§ 6.4.4. Технология повышения водонепроницаемости заглубленных конструкций зданий и сооружений путем создания кристаллизационного барьера
Повышение водонепроницаемости заглубленных конструкций получило все большее развитие как принципиально новый метод, основанный на создании кристаллизационного барьера путем проникновения в капилляры, поры цементного камня, микротрещины в бетоне, кирпичной кладке насыщенных растворов, содержащих химические соединения. Образующиеся при контакте с минералами цемента на стенках пор и капилляров нитевидные игольчатые кристаллы создают плотные участки бетона, препятствующие водопроницаемости.
Основной принцип создания кристаллизационного барьера состоит в эффекте осмоса, когда растворимые химически активные добавки перемещаются от большей концентрации к меньшей,проникая вглубь капилляров, пустот и микротрещин. Внутрикапиллярное кристаллообразование уплотняет структуру бетона на большую глубину, вступает в реакцию с негидратиро-ванными цементными зернами, образуя повышенный объем геля.
При разработке составов для гидроизоляции пористых материалов (бетон, кирпич и др.) учитывается эффект снижения размеров за счет повышения их смачиваемости и проникновения композиции на большую глубину. Проникая в капилляры, они вступают в реакцию с компонентами бетона или кирпича, образуя химические связи с сохранением капилляров, диаметр которых соизмерим с молекулами воды. Такой механизм взаимодействия защищает конструкции из бетона или кирпича от проникновения влаги, сохраняя их воздухопроницаемость.
Для восстановления гидроизоляции используются составы зарубежных и отечественных разработок. Материалы,обеспечивающие формирование кристаллизационного барьера, производятся в Канаде,США, Бельгии и в основном предназначены для повышения водонепроницаемости бетона. Составы Клайпекс, Пенетрон, Кальматрон, Вендекс, Торасил позволяют повысить стойкость бетона не только по отношению к воде, но и к агрессивным средам. Глубина пропитки такими составами составляет до 100 мм и возрастает со временем. В С.-Петербурге освоена технология изготовления Кальматрона и налажено массовое производство, а Пенетрон различных модификаций производится в Екатеринбурге и др. городах России.
Результаты испытаний состава Клайпекс приведены на рис. 6.39, где показано, что сопротивление водопроницаемости со временем возрастает и достигает к 28-суточному сроку со дня обработки более 1,6МПа. Уплотнение структуры бетона сопровождается повышением его долговечности.Получен эффект резкого повышения морозостойкости.
Рис. 6.39. Физико-механические характеристики водонепроницаемости (а) и морозостойкости (б) необработанных (1), обработанных концентратом Клайпекс (2) и Акватроном (3) бетонных конструкций
Отечественная разработка - состав Акватрон существенно превышает технологический эффект восстановления гидроизоляции эксплуатируемых конструкций и вновь возводимых. Он обладает двойным защитным действием: капиллярным - композиционный материал глубоко проникает в поры изолируемой поверхности и бронирующим - образует на поверхности плотный и высокопрочный защитный слой. Механизм повышения сопротивления водопроницаемости основан на реакции между компонентами Акватрона и гидроксидом кальция бетона. В результате химической реакции образуются нерастворимые кристаллы игольчатой формы, которые заполняют капилляры и трещины, вытесняя при этом воду. При эксплуатации действие Акватрона носит эстафетный характер. Как только возникает новый контакт с водой, возобновляется реакция и процесс уплотнения структуры материала развивается в глубину до 150мм.
Такое проникновение внутрь материала обеспечивает водонепроницаемость до 20 МПа и повышение морозостойкости до F 300 и более.
Применение гидроизоляционной смеси в качестве защитного покрытия увеличивает стойкость материала к растворам серной, азотной, ортофосфорной кислот, морской воде, обеспечивает непроницаемость по отношению к нефтепродуктам.
Серийно изготавливаются два состава гидроизоляционной смеси: Акватрон-6 и Акватрон-8.
Состав Акватрон-6 обладает периодом схватывания (твердения) 4-5 ч, а Акватрон-8 - 15-20 с. Быстродействие смеси успешно используется при наличии активных протечек.
В таблице 6.9 приведены основные показатели и свойства гидроизоляционных смесей.
Таблица 6.9
Наименование показателей |
Гидроизоляционная смесь |
|
|
Акватрон-6 |
Акватрон-8 |
Состав |
Цемент, песок, химические добавки |
|
Внешний вид |
Порошок серого цвета |
|
Область применения |
Обеспечение гидронепроницаемости бетона, кирпича |
Зачеканка активных протечек |
Растворитель для приготовления смеси |
Вода |
|
Водонепроницаемость |
W 12 |
W 5 |
Прочность на сжатие, МПа |
45 |
Не менее 6 |
Прочность на растяжение, МПа |
6,2 |
Не нормируется |
Глубина проникновения, мм |
150 |
Не нормируется |
Адгезия, МПа: к бетону к кирпичу: красному силикатному шамотному кислотостойкому |
1,0 1,2 0,8 1,8 1,75 |
Не нормируется |
Время твердения |
4-5 ч |
15-20 с |
Расход материала, кг/м2 |
0,8-5 |
В объеме шва зачеканки |
Морозостойкость |
F 300 |
Не нормируется |
Влажность, % |
0,1 |
0,1 |
Температура эксплуатации, °С |
-60...+200 |
|
Время хранения, мес |
9 |
6 |
Наибольшее распространение получила технология, реализующая метод кристаллизационного барьера при помощи нанесения на изолируемую поверхность смеси портландцемента и мелкого кварцевого песка с набором химических добавок. Такая смесь затворяется водой и наносится на влажную поверхность с помощью кисти, щеток, малярных валиков или распылителей.
При значительном повреждении гидроизоляции заглубленных частей фундаментов и подвальных помещений нанесение композиционной смеси осуществляется методами набрызга или оштукатуривания.
Цементно-песчаная составляющая композиция служит матрицей, обеспечивающей распределение химических добавок по изолируемой поверхности. В то время как в цементно-песчаном растворе проходят процессы гидратации, на влажной изолируемой поверхности образуется высококонцентрированный раствор химических добавок, который проникает вглубь капилляров, пустот и микротрещин.
Средний расход состава Акватрон-6 - 1-3 кг/м2 изолируемой поверхности и зависит от состояния конструкции и гидростатического давления жидкости.
При высоком гидростатическом напоре (до 1,2 МПа) осуществляется нанесение состава в виде штукатурного покрытия толщиной 10-12 мм с расходом 5-9 кг/м2.
При значительном износе заглубленных конструкций технология восстановления гидроизоляционных свойств осуществляется путем нагнетания раствора в пробуренные скважины. Это обеспечивает более глубокое проникновение состава и восстановление не только гидроизоляционных, но и физико-механических характеристик материала.
Отличительной особенностью композиционных смесей Акватрон является высокая адгезия к бетону, кирпичу(керамическому, силикатному, шамотному), что существенно расширяет диапазон использования при восстановлении гидроизоляции реконструируемых заглубленных частей зданий и сооружений, а также при ликвидации дефектов возводимых конструкций.
Невысокая трудоемкость работ способствует снижению себестоимости, повышению долговечности и эксплуатационной надежности реконструируемых зданий.