§ 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 1,6 МПа. 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 150 мм.

Такое проникновение внутрь материала обеспечивает водонепроницаемость до 20 МПа и повышение морозостойкости до F300 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	W12	W5
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	F300	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.