Проницаемый бетон (также называемый пористым бетоном , проницаемым бетоном , бетоном без мелких фракций и пористым покрытием ) — это особый тип бетона с высокой пористостью, используемый для плоских бетонных конструкций, который позволяет воде из осадков и других источников проходить напрямую, тем самым уменьшая сток с участка и обеспечивая пополнение грунтовых вод .
Проницаемый бетон изготавливается с использованием крупных заполнителей с небольшим количеством или без мелких заполнителей. Затем бетонная паста покрывает заполнители и позволяет воде проходить через бетонную плиту. Проницаемый бетон традиционно используется на парковках , в зонах с небольшим движением, на жилых улицах , в пешеходных дорожках и теплицах . [1] [2] Это важное применение для устойчивого строительства и один из многих методов малой нагрузки , используемых строителями для защиты качества воды .
Проницаемый бетон впервые был использован в 1800-х годах в Европе в качестве покрытия для тротуаров и несущих стен. [3] Экономическая эффективность была основным мотивом из-за уменьшения количества цемента. [3] Он снова стал популярным в 1920-х годах для двухэтажных домов в Шотландии и Англии. Он стал все более жизнеспособным в Европе после Второй мировой войны из-за нехватки цемента. Он не стал таким популярным в США до 1970-х годов. [3] В Индии он стал популярным в 2000 году . [ необходима цитата ]
Правильное использование проницаемого бетона является признанной лучшей практикой управления Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для обеспечения контроля загрязнения первой промывки и управления ливневыми водами . [4] Поскольку правила еще больше ограничивают сток ливневых вод , для владельцев недвижимости становится все дороже развивать недвижимость из-за размера и стоимости необходимых дренажных систем. Проницаемый бетон снижает число кривой стока NRCS или CN , удерживая ливневую воду на месте. Это позволяет планировщику/проектировщику достигать предварительных целей по ливневым водам для проектов с интенсивным покрытием. Проницаемый бетон уменьшает сток с мощеных площадей, что снижает необходимость в отдельных прудах для удержания ливневых вод и позволяет использовать ливневую канализацию меньшей емкости . [5] Это позволяет владельцам недвижимости развивать большую площадь доступной собственности с меньшими затратами. Проницаемый бетон также естественным образом фильтрует ливневую воду [6] и может снизить нагрузку загрязняющих веществ , попадающих в ручьи , пруды и реки . [7]
Проницаемый бетон выполняет функцию инфильтрационного бассейна для ливневой воды и позволяет ливневой воде просачиваться в почву на большой площади, тем самым способствуя пополнению драгоценных запасов грунтовых вод на местном уровне. [5] Все эти преимущества приводят к более эффективному использованию земли. Проницаемый бетон также может уменьшить воздействие застройки на деревья . Проницаемое бетонное покрытие позволяет передавать как воду, так и воздух к корневым системам, помогая деревьям процветать даже в высокоразвитых районах. [5]
Проницаемый бетон состоит из цемента, крупного заполнителя (размер должен быть от 9,5 мм до 12,5 мм) и воды с небольшим количеством или без мелких заполнителей. Добавление небольшого количества песка увеличит прочность. Смесь имеет соотношение воды к цементу от 0,28 до 0,40 с содержанием пустот от 15 до 25 процентов. [8]
Правильное количество воды в бетоне имеет решающее значение. Низкое соотношение воды и цемента увеличит прочность бетона, но слишком малое количество воды может вызвать разрушение поверхности. Правильное содержание воды придает смеси влажный металлический вид. Поскольку этот бетон чувствителен к содержанию воды, смесь следует проверить в полевых условиях. [9] Увлеченный воздух можно измерить с помощью системы Rapid Air, где бетон окрашивается в черный цвет, а срезы анализируются под микроскопом . [ 10]
Обычная плоская форма имеет подъемные полосы сверху, так что стяжка находится на 3/8-1/2 дюйма (9-12 мм) выше окончательной отметки дорожного покрытия. Механические стяжки предпочтительнее ручных. Подъемные полосы удаляются для направления уплотнения. Сразу после стяжки бетон уплотняется для улучшения сцепления и выравнивания поверхности. Чрезмерное уплотнение проницаемого бетона приводит к более высокой прочности на сжатие, но более низкой пористости (и, следовательно, более низкой проницаемости). [11]
Расшивка мало чем отличается от других бетонных плит. Швы обрабатываются прокатным инструментом для расшивки до затвердевания или отрезаются после затвердевания. Затвердевание заключается в покрытии бетона 6- миллиметровой пластиковой пленкой в течение 20 минут после выгрузки бетона. [12] Однако это приводит к значительному количеству отходов, отправляемых на свалки. В качестве альтернативы, предварительно обработанный абсорбирующий легкий заполнитель, а также внутренняя добавка для затвердевания (ICA) использовались для эффективного затвердевания проницаемого бетона без образования отходов. [13] [14]
Проницаемый бетон имеет обычную прочность 600–1500 фунтов на квадратный дюйм (4,1–10,3 МПа), хотя может быть достигнута прочность до 4000 фунтов на квадратный дюйм (28 МПа). Стандартизированного испытания на прочность при сжатии не существует. [15] Приемка основана на удельном весе образца залитого бетона с использованием стандарта ASTM № C1688. [16] Приемлемый допуск на плотность составляет плюс-минус 5 фунтов (2,3 кг) от проектной плотности. [ необходимо разъяснение ] Испытания на осадку и содержание воздуха неприменимы к проницаемому бетону из-за его уникального состава. Проектировщик плана управления ливневыми водами должен убедиться, что проницаемый бетон функционирует должным образом, путем визуального наблюдения за его дренажными характеристиками до открытия объекта. [ необходима ссылка ]
Опасения по поводу устойчивости к циклу замораживания-оттаивания ограничили использование проницаемого бетона в условиях холодной погоды. [17] Скорость замерзания в большинстве случаев определяется местным климатом. Вовлеченный воздух может помочь защитить пасту, как это происходит в обычном бетоне. [10] Добавление небольшого количества мелкого заполнителя в смесь увеличивает долговечность проницаемого бетона. [18] [19] [20] [ необходимо разъяснение ] Избежание насыщения во время цикла замораживания является ключом к долговечности бетона. [21] Соответственно, наличие хорошо подготовленного основания толщиной от 8 до 24 дюймов (от 200 до 600 мм) и хорошего дренажа, предотвращающего застой воды, снизит вероятность повреждения от замораживания-оттаивания. [21]
Использование проницаемого бетона для тротуаров может сделать их более безопасными для пешеходов зимой, поскольку вода не будет оседать на поверхности и замерзать, что приведет к опасным условиям гололеда. Дороги также могут быть сделаны более безопасными для автомобилей за счет использования проницаемого бетона, поскольку уменьшение образования стоячей воды уменьшит вероятность аквапланирования , а пористые дороги также уменьшат шум шин. [22]
Для предотвращения снижения проницаемости необходимо регулярно очищать проницаемый бетон. Очистка может осуществляться путем смачивания поверхности бетона и вакуумной уборки. [12] [23]