Строительные статьи

Гидроизоляционные смеси

Надежность эксплуатации строи­тельных объектов во многом зависит от их гидроизоляции. Разрушающее действие воды происходит в основ­ном при переходе температуры через точки росы и кристаллизации.

Вода проникает в строительные конструкции несколькими путями. Основным источником попадания воды в незащищенную конструк­цию являются атмосферные осадки. Особый случай — это поверхности, непосредственно контактирующие с водой, например стенки бассей­нов. каналов, резервуаров и т. п. Эксплуатация гидротехнических сооружений без изоляции вообще невозможна.

При недостаточной изоляции между фундаментом и стеной неиз­бежен капиллярный подъем грунто­вых вод. Его интенсивность опреде­ляется впитывающей способностью материалов. Для простоты расчета можно принять, что капилляры имеют вид стеклянных трубок. Для воды при нормальных атмосферных уел о в и я х упрошенная форм у л а и меет вид:

H = 0.149: г.

Где h — высота подъема воды, м: г — радиус капилляра, м.

При температуре ниже точки ро­сы в строительной конструкции происходит конденсация атмосфер­ного водяного пара.

В очень тонких капиллярах (ме­нее 50 нм) может происходить ка­пиллярная конденсация, то есть здесь создается повышенное давле­ние водяного пара, и он превраща­ется в жидкую воду. несмотря на то, что в окружающей атмосфере отно­сительная влажность меньше 100%.

Дополнительную влагу впитыва­ют стройматериалы, содержащие соли с гигроскопическими свойст­вами. Так как стройматериалы могут иметь зоны с различным со­держанием таких солей, из-за осмо­тического давления происходит ми­грация влаги. Можно представить себе явление осмоса как стремление солевого раствора к саморазбавле­нию. Вследствие этого происходит выравнивание концентрации солей во влажном стройматериале и до­полнительное его у влажней не.

Задачей тарой золяциоппых ма­териалов на основе иементосояер - жаших сухих смесей является созда­ние преграды для проникновения

Воды как в жидком, так и в газооб­разном состояниях. Растворы смесей наносят в два приема слоем толщи­ной 2—3 мм на подготовленные по­верхности с любым рельефом.

Просачивание воды происходит через поры. Молекулу воды можно рассматривать примерно как шарик диаметром 0.3 нм. Пористость яв­ляется неотъемлемым свойством любого цементного камня. Так, при ВЦ = 0.5 объем пор размерами от I нм до I мм составляет 46 % объема цементного камня. Чем вы­ше ВЦ, тем в большем количестве и большего объема образуются по­ры. Происхождение и размеры пор подра здел я ются на и ее кол ько rpyn п.

Гелевые поры (1—10 нм) возни - • кают при образовании цементного геля. При нормальных условиях они заполнены жидкостью очень высо­кой плотности и непроницаемы да­же для газов.

Усадочные поры (около 10 нм) образуются из-за того, что объем исходных цемента и воды больше, чем объем продуктов гидратации.

Капиллярные поры (10 нм — 100 мкм) обусловлены избытком воды, примененной для затворения це­мента, то есть той частью волы, ко­торая не израсходовалась для гидра­тации и не связана физически в гедевых порах. Теоретически при ВЦ = 0,36—0.38 и при полной гидра­тации не должно возникать капил­лярных пор. Обычно такие поры представляют собой пустоты неупо­рядоченной формы, через них про­исходит перенос жидкой фазы в це­ментном камне.

Воздушные поры (I мкм — I мм) наиболее крупные, встречаются в це­ментном камне, часть из них видна невооруженным глазом. Обычно они шарообразные, возникают при за­творен ни цементной смеси в воде и частично удаляются с помощью ан - тивспениваюших добавок. Следует иметь в виду, что дисперсионные по­рошки тоже могут обусловливать по­явление воздушных пор.

Поры, вызванные недостаточ­ным уплотнением (более I мм), имеют неправильную форму, воз­никают из-за нарушения техноло­гии гидроизоляционных работ.

Количество гедевых пор в мил­лионы раз больше, чем воздушных. При составлении рецептур гидро­изоляционных смесей необходимо сводить к минимуму ВЦ, тем самым

Уменьшая количество капиллярных пор, и применять анти вс пен и вател и для удаления воздушных пор.

Проводниками воды могут слу­жить трещины в отвердевшем рас­творе. Их основными причинами сл ужат в н утре н н и е н а п ря же н и я, возникающие из-за усадки порт­ландцемента, из-за неравномерной гидратации цемента по толщине слоя гидроизоляции, а также из-за неправильного подбора наполните­лей. Такие внешние факторы, как н естабил ьность метеороло ги чес ki i х условий при твердении цемента, де­формация основы, тоже повышают риск образования трещин в гидро­изоляции.

Цементы должны содержать ми­нимум компонентов, которые при гидратации и твердении превратят­ся в водорастворимые соединения.

Кроме свойств цемента, ре­шающую" роль для достижения герметичности играют инертные наполнители. Важен не только ми­нералогический и фракционный состав, но и конфигурация частиц наполнителей, в том числе отсутст­вие в них капиллярных пор.

Наполнители не должны содер­жать водорастворимых компонен­тов, например солей щелочных металлов или магния. Их наличие повышает гидрофильность раство­ра, ведет к росту ВЦ. При контакте отвердевшей гидроизоляции с водой происходит вымывание раствори­мых веществ, что открывает путь воде При выборе наполнителей ре­комендуется проверял ь их водопо­глошение и растворимость в воде, как нейтральной, так и подщелочен­ной. Последнее существенно, если наполнители содержат хоть и инерт­ные в нейтра1ьной среде, но кислые составляющие, которые могут всту­пить в реакцию нейтрализации со щелочным цементным раствором.

Инертные наполнители не долж­ны содержать компонентов, меня­ющихся в объеме при контакте с водой, например набухающих в воде. Исключением являются те виды гидроизоляционных смесей, в которые умышленно вводится небольшое количество расширяю­щегося материала, например бен­тонитовой глины. Ее задача — коль - матация образовавшихся пор без изменения объема цементного кам­ня. что создает дополнительную преграду воде.

Ситовые характеристики инерт­ных наполнителей должны обеспе­чивать возможно более плотную упа­ковку. Наиболее распространенным наполнителем является отмытый кварцевый песок крупностью до 0,3—0,4 мм. Его фракционный состав должен быть как можно более равно­мерным, то есть частные остатки по фракциям, кратным 0,1 мм, должны быть примерно одинаковыми. Если отсутствует фракция тоньше 0,1 мм, то этот недостаток компенсируют до­бавкой мраморной или известняко­вой муки. Полезен ввод наполните­лей пластинчатой формы, например молотой слюды, и линейной формы, например волокон целлюлозы. По­следние дополнительно армируют массу, уменьшая риск образования трети и. Для решения специальных задач могут применяться и другие наполнители. Например, трассовая мука (горная порода группы вулка­нических туфов), содержащая легко - растворимую кремниевую кислоту, придает цементу способность твер­деть под водой.

Гилроизолируюшие смеси долж­ны содержать достаточно большое количество вяжущих — цемента и полимеров, так как они выполняют дополнительную задачу — изоли­руют капиллярные поры. Соот­ношение цемента и полимерного связующего определяет жесткость конечного продукта. Чем больше доля цемента, тем тверже и жестче гидроизоляционное покрытие, хотя при этом повышается морозо­стойкость.

С увеличением количества дис­персионного порошка увеличива­ется эластичность, но до опреде­ленного предела — 5—8 мае. % сухой смеси. При большей дозировке начинает сказываться жесткость пленки поливинилового спирта, применяемого в порошках в качест­ве антикоагулянта. Действительно эластичные покрытия можно со­здать, если использовать двухком- понентную систему. Первый ком­понент — иементосодержашая сухая смесь со всеми добавками, которая затворяется на стройплощадке во втором компоненте — разбавленной полимерной дисперсии.

Из химических компонентов, используемых в рецептурах гидро - изолируюших смесей, важную роль играют эфиры целлюлозы, эфиры крахмала, антивслениватели, тик - сотропируюшие или разжижающие добавки (в зависимости от того, вертикальная или горизонтальная поверхность должна быть изолиро­вана), замедлители пли ускорители твердения. Разжижающие добавки применяют и для снижения BU, что несколько уменьшает фиксирую­щую способность раствора, но способствует повышению механи­ческой прочности. Если гидрой зо­ли руюший материал должен дли­тельное время или непрерывно находиться в контакте с водой, то необходимо использовать гидрофо - бизируюшие добавки, например комбинацию олеата натрия со стеа - ратом цинка, кальция или магния.

Примерные рецептуры простых одно - и двухкомпонентных гидро­изоляционных смесей с относи - тел ьн о н е бол ь ш и м кол и ч ество м цемента приведены в таблице.

В качестве второго компонента применяют преимущественно ак - рилатные дисперсии.

Приведенные рецептуры дают представление о простейших видах гидроизоляционных смесей. Для повышения качества рекомендуется введение дополнительных добавок:

— глиноземистый цемент для ком­пенсации усадки портландце­мента;

— наполнители пластинчатой и ли­нейной конфигурации для уплот­нения упаковки твердых частиц;

— эфир крахмала для уменьшения липкости массы к инструменту;

— диспергатор, если масса склонна к комкованию при затворен и и в воде.

Нормативные требования по ка­честву водно-дисперсионных гид­роизоляционных смесей на цемент - но - пол и м ер но й осн ове отсутствуют, поэтому изготовители вправе за­кладывать в технические условия собственные параметры, которые отвечали бы техническим потребно­стям рынка. Для оценки качества и частично для оперативного выход­ного контроля можно порекомендо­вать определение следующих пока­зателей гидроизоляционных смесей:

— расход воды для затворен ия для достижения приемлемой конси­стенции;

— вояоулерживаюшие свойства, открытое время;

— водопоглошение;

— проницаемость для водяного пара;

— гидроизолируюшие свойства — давление столба воды, при ко­тором через образец толщиной 2 мм вода не просачивается в те­чение I сут;

— адгезия к про грунтован ному бе­тонному основанию;

— наличие остатка на сите, соот­ветствующем максимально до­пустимому размеру зерна;

— структура поверхности. Выпускаемые в СНГ гидроизо­ляционные смеси позволяют созда­вать бесшовные покрытия, обеспе­чивающие водонепроницаемость при напоре до 70 м водяного столба.

Представительство Клариант Консалтинг АГ

Россия. 117418 Москва, ул Новочерёмушкинской. 61. оф 501 Тел: (095) 787-50-38. 787-50-27 Факс (095) 787-50-44 Internet wwwclonontru

Концерн «Ваккер-Хеми ГмбХ» основан в 1914 г. В настоящее время он выпускает более 3 тыс. наиме­новании продуктов на общую сумму 4 млрд D. M в год. Основные произ­водства:

• ПВА и винил ацетатные сополи­меры, продукция оргсингеза;

• силиконы, снланы, кремниевые кислоты;

• кремний для электроники (Сил - троник) и др.

Полимеры Вин напас, дисперсии и дисперсионные порошки

Модифицирован не строймате­риалов органическими веществами в форме водных дисперсий известно с давних времен. Уже в 1932 г. были впервые применены термопластич­ные полимеры для модифицирова­ния цементных растворов и бетона. Водные дисперсии, наиболее изве­стной из которых является клей ПВА, добавлялись на стройках при замесе вяжущих всшеств с водой.

Вин напас — это товарная марка термопластичных полимеров фир­мы «Ваккер-Хеми ГмбХ». Поли­меры Виннапас в виде водных дисперсий или дисперсионных по­рошков с большим успехом при­меняются в строительстве в комби­нации с цементом или в качестве еа мостоя тел ьн ых с вя зу ю ши х.

Типичными областями приме­нения дисперсий и порошков Вин - напас являются:

• клеи для облицовочной плитки, расшивочные и затирочные массы:

• системы скрепленной теплоизо­ляции на основе пеноиолисти - рольных или мннераловатных пл ит. стро ител ьн ые кле и;

• штукатурки, шпаклевки;

• саморастекаюшиеся массы лля нал и вн ых полов:

• растворы для ремонта бетона;

• дисперсионные и известково - цементные краски:

• герметизирующие шламы.

В 40—50 годах в строительстве использовались монополимерные вин ил ацетатные дисперсии (ПВА). Однако вскоре эти полимеры были вытеснены сопол и мерными дис­персиями со значительно лучшими техническими характеристиками. Клей П В А оказался плохо пригод­ной добавкой для стройматериалов из-за в ы е окой темнера»уры jьленко- образования, наличия пластифика­торов и склонности пленки к омы­лению в щелочных растворах.

В настоящее время фирма «Вак - кср-Хеми ГмбХ» производит широ­кий спектр мономеров. В соответст­вии с видом исходных мономеров полимеры Вии напас делятся на не­сколько групп: сополимеры с вини­ловым эфиром, этиленом, вин ил х - лорилом. акрил атом и стиролом. Этилен содержащая дисперсия в комбинации с винилаиетатом бла­годаря низкой температуре пленко- образования этилена образуют очень мягкие и гибкие, по устойчи­вые к омылению в среде цементных соста вов дол говеч ные сопол и меры.

В 1957 г. впервые в мире фирма «Ваккер-Хеми ГмбХ» начала про­мышленное производство порошко­образных дисперсий (дисперсионных порошков). В течение 40 лет фирма является крупнейшим в мире про­изводителем порошкообразных по­лимерных связующих для сухих строительных смесей (доля в мировом производстве составляет более 45*т).

Преимущества модифицирован­ных полимерами сухих смесей по сравнению с растворами, изготов­ляемыми на стройплощадке:

— значительное повышение произ­водительности труда на стройке:

— более простая транспортировка;

— высокий и стабильный уровень качества работ;

— простота утилизации тары. Типичные компоненты рецеп­тур сухих смесей заводского произ­водства:

Минеральные вяжущие: цемент, известь, песок:

Наполнители: кварцевый песок, известняк, доломит, мрамор, легкие наполнители:

Полимерное связуюшее: диспер­сионные порошки {Виннапас);

Добавки: эфиры целлюлозы, пиг­менты, антивспениватели, порооб - ра зовател и. замедл ител и. ускорите - ли, загустители, разжижители, гнд - рофобизаторы.

Производство н свойства дисперсий и порошков Виннапас

Дисперсии состоят из дисперги­рованных в воде частиц полимера размером около I мкм. Они произ­водятся методом эмульсионной по­лимеризации. Для стабилизации дисперсий используются эмульга­торы, функциональные мономеры и ангикоагулянты, например поли­виниловый спирт.