Гидроизоляционный состав для защиты и восстановления бетонных конструкций
WATERPROOFING COMPOUND FOR PROTECTION AND RESTORATION OF CONCRETE STRUCTURES

Изобретение относится к области строительства, в частности к составам для гидроизоляции поверхностей подземных и наземных частей конструкций, зданий и сооружений с повышенным трещинообразованием, подвергающимся осадке и вибрациям, сборных сооружений, подвергающихся деформациям, бетонных конструкций, зданий и сооружений подверженных динамическим нагрузкам и высокому гидравлическому давлению.
Известны гидроизоляционные составы для защиты и восстановления бетонных конструкций зданий.
Известна гидроизоляционная полимерцементная смесь, включающая портландцемент, полимер и кварцевый песок, при этом она содержит в качестве полимера тройной сополимер этилена, винилаурата и винилхлорида и дополнительно натриевый бентонит, лигносульфонат, метилгидроксиэтилцеллюлозу, натрийкарбоксиметилцеллюлозу и гидроксипропилкрахмал, При этом гидроизоляционная полимерцементная смесь содержит, мас. %: портландцемент 25-30, натриевый бентонит 25-30, лигносульфонат 0,2-0,5, тройной сополимер этилена, винилаурата и винилхлорида 8-10, метилгидроксиэтилцеллюлоза 5-8, натрийкарбоксиметилцеллюлоза 6-8, гидроксипропилкрахмал 4-5, кварцевый песок 22-25. (Патент РФ №2193634, МПК Е04В 1/62, опубл. 27.11.2002)
Недостатком известного состава является то, что приведенный состав имеет низкую эластичность и после нескольких циклов «замачивание-высушивание», «замерзание-оттаивание» теряет эластичность и охрупчивается. Также приведенный состав характеризуется низкой коррозионной стойкостью к жидким и газообразным хлористым, углекислым и сульфатным средам. Кроме того, у приведенного состава недостаточная прочность сцепления (адгезия) материала с бетонным и металлическим основаниями. Помимо этого известный состав не обладает трещиностойкостью при воздействии виброционных нагрузок на конструкции.
2
Известен гидроизоляционный состав для защиты бетонных и каменных конструкций, включающий портландцемент, силикат натрия в виде порошкообразной силикат-глыбы, кварцевый песок, суперпластификатор в виде поликарбоксилата, микрокремнезем и эфир целлюлозы. При этом портландцемент класса не ниже В 32,5 Н, микрокремнезем, силикат натрия в виде порошкообразной силикат-глыбы с удельной поверхностью не менее 4500 см/г, кварцевый песок с размером фракций 0,16-0,63 мм, поликарбоксилат, эфир целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный портландцемент 63, указанный микрокремнезем 6,8, указанный кварцевый песок 25,1, указанный силикат натрия 4,7, поликарбоксилат 0,23, эфир целлюлозы 0,17. (Патент РФ №2511198, МПК С04В 41/65, опубл. 10.04.2014 - прототип)
Недостатком данного гидроизоляционного состава является низкий модуль упругости что приводит к низкой деформативности состава и раскрытию трещин даже при малых деформациях, что не позволяет применять состав в зданиях и сооружениях, подверженных деформациям и знакопеременным динамическим нагрузкам.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание нового состава, позволяющего обеспечить повышение надежности гидроизоляции при проведении работ по защите и восстановлению бетонных конструкций.
Поставленная техническая задача решается тем, что гидроизоляционный состав для защиты и восстановления бетонных конструкций, содержащий портландцемент, глиназемистый цемент, песок кварцевый, пластификатор, полимерные, водоудерживающие и модифицирующие добавки, согласно заявляемому изобретению, включает два основных компонента, функционально связанных в одно целое, первый компонент включает смесь сухих ингредиентов, второй компонент включает смесь жидких ингредиентов, причем первый и второй компоненты входят в состав в массовом соотношении 3:1 соответственно, первый компонент включает сухие ингредиенты в следующем соотношении мас. %: портландцемент марки 500 ДОН - 20-30%, глиноземистый цемент - 10-20%, песок кварцевый ПБ-150 -55-65%, полимер Mecellose FMC-2070 - 0,1-0,3%, порошковый пеногаситель Vinapor 901 OF - 0,2-0,5%, олеат натрия - 0,4-0,8%, армирующее волокно Panacea - 0,3-0,8%, второй компонент включает жидкие ингредиенты в следующем соотношении мас. %: стирол-акриловый сополимер ENCOR 5100, 5120 с концентрацией 59-61% по сухому остатку - 90-98%, биоцид ROCIMA 622 - 0,1-0,5%, пеногаситель FOAMASTER NXZ - 0,4-0,8%, диспергатор Reotan LRC - 0,1-0,5%, вода - остальное до 100%. Кроме того, в качестве глиноземистого цемента выбирают цемент из группы: цемент глиноземистый ГЦ40, цемент глиноземистый ГЦ50, цемент глиноземистый ГЦ60.
Технический результат, достижение которого обеспечивается за счет реализации всей совокупности существенных признаков заявляемого изобретения, проявляется в ходе эксплуатации состава при проведении работ по защите и восстановлению бетонных конструкций и заключается в адгезивной прочности сцепления гидроизоляционного состава с бетонным основанием, водонепроницаемости, трещиностойкости, что повышает надежность гидроизоляции.
Заявитель не выявил открытые источники, содержащие информацию о гидроизоляционных составах того же назначения, идентичных заявляемому составу.
Заявляемый гидроизоляционный состав, содержащий портландцемент, глиназемистый цемент, песок кварцевый, пластификатор, полимерные, водоудерживающие и модифицирующие добавки, включает два основных компонента, функционально связанных в одно целое, первый компонент включает смесь сухих ингредиентов, второй компонент включает смесь жидких ингредиентов, причем первый и второй компоненты входят в состав в массовом соотношении 3/1 соответственно.
Компоненты гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2К известны и входят в состав при следующем соотношении компонентов, мас. %: первый компонент включает сухие ингредиенты в следующем соотношении мас. %:
Портландцемент марки 500 ДОН
20-30%
Глиноземистый цемент
10-20%
Песок кварцевый ПБ-150
55-65%
Полимер Mecellose FMC-2070
0,1-0,3%
Порошковый пеногаситель Vinapor 901 OF
0,2-0.5%
Олеат натрия
0,4-0,8%
Армирующее волокно Panacea
0,3-0,8%
второй компонент включает жидкие ингредиенты в следующем соотношении мас. %:
Стирол-акриловый сополимер ENCOR 5100, 5120
с концентрацией 59-61% по сухому остатку
90-98%
Биоцид ROCIMA 622
0,1-0,5%
Пеногаситель FOAMASTER NXZ
0,4-0,8%
Диспергатор Reotan LRC
0,1-0,5%
Вода
остальное до 100%
При этом в качестве цемента глиноземистого выбирают цемент из группы: цемент глиноземистый ГЦ40, цемент глиноземистый ГЦ50, цемент глиноземистый ГЦ60
Все компоненты взяты при оптимальных значениях их величин.
Компоненты состава известны специалисту в данной области техники.
Цемент ПЦ 500ДОН представляет собой портландцемент без минеральных добавок, производится на основе клинкера нормированного состава с ограниченным содержанием трехкальциевого алюмината, благодаря чему он широко используется для производства высокопрочных бетонов дорожных и аэродромных покрытий, гидротехнических сооружений, мостовых конструкций, а также сборных железобетонных элементов.
Глиноземистый цемент обладает высокими показателями вязкости и прочности за счет присутствия в веществе алюминатов кальция. Глиноземистому цементу присущи высокие показатели устойчивости к агрессивным средам, в том числе к агрессивным газообразным веществам и жидкостям. Он сохраняет свои свойства и структуру при контакте с хлористыми, углекислыми и другими водами за счет водонепроницаемости состава. В процессе твердения происходит образование гидроалюминатов кальция и выделению гидроксида алюминия. Это приводить к повышению морозостойкости, и, главное, сульфатостойкости. Использование в заявляемом составе глиноземистого цемента увеличивает показатель сцепления состава с монолитом защищаемой или ремонтируемой конструкции, положительно влияя на долговечность сооружений.
2
2
3
2
3
Песок кварцевый ПБ-150 представляет собой массу гранул мелкозернистой фракции, содержащей диоксид кремния SiO не менее 98,0%, оксид железа FeO не более 0,15%, оксид алюминия AlO не более 1,5%. Благодаря кристаллической структуре он обладает высокой прочностью и устойчивостью, химической инертностью ко многим веществам, среди них кислотосодержащие и щелочные материалы.
Mecellose FMC2070 представляет собой водорастворимый полимер на основе эфиров целлюлозы (метилцеллюлозы) в форме метилгидроксипропилцеллюлозы в виде мелкого порошка. В гидроизоляционном составе используется в качестве водоудерживающей добавки.
Vinapor 9010F представляет собой порошковый пеногаситель на базе производных жирных спиртов и полисилоксанов на неорганическом носителе. Является эффективным антивспенивателем, при использовании в составе гидроизоляционной смеси позволяет контролировать содержание воздуха в изготовленном растворе и обеспечивает гладкую качественную поверхность, улучшает качество свежих растворов в плане уменьшения содержания пены и воздуха (пеногашение).
FOAMASTER NXZ представляет собой жидкий пеногаситель из смеси алифатических углеводородов и эмульгаторов, является эффективным антивспенивателем, введение его в предлагаемый состав обеспечивает понижение пенообразования.
Олеат натрия представляет собой гидрофобизирующий порошок белого или желтоватого цвета с содержанием олеата натрия 88-92%. Применение в заявляемом составе уменьшает водопоглощение, повышает морозостойкость и водонепроницаемость.
Армирующее волокно Panacea представляет собой полиакриловое волокно толщиной 7,1-12,7 мкм, длиной 3,2-6,4 мм, уд. плотностью - 1,18 г/см и влажностью 19-21%. Применение в заявляемом составе в качестве армирующего волокна позволяет повысить упругопластичные (прочность при разрыве) свойства гидроизоляционного покрытия на основе заявляемого состава, увеличить прочностные свойства при сжатии, изгибе и сцеплении с основанием, увеличить износостойкость Волокна также способствуют повышению трещиностойкости гидроизоляционного покрытия на основе заявляемого состава, так как эффективно поглощают и релаксируют динамические напряжения.
Стирол-акриловый сополимер ENCOR 5100, 5120 представляет собой стирол-акриловую водную дисперсию сополимеров с концентрацией 59-61% по сухому остатку, полученных при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом, обладает хорошей совместимостью с цементными смесями, водонепроницаемостью и устойчивостью к воздействию щелочей, прочным сцеплением с поверхностью. Применение в заявляемом составе придает гидроизоляционному покрытию на основе заявляемого состава высокую износостойкость, устойчивость к воздействию влаги, кислот и щелочей.
Биоцид ROCIMA 622 - это биоцидная добавка, представляющая собой комбинацию активных веществ хлорметил- / метилизотиазолона и формальдегида в жидкой форме для консервирования водных продуктов таких, как, например, пастообразные загустители и дисперсии связующих. Биоцид обеспечивают долговременную защиту в водной фазе, эффективно воздействует на бактерии (грамм-положительные и грамм-отрицательные) в аэробных и анаэробных условиях, эффективно действует против дрожжей и плесени.
Диспергатор Reotan LRC представляет собой жидкость средней вязкости на основе натриевой соли полимерной карбоновой кислоты с 45% содержанием твердых частиц и плотностью 1,30 г/мл. Применение в заявлемом составе обеспечивает стабильность свойств жидкой смеси второго жидкого компонента.
Реализация заявленной совокупности существенных признаков гидроизоляционного состава позволяет достигнуть заявленный технический результат. Прочность сцепления (адгезию) заявляемого состава соответствует требованиям п. 3.4. ГОСТ 26589-94.
Для приготовления первого компонента заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2К) в емкость насыпают сухие компоненты смеси в указанных соотношениях и перемешивают до получения однородной массы. В результате получается первый компонент состава, включающий смесь сухих ингредиентов.
Для приготовления второго компонента заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2К) в емкость дозированно подают жидкие и пастообразны компоненты, и обеспечивают равномерное диспергирование (перемешивание) в диссольвере до однородной массы.
Заявляемый двухкомпонентный гидроизоляционный состав используется для создания эластичного гидроизолирующего слоя.
Для использования заявляемого гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2К в качестве эластичного гидроизолирующего слоя первый и второй компонент смешивают в массовом соотношении 3/1, для этого в емкость наливают второй компонент смеси и, добавляя небольшими порциями первый компонент, перемешивают миксером до получения пастообразного раствора без сухих участков и комков.
При этом перед нанесением полученного раствора на основе заявляемой гидроизоляционного состава основание необходимо увлажнить. Предпочтительно нанесение в два слоя общей толщиной около 3 мм. Время полимеризации одного слоя составляет 4-6 часов в зависимости от температуры и влажности, после чего можно нанести второй слой. При этом каждый последующий слой предпочтительно наносить перпендикулярно предыдущему. После затвердения на поверхности образуется гидроизоляционный слой. В результате обеспечивается надежная защита покрытой поверхности от воздействия влаги, что повышает прочность и долговечность строительных конструкций.
Ниже приведены примеры выполнения заявляемого гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2К.
Пример 1.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2 К) в емкости смешивают 0,75 кг сухого компонента и 0,25 кг жидкого компонента. Сначала в емкость помещают жидкие ингредиенты смеси: 0,23 кг стирол-акрилового сополимера ENCOR 5120; 0,0005 кг биоцида ROCIMA 622; 0,001 кг пеногасителя FOAMASTER NXZ; 0,00075 кг диспергатора Reotan LRC, вода - остальное, затем насыпают сухие ингредиенты смеси: 0,176 кг портландцемента марки 500 ДОН; 0,09 кг глиноземистого цемента ГЦ40; 0,473 кг песка кварцевого марки ПБ-150; 0,0015 кг полимера Mecellose FMC-2070; 0,003 кг порошкового пеногасителя Vinapor 901 OF; 0,0038 кг олеата натрия; 0,003 кг армирующего волокно Panacea. Все ингредиенты перемешивают миксером до получения пастообразного раствора без сухих участков и комков.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Первый компонент гидроизоляционного состава:
Портландцемент марки 500 ДОН
23,5%
Глиноземистый цемент ГЦ40
12,0%
Песок кварцевый ПБ-150
63,0%
Полимер Mecellose FMC-2070
0,2%
Порошковый пеногаситель Vinapor 901F
0,4%
Олеат натрия
0,5%
Армирующее волокно Panacea
0,4%
Итого:
100%
Второй компонент гидроизоляционного состава:
Стирол-акриловый сополимер ENCOR 5100, 5120
с концентрацией 59-61% по сухому остатку
92,0%
Биоцид ROCIMA 622
0,2%
Пеногаситель FOAMASTER NXZ
0,4%
Диспергатор Reotan LRC
0,3%
Вода
остальное до 100%
Пример 2.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2 К) в емкости смешивают 0,75 кг сухого компонента и 0,25 кг жидкого компонента. Сначала в емкость помещают жидкие ингредиенты смеси: 0,235 кг стирол-акрилового сополимера ENCOR 5120; 0,0005 кг биоцида ROCIMA 622; 0,00125 кг пеногасителя FOAMASTER NXZ; 0,0008 кг диспергатора Reotan LRC, вода - остальное, затем насыпают сухие ингредиенты смеси: 0,188 кг портландцемента марки 500 ДОН; 0,075 кг глиноземистого цемента ГЦ40; 0,472 кг песка кварцевого марки ПБ-150; 0,0015 кг полимера Mecellose FMC-2070; 0,0038 кг порошкового пеногасителя Vinapor 9010F; 0,0053 кг олеата натрия; 0,0045 кг армирующего волокно Panacea. Все ингредиенты перемешивают миксером до получения пастообразного раствора без сухих участков и комков.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Первый компонент гидроизоляционного состава:
Портландцемент марки 500 ДОН
25,0%
Глиноземистый цемент ГЦ40
10,0%
Песок кварцевый ПБ-150
63,0%
Полимер Mecellose FMC-2070
0,2%
Порошковый пеногаситель Vinapor 9010F
0,5%
Олеат натрия
0,6%
Армирующее волокно Panacea
0,7%
Итого:
100%
Второй компонент гидроизоляционного состава:
Стирол-акриловый сополимер ENCOR 5100, 5120
с концентрацией 59-61% по сухому остатку
94,0%
Биоцид ROCIMA 622
0,2%
Пеногаситель FOAMASTER NXZ
0,5%
Диспергатор Reotan LRC
0,3%
Вода
остальное до 100%
Пример 3.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2 К) в емкости смешивают 0,75 кг сухого компонента и 0,25 кг жидкого компонента. Сначала в емкость помещают жидкие ингредиенты смеси: 0,24 кг стирол-акрилового сополимера ENCOR 5120; 0,0005 кг биоцида ROCIMA 622; 0,00125 кг пеногасителя FOAMASTER NXZ; 0,001 кг диспергатора Reotan LRC, вода - остальное, затем насыпают сухие ингредиенты смеси: 0,165 кг портландцемента марки 500 ДОН; 0,085 кг глиноземистого цемента ГЦ50; 0,486 кг песка кварцевого марки ПБ-150; 0,0015 кг полимера Mecellose FMC-2070; 0,0038 кг порошкового пеногасителя Vinapor 9010F; 0,0038 кг олеата натрия; 0,00438 кг армирующего волокно Panacea. Все ингредиенты перемешивают миксером до получения пастообразного раствора без сухих участков и комков.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Первый компонент гидроизоляционного состава:
Портландцемент марки 500 ДОН
22,0%
Глиноземистый цемент ГЦ50
11,3%
Песок кварцевый ПБ-150
65,0%
Полимер Mecellose FMC-2070
0,2%
Порошковый пеногаситель Vinapor 9010F
0,5%
Олеат натрия
0,5%
Армирующее волокно Panacea
0,5%
Итого:
100%
Второй компонент гидроизоляционного состава:
Стирол-акриловый сополимер ENCOR 5100, 5120
с концентрацией 59-61% по сухому остатку
96,0%
Биоцид ROCIMA 622
0,2%
Пеногаситель FOAMASTER NXZ
0,5%
Диспергатор Reotan LRC
0,4%
Вода
остальное до 100%
Пример 4.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2 К) в емкости смешивают 0,75 кг сухого компонента и 0,25 кг жидкого компонента. Сначала в емкость помещают жидкие ингредиенты смеси: 0,243 кг стирол-акрилового сополимера ENCOR 5120; 0,0008 кг биоцида ROCIMA 622; 0,00125 кг пеногасителя FOAMASTER NXZ; 0,00125 кг диспергатора Reotan LRC, вода - остальное, затем насыпают сухие ингредиенты смеси: 0,198 кг портландцемента марки 500 ДОН; 0,098 кг глиноземистого цемента ГЦ60; 0,45 кг песка кварцевого марки ПБ-150; 0,00225 кг полимера Mecellose FMC-2070; 0,0038 кг порошкового пеногасителя Vinapor 9010F; 0,006 кг олеата натрия; 0,006 кг армирующего волокно Panacea. Все ингредиенты перемешивают миксером до получения пастообразного раствора без сухих участков и комков.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Первый компонент гидроизоляционного состава:
Портландцемент марки 500 ДОН
24,6%
Глиноземистый цемент ГЦ50
13,0%
Песок кварцевый ПБ-150
60,0%
Полимер Mecellose FMC-2070
0,3%
Порошковый пеногаситель Vinapor 9010F
0,5%
Олеат натрия
0,8%
Армирующее волокно Panacea
0,8%
Итого:
100%
Второй компонент гидроизоляционного состава:
Стирол-акриловый сополимер ENCOR 5100, 5120
с концентрацией 59-61% по сухому остатку
97,0%
Биоцид ROCIMA 622
0,3%
Пеногаситель FOAMASTER NXZ
0,5%
Диспергатор Reotan LRC
0,5%
Вода
остальное до 100%
Заявляемый гидроизоляционный состав соответствует требованиям ГОСТ 31357 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Общие технические условия» в части п.п. 1-7, 8.1 (СТ РК 1168-2006 «Смеси сухие строительные. Технические условия»), ГОСТ Р 56703-2015 «Смеси сухие строительные гидроизоляционные проникающие капиллярные на цементном вяжущем».
Были проведены лабораторные испытания образцов заявляемой гидроизоляционного состава на соответствие требованиям ТУ5745-001-61983264-2019. Протокол испытаний №3628-ИТЛВР/19 от 25.02.2019 прилагается.
Прочность сцепления (адгезия) затвердевшего состава с основанием через 28 суток составила 1,4 МПа, что соответствует ТУ5745-001-61983264-2019 по ГОСТ 26589-94. Условная прочность при разрыве затвердевшего состава составила 1 МПа, что соответствует ТУ5745-001-61983264-2019 по ГОСТ 310.4. Водоудерживающая способность состава составила не менее 90%, что соответствует ТУ5745-001-61983264-2019 по ГОСТ 26589-94. Водопоглощение раствора через 24 часа составила не более 2%, что соответствует ТУ5745-001-61983264-2019 по ГОСТ 310.4. Марка морозостойкости F состава не ниже F200 циклов, что соответствует ТУ5745-001-61983264-2019 по ГОСТ 31356-2007, ГОСТ 100607.1.
Использование заявляемого изобретения позволяет повысить адгезивную прочность сцепления гидроизоляционного состава с бетонным основанием, водонепроницаемость, трещиностойкость и коррозионную стойкость бетонных и железобетонных конструкций к жидким и газообразным агрессивным средам, в том числе эксплуатирующихся в условиях морской среды, морозостойкости защищаемых конструкций, и как следствие - повышение долговечности конструкций.
Заявляемый гидроизоляционный состав «ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 2К» может быть использован для гидроизоляции горизонтальных и вертикальных поверхностей подземных и наземных частей конструкций, зданий и сооружений с повышенным трещинообразованием, подвергающимся осадке и вибрациям, сборных сооружений, подвергающихся деформациям (температурным и механическим), бетонных конструкций, зданий и сооружений подверженных динамическим нагрузкам и высокому гидравлическому давлению. Также его можно использовать для химической защиты бетонных (железобетонных), металлических конструкций от воздействия грунтовых, сточных вод, морской воды, нефтепродуктов и сильноагрессивных сред, а также карбонизации и антиобледенительных солей, устройства гидроизоляции плоских и наклонных бетонных кровель зданий и сооружений.