CC BY
53Результаты научных исследований
УДК 691.3:676.019.3
Ю.Г. МЕЩЕРЯКОВ, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Строительные материалы», С.В. ФЕДОРОВ, канд. техн наук, руководитель отделения Центра компетенций по операционным и поддерживающим процессам (Fedorov.Sergey@atomprof.spb.ru)
Санкт-Петербургский филиал Негосударственного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Центральный институт повышения квалификации Госкорпорации «Росатом» (197348, Санкт-Петербург, ул. Аэродромная, 4, Литера А)
Проблемы применения проникающей гидроизоляции
Рассмотрен вопрос применения в строительстве сухой смеси «проникающая гидроизоляция», позволяющей повысить плотность и водонепроницаемость влажного бетона и строительного раствора на основе портландцемента и его разновидностей. Однако существует ряд факторов, неоднозначно влияющих на конечное состояние бетонного камня. При нанесении «проникающей гидроизоляции» повышение водонепроницаемости достигается за счет изменения структуры бетона, снижения его пористости, но растворимость компонентов цементного камня не изменяется. Поэтому при последующей эксплуатации возможно повышение водопроницаемости при растворении компонентов цементного камня. Широкое применение «проникающей гидроизоляции» в строительной практике требует разработки методов контроля процессов массообмена.
Ключевые слова: проникающая гидроизоляция, сульфоалюминатная коррозия цементного камня, процесс массообмена.
Yu.G. MESHCHERYAKOV, Doctor of Sciences (Engineering), Head of «Building Materials» Department, S.V. FEDOROV, Candidate of Sciences (Engineering), Head of Division, Center of competences in operational and supporting processes (Fedorov.Sergey@atomprof.spb.ru) Saint-Petersburg Branch of Rosatom Central Institute for continuing education and training (4 A Aerodromnaya Street, 187348 St. Petersburg, Russian Federation)
Problems of Use of Penetrating Waterproofing
An issue of application of a dry mix of «penetrating waterproofing», which makes it possible to improve the density and water resistance of the wet concrete and mortar on the basis of Portland cement and its species in construction, is considered. However, there are some factors which ambiguously influence on the final state of the concrete stone. When applying the «penetrating waterproofing», improving the water resistance is achieved due to changing the structure of concrete, reducing its porosity, but the solubility of components of the cement stone does not change. Therefore, in the course of subsequent operation an increase in water permeability at dissolving the components of cement stone is possible. The wide use of «penetrating water proofing» in the construction practice requires the development of methods for control over mass-exchange processes. Keywords: penetrating waterproofing, sulfoaluminate corrosion of cement stone, mass-exchange process.
К гидроизоляционным относят многие природные и техногенные материалы, способные образовать водонепроницаемую преграду, исключающую миграцию воды через материал или конструкцию [1—5]. Плотные разновидности бетонов и строительных растворов на портландцементе и его разновидностях также применяются для гидроизоляции [6].
В последнее десятилетие на рынке строительных материалов РФ появилась группа сухих смесей, получившая название «проникающая гидроизоляция» [7—9]. По сравнению с известными способами гидроизоляции — обмазочной, оклеечной и другими «проникающая гидроизоляция» имеет преимущества:
1. Производится обработка влажного и насыщенного водой материала (при проведении ремонтных и ремонтно-восстановительных работ исключается операция сушки материала и конструкции).
2. Обработка производится с открытой поверхности конструкции (например, повышение прочности и водонепроницаемости бетонного фундамента может быть обеспечено со стороны подвального помещения).
Сухая смесь состоит из портландцемента (сухая цементная растворная смесь), мелкого заполнителя, например кварцевого песка, может содержать другие твердые компоненты, а также легко растворимые в воде соли-сульфаты, карбонаты или нитраты. Смесь затворяется водой и тонким слоем наносится на поверхность насыщенного водой основания, прочность и водопроницаемость которого необходимо повысить при проведении ремонтных и ремонтно-восстановительных работ. Применяются смеси для обработки доступной поверхности бетонов и строительных растворов на основе портландцемента и его разновидностей, образовавшихся при гидролизе и гидратации клинкерных минералов портландцемента.
После затворения сухой смеси водой легкорастворимый компонент растворяется в воде и под действием
осмотического и капиллярного давления проникает в основание. Необходимым условием успешной обработки основания являются капиллярные поры диаметром менее 20 мкм. Обработка крупнопористых бетонов (легких и особо легких) не дает положительных результатов.
Рассматриваемые смеси разрешены для использования в качестве гидроизоляции поверхностей бетонных и железобетонных конструкций. Состав смеси и содержание в них легкорастворимых в воде веществ не раскрываются.
Кафедрой «Материаловедение в строительстве» Уральского технического университета — УПИ определены состав новообразований цементного камня после нанесения проникающей гидроизоляции (отчет по научно-исследовательской работе «Состав продуктов твердения цементного камня до и после нанесения проникающей капиллярной смеси «Пенетрон», Екатеринбург, 2010 г.). Исследования проведены в течение 360 сут. В ходе проведения испытаний выявлено, что причиной повышения плотности, прочности и водонепроницаемости цементного камня является образование гипса, гидросульфоалюмината кальция высокосульфатной формы (эттрингит) и гидрокарбоалюмината кальция. Можно сделать вывод, что сухая смесь должна содержать легкорастворимый в воде сульфат.
В отчете отмечено также, что «скорость формирования кристаллов и глубина проникновения активных химических компонентов зависят от многих факторов: плотности, пористости бетона, влажности, температуры...». К этому следует добавить, что эффективность обработки и ее конечный результат должны зависеть от концентрации химических добавок в сухой смеси, толщины слоя добавки на поверхности обрабатываемого основания, минерального состава портландцемента и др.
Предлагается наносить ремонтную смесь на поверхность основания «тонким» слоем. В строительной практике тонким называют слой отделочного материала
80
научно-технический и производственный журнал
октябрь 2015
ÏÀ ®
Results of scientific research
(шпатлевки, растворной смеси) толщиной до 2 мм. Очевидно, что при обработке неровной поверхности толщина слоя может быть различной и, следовательно, будут различаться условия обработки основания на отдельных участках.
Известно [10], что миграция водных растворов сульфатов вызывает сульфатную коррозию цементного камня и бетона. В раннем возрасте и при ограниченной миграции имеет место повышение плотности, прочности и водонепроницаемости цементного камня, но неограниченный и неконтролируемый массоперенос обусловливает появление сильных внутренних напряжений и разрушение цементного камня и бетона.
По этой причине ГОСТ 8736—2014 «Песок для строительных работ. Технические условия» ограничивает содержание сульфатов и сульфидов в заполнителях для бетона, а ГОСТ 23732—2011 «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия» по этой же причине ограничивает содержание ионов 8042 в воде, которая используется при приготовлении бетонных смесей. Содержание сульфата кальция (гипса) ограничивается также в портландцементе (не более 3,5% от массы цемента в пересчете на 803).
При испытании заполнителей для солестойких бетонов и ускоренном определении морозостойкости материал насыщают водным раствором сульфата натрия и далее высушивают при 100—105оС. Кристаллизация соли из пересыщенного раствора в порах приводит к сравнительно быстрому разрушению природного камня или бетона.
При применении сухих смесей контрольные испытания образцов из укрепляемого основания производятся в возрасте 28 сут, но в насыщенном водой бетоне массопере-нос из нанесенного слоя «проникающей гидроизоляции» может не закончиться и привести к разрушению основания. В отчете УПИ отмечено, что при твердении контрольных образцов без обработки смесью образование эттрин-гита в цементном камне закончилось в возрасте 60 сут. В образцах, обработанных смесью, образование эттрингита в течение 360 сут (продолжительность испытания) идет с приблизительно постоянной скоростью и не заканчивается. При этом разрушение смеси или основания может случиться тогда, когда ремонтно-восстановительные работы закончены и объект принят заказчиком.
Для иллюстрации сложности процессов массообмена при применении «проникающей гидроизоляции» можно привести следующий пример. Если в состав сухой смеси входит клинкер портландцемента и сульфат натрия, после затворения сухой смеси водой взаимодействие №2804 с известью происходит и в самой ремонтной смеси путем прямого массообмена, т. е. с высокой скоростью. В этих условиях сложно рассчитать количество №2804, которое будет мигрировать в основание, и, следовательно, определить необходимое содержание сульфата натрия в сухой смеси и контролировать процессы массопереноса. Следует предположить, что более вероятным является разрушение слоя «проникающей гидроизоляции» и контактной зоны укрепляемого основания.
Отметим также высокую вероятность кристаллизации солей на поверхности ремонтного слоя или основания (образование высолов), что затрудняет производство отделочных работ.
Повышение водонепроницаемости достигается за счет изменения структуры бетона, снижения его пористости, но растворимость компонентов цементного камня не изменяется. Поэтому при последующей эксплуатации возможно повышение водопроницаемости при растворении компонентов цементного камня.
Выводы. Широкое применение «проникающей гидроизоляции» в строительной практике требует разработки методов контроля процессов массообмена. По достижении положительного эффекта смеси следует
удалять с поверхности основания. Применение смесей
без разработки методов контроля качества при длительной обработке следует признать преждевременным.
Список литературы
1. Попченко С.Н. Гидроизоляция сооружений и зданий. Л.: Стройиздат, 1981. 304 с.
2. Хрулев В.М. Гидроизоляционные и герметизирующие материалы. Новосибирск: НИСИ, 1985. 75 с.
3. Искрин В.С. Гидроизоляция ограждающих конструкций промышленных и гражданских сооружений. М.: Стройиздат, 1975. 318 с.
4. Савилова Г.Н. Гидроизоляция зданий и сооружений // Строительные материалы. 2003. № 7. С. 32—34.
5. Синявский В.В. Материалы для гидроизоляции и ги-дрофобизации сооружений // Строительные материалы. 2003. № 5. С. 22-25.
6. Латышева Л.Ю., Смирнов С.В. Как защититься от воды и сырости // Строительные материалы. 2003. № 8. С. 24-28.
7. Бабушкин В.И., Прощин О.Ю., Кондращенко Е.В. и др. Новые гидроизоляционные материалы проникающего действия типа ВИАТРОН // СтройПрайс. 2004. № 40 (210). С. 8-9.
8. Леушин В.Ю., Григорьева И.А. Эффективный способ защиты бетонных и железобетонных конструкций: проникающая гидроизоляция. Бюллетень строительной техники. 2010. № 2 (906). С. 54-56.
9. Вальцифер И.В., Сизенева И.П., Саенко Е.В., Вальцифер В.А., Стрельников В.Н. Разработка гидроизоляционного состава проникающего действия для бетонных конструкций. Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 12. С. 46-48.
10. Москвин В.Н. и др. Коррозия бетона и железобетона, методы защиты. М.: Стройиздат, 1980. С. 536.
References
1. Popchenko S.N. Gidroizolyatsiya sooruzheniy i zdaniy [Waterproofing of constructions and buildings]. Leningrad: Stroyizdat. 1981. 304 p.
2. Hrulev V.M. Gidroizoljacionnye i germetizirujushhie materialy [Waterproofing and sealing materials]. Novosibirsk: NISI. 1985.75 p.
3. Iskrin V.S. Gidroizolyatsiya ograzhdayushchikh kon-struktsiy promyshlennykh i grazhdanskikh sooruzheniy [Waterproofing of the protecting designs of industrial and civil constructions]. Moscow: Stroyizdat. 1975. 318 p.
4. Savilova G.N. Waterproofing buildings. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2003. No. 7, pp. 3234. (In Russian).
5. Sinyavsky V.V. Materials for waterproofing and hydro-phobic structures. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2003. No. 5, pp. 22-25. (In Russian).
6. Latysheva L.Y., Smirnov S.V. How to protect against water and dampness. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2003. No. 8, pp. 24-28. (In Russian).
7. Babushkin V.I., Proshhin O.Ju., Kondrashhenko E.V. i dr. The new guide-roizolyatsionye materials penetrating type VIATRON. StrojPrajs. 2004. No. 40 (210), pp. 8-9.
8. Leoushin V.U., Grigoriev I.A. The effective method of protection of concrete and reinforced concrete structures: penetrating waterproofing. Byulleten' stroitel'noy tekh-niky. 2010. No. 2 (906), pp. 54-56. (In Russian).
9. Valtsifer I.V., Sizeneva I.P., Saenko E.V., Valtsifer V.N., Strelnikov V.N. Development of penetrating waterproofing composition for the concrete constructional elements. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2010. No. 12, pp. 46-48. (In Russian).
10. Moskvin V.N. i dr. Korroziya betona i zhelezobetona, metody zashchity [Corrosion of concrete and reinforced concrete, protection methods]. Moscow: Stroyizdat. 1980. 536 p.
©teD'AfZJlhrMS.
научно-технический и производственный журнал
октябрь 2015
81
