Также рекомендуем посетить:

Механизм действия проникающих гидроизоляционных материалов.

Украина - Киев

Для обеспечения эффективной защиты бетонных и железобетонных строительных конструкций в различных условиях агрессивного воздействия внешней среды приоритетное место занимают материалы проникающего действия. В данной статье рассмотрен механизм действия гидроизоляционных материалов проникающего действия на основе материалов семейства Кальматрон. Приведены основные условия проявления проникающих свойств и преимущества использования таких материалов.

Срок службы зданий, сооружений или их отдельных элементов определяется конструктивным решением, выбором строительных материалов, условиями эксплуатации, качеством строительных работ. К основными факторами, влияющими на долговечность зданий и сооружений, относится воздействие воды, водяного пара, мороза, агрессивных сред. Все это приводит к необходимости выбора эффективных защитных мер, которые обеспечат долговечность и надежность эксплуатации зданий и сооружений.

Проблема защиты материала от воздействия этих негативных факторов решается различными способами гидроизоляции.

Гидроизоляция – это защита от влаги, выполненная во избежание разрушения строительной конструкции. В последнее время все шире для гидроизоляции бетонов используют материалы на цементной основе. По ГОСТ 31189.2003 - «Смеси сухие строительные. Классификация» гидроизоляционные смеси подразделяются на поверхностные и проникающие. К поверхностным относятся обмазочные и штукатурные гидроизоляционные смеси. Они создают гидроизоляционный поверхностный слой, т.е. при механическом повреждении слоя его гидроизоляционные свойства нарушаются. Проникающие составы делают конструкцию водонепроницаемой за счет химических реакций активных реагентов со свободной известью и капиллярной водой в бетоне, т.е. при повреждении поверхностного слоя гидроизоляция всей конструкции не будет нарушена. Также широко используются материалы органического происхождения, различные мастики, рулонные и листовые гидроизоляционные материалы. Однако существует целый ряд проблем, связанных с устройством такой защиты и последующей ее эксплуатацией. К сожалению, в мировой практике создания гидроизоляционных мембран из рулонных материалов до конца не решены задачи по контролю качества во времени и надежности их работы. К основным проблемам рулонных материалов можно отнести сложность укладки на вертикальных плоскостях, трудоемкость укладки при сложном профиле конструкции и в ограниченном пространстве, наличие швов между рулонами, которые подвергаются усилию сдвига, необходимость обеспечения влажности поверхности для нанесения материала не более 5%. Кроме того, многие дешевые рулонные материалы имеют низкую устойчивость к воздействию низких температур.

Использование в качестве защитного покрытия материалов жидкого нанесения на основе органических вяжущих (битумов, каучуков, полиуретанов и др.) также не лишено определенных недостатков. Во-первых, нанесение этих материалов целесообразно только со стороны позитивного давления грунтовых вод, перед обратной засыпкой требуется дополнительная защита таких материалов, гидроизолируемая поверхность должна быть структурно прочной и сухой. При наличии влаги в бетоне более 5% происходит образование пузырей, а в результате миграции паров воды к поверхности бетона происходит отслоение органического паронепроницаемого покрытия.

Таким образом, к основным недостаткам полимерных (рулонных и мастичных) материалов можно отнести:

- нанесение только со стороны позитивного давления грунтовых вод;

- необходимость высушивания бетонного массива до остаточной влажности не более 5%;

- высокие требования к подготовке поверхности;

- отслоение покрытия под давлением паров воды, мигрирующих к поверхности бетона;

- снижение эластичности покрытия со временем, “старение” полимерных материалов;

- разрушение этих материалов под воздействием ультрафиолета, микроорганизмов, грунтовых вод загрязненных углеводородами;

- низкая ремонтопригодность.

В последние годы на рынке гидроизоляционных материалов все более широкое распространение получают материалы проникающего действия. Эти материалы используются при ремонте бетонных и железобетонных конструкций. Материалы состоят из цемента, наполнителей и сбалансированной смеси химически активных компонентов, в основном солей щелочных и щелочноземельных металлов. При кажущейся простоте технологии производства и нанесения этих материалов их можно отнести к наукоемким за счет сложности физико-химических процессов и механизмов работы этих материалов. Из существующего многообразия марок гидроизоляционных материалов в данной статье будут рассмотрены материалы, зарекомендовавшие себя на рынке как стабильные по качеству и надежные в практическом применении продукты.

Материалы проникающего действия представляют собой сухие смеси, состоящие из цементов, кварцевого песка и тщательно подобранной химически активной части. Эффект водонепроницаемости обеспечивается за счет ряда строго последовательных реакций, продолжающихся во времени, происходящих внутри структуры защищаемого бетона между его составляющими и компонентами, содержащимися в растворе состава. Область применения гидроизоляционного материала достаточно широка: гидроизоляция стен и полов сооружений, подвалов, объектов канализации и питьевого водоснабжения, как для новых, так и для утративших водонепроницаемость во время эксплуатации объектов. Рассмотрим более подробно механизм действия проникающей гидроизоляции.

Как известно бетон – это капиллярно пористый материал. Пористость обусловлена различными факторами, происходящими как при замесе бетона, так при его дальнейшем твердении. Это и поры от пузырьков воздуха, вовлеченные в бетон заполнителем, поры от испарения избыточной воды, т. к. воды для затворения всегда больше, чем необходимо для гидратации цемента и т.д. Условно говоря, поры и капилляры можно разделить на гелевые, получившиеся в результате образования цементного геля, и усадочные, обусловленные избытком воды при затворении. Чтобы бетон стал непроницаемым, необходимо чем-то заполнить образовавшиеся поры. Материал должен быть совместим с бетонами и растворами, поскольку, как и любое гетерогенное тело, бетон отторгает инородные включения. Сольватная теория процессов твердения цементного камня обосновывает незавершенность реакций гидратации. Затворение цемента происходит за одну стадию, а реакции растворения вяжущего и его схватывание протекают эстафетно. В результате в бетоне присутствуют продукты незавершенных фаз состояния. Именно эти продукты будут вступать в реакции образования малорастворимых кристаллов гидроксосолей, вытесняя при этом воду и перекрывая сечения капилляров.

Но каким же образом эти концентрированные растворы проникнут в бетон и заполнят поры и капилляры? Здесь на помощь нам приходят физические законы капиллярного подсоса и явления осмотической диффузии. Для реализации явления осмоса необходимо иметь три основных условия: это концентрация растворенного в воде вещества, наличие или возникновение полупроницаемой мембраны, и источник воды, т.е. растворитель. Раствор после затворения водой наносится на бетонное основание. Как мы уже говорили, состав представляет собой смесь цемента, наполнителей и химически активных добавок солей электролитов. Тем самым мы соблюдаем первое условие - это концентрация растворенного в воде вещества. Второе наше условия - это наличие полупроницаемой мембраны. В качестве полупроницаемой мембраны можно рассматривать само бетонное тело. Оно представляет собой пористый каркас, который в своей структуре имеет цементный гель, образовавшийся в результате гидратации цемента и различные пленки. Эта пористая структура (каркас) позволяет пропускать молекулы разных размеров. И третье условие - это наличие растворителя, т.е. воды. Вода есть в самой наносимой композиции, в бетоне основания, ну и, конечно, при использовании проникающих составов одним из необходимых условий является уход за нанесенным покрытием (т.е. его увлажнение).

Итак, все три условия соблюдены, что же происходит дальше? В сущности, проницание растворов электролитов в бетон определяется как осмотическое смачивание структуры с разделением исходного раствора на отдельные растворы с разными концентрациями согласно ситовому эффекту. Т.е. полупроницаемая мембрана – бетонное тело представляет собой сито с разным размером ячеек, и таким образом возможность разделения раствора по областям молекулярной и ионной проницаемости обеспечивает глубокое проникание в структуру бетона. За счет диффузионных процессов (осмос) раствор солей из состава поступает по капилляру навстречу жидкости вовнутрь защищаемой конструкции. Концентрация солей на входе в капилляр максимальна, а в конце капилляра нулевая. С течением времени концентрация солей на входе уменьшается, а концентрация внутри капилляра увеличивается. Таким образом, за счет осмоса происходит увеличение концентрации солей навстречу жидкости. Система стремится выровнять равновесие. При контакте солей с компонентами защищаемого материала происходит рост кристаллов. Чтобы достичь нормальной глубины проникновения, необходимо смачивать поверхность, тем самым интенсифицируя процесс осмотической диффузии раствора. При недостатке воды процесс проникновения раствора затормозится.

Таким образом, глубина проникновения состава зависит от плотности и пористости бетонной конструкции. Для бетонов средней плотности глубина проникновения может достигать 120-150 мм, для высокопрочных, высокомарочных бетонов, структура которых уже очень плотная и хорошо сформировавшаяся, проникновение может достигать 30-50 мм сплошным фронтом. Стоит заметить, что процесс проникновения может продолжаться в течение многих лет, интенсификацией процесса в этом случае является вода, т.к. с появлением воды (растворителя) возобновляется процесс осмотической диффузии и, возможно, через несколько лет эффект проникновения может простираться и на глубину.