Новый гидроизоляционный материал на минеральной основе для защиты подземных сооружений от воздействия агрессивной среды

1/2П11 ВЕСТНИК

_угогт_мгсу

НОВЫЙ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА МИНЕРАЛЬНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ

A NEW WATERPROOFING MINERAL-BASED MATERIAL FOR CORROSION PROTECTION OF UNDERGROUND STRUCTURES

О.Б. Ляпидевская, E.A. Безуглова, H.B. Самотесова

O.B. Lyapidevskaya, E.A.Bezuglova, N.V. Samotesova

ГОУ ВПО МГСУ

В статье рассмотрены основные факторы, вызывающие коррозионное разрушение бетона подземных конструкций. Предложен новый гидроизоляционный материал проникающего действия на цементной основе, приведены результаты его коррозионных испытаний.

The article deals with the main factors that cause corrosive destruction of underground concrete structures. A new waterproofing penetrating cement-based material is presented, and corrosion test results of the new material are provided in the article.

Освоение подземного пространства мегаполисов последние десятилетия развивается особенно интенсивно. Это и строительство подземных этажей многофункциональных зданий и комплексов, прокладка транспортно-коммуникационных тоннелей для создания инфраструктуры; возведение отдельных подземных конструкций и сооружений для создания рекреационных пространств.

Сложные гидрогеологические условия и специфика производства работ в стеснённой застройке большинства городов требуют надёжных конструкционных решений, применения долговечных материалов и использования новейших технологий [4].

В настоящее время актуальной является проблема преждевременного выхода из строя подземной части сооружения в связи с отказом работы гидроизоляционной системы, что несет за собой колоссальные убытки, связанные с проведением аварийных работ [5].

Одной из основных причин разрушения бетонных конструкций является воздействие агрессивных грунтовых вод. Агрессивность среды, в первую очередь, определяется наличием и концентрацией содержащихся в ней хлоридов, сульфатов, нитратов, магнезиальных солей, аммонийных солей, едких щелочей и др., а также органических соединений (растительных и животных масел, нефтепродуктов, водных растворов уксусной, молочной и др. кислот) [1].

Современные гидроизоляционные материалы имеют ряд существенных недостатков, которые ограничивают область их применения в подземном строительстве. Так, металлическая гидроизоляция подвержена коррозии и требует нанесения специальных защитных покрытий; рулонные и безрулонные битумные материалы неустойчивы к воздействию отрицательных температур и практически неремонтопригодны; лакокрасочные материалы паронепроницаемы, что приводит к образованию конденсата между бетоном и покрытием.

В связи с вышесказанным, все большее применение находят гидроизоляционные материалы на минеральной основе, среди которых особое место занимают пенетри-рующие составы. Механизм их действия следующий: при нанесении на изолируемую поверхность они проникают в тело бетона по сети капилляров, пор, микротрещин и вступают во взаимодействие со свободной известью, содержащейся в бетоне. Эта реакция сопровождается появлением водонерастворимых кристаллических образований в порах и микротрещинах бетона. Таким образом, появляется барьер, препятствующий проникновению воды. Покрытия этого типа являются паропроницаемыми. Они нетоксичны, и большинство из них может применяться даже при обработке резервуаров с питьевой водой [2].

На современном рынке представлена широкая гамма материалов пенетрирущего действия отечественного и зарубежного производства. Однако их свойства, механизм действия и структура новообразований изучены не достаточно глубоко, порой запрашиваемая высокая стоимость не соответствует заявленному качеству.

В связи с этим на кафедре строительных материалов МГСУ был разработан новый пенетрирующий материал НПМ состоящий из портландцемента М500, кварцевого песка, микрокремнезема, специальных добавок и суперпластификатора С-3.

Были проведены исследования по определению скорости коррозии бетона. Для проведения экспериментов изготавливалось образцы из тяжелого бетона в виде кубиков (5x5x5 см), на поверхность которых наносилось покрытие из разработанного минерального состава НПМ. Контрольные образцы и образцы с нанесенным защитным покрытием испытывались в условиях воздействия агрессивных сред.

В качестве агрессивных сред использовались растворы 0,1н HCl и 0,1н H2SO4. Объем агрессивного раствора составлял 1500 мл. Периодичность смены раствора в рабочей емкости постепенно уменьшалась по мере замедления коррозии.

Целью эксперимента являлось установление количества вымываемого из бетона CaO c течением времени. Анализы по определению концентраций исходных и испытуемых растворов проводились по методикам, приведенным в рекомендациях [3].

Для определения концентрации исходных и испытуемых растворов использовался метод титрования растворов NaOH с точно известной концентрацией. В качестве индикатора был применен спиртовой раствор фенолфталеина.

Расчет перешедшего в раствор PCaO (за период испытаний) при объемных методах титрования проводился по формуле:

Рсао = [fai -q2)*M* f3KBCa0 * 0.056080 * V]: (S * q3),

где q±- объем стандартного раствора NaOH c точно известной концентрацией затраченного на титрование исходного раствора до испытания, см3;

q2- объем стандартного раствора NaOH с точно известной концентрацией затраченного на титрование исходного раствора после взаимодействия с исследуемым бетонным кубиком, см3;

М - молярность раствора NaOH; М=0,11;

/эквСаО = 1/2;

0,05608 - молярная масса СаО, соответствующая 1 см3 точно 1М (молярного) раствора химически активного вещества, г;

V - объем раствора, участвовавшего во взаимодействии с образцом; V=1500 см3; q3 - объем раствора, отобранного на титрование; q3= 10 см3.

Степень коррозионного разрушения бетона определялась суммированием PcaO за каждый период испытаний.

1/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

На рис. 1 представлена кинетическая зависимость скорости коррозии бетона в агрессивных средах от времени. Как видно из графиков, при нахождении образцов в агрессивных средах в течение четырех месяцев, количество вымываемого CaO значительно сократилось в образцах с нанесенным защитным покрытием. Так, в условиях раствора 0,1 н HCl скорость коррозии уменьшилась на 27,3%; в условиях раствора 0,1н H2SO4- на 30,8 %.

1 irtU

H^VM"1

1ШО

ITC tfill iso

l'C (1С

titr JOP

if» 70

M 41

Je» 4P Ю

л

1

3

2

4

* у

у

-г-

Ifl It 1J 1} ^

fymtrir

Рис. 1. Кинетическая зависимость скорости коррозии бетона в агрессивных средах от времени: 1- результаты испытания контрольных образцов в условиях среды 0,1 HCl; 2-результаты испытания образцов с нанесенным защитным покрытием в условиях среды 0,1 HCl; 3- результаты испытания контрольных образцов в условиях среды 0,1н H2SO4;

4- результаты испытания образцов с нанесенным защитным покрытием в условиях

среды 0,1н H2SO4

Был проведен расчет прогнозирования глубины разрушения бетона через 20 лет по формуле:

„ _ fc*Vr

АР _ n*ß,

где т-время, для которого прогнозировалась глубина разрушения,

Ц- количество цемента в 1 см3 исследуемого образца, рассчитываемое по фактическому составу бетона,

Р" содержание СаО в цементе, %,

к- коэффициент коррозионного процесса, см/сут.

Согласно проведенным расчетам глубина разрушения составила: в условиях раствора 0,1н HCl ГР1= 3,52 см- образцов с покрытием, Гр2= 7,8 см - контрольных образцов; в условиях раствора 0,1н H2SO4 Гр1= 2,09 см- образцов с покрытием, Гр2= 6,94 см - контрольных образцов.

На основании полученных данных можно сделать вывод о коррозионной стойкости разработанного покрытия. Состав НПМ можно применять при защите различного вида гидротехнических сооружений (резервуаров, бассейнов, колодцев, доков, конструкций очистных сооружений), объектов гражданского строительства (фундаментов, подвальных помещений, парковок, подземных гаражей, лифтовых шахт) и сооружений специального назначения (железобетонных элементов мостов).

Литература

1. Защита от коррозии бетонных и железобетонных конструкций жилых и общественных зданий. МГСН2.08-01//Правительство Москвы, М., 2003.

2. Ляпидевская О.Б., Безуглова Е.А. Новое поколение гидроизоляционных покрытий: пенет-рирующие материалы на минеральной основе //Кровельные и изоляционные материалы № 3, М., 2010- стр.24-25.

3. Рекомендации по оценке степени коррозионного воздействия слабоагрессивных и кислых сред на бетон //НИИЖБ, М., 1986.

4 Сборник материалов 5й Городской научно-практической конференции «Уникальные и специальные технологии в строительстве UST-Build 2008» // M., 2008.

5. Шилин А.А., Зайцев М.В., Золотарев И.А., Ляпидевская О.Б. Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте // Оптима, К.: 2005.- 400 с.

Bibliography

1. Corrosion protection of concrete and reinforced concrete structures of dwelling houses and office buildings. MGSN 2.08-01 // Government of Moscow, M., 2003.

2. Lyapidevskaya O.B., Bezuglova E.A. New generation of waterproofing materials: mineral-based penetrating materials // Roofing and insulation materials № 3, M., 2010- 24-25 p.

3. Guidelines for the assessment of concrete corrosion in corrosive and acidic media // NIIGB, M., 1986.

4. Papers of the 5th municipal scientific and practical conference "Unique and special building technologies"//M., 2008.

5. Shilin A.A., Zaytsev M. V., Zolotarev I.A., Lyapidevskaya O.B. Waterproofing of underground and deepened structures in the course of construction and restoration // Textbook, K.: Optima, 2005.400 p.

Ключевые слова: подземные конструкции, гидроизоляция, пенетрирующие материалы, коррозионная стойкость, защита.

Keywords: underground structures, waterproofing, penetrating materials, corrosion resistance, protection.

129337 г. Москва, Ярославское ш., д. 26 Тел.: (499) 183-38-01

e-mail: obl@mgsu.ru; bezuglova-e@mgsu.ru', samotesovanv@mgsu.ru

Рецензент В.Л. Кубецкий, д.т.н., профессор, ГУП «НИИМосстрой»