Классификация и механизм действия гидроизоляционных средств.

Когда люди сталкиваются с проблемой водопроницаемости бетона, всегда возникает множество вопросов и решений.Термины «водонепроницаемый», «водонепроницаемый» и «гидрофобный» часто используются взаимозаменяемо, но на самом деле эти слова могут описывать совершенно разные ситуации.Цель этой статьи — сосредоточиться на включенных гидрофобизаторах, используемых для повышения водонепроницаемости бетона, и гидрофобизаторах, которые могут образовывать химические барьеры на затвердевших бетонных поверхностях.Мембранные системы, такие как мембраны или покрытия для физических барьеров, выходят за рамки этой статьи.

Бетон с низким водоцементным отношением (В/Ц) и хорошим соотношением смеси может стать материалом с отличной долговечностью после надлежащего отверждения, с низкой проницаемостью и устойчивостью к проникновению жидкой воды;тем не менее, такой бетон. И не всегда есть возможность заблокировать прохождение через него воды.Вода способна проходить через внутреннюю часть бетона благодаря двум основным факторам: капиллярной адсорбции и гидростатическому давлению.

Капиллярная адсорбция — это явление, при котором вода мигрирует через поры и микроскопические трещины самого бетона.Общий размер микроскопических трещин составляет около 0,004 мм, а максимальный размер может достигать 0,02 мм.Микротрещины включают большую часть усадочных трещин и часть трещин осадки.Размер мезоскопической трещины обычно составляет около 0,1 мм.Макроскопические трещины более крупные, размером от 0,15 до 0,3 мм.Халворсен считает, что из-за текстуры поверхности и других факторов наименьшая трещина, которую может обнаружить человеческий глаз, составляет 0,13 мм, что находится как раз между мезоскопическими и макроскопическими трещинами.

Когда внешняя поверхность бетона влажная (например, когда дождевая вода попадает на вертикальную наружную стену здания), возникает эффект капиллярной адсорбции.Разница в давлении создает гидростатическое давление, когда вода проходит через бетон.Грунтовые воды вокруг погреба или резервуара для хранения, кровельные воды и т. д. вызывают движение воды из-за гидростатического давления.

Существует две широкие категории методов уменьшения проникновения воды в бетон: гидроизоляция и гидроизоляция.Водонепроницаемые системы препятствуют прохождению воды под гидростатическим давлением;влагозащитные системы препятствуют проникновению воды под негидростатическим давлением.Но ни один из них не может остановить проникновение воды в большие трещины (макротрещины) в бетоне.

При заливке свежего бетона поверх затвердевшего бетона в бетоне образуются холодные швы;в других случаях иногда возникают холодные суставы.

Бетон дает усадку во время твердения, поэтому при заливке нового бетона поверх старого стык между старым и новым бетоном сначала кажется плотным;пустота.Степень усадки зависит от нескольких важных факторов: количества цемента, водоцементного соотношения и количества заполнителя.Например, для бетона с водоцементным отношением 0,5 и содержанием заполнителя 70 % усадка бетона составляет приблизительно 0,02 мм/мм.Кусок бетона длиной 25 футов (около 7,62 м) даст усадку на 6,1 мм при использовании вышеуказанного соотношения В/Ц и количества заполнителя.Таким образом, щели, вызванные холодными швами, являются важным каналом проникновения воды.Опыт научил нас, что ни гидроизоляционные, ни гидроизоляционные системы не могут полностью предотвратить проникновение воды через холодные швы.

Вот два основных метода предотвращения проникновения воды в бетон: добавки (непроницаемые материалы), которые являются неотъемлемой частью самого бетона, и гидрофобизаторы барьерного типа, наносимые на поверхность бетона.

1 Добавка (непроницаемый агент)

Непроницаемые вещества (PRA) в добавках к бетону контролируют движение влаги или воды через бетон.Американский институт бетона (ACI) делит их на три широкие категории: гидрофобные гидрофобизаторы, мелкодисперсные дисперсии и кристаллические добавки.

Гидрофобные гидрофобизаторы представляют собой самую многочисленную группу таких непроницаемых средств.В эту группу входят материалы, изготовленные из производных длинноцепочечных жирных кислот, растительных масел и побочных продуктов нефтепереработки.Эти гидрофобные гидрофобизаторы могут образовывать гидрофобную пленку вдоль пор бетона, но поры бетона все еще физически открыты.Эти продукты очень полезны для гидроизоляционных работ, но все же не останавливают миграцию воды в бетоне под гидростатическим давлением.

Наиболее часто используемый гидрофобный гидроизоляционный агент относится к веществам стеариновой кислоты, таким как стеарат кальция, и его механизм действия показан в следующей формуле.

Ca(OH)2+RCOOH→Ca+COOR-+H2O

При гидратации портландцемента образуется гидроксид кальция, который вступает в реакцию со стеаратом кальция с образованием нерастворимого стеарата кальция и воды.Гидрофобные гидрофобизаторы также содержат полимеры, которые взаимопроникают в бетон, образуя в нем непрерывную гидрофобную пленку.Полимерные добавки могут закупоривать поры бетона, но они не действуют как «перекрывающие трещины» в бетонных трещинах, поэтому вода все равно может проникать сквозь бетон.Продукты на нефтяной основе не вступают в реакцию с бетоном, как полимерные добавки, они не могут перекрывать трещины, а вода способна снова проходить внутрь бетона.

Второй тип ПРА – тонкодисперсный.Некоторые из них химически инертны, а некоторые химически активны.Такие добавки, как тальк, бентонит, известь, силикатные вещества и золи кремнезема, ограничивают движение воды, заполняя внутренние поры бетона.Мелкодисперсные материалы увеличивают плотность бетона и заполняют поры внутри бетона;однако они ограничены влагонепроницаемостью или гидрофобностью и не могут полностью блокировать просачивающиеся каналы внутри бетона.Их можно использовать только при отсутствии гидростатического давления.

Третий ПРА бетона представляет собой кристаллическую добавку.BASF Rheomac 300D и IPA Ipanex представляют собой кристаллические добавки.Эти примеси, как и стеариновые кислоты, реагируют с гидроксидом кальция, образующимся при гидратации портландцемента.Кристаллические примеси обычно вводят в состав смесей с цементом и песком.Он может реагировать с водой и гидроксидом кальция в цементе с образованием гидрата силиката кальция и веществ, закупоривающих поры.Он может продолжать реагировать после пластического состояния бетона.Пока присутствуют вода и гидроксид кальция (бетон не полностью карбонизирован), они могут продолжать функционировать, перекрывая микроскопические трещины и закупоривая капилляры бетона спустя годы после строительства.При определенных гидростатических давлениях такие примеси могут препятствовать проникновению воды;однако они не могут перекрывать мезоскопические и макроскопические трещины в бетоне с течением времени.

2 Барьерный гидрофобизатор для бетонных поверхностей

Барьерные гидрофобизаторы для бетонных поверхностей содержат соединения, аналогичные используемым в добавках к бетону.Барьерные гидрофобизаторы состоят из гидрофобных материалов, таких как стеарат, материалов, блокирующих поры, таких как бентонит, и кристаллических примесей, таких как метасиликат натрия (система жидкого стекла).Эти добавки действуют одинаково при использовании в поверхностных барьерах и при введении в бетон.Они влагостойки и несколько гидрофобны;тем не менее, они имеют те же ограничения - их можно использовать только при отсутствии гидростатического давления, и они имеют ограниченную способность перекрывать трещины.

3 Резюме

Ключом к успешному решению гидроизоляции является выяснение того, находится ли фундамент под гидростатическим давлением, а затем выбор правильной системы гидроизоляции.

Добавление PRA (непроницаемого агента) повлияет на характеристики пластичного бетона.Обязательно внимательно изучите данные и информацию о продукте и проведите пробное смешивание, чтобы убедиться, что бетонная смесь может достичь ожидаемых характеристик.Производители добавок PRA обычно могут предоставить нам информацию о дозировке, порядке добавления, времени перемешивания и совместимости с другими материалами в гелеобразующей системе.

Успех системы барьерной гидроизоляции также требует внимательного прочтения технического описания продукта, чтобы определить, подходит ли системное решение.Подготовка поверхности является ключевым фактором успеха барьерной гидроизоляционной системы.Следуйте инструкциям продукта, строго контролируйте процесс обработки поверхности, толщину покрытия, время отверждения перед следующим процессом покрытия и защиту от УФ-излучения, если это необходимо.

Как непроницаемые, так и барьерные гидрофобизаторы, смешанные снаружи, влияют на характеристики наносимой впоследствии системы покрытия.Некоторые высокоэффективные покрытия, такие как полимочевины, требуют тщательной подготовки бетонной поверхности, включая возможную потребность в грунтовках или связующих для обработки поверхности.Необходимо своевременно сообщить поставщику покрытия, включая тип системы непроницаемости и срок службы бетонной конструкции, а также установить соответствующую модель, чтобы определить, совместима ли система непроницаемости с системой покрытия.