вариациях, особенно в США, Японии и скандинавских странах (Финляндия) из-за его многочисленных преимуществ. До сих пор он успешно применялся в основном на менее частых дорогах, автостоянках, тротуарах, дворах, подъездных путях, дорогах для гольфа, подпорных стенах, канализации, мощении и т. д.
Необходимо различать водопроницаемый бетон и бетон флуоресцентный или дренажный. Водонепроницаемый никак нельзя спутать с прокатными бетонами. Дренажный бетон имеет тенденцию использоваться в основном в качестве опорной части конструкции, водопроницаемый бетон имеет значительно более сложную конструкцию. Это не просто один слой, а слой с плавным прохождением воды с необходимостью придерживаться принципов, таких как строительство ниже уровня участка, который не замерз или поддержание толщины насыпи из слоев.
«Формул» для производства водопроницаемого бетона много, материал до сих пор является предметом исследований сотен исследовательских центров по всему миру. В принципе, в случае производства РС используются те же материалы, что и для обычного бетона, за исключением того, что мелкий заполнитель обычно полностью исключается, а сортировка грубого заполнителя очень точна с целью улучшения свойств отверждения. В результате получается смесь, которая требует различных возможностей при смешивании, размещении, уплотнении или отверждении. Свойства полученной смеси менее водоотталкивающие, чем в обычной бетонной смеси, и для достижения желаемых результатов необходим строгий контроль дозы всех компонентов.
Как и в случае с традиционными бетонными смесями, портландцемент и другие смешанные цементы могут использоваться в качестве связующего вещества для водопроницаемой бетонной смеси. В таком бетоне тщательно контролируемое количество воды и цементных материалов используется для создания пасты, которая образует толстое покрытие вокруг агрегированных частиц. Использование достаточного количества пасты для связывания крупных частиц вместе создает систему взаимосвязанных полостей, которые хорошо проницаемы. В качестве аксессуаров часто используются цементные материалы, такие как кремнезем, летучая зола, пузолан и доменный шлак, которые увеличивают срок хранения материала за счет уменьшения растрескивания, а также желаемой проницаемости.
Прочность ПК может быть максимизирована, среди прочего, путем установки базовых уровней или мелких заполнителей под бетоном. Из химических примесей, в случае водопроницаемого бетона, как правило, используются замедлители и добавки, стабилизирующие гидратацию.
Свойства водопроницаемого бетона
Физические характеристики водопроницаемого бетона очень четко отличаются от характеристик обычного бетона. В случае с PC, конечно, желательна очень высокая водо- и воздухопроницаемость. Таким образом, значения пористости весьма существенны для переноса жидкости через водопроницаемый бетон. Вентиляционные отверстия между зернами в бетоне образуются путем использования узкой фракции зерен, образующих сплошные полости. Эффективная норма пространства 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).
Однако из исследований логично и немало, что с повышением уровня пористости снижается прочность бетона, его эластичность при изгибе и давлении (минимально необходимая прочность на сжатие должна составлять 40 МПа), устойчивость бетона к морозу, истиранию и истиранию, а значит, и общая долговечность бетона на подвижных дорогах. Вот почему исследования водопроницаемого бетона остаются актуальными.
Плюсы и минусы водопроницаемого бетона
Преимущества
Использование водопроницаемого бетона в первую очередь уменьшит дренаж воды в канализационную систему, тем самым естественным образом пополняя уровень грунтовых вод и, таким образом, устраняя загрязняющие вещества, такие как углеводороды из асфальтовой плитки и уплотнений, которые могут загрязнять речные бассейны и наносить ущерб экосистеме, как в случае с искусственным сбором дождевой воды и массовыми сбросами в водотоки (исследования показывают, что что 97-99% масел, вводимых в проницаемые бетоны, улавливаются и естественным образом биоразлагаются).
Водопроницаемые бетонные ландшафты также ценятся за их вторичные свойства, такие как общее улучшение качества воды, вклад в увеличение окружающей растительности и общее улучшение прилегающей экосистемы.
ПК, возможно, является более экономичным вариантом армирования территорий, он снижает первоначальные затраты на строительство, устраняет необходимость в канализационных заключенных, снижает затраты на установку подземных труб и дренажных стоков, а также не требуется инвестировать в землю с целью строительства удерживающих прудов или систем фильтрации. Таким образом, домовладельцы могут использовать окружающую землю значительно более эффективно и максимизировать отдачу от своих отложений.
Водопроницаемые пути способны выдерживать давление, превышающее 20,7 МПа, через все препятствия (например, пористость выше стандарта), т.е. они достаточно прочны для возможного въезда пожарной машины. С точки зрения водителя автомобиля на дороге, текстурированная конечная поверхность проницаемого бетона также очень выгодна. При движении в более сложных погодных условиях, таких как дождь или снег, проницаемый бетон повышает безопасность вождения. Дождь впитывается в бетон, он не остается на поверхности, тем самым исключая скопление воды и тем самым значительно снижая риск так называемого аквапланирования на мокрых дорогах.
Недостатки
Следует сказать, что РС все еще в основном менее долговечен для своих высоких значений пористости, чем обычные бетоны, которые обычно используются на частых дорогах высших классов. Также известно, что открытый пористый бетон обладает недостаточной жесткостью по сравнению с традиционными бетонными сокровищами.
В районах с более прохладным климатом, приложения для РС могут быть весьма проблематичными. Срок службы пористого бетона сокращается из-за длительного повреждения при регулярном замерзании и оттаивании воды, которая не может стекать сбоку из пористого поверхностного слоя. Тем не менее, исследования, показывают, что специальный бетон, разработанный для северных климатических условий, может иметь срок службы более 15 лет.
Также необходимо напомнить, что существуют также потенциальные проблемы с возможным засорением проницаемого бетона. На поверхности ПК может скапливаться масса растительности, что может привести к его закупорке. Однако эта проблема легко решается подметанием или пылесосом. Обследования показали, что напорная очистка бетона полностью восстанавливает первоначальную пористость засоренного проницаемого бетона.
