УДК 666.972
Добшиц Л.М., Разумовский А.Б., Добшиц Е.Л.
Московский государственный университет путей сообщений (МИИТ)
Бетон, являясь капиллярно-пористым материалом, способен пропускать сквозь свою толщу, а также через усадочные и другие трещины, воду или водные растворы различных веществ. Проницаемыми являются также элементы конструкций из кирпичной кладки. Такая фильтрация жидких сред не только вызывает коррозию самих бетона и железобетона и их постепенное разрушение, но часто затрудняет, а иногда полостью исключает нормальную эксплуатацию сооружений. В связи с этим, повышение водонепроницаемости бетонов, растворов и кирпичной кладки является очень актуальной задачей.
В настоящее время предложено три принципиально различающихся друг от друга способа решения этой проблемы.
Первый заключается в защите бетона путем нанесения на его поверхность дополнительного слоя гидроизолирующего материала. Второй способ – защита бетона путем пропитки его поверхности материалом, повышающим водонепроницаемость наружных слоев бетона. Третий способ заключается в получении бетонов и растворов, имеющих высокую водонепроницаемость, т.е. не требующих дополнительной специальной гидроизоляции.
Выбор потребителем одного из перечисленных способов обычно основывается на сравнении их основных показателей: стоимости устройства непроницаемой конструкции, технологичности и трудоемкости способа, долговечности и ремонтопригодности получаемых материалов, конструкций и сооружений в целом. Рассмотрим с этих позиций изложенные выше способы.
При нанесении на поверхность основания другого гидроизолирующего материала возникают несколько проблем. Одна заключается в необходимости обеспечения хорошей адгезии изолирующего слоя с основным материалом. Вторая – в необходимости обеспечить совместную работу обоих материалов в течение всего срока эксплуатации сооружения. Кроме этого, часто необходимо защищать сам гидроизолирующий материал от механического воздействия или покрывать его для подготовки под последующую обработку.
Материалы, обеспечивающие изоляцию поверхности путем нанесения дополнительного слоя из них, можно разделить на две группы. К первой относятся традиционные гидроизолирующие материалы на основе органических вяжущих (битумные, дегтевые, полиуретановые и эпоксидные смолы и др.).
Существенными недостатками таких вяжущих являются низкая долговечность, обусловленная несколькими причинами. Первая — это быстрое старение материалов от действия температур, ультрафиолетового излучения, радиации и т.п. Вторая — различные коэффициенты температурного линейного расширения изолирующего и основного материалов, что вызывает их отслоение при циклических температурных воздействиях. Третью причина заключается в невысокой прочности таких материалов, что требует их последующей защиты, путём нанесения дополнительного защитного слоя другого материала.
Серьёзные проблемы возникают при укладке таких материалов. Необходимость температурного воздействия требует строгого соблюдения технологии нанесения, т.к. при нагреве свыше 230…240 °С битум начинает разлагаться, выделяя газы. По этой причине, а также из-за выхода паров растворителя, создающих избыточное давление, происходит образование пузырей на поверхности материала. Нанесение таких материалов возможно только на сухую поверхность, что исключает их использование для ремонта протекающих стен, подвалов, фундаментов и тому подобных конструкций /1/. Недостатком рулонных материалов на органических вяжущих является их недостаточная технологичность, особенно в случае изоляции поверхностей, имеющих большое число выходов различных коммуникаций. Согласно статистике, через 2…3 года начинают протекать до 30% битумных кровель, через 5 лет – до 70%, а через 7 лет текут практически все кровли, изолированные битумными материалами /2/. В связи с этими причинами до 50% всех выпускаемых битумных материалов идёт на ремонтные работы.
Все вышеперечисленные причины не позволяют использовать такие материалы для гидроизоляции и ремонта несущих и многих других конструкций, а их использование требует постоянного обновления гидроизоляции, что резко повышает эксплуатационные расходы.
Таких недостатков во многом лишены материалы второй группы — на основе минеральных вяжущих. Они могут также использоваться для второго и третьего способов гидроизоляции конструкций и сооружений.
При использовании второго способа повышения водонепроницаемости необходимо обеспечить, во-первых, хорошую адгезию пропитывающего слоя и основного материала и, во-вторых, проникновение пропитывающего материала равномерно и на достаточную глубину, обеспечивающую получение непроницаемой поверхности.
Среди герметиков на основе минеральных вяжущих можно выделить системные материалы фирмы “Shomburg” (Германия): Аквафин–1к, Аквафин–2к, Фикс–10с и отечественные материалы – “Герсмесь”, “С-Гидротекс” и “Гидро-S2 Плюс”.
Область применения герметиков Аквафин–1к, Аквафин–2к и Фикс–10с – гидроизоляция подземных и наземных сооружений и их ремонт. Однако отсутствие универсальности свойств (например, “Фикс–10с” используется только при моментальной гидроизоляции мест прорыва воды, а “Авафин–2к” может подвергаться воздействию воды только через 72 часа после нанесения) предопределяют системный (комбинированный) подход в решении конкретных задач. Стоимость «Аквафин-2к» для гидроизоляции 1м2 поверхности составляет из расчета 5…6 кг/м2 примерно 20 дол. США.
У “Гидро-S2Плюс” необходимая прочность (15…18 МПа) достигается только через 3-ое суток, а расход составляет примерно 17 кг/м2. Кроме того, этот материал необходимо оберегать от пересыхания в течение 2-х суток, что значительно осложняет его использование.
“С-Гидротекс-В” может использоваться для внутренней изоляции конструкций. Однако довольно большой расход (до 10 кг/м2 поверхности) при стоимости около 0,7 дол. США за 1кг делает гидроизоляцию этим материалом довольно дорогой.
Рассматриваемые материалы имеют существенные недостатки. Во-первых, это получение проектных прочностных и водонепроницаемых свойств на 28 сутки твердения; во-вторых, — медленное схватывание смесей – 3…4 часа; в-третьих, для получения требуемых проектных свойств бетонов необходим уход (увлажнение и защита от осадков и действия низких температур) за твердеющей смесью в течение минимум 10…14 суток. Кроме этого, при использовании этих материалов рекомендуется заполнять бассейны и резервуары водой только через 3…4 часа после окончания бетонирования. Такие недостатки резко ограничивают область применения этих материалов, в частности, не позволяют использовать их при постоянном подпоре воды, при срочных и ремонтных работах, и требуют дополнительных трудовых и энергетических затрат при уходе за твердеющей смесью.
Как видно из анализа свойств существующих гидроизоляционных материалов, они имеют существенные недостатки, ограничивающие область их использования. В связи с этим, на кафедре «Строительные материалы и технологии» МИИТа в течение ряда лет осуществлялись исследования, направленные на разработку недорогого высокоэффективного герметика.
В результате проведённых исследований был разработан гидроизолирующий материал на минеральной основе — “Герсмесь” — универсальный порошковый герметик, который может использоваться для гидроизоляции и герметизации трещин, швов, зазоров, отверстий и целиком поверхности, а также для шпатлевания поверхности перед ее дальнейшим покрытием краской или облицовки плиткой.
“Герсмесь” представляет собой минеральный композиционный порошкообразный материал, обладающий гидроизолирующим, защитным, тампонирующим и проникающим действием, совместимый с большинством конструкционных и отделочных материалов. “Герсмесь” выпускается по Техническим условиям ТУ 5775-001-17805179-99 /3/.
Строительно-технологические свойства “Герсмеси” следующие: водонепроницаемость через 1 час — W10, через 1 сутки – W50; прочность на сжатие через 1 сутки – 12,5 МПа, через 3 суток – 22,5 МПа и через 28 суток – 35 МПа; температуры: затвердевания – от минус 5° С до плюс 30° С, эксплуатации – от минус 40° С до плюс 30° С. При отрицательной температуре возможно использовании “Герсмеси” совместно с противоморозными добавками. При этом все гидроизолирующие и прочностные свойства “Герсмеси” сохраняются.
“Герсмесь” смешивается с водой до получения сметаноподобной массы, после чего наносится на поверхность изолируемого материала. При использовании “Герсмеси” гарантируется полная гидроизоляция и водонепроницаемость (до W50), она расширяется при твердении, проникает в поры и микротрещины и не выкрашивается. Кроме этого, “Герсмесь” имеет высокую механическую прочность на сжатие (10…15 МПа уже через сутки), что позволяет использовать ее для ремонта и изготовления несущих конструкций.
К достоинствам “Герсмеси” можно отнести экологическую чистоту (может использоваться в контакте с питьевой водой, для внутренней отделки помещений и т.п.), высокую прочность (до 40 МПа) и долговечность.
Материал “Герсмесь” рекомендуется применять при строительстве и ремонте кирпичных, каменных, бетонных и железобетонных конструкций и сооружений в качестве гидроизолирующего и защитного материала, который наносится на поверхность конструкций, подвергающихся воздействию воды или водных растворов агрессивных сред, а также для сооружений, находящихся в условиях непосредственного увлажнения или капиллярного подсоса. В том числе, резервуаров хозяйственно-питьевого водоснабжения, бассейнов, подвалов и др. подземных и подводных сооружений.
Герметизирующие свойства материала “Герсмесь” для заделки швов, стыков, щелей, трещин и дефектных мест в условиях капиллярного подсоса или прямого действия водных сред обеспечиваются за счёт эффекта расширения, возникающего в процессе структурообразования и затвердевания. При этом кальматирующее и тампонирующее действия материала “Герсмесь” обусловлено проникновением компонентов материала в трещины, поры и капилляры и заполнением их продуктами гидратации “Герсмеси”. Наибольший эффект от такого воздействия “Герсмеси” обеспечивается при обработке поверхности конструкций, находящихся в водонасыщенном состоянии. При этом, чем ниже была водонепроницаемость материала до обработки, тем в большей степени проявляется эффективность “Герсмеси”.
В связи с заполнением поверхностных трещин, пор и капилляров продуктами гидратации и образованием на поверхности изолируемого материла водонепроницаемого слоя, обработка поверхности конструкции материалом “Герсмесь” повышает их морозостойкость и, следовательно, срок службы.
Покрытие материалом “Герсмесь” повышает стойкость изолируемых материалов к различным видам коррозионного воздействия. В частности, повышается стойкость к действию многих жидких агрессивных сред и замедляется карбонизация поверхностных слоёв бетона.
Сам материал “Герсмесь” не вызывает коррозии стальной арматуры, а в железобетонных конструкциях, обработанных “Герсмесью”, резко уменьшается скорость её коррозии. Затвердевшая “Герсмесь” имеет хорошую адгезию как к стальной арматуре, так и к раствору и бетону.
Таким образом, материал “Герсмесь” представляет собой одновременно четыре материала в одном. Это, во-первых, высокопрочный гидроизолирующий герметик для производства гидроизоляции. Во-вторых, это вяжущее для изготовления водонепроницаемых бетонов и растворов. В-третьих, он — водостойкая затирка для швов (0,5 кг/м2 при толщине шва 4мм и ширине 5 мм), и, в-четвертых, это — водонепроницаемая шпатлевка для подготовки под любую последующую обработку поверхность.
В настоящее время выпускается модельный ряд герметика “Герсмесь”. Это, во-первых, “Герсмесь — стандарт” для гидроизоляции конструкций, во-вторых, “Герсмесь — водостоп” для ликвидации протечек и, в-третьих, “Герсмесь — раствор” для изготовления водонепроницаемых и защитных поверхностей.
Пластичность растворов “Герсмеси” должна обеспечивать их необходимую удобоукладываемость при минимальном расходе воды затворения. Рекомендуемая толщина покрытия “Герсмесь — стандарт” составляет 2…6мм, а “Герсмесь — раствор” – 4…15мм. Приготовление теста и раствора “Герсмеси” можно производить вручную или в растворо- и бетоносмесителях в таком объёме, чтобы уложить приготовленную массу до начала сроков схватывания (5…30 мин). Если защищаемая конструкция находится в среде, имеющей влажность менее 90%, то за гидроизолируемым покрытием в течение 7…10 суток необходим специальный уход, заключающийся в регулярном увлажнении поверхности через каждые 4…6 часов.
Третий способ получения конструкций с высокой водонепроницаемости состоит в следующем. Изготавливаются растворы и бетоны, в которых в качестве вяжущего используются специальные составы, повышающие плотность и водонепроницаемость матрицы получаемых композиционных материалов. В качестве такого вяжущего можно использовать модификацию «Герсмесь — раствор» и некоторые другие.
При использовании составов «Герсмесь — раствор» водонепроницаемость составляет W12…W20. Они могут использоваться при ремонте, строительстве и реконструкции сооружении. Расход материалов при этом составляет около 500 кг/м3 бетона.
Малые сроки схватывания (5…30 минут) позволяют использовать “Герсмесь” для срочных ремонтных и восстановительных работ даже при постоянном подпоре воды. Высокая водонепроницаемость получаемых бетонов на “Герсмеси” (W50) позволяет рекомендовать конструкции из них практически для любых сооружений, подвергающихся воздействию напора воды.
“Герсмесь” выпускается с 1992г. Она успешно использовалась для гидроизоляции и защиты от внешней среды многих транспортных, гражданских и промышленных сооружений. В частности, материалом “Герсмесь” осуществлена гидроизоляция подвалов ВНЕШЭКОНОМБАНКА, подвального помещения бомбоубежища издательства “Московская правда”. Модельный ряд “Герсмеси” использовался для гидроизоляции стен отстойников очистных сооружений в г. Зеленограде, песчаных и угольных фильтров Рублёвской водопроводной станции в г. Москве, при реконструкции хладокомбината №13 в Москве, цокольных и подвальных этажей жилых домов, подземных гаражей, стоянок, бассейнов, санузлов жилых домов, коттеджей, для изоляции швов омоноличивания мостовых железобетонных конструкций и на многих других объектах.
“Герсмесь” поставляется потребителям в закрытых полиэтиленовых и крафт- мешках массой нетто 45 и 50кг. Цена “Герсмеси” составляет 24…35 рублей за 1кг в зависимости от модификации. Расход “Герсмеси” на 1 м2 изолируемой поверхности находится в пределах 3…5 кг. Гарантийный срок хранения “Герсмеси” – 12 месяцев с о дня изготовления.
Таким образом, анализ способов получения водонепроницаемых конструкций показывает, что при строительстве новых и ремонте старых сооружений наиболее целесообразными по стоимости и получаемому результату являются первый и третий способы. При этом наиболее технологичным и дающим максимальный эффект является использование в качестве гидроизолирующего материала – порошкового герметика “Герсмесь”.
Библиографический список
- А.Е. Шейкин. Строительные материалы. М.: Стройиздат, 1978.
- В.Д. Дементьев. «УнИКРоМ» работает с максимальной отдачей // Гидроизоляция, теплоизоляция, кровля. –2001. — №1. — С.18…19.
- ТУ 5775-001-17805179-99. ГЕРСМЕСЬ. Технические условия. Москва. –1999г.
