Главная » Полезная информация » Статьи » Гидроизоляционный материал «Кальматрон». Перспективы применения

Гидроизоляционный материал «Кальматрон». Перспективы применения

Николай Полейко, Ромуальд Осос, Дмитрий Полейко

Cрок службы зданий, сооружений или их отдельных элементов определяется множеством факторов — конструктивным решением, выбором материалов, качеством производства строительно-монтажных работ и условиями эксплуатации. В нашем климатическом районе конструкции и сооружения особенно подвержены воздействию воды, водяного пара, мороза, агрессивных сред, высоких температур. Так, до 95% подземных, заглубленных сооружений различного рода имеют отказы по гидроизоляции (отказов по несущей способности мало), которые происходят на ранней стадии эксплуатации и способствуют ускоренному износу железобетонных конструкций.

Результатом становится увеличение прямых затрат на эксплуатацию конструкций (в 2–5 раз) и вероятности возникновения аварийной ситуации, сокращение срока службы сооружения (в 1,5–2 раза) и эксплуатационного оборудования, изменение эксплуатационной среды внутри сооружения, ухудшение условий труда и уменьшение прибыли от его эксплуатации. Естественно, возрастают расходы на проведение текущих и капитальных ремонтов.

Гидроизоляция сооружений — это система, для успешного функционирования которой необходимо ориентироваться на системный подход при ее создании. Гидроизоляционная система представляет собой совокупность элементов, защищающих сооружения от воздействия воды и влаги. Частью ее является гидроизоляционная мембрана — покрытие из различных материалов, наносимых на поверхность сооружения или вне его.

На выбор материала и конструкции гидроизоляционной мембраны влияет величина предполагаемого гидростатического давления воды, допустимой влажности воздуха помещения, агрессивности среды, деформативности сооружения. Особое внимание уделяется конструктивной схеме герметизации стыковых соединений, сопряжений конструкций, вводу коммуникаций, деформативных швов и пр., так как чаще всего отказ гидроизоляции происходит в результате деформации отдельных элементов и блоков сооружения или дефектов в стыковых соединениях.

В связи с этим имеются два подхода к проектированию гидроизоляционных систем: один — по стоимости и надежности; другой — по стоимости и ремонтопригодности. В первом случае на весь срок службы сооружения проектируется мощная, надежная, дорогая гидроизоляционная система, которая может воспринимать деформации, но обладает низкой ремонтопригодностью. Во втором — относительно дешевая гидроизоляция, которая при незначительных повреждениях может быть легко отремонтирована или заменена. Основные достоинства и недостатки материалов гидроизоляционных систем приведены в таблице 1 [1].

В практике широко применяются гидроизоляционные мембраны на основе минеральных вяжущих. К ним относятся четыре типа материалов: а) металлизированные; б) капиллярные (кольматирующие); в) обмазочные с уплотняющими добавками; е) модифицированные полимерами.

Мембраны на минеральном вяжущем обладают высокой паропроницаемостью и эффективны как со стороны позитивного, так и со стороны негативного воздействия воды. Нанесение их на поверхность бетона или каменной кладки производится с помощью кисти, щетки, валика, механическим способом (напылением), причем одновременно за один проход на стены и полы, что исключает образование стыков и сокращает время проведения работ. Для этих материалов не требуется, чтобы основание было сухим, возможно также нанесение на свежеуложенный бетон.

Таблица 1.Основные характеристики и условия использования материалов для создания гидроизоляционных мембран

Основные характеристики и условия использования материалов  для создания гидроизоляционных мембран

* В числителе приводятся значения при активном давлении воды, в знаменателе – при негативном давлении воды.

В состав металлизированных материалов входит смесь песка, цемента и железных опилок. При смешивании с водой происходит медленное окисление железа с увеличением объема конечного продукта, герметизация нанесенного слоя, заделка трещин, что эффективно при герметизации швов.

Обмазочные гидроизоляционные материалы представляют собой смесь песка, цемента и уплотняющих добавок, которые при нанесении их подобно штукатурке обеспечивают водонепроницаемость. Используются быстросхватывающие составы для устранения протечек воды при ремонтно-восстановительных работах.

Составы, модифицированные полимерами, чаще всего акриловой эмульсией, широко распространены при проведении ремонтных и строительных работ. После отверждения обладают эластичными свойствами, способными перекрывать трещины до 0,5 мм, выдерживать значительное – до 0,5 МПа позитивного давления и до 0,1 МПа негативного давления воды. Недостатком их является потеря эластичности во времени.
Перспективными, имеющими все достоинства мембран на минеральном вяжущем являются составы проникающего действия, в которых используются различные сочетания специальных добавок с песком и цементом.

В практике используется достаточно защитных материалов проникающего действия. Из зарубежных аналогов наиболее известны Ксайпекс, Пенетрон, Вандекс, Осмосил, Торосил, Хидромал; российского производства — Акватрон, Гидрофлекс, Кальмафлекс, Гидротэкс, Стромикс, Лахта и др. [1].

В Республике Беларусь производится и применяется смесь гидроизоляционная проникающего действия «Кальматрон», выпускаемая предприятием ООО «Белкальматрон». Смесь соответствует СТБ 1543-2005 «Смеси сухие гидроизоляционные. Технические условия». Одновременно разработан и выпускается экономичный состав проникающего действия «Кальматрон-Эконом» (СТБ 1543-2005). Устройство гидроизоляция, ремонт и защита строительных конструкций с применением данных защитных составов проникающего действия производится согласно технологической карте ТК 111/03/07-2004.

Защитные свойства смеси «Кальматрон» базируются на ее способности при затворении водой проявлять эффект цементирующего материала, который при нанесении на поверхность бетона образует покрытие, существенно повышающее его непроницаемость за счет собственной высокой непроницаемости и вследствие проникновения с водой химических соединений, вступающих в реакцию со свободной известью цемента. Это вызывает появление нерастворимых кристаллических образований в капиллярах и порах бетона или раствора, которые препятствуют поступлению воды (рис. 1). Эффективность защитных свойств зависит от пористости структуры бетона и проявляется в наибольшей степени при нанесении на бетоны низких по водонепроницаемости марок (W2 и W4), а также подвергающихся агрессивному воздействию среды.
Для успешного проникновения реакционно-способных химических соединений в бетон его поверхность должна иметь открытую поровую структуру, чего, к сожалению, бывает трудно добиться при ремонте конструкций.
Открытая поровая структура может быть получена только при удалении цементного «молока» с поверхности бетона методом очистки ее водой под высоким давлением. Механическая очистка с помощью фрез, металлических щеток, сухая пескоструйная обработка забивает и заполировывает поры, что делает воздействие материалов малоэффективным.

Применение покрытия рекомендуется для повышения водонепроницаемости тяжелых и мелкозернистых бетонов на портландцементах с низким и средним содержанием алюминатов (С3А≤8%).

Структура бетона со смесью проникающего  действия «Кальматрон»

Покрытие «Кальматрон» диффузионно-проницаемо для парогазовой среды и используется для защиты наружных поверхностей бетонных и железобетонных стен зданий и сооружений, эксплуатирующихся при атмосферных условиях. Наносить на поверхность покрытия «Кальматрон» финишные паронепроницаемые материалы не рекомендуется.
Уход за свеженанесенным материалом имеет решающее значение. Конструкции должны находиться во влажном состоянии при температуре более + 50С в течении 24–48 часов после укладки.

Физико-механические показатели смесей проникающего действия «Кальматрон» и «Кальматрон-Эконом» приведены в таблице 2 и 3.

Покрытие «Кальматрон» диффузионно-проницаемо для парогазовой среды и используется для защиты наружных поверхностей бетонных и железобетонных стен зданий и сооружений, эксплуатирующихся при атмосферных условиях. Наносить на поверхность покрытия «Кальматрон» финишные паронепроницаемые материалы не рекомендуется.
Уход за свеженанесенным материалом имеет решающее значение. Конструкции должны находиться во влажном состоянии при температуре более + 50С в течении 24–48 часов после укладки.

Физико-механические показатели смесей проникающего действия «Кальматрон» и «Кальматрон-Эконом» приведены в таблице 2 и 3.

Таблица 2. Физико-механические показатели гидроизоляционной смеси проникающего действия «Кальматрон»

Физико-механические показатели гидроизоляционной  смеси проникающего действия «Кальматрон»

Многочисленные исследования, проведенные в отраслевой научно-исследовательской лаборатории модифицированного бетона Белорусского национального технического университета, показали эффективность использования кольматирующих составов для устройства гидроизоляционных мембран.
Водонепроницаемость гидроизоляционной мембраны определялась по ГОСТ 12730. В качестве образцов использовались цилиндры из тяжелого бетона диаметром и высотой 150 мм, с одной торцевой стороны обработанные смесью «Кальматрон». Давление воды создавали на незащищенной очищенной поверхности. Результаты исследований показали, что наибольший эффект уплотнения от обработки кольматирующим составом достигается на более пористых бетонах и менее заметен на малопроницаемых бетонах. Водонепроницаемость бетона увеличивается с марки W2-W4 до W10-W12. Увеличение водонепроницаемости — кольматирующий эффект — растет со временем в благоприятных условиях хранения образцов (нормально-влажностные условия хранения).

Таблица 3.Физико-механические показатели гидроизоляционной смеси проникающего действия «Кальматрон-Эконом»

Физико-механические показатели гидроизоляционной смеси проникающего действия «Кальматрон-Эконом»

Возрастает сопротивление проникновению воздуха и диффузионная проницаемость углекислого газа. Сопротивление проникновению воздуха со стороны защиты составило 5,1–14,9 с/см3 против 0,4–1,0 с/см3 контрольных образцов без обработки и возросло со стороны, не подвергавшейся защите, — соответственно с 0,9–2,2 с/см3 до 12,3–26,3 с/см3. Диффузионная проницаемость углекислого газа уменьшилась для мелкозернистого бетона примерно в 2–3 раза [2].
Существенно снижается скорость диффузионного переноса хлористых солей. В первые 2 месяца испытаний глубина проникновения хлоридов для образцов, обработанных кальматирующим составом, уменьшается в 1,5–2 раза [2].

Одновременно проведены исследования по использованию смеси «Кальматрон» в качестве кольматирующих добавок в бетон. Они показали, что химические реагенты равномерно распределяются в объеме бетонной смеси на стадии приготовления, растворяются в воде и вступают в химические реакции с активными составляющими цемента. В результате формируются сложные соли, способные создавать нерастворимые кристаллогидраты. Их образование происходит постепенно, с меньшей скоростью, чем реакции гидратации цемента, поэтому сеть новообразованных кристаллов заполняет капилляры, микротрещины и поры бетона. При этом кристаллы становятся составной частью структуры бетона и оказывают влияние на его физико-механические свойства. Заполненные нерастворимыми кристаллами капилляры и микротрещины не пропускают воду [3].

Процесс формирования кристаллов приостанавливается в результате снижения влажности бетона. Во время эксплуатации конструкций, при увеличении гидростатического давления, химическая реакция кристаллообразования возобновляется, в результате чего снижается водопроницаемость бетона.

Промышленная апробация кольматирующих составов проведена на ряде промышленных объектов Республики Беларусь:
- ремонт и восстановление очистных сооружений ОАО «Красносельскстройматериалы»;
- ремонт резервуаров РУП «Беларуськалий»;
- ремонт дымовой трубы ТЭЦ-5, градирни ТЭЦ-4 и очистных сооружений ТЭЦ-3;
- восстановление транспортной эстакады ОАО «Нафтан»;
- использование кольматирующего состава на стадии изготовления напорных железобетонных труб методом виброгидропрессования в РУП «Спецжелезобетон» (г.п. Микашевичи).
- использование смесей при выполнении гидроизолирующих работ на строительстве спортивного комплекса «Арена», торгового центра «Столица», храма Всех Святых и др.

Проведенные лабораторные исследования и промышленная апробация подтвердили эффективность использования смеси «Кальматрон» в подземном и наземном транспортном строительстве, защите канализационных и водопроводных систем, резервуаров, сооружений и ремонте строительных конструкций в качестве защитного покрытия проникающего действия, а также как кольматирующей добавки в бетон при производстве бетонных и железобетонных изделий, монолитном строительстве различных сооружений и объектов, работающих в условиях воздействия агрессивных сред.

Литература:
1. Шилин А.А., Зайцев М.В., Золотарев И.А., Ляпидевская О.Б. Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте. Тверь: Русская торговая марка, 2003. 396 с.
2. Розенталь Н.К., Степанова В.Ф., Чехний Г.В. Защитные материалы проникающего действия для повышения долговечности конструкций // Долговечность строительных конструкций. Теория и практика защиты от коррозии. М.: Центр экономики и маркетинга, 2002. С. 75–79.
3. Гурский В.А. Антикоррозионная защита бетонных и железобетонных конструкций // Материалы международной научно-практической конференции «Защита от коррозии в строительстве и народном хозяйстве» 17–19 мая 2005 г. Москва. М., 2005. С. 72–73.
4. Полейко Н.Л., Осос Р.Ф., Полейко Д.Н. Применение гидрофобизатора типа «Кальматрон» в производстве железобетонных труб методом виброгидропрессования // Материалы международной научно-технической конференции «Наука и технология строительных материалов: состояние и перспективы развития». Мн.: БГТУ, 2005. С. 216–219.