Minilección de impermeabilización | Popularización del conocimiento: ¿Cuál es el culpable de la filtración de hormigón? Aprenda sobre los poros capilares y los poros de gel

El hormigón es el principal material base para todo tipo de construcciones. Se elabora mezclando cemento, arena, piedra, agua y, cuando sea necesario, aditivos y aditivos minerales en proporciones adecuadas, para luego mezclar, moldear, curar y endurecer. Por tanto, tiene un cierto grado de densidad. Los productos de hidratación del cemento (como el gel CSH) llenan los espacios entre los agregados, lo que teóricamente parece impedir la penetración del agua.

Sin embargo, durante el proceso de secado y endurecimiento del hormigón ordinario, debido a la evaporación del agua y los cambios de volumen causados ​​por la hidratación del cemento, inevitablemente se forman pequeños poros capilares y poros de gel . Estos poros constituyen vías para la penetración de agua y otras sustancias nocivas.

Diámetros de poro en hormigón (clasificados aproximadamente):

• Entre ellos, los capilares menores de 0,1 μm desempeñan un papel importante en la resistencia y la permeabilidad.

• Los capilares mayores de 1 μm son los canales principales para la migración de agua e iones.

• Poros de gel : < 0,002 μm, existiendo principalmente en el interior de los productos de hidratación del cemento. Pueden entrar moléculas de agua, pero la penetración es extremadamente lenta.

• Poros capilares : 0,01 μm a 10 μm . Estos son los poros clave que afectan la permeabilidad y resistencia del hormigón.

• Defectos macroscópicos como grietas y burbujas de aire : > 10 μm, hasta el nivel milimétrico.

Microfisuras y poros a escala de 5 µm

Los numerosos y diminutos capilares y poros inherentes al hormigón, junto con la compactación desigual durante la construcción que provoca la formación de panales y huecos, permiten que la humedad impregne naturalmente la estructura y sea transportada al interior.

Poros capilares : los principales canales para la penetración de la humedad.

Los experimentos han demostrado que los poros con un diámetro inferior a 25 nm y los poros cerrados tienen poco impacto sobre la impermeabilidad del hormigón. Por ello, en el campo de la investigación sobre impermeabilización y prevención de filtraciones, solemos centrarnos más en los poros capilares.

En pocas palabras: los capilares son el 'principal problema', ya que sirven como canales principales para que el agua y los iones nocivos (como los iones de cloruro y sulfato) penetren en el interior del hormigón.

Bajo presión o acción capilar, el agua líquida puede migrar con relativa libertad en capilares interconectados. Incluso si el tamaño (diámetro de poro) de los capilares es pequeño y su conectividad (complejidad torsional) es compleja, la migración de iones aún puede ocurrir en el concreto bajo las condiciones reales de construcción. . Los iones cloruro, que causan la corrosión del acero, y los iones sulfato, que causan la erosión del concreto, pueden disolverse en agua y transportarse profundamente dentro del concreto a través de estos canales. Al mismo tiempo, el hormigón se enfrenta inevitablemente a daños por congelación y descongelación : el agua que se filtra en los capilares aumenta su volumen cuando se congela, lo que genera tensión interna, y los ciclos repetidos provocan que el hormigón se desconche y se agriete. Además, existe una reacción álcali-agregado : el agua puede actuar como medio, transportando álcali a los agregados reactivos a través de los canales, lo que hace que el concreto se expanda y se agriete, lo que en última instancia provoca grietas y daños que se extienden desde adentro hacia afuera.

Por lo tanto, las estrategias centrales para la impermeabilización y prevención de filtraciones, los materiales seleccionados y las soluciones del sistema están estrechamente relacionados con los poros capilares del hormigón.

1. Material impermeabilizante cristalino penetrante

La idea es que las sustancias activas del material penetren con agua en los capilares y reaccionen con los productos de hidratación del cemento para formar cristales aciculares insolubles en agua que llenan y bloquean continuamente los capilares y las microfisuras.

2. Sellado de superficies y materiales hidrofóbicos.

El enfoque implica el uso de agentes hidrófugos de silicona, revestimientos impermeables de polímeros y morteros impermeables para formar una película impermeable o hidrófuga sobre la superficie del hormigón, bloqueando la entrada de agua al sistema capilar. Como estrategia de 'cierre', esto sirve como primera línea de defensa contra la entrada de agua en el concreto, pero no aborda los defectos internos existentes.

Poros de gel: poros similares a esponjas que adsorben moléculas de agua.

En impermeabilización y sellado de fugas, los poros del gel pueden considerarse un 'problema secundario'. Debido a su pequeño tamaño, el agua tiene grandes dificultades para fluir a través de ellos, haciéndolos prácticamente impermeables. Su rendimiento de prevención de filtraciones sólo puede verse afectado indirectamente influyendo en la densidad de la microestructura general y su tendencia a encogerse y agrietarse.

Sin embargo, los poros del gel tienen una gran superficie interna, que adsorbe fuertemente las moléculas de agua . Esta agua no participa en el flujo y penetración, pero sí afecta el estado de humedad del hormigón. Normalmente, el diámetro de una molécula de vapor de agua (H₂O) es de aproximadamente 0,0004 μm (0,4 nanómetros o 4 × 10⁻⊃1;⁰ metros). Por lo tanto, cuando se trata de ambientes húmedos como sótanos, los agentes impermeabilizantes penetrantes inorgánicos (que abordan el agua líquida) por sí solos son insuficientes.

Además, cuando el ambiente está seco, el agua adsorbida se escapa de los poros del gel, lo que hace que la capa de gel CSH se encoja, lo que a su vez provoca la contracción general por secado del concreto. Si se limita esta contracción, se formarán microfisuras. Una vez que estas microfisuras se extienden hacia la red capilar o se interconectan, crean canales de filtración nuevos y más severos. Este es el impacto negativo indirecto más significativo de los poros del gel en la prevención de filtraciones.

La matriz del hormigón se puede mejorar a nivel microscópico ajustando la fórmula durante el proceso de diseño y producción. El uso de aditivos minerales como el humo de sílice puede generar un gel de CSH más fino al utilizar el 'efecto ceniza volcánica' o el 'efecto microagregado', refinando y segmentando los poros capilares y optimizando la matriz donde se encuentran los poros del gel; o se puede reducir la relación agua-cemento para disminuir el consumo inicial de agua al final de la producción, reduciendo así la cantidad total de evaporación y pérdida de agua en el futuro.

Desde la perspectiva del usuario, prevenir la filtración de agua causada por los poros del gel requiere más atención a las estrategias de impermeabilización que simplemente a la impermeabilización.

Para proyectos a gran escala, como ingeniería subterránea y túneles, podemos instalar membranas impermeables y paneles aislantes confiables en el exterior de la estructura. La capa aislante puede reducir los cambios de temperatura, reduciendo así indirectamente los cambios de humedad, mientras que la capa impermeable con membrana polimérica como material base puede aislar completamente el agua líquida externa.

En el ámbito doméstico, debemos adoptar un enfoque más sistemático. Un sistema completo a prueba de agua y humedad debe incluir:

1. Capa impermeabilizante (como cristalización penetrante) : resuelve el problema de la intrusión de agua líquida (incluida el agua capilar) y protege la estructura.

2, Barrera de vapor/barrera contra la humedad (pared interior) : se instala una película de barrera contra la humedad continua o un revestimiento de barrera contra la humedad sobre una superficie de base seca para evitar activamente que el vapor de agua se difunda en la habitación.

3. Control ambiental (deshumidificador) : reduce activamente la humedad del aire interior (presión parcial del vapor de agua), que es la mejor manera de prevenir la condensación y el moho.

En conclusión, no hay que preocuparse demasiado por los problemas provocados por los poros capilares o los poros de gel. Siempre que la 'calidad' del hormigón sea mala, Canlon puede ofrecerle soluciones profesionales. .