Гидроизоляционные материалы проникающего (пенетрирующего) действия изготавливаются в основном в виде сухих растворных смесей. Покрытия из этих материалов выдерживают давление воды более 10-12 ати и применяются для наружной и внутренней защиты от грунтовых вод и осушения бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, как как новых, так и утративших водонепроницаемость в процессе эксплуатации.
Строительстве широко применяются материалы «Ксайпекс», «Пенетрон», «Кальматрон», «Лахта», «Стромикс», «Гидро-S-B», «Акватрон-6», «Гамбит SuperPro», «Гидротекс», «Гидрофлекс» и другие.
Все эти материалы, независимо от производителя, построены по единому материаловедческому принципу и представляют собой смеси из цемента, фракционированного кварцевого песка и активной химической добавки.
Технология приготовления - затворение сухой смеси водой до нужной консистенции, способ подготовки поверхности бетона - удаление цементной плёнки и увлажнение и способ нанесения покрытия - кистью, шпателем или распылителем являются также общими.
Физический принцип работы всех этих материалов также идентичен - через систему пор и капилляров активной химические вещества самопроизвольно диффундируют (проникают) в структуру бетона и образуют нерастворимые кристаллические образования, которые полностью кольматируют (закупоривают) поры, капилляры и микротрещины бетона и делают его непроницаемым для воды, щелочей кислот и ГСМ, сохраняя при этом паропроницаемость бетона.
Процесс диффузии и кристаллизации протекает в течение нескольких суток, - в этот период покрытие поддерживается во влажном состоянии. После высыхания покрытия рост кристаллов прекращается вследствие отсутствия воды, являющейся средой для протекания диффузионных процессов (диффузионный контроль). Однако, при возникновении трещин в конструкции вследствие реализации усадочных напряжений или возникновения деформаций в результате подвижки отдельных частей конструкции, при возможном появлении воды наблюдается эффект «самозалечивания» - диффузионные процессы возобновляются, вновь начинается рост кристаллов и новое уплотнение структуры бетона.
Перед нанесением на поверхность бетона гидроизоляционного покрытия требуется выполнить значительный объём подготовительных работ. Надёжность и долговечность гидроизоляции в основном зависит от качества подготовки поверхности основания - очистки поверхности от цементной плёнки («цементного молока») и открытии пор бетона, удалении грязи и пыли, которые могли бы препятствовать проникновению химически активной части гидроизоляционного материала в поровое пространство бетона, образованию и росту кристаллических образований.
В поверхностном слое, за счёт вытесненной из бетонной смеси воды, несмотря на полное превращение всего вяжущего в объёме в кристаллизующийся гидрат, не происходит образования плотной и прочной кристаллической структуры. Цементная плёнка, представляет собой не непрочную кристаллическую структуру, а, возникающую при взаимодействии минералов цемента с содержащейся в воздухе углекислотой, рыхлую и непрочную поверхностную конденсационную плёночную структуру толщиной от 20-30 мкм и более, заполняющую поровое пространство бетона на значительную глубину.
Опыт показывает, что при выполнении гидроизоляционных работ не всегда производится рекомендованная производителями материалов и СНиП 3.03.01-87 подготовка поверхности бетона.
Так, при нанесении покрытия на бетон, имеющий на поверхности цементную плёнку, вместо ожидаемого монолита, образовывается трёхслойная конструкция: «бетон - цементная плёнка - гидроизоляционное покрытие» - в швах такого «слоёного пирога» прочность достигает не более 50% от ожидаемой (когезионной) прочности.
В такой трёхслойный конструкции каждый из слоёв самостоятельно воспринимает механическую нагрузку и работает независимо от других. В этой конструкции с точки зрения прочности слабым местом является именно цементная плёнка. Очевидно, что при пороговом напряжении, разрушение произойдёт именно по этой границе раздела.
Цементная плёнка является границей, на которой происходит превращение усадочных напряжений сжатия в напряжения растяжения, и поэтому зона шва становится предварительно напряженной. Как известно, бетон хорошо работает на сжатие, менее стоек к изгибающим нагрузкам и значительно хуже противостоит напряжениям растяжения. В результате релаксации напряжений растяжения, реализующихся в виде микротрещин, зона стыка имеет меньшую плотность и прочность, по сравнению с монолитным бетоном и при равных растягивающих напряжениях, трещины, прежде всего открываются именно по швам.
Основным источником образования цементной плёнки является водный раствор гидроксида кальция Ca(OH)2, который с водой выходит на поверхность бетона, реагирует с углекислотой воздуха СО2 и образует нерастворимую в воде плёнку карбоната кальция СаСО3 (по химическому составу – известняком).
Другим источником образования цементный плёнки являются соли щелочных металлов, присутствующие в цементе в свободном виде; добавляемые в цемент цеолитовые туфы и зола-унос (зольные микросферы) тепловых электростанций, выделяющие щёлочи; песок, щебень и гравий, содержащие галоидные соединения; ускорители твердения, противоморозные добавки, пластификаторы и другие модифицирующие добавки.
При затворении цемента водой водорастворимые щёлочи немедленно образуют растворы и химически связываются с силикатами и аллюминатами цемента. Затем, при контакте с углекислотой воздуха щёлочи карбонизируются с образованием нерастворимой в воде плотной цементной плёнки.
Ещё одним источником солей является вода затворения, если она по составу не отвечает требованиям ГОСТ 23732.
Химически цементную плёнку в основном можно представить, как смесь растворимых и нерастворимых в воде карбонатов, сульфатов, нитратов и хлоридов.
Проще всего, хотя и не наилучшим образом, удалять карбонатную плёнку с поверхности бетона водяной или водо-воздушной струёй. К недостаткам такой очистки относятся отсутствие возможности удаления нерастворимой в воде цементной пленки и образование на поверхности адгезионной плёнки компрессорного масла из сжатого воздуха.
Для сухой очистки поверхности бетона от карбонатной плёнки применяют ручные металлические щётки, мётлы с проволочной щетиной, шарошки и механические проволочные щётки.
Достоинством механических способов очистки является возможность их применения там, где невозможно использование пыльных, мокрых и дорогостоящих процессов пескоструйной и гидропескоструйной обработки.
Очень эффективна насечка поверхности, увеличивающая площадь передачи напряжений. Однако, применение для снятия плёнки и последующей насечки инструментов ударного действия (перфораторов, отбойных молотков) должно быть исключено, ввиду возможного повреждения верхнего слоя бетона стыкуемой поверхности.
К недостаткам механических способов подготовки поверхности бетона можно отнести следующие: удаляется только поверхностная цементная плёнка и не открываются поры бетона; возможно возникновение и релаксация внутренних напряжений в виде микротрещин; большое пылеобразование; сложность организации контроля качества работ.
Эффективными способами удаления цементной плёнки являются струйные методы: обработка стальной дробью, струёй воды высокого давления, пескоструйная, гидропескоструйная и фрезерная обработка. Однако при использовании этих способов удаляется только цементная плёнка и только в поверхностном слое открываются поры бетона. К тому же высокая стоимость компрессоров высокого и сверхвысокого давления, образивоструйных комплексов и установок фильтрации и кондиционирования воздуха, и ограничения в применении при внутренних работах и при действующем производстве сдерживает их широкое распространение.
Снятие карбонатной плёнки перед нанесением гидроизоляции с помощью 5-10%-ных растворов соляной или уксусной кислоты с последующей промывкой водой является не эффективным и технически не оправданным, его не следует рекомендовать из-за опасности снижения долговечности шва или покрытия.
В минералогии качественной реакцией на отличие кальцита (карбоната кальция) от других породообразующих минералов является его бурное разложение при действии холодной соляной кислоты. Именно этим объясняется мощный отрицательный эффект от её применения: наблюдается поверхностное растворение и разрушение не только цементной плёнки, но и тела цементного камня, что служит причиной разрушения шва в процессе эксплуатации ; требуется дополнительная операция нейтрализации кислоты концентрированный щёлочью (едким натром NaOH) с обязательной тщательной промывкой водой; потеря поверхностной прочности приводит к эрозии и пылению бетона и требует дополнительного обеспыливания поверхности перед нанесением покрытия.
В результате проведённых исследований автором настоящей статьи разработаны материалы и серийно производятся ООО НПФ «СТРОЙМОСТ» по ТУ 2383-003-97320390-06 «Материалы для очистки и подготовки поверхности строительных оснований»; внедрён и успешно используется способ подготовки поверхности бетона – химическое фрезерование бетона, одинаково эффективный для удаления цементный плёнки с нового и старого, плотного и пористого, сухого и влажного бетона и кирпича.
Способ химического фрезерования основан на последовательной обработке кистью, валиком, или распылителем поверхности бетона составами «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Очиститель» и «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Активатор» на водной основе (без использования полимеров), изготавливаемых по рецептурам ООО НПФ «СТРОЙМОСТ».
Составы не имеют раздражающего запаха, не оказывают вредного воздействия на человека и окружающую среду и разрешены для использования в строительных объектах, в т.ч. предприятиях пищевой промышленности, бассейнах и резервуарах с питьевой водой (Санитарно- эпидемиологическое заключение № 77.01.16.238.П.000629.01. 07).
Составы не содержат соляной, уксусной, лимонной, ортофосфорной кислот и других веществ, разрушающих бетон.
Очиститель «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Очиститель» растворяет цементную плёнку и открывает поры бетона, не вступая с кристаллической структурой цементного камня в химическую реакцию и не нарушая его структуру.
Адгезионный активатор (промоутер адгезии) «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Активатор» наносится через 1 час после очистки и активирует очищенную поверхность.
Нанесение гидроизоляционных покрытий производится через 1 час после завершения обработки.
Химическое фрезерование полностью исключает использование ручной механической очистки и машинного фрезерования, песко -, дробе-, гидро-и гидропескоструйной обработки, насечки поверхности бетона алмазным инструментом и перфораторами и в ряде случаев устраняет необходимость монтажа штукатурной сетки.
Способ химического фрезерования позволяет производить эффективное растворение цементной плёнки и открытие пор бетона; увеличивает глубину проникновения активных химических веществ в бетон; создаёт условия создания монолита и повышает в 1,5-3 раза прочность сцепления гидроизоляционных цементных материалов проникающего действия с бетоном.
В Государственных элементных сметных нормах на строительные работы ГЭСН 2001-37 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» определены затраты труда при выполнении работ по удалению цементной плёнки и определён коэффициент к нормам работ равный 1,05.
Исходя из средней стоимости работ по гидроизоляции полов и стен с учётом материалов равный 1285 -3426 руб./ м2, стоимость работ по снятию цементной плёнки в соответствие с ГЭСН -2001-37 должна составлять 64 - 170 руб./м2.
Подготовка поверхности под нанесение гидроизоляционных покрытий - удаление цементной плёнки составами «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Очиститель» и «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Активатор» с расходом 0,1-0,3 л./м2 существенно ниже рекомендованной сметными нормами стоимости и составляет по материалам 25 -60 руб./м2.
Способ химического фрезерования составами «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Очиститель» и «СТРОЙМОСТ «ХИМФРЕЗ Активатор» не имеет отечественных и зарубежных аналогов, отличается низкой трудоёмкостью, высокой производительностью и экономической эффективностью.
Способ химического фрезерования для подготовки поверхности строительных оснований под нанесение самых разнообразных покрытий на цементной, гипсовой и полимерной основе.
Генеральный директор - Баранов Владимир Сергеевич
(Статья опубликована в журнале "Городская стройплощадка" №6 (139) март 2007, стр.20-21)