Оценка гидрофизических и механических характеристик нового гидроизоляционного обмазочного состава на минеральной основе

ВЕСТНИК ~

2/2013

УДК 691

О.Б. Ляпидевская, Е.А. Безуглова

ФГБОУ ВПО «МГСУ»

ОЦЕНКА ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НОВОГО ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОГО ОБМАЗОЧНОГО СОСТАВА НА МИНЕРАЛЬНОЙ ОСНОВЕ

Рассмотрен вопрос обеспечения гидроизоляционной защиты подземных зданий и сооружений. Предложен новый эффективный обмазочный гидроизоляционный материал на минеральной основе. Приведены результаты сравнительных испытаний по определению основных гидрофизических и механических характеристик разработанного состава и аналогов, применяемых в строительной индустрии, с целью оценки эффективности применения представленного гидроизоляционного материала.

Ключевые слова: долговечность, подземные сооружения, защита бетона, гидроизоляционные материалы, водонепроницаемость, адгезия.

Повышение долговечности зданий и сооружений в значительной степени связано с обеспечением надежной защиты их подземных частей (подвалов, фундаментов) от воздействия воды естественного и искусственного происхождения. К естественным источникам относятся атмосферные осадки, грунтовые воды, поверхностные стоки с окружающих территорий, пары воды в грунтах и др. На их действие нередко накладывается влияние техногенных факторов: утечек из бассейнов, резервуаров, очистных сооружений, отстойников, водопроводов и канализации. Влияние всех этих факторов нередко приводит к негативным последствиям: подтоплению подвальных помещений, разрушению бетона подземных конструкций, коррозии арматуры и т.п.

Для защиты сооружений от действия воды необходимо проводить комплекс работ по устройству дренажных систем, а также обеспечению первичной и вторичной защиты бетона. Мероприятия по первичной защите сводятся к оптимизации состава самого бетона и разработке соответствующих конструктивных решений, учитывающих характер нагрузки и агрессивность среды, а также продолжительность их воздействия. Мероприятия по вторичной защите заключаются в создании на поверхности конструкции надежного гидроизоляционного покрытия [1, 2].

В качестве материалов для обеспечения вторичной защиты бетона конструкции долгие годы применялись рулонные и безрулонные покрытия на основе битумных вяжущих веществ, полимерные лаки и краски, металлические листы, пропиточные материалы на органической и минеральной основе и др. В последние годы широкое распространение получили обмазочные составы на минеральной основе для защиты подземных частей зданий и сооружений, которые обладают рядом преимуществ перед упомянутыми выше материалами. Образуя бесшовное покрытие, они эффективно работают совместно с бетоном защищаемой конструкции, являются паропроницаемыми, что позволяет бетону «дышать». Кроме того, такие покрытия легко наносятся как на горизонталь-

ные, так и на вертикальные поверхности, их можно применять как при защите новых, так и при ремонте старых сооружений [3].

На современном строительном рынке представлена широкая номенклатура обмазочных материалов на минеральной основе отечественного и зарубежного производства, производителями наиболее известных из которых являются фирмы: Вандекс (Швейцария), Шомбург (Германия), Торо (Бельгия), Ксайпекс (Канада), Зика (Швейцария), Ивсил (Россия), РАСТРО (Россия), Гидротекс (Россия) и др.

Представленные материалы не имеют принципиальных различий по составу, технологии нанесения и принципу действия, однако за счет применения производителями различных добавок и особенностей подбора гранулометрического состава они обладают различными техническими показателями и эксплуатационными характеристиками.

Следует, однако, отметить, что рынок отечественных гидроизоляционных материалов на минеральной основе развит недостаточно, свойства материалов, механизм их действия и структура новообразований изучены не полностью, они требуют дополнительных исследований и изучения. Составы обмазочных материалов зарубежного производства известны не в полной мере, кроме того, они значительно превосходят в цене отечественные материалы.

В связи с этим авторами данной статьи было выполнено исследование по разработке нового эффективного обмазочного гидроизоляционного материала на минеральной основе для защиты подземных зданий и сооружений «МИНСЛАШ-12». Состав включает следующие компоненты: портландцемент, микрокремнезем, кварцевый песок, механоактивированную силикат-глыбу, су-перпластифицирующую и водоудерживающую добавки. После испытаний по определению основных гидрофизических и физико-механических характеристик материала была проведена оптимизация разработанного состава с помощью математических методов планирования эксперимента.

С целью оценки эффективности применения разработанного состава были проведены сравнительные испытания материалов: «МИНСЛАШ-12» (состав № 1) и двух аналогов отечественного (состав № 2) и зарубежного (состав № 3) производства. Эффективность оценивалась по гидрофизическим и механическим показателям.

Гидрофизические свойства оценивались по объему воды, поглощенному образцами под давлением, и водонепроницаемости материалов по методу «мокрого пятна».

Для проведения испытания были изготовлены образцы-кубы 150*150x150 мм из бетона класса по прочности В 15, класса по водонепроницаемости W2. Покрытие наносилось в 2 слоя на опорные грани образцов, предварительно увлажненных мокрой тканью. Опорные грани выбирали таким образом, чтобы движение воды было направлено параллельно слоям укладки бетонной смеси в формы. Общая толщина слоев составляла 2,5.. .3 мм. Образцы с нанесенным покрытием помещали в камеру нормального твердения, где они выдерживались в течение 28 сут.

Перед испытанием боковые грани образцов обрабатывалась силиконовым герметиком для предотвращения просачивания через них воды.

ВЕСТНИК

1ГСХ-

2/2013

Испытания образцов с нанесенными составами проводились на установке WE 6 ММ (рис. 1).

Рис. 1. Установка по определению водонепроницаемости типа WE 6 ММ

Образцы устанавливались в испытательные гнезда опорной гранью вниз и надежно закреплялись между верхним и нижним резиновыми уплотнитель-ными кольцами. Снизу к образцам подавалась вода под давлением. Давление воды повышали ступенями по 0,2 МПа и выдерживали на каждой ступени в течение 16 ч. Критерием оценки служил объем воды, поглощенной образцами в интервале давлений от 0,2 до 0,8 МПа.

На основании полученных результатов были построены графики зависимости объема поглощенной образцами воды от подаваемого давления (рис. 2).

180

ч

^ 160

§ 140 120 100 80 60 40 20 0

Рис. 2. Графики зависимости объема поглощенной воды от давления

Из графиков видно, что лучший результат по наименьшему объему поглощенной воды показали образцы, на которые был нанесен состав №2 1. Образцы, покрытые составом № 3, несколько уступают по данному показателю составу № 1. Образцы с составом № 2 показали самые низкие результаты.

При рассмотрении динамики скорости фильтрации воды для всех образцов наблюдалась следующая картина: при увеличении давления от 0,2 до 0,6 МПа скорость фильтрации возрастала, при повышении давления от 0,6 до 0,8 МПа скорость несколько снижалась.

Водонепроницаемость бетона с нанесенными гидроизоляционными покрытиями определялась по методу «мокрого пятна» в соответствии с ГОСТ 12730.5 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости».

Результаты испытания состава № 1 показали, что по истечении 16 ч при давлении 0,8 МПа противоположная поверхность образца остается полностью сухой, фильтрация воды незначительна, что свидетельствует о том, что материал способен работать в условиях давления 80 м столба воды. При испытании состава № 3 этот показатель также составил 0,8 МПа, а № 2 — 0,6 МПа.

Механические показатели оценивались прочностью составов на сжатие и прочностью сцепления покрытий с бетонным основанием.

Для определения прочности при сжатии изготавливались образцы — кубы 70,7*70,7*70,7 мм, которые испытывались в соответствии с методикой, рекомендуемой ГОСТ 5802 «Растворы строительные. Методы испытаний».

Прочность сцепления покрытий с основанием оценивалась по методике, приведенной в ГОСТ 31356—2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний».

Результаты сравнительных испытаний по оценке данных характеристик составов № 1—3 приведены в таблице.

Механические характеристики составов № 1—3

Состав Прочность сцепления с основанием, МПа Прочность при сжатии в возрасте 28 сут, МПа

№ 1 1,7 55,0

№ 2 1,10 36,8

№ 3 1,36 43,5

Таким образом, разработанный гидроизоляционный обмазочный состав «МИНСЛАШ-12» на минеральной основе не уступает по своей эффективности отечественным и зарубежным аналогам, применяемым при проведении гидроизоляционных работ. При этом отпускная стоимость сухой смеси состава № 1 составляет 15,33 р./кг, в то время как отпускная стоимость предлагаемых аналогов (состава № 3 и состава № 2) — 40.50 р./кг и 28.35 р./кг соответственно.

Высокие защитные свойства состава «МИНСЛАШ-12» обеспечиваются за счет физического и химического эффектов. Физический эффект заключается в организации особо плотной упаковки зерен вяжущего вещества и заполнителей. Химический эффект проявляется в образовании водонерастворимых низкоосновных гидросиликатов кальция — продуктов химического взаимодействия микрокремнезема и механоактивированной силикат-глыбы с продуктами гидратации портландцемента — химически несвязанным Са(ОН)2 и другими соединениями [4—6].

ВЕСТНИК ofon, ~

2/2013

Для применения разработанного состава не требуется полного вызревания бетона: работы можно производить в течение 24.48 ч после укладки. В случае нанесения на свежеуложенный бетон материал не требует специальной подготовки поверхности. При проведении ремонтных работ рекомендуется предварительно очистить поверхность конструкции от пыли, песка и различных загрязнений.

Вследствие высоких адгезионных характеристик покрытие эффективно работает как при позитивном, так и при негативном воздействии воды.

Материал является экологически чистым, не является химически активным, не содержит вредных примесей, поэтому он может применяться для гидроизоляции любых конструкций, в т.ч. резервуаров с питьевой водой.

Библиографический список

1. Шилин А.А. Ремонт железобетонных конструкций. М. : Горная книга, 2010. 519 с.

2. Козлов В.В., Чумаченко А.А. Гидроизоляция в современном строительстве. М. : Изд-во АСВ, 2003. 118 с.

3. Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте / А.А. Шилин, М.В. Зайцев, И.А. Золотарев, О.Б. Ляпидевская. Киев : Оптима, 2005. 396 с.

4. Falikman V.R. New high performance polycarboxilate superplasticizers based on derivative copolymers of maleinic acid // 6thInternational Congress "GLOBAL CONSTRUCTION" Advances in Admixture Technology. Dundee. 2005. Pp. 41—46.

5. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. М. : Астра семь, 1998. 697 с.

6. Fennis S.A.A.M., Walraven J.C. Design of ecological concrete by particle packing optimization // Delft Technical University. 2010. Pp. 115—144.

Поступила в редакцию в декабре 2012 г.

Об авторах: Ляпидевская Ольга Борисовна — кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры строительных материалов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, olga.lyapidevskaya@inbox.ru;

Безуглова Екатерина Александровна — аспирант кафедры строительных материалов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, bezuglova-e@ inbox.ru.

Для цитирования: Ляпидевская О.Б., Безуглова Е.А. Оценка гидрофизических и механических характеристик нового гидроизоляционного обмазочного состава на минеральной основе // Вестник МГСУ. 2013. № 2. С. 108—113.

O.B. Lyapidevskaya, E.A. Bezuglova

ASSESSMENT OF HYDROPHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE NEW MINERAL-BASED WATERPROOFING MATERIAL

The authors consider the problems of influence of corrosive water media onto underground buildings and structures and various methods of their waterproofing. The market overview of up-to-date waterproofing compounds is provided in the article.

The authors set forth their research findings identified at Moscow State University of Civil Engineering recently. A new mineral-based waterproofing coating material is presented. The authors deal with the issue of chemical interaction within the system of cement - microsilica - soda-silica glass and the issue of optimization of particle packing aimed at the assurance of superior protective and durability-related properties of the composition. The main process strengths of the new coating material are enlisted.

The authors introduce the results of comparative tests of basic hydro-physical and mechanical (compressive strength, adhesive strength) properties of the new material and its analogues currently applied in the construction industry with a view to the assessment of the protective ability and the economic effectiveness of the new waterproofing material.

Key words: durability, underground structures, protection of concrete, waterproofing materials, adhesion.

References

1. Shilin A.A. Remont zhelezobetonnykh konstruktsiy [Repair of Reinforced Concrete Structures]. Moscow, Gornaya kniga publ., 2010, 519 p.

2. Kozlov V.V., Chumachenko A.A. Gidroizolyatsiya v sovremennom stroitel'stve [Waterproofing in the Present-day Construction Industry]. Moscow, ASV Publ., 2003, 118 p.

3. Shilin A.A., Zaytsev M.V., Zolotarev I.A., Lyapidevskaya O.B. Gidroizolyatsiya podzem-nykh i zaglublennykh sooruzheniy pri stroitel'stve i remonte [Waterproofing of Underground and Embedded Structured in the Course of Their Construction and Repair]. Kiev, Optima Publ., 2005, 396 p.

4. Falikman V.R. New High Performance Polycarboxilate Superplasticizers Based on Derivative Copolymers of Maleinic Acid. 6th International Congress "GLOBAL CONSTRUCTION" Advances in Admixture Technology. Dundee, 2005, pp. 41—46.

5. Batrakov V.G. Modifitsirovannye betony [Modified Concretes]. Moscow, Astra sem' publ., 1998, 697 p.

6. Fennis S.A.A.M., Walraven J.C. Design of Ecological Concrete by Particle Packing Optimization. Delft University of Technology, 2010, pp. 115—144.

About the authors: Lyapidevskaya Ol'ga Borisovna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Professor, Department of Building Materials, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoye shosse, Moscow 129337, Russian Federation; olga.lyapidevskaya@inbox.ru;

Bezuglova Ekaterina Aleksandrovna — postgraduate student, Department of Building Materials, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoye shosse, Moscow 129337, Russian Federation; bezuglova-e@inbox.ru.

For citation: Lyapidevskaya O.B., Bezuglova E.A. Otsenka gidrofizicheskikh i me-khanicheskikh kharakteristik novogo gidroizolyatsionnogo obmazochnogo sostava na mineral'noy osnove [Assessment of Hydrophysical and Mechanical Properties of the New Mineral-based Waterproofing Material]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 2, pp. 108—113.