Гидроизоляционный состав для защиты бетонных конструкций
WATERPROOFING COMPOUND FOR PROTECTION 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 основанием.⋅…
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 известного гидроизоляционного состава является низкая трещиностойкость, 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 бетонных конструкций, включающий портландцемент, кварцевый песок и полимер, согласно заявляемому изобретению, содержит портландцемент марки ПЦ 500Д0Н, глиназемистый цемент марки ГЦ-40, песок кварцевый марки ПБ-150, гипс пешеланский марки Г-16, минеральный наполнитель Микрокальцит, полимерная добавка в виде редиспергируемого порошка Vinnapas7055E, порошковый пеногаситель Vinapor 9010F, суперпластификатор Melment F-10, полимер Mecellose FMC2070, модифицирующую добавку, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:
Портландцемент марки ПЦ 500Д0Н
20-25
Глиназемистый цемент марки ГЦ-40
3-10
Песок кварцевый марки ПБ-150
40-60
Гипс пешеланский марки Г-16
1-2
Минеральный наполнитель Микрокальцит
1-2
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas7055E
5-25
Порошковый пеногаситель Vinapor9010F
0,4-0,6
Суперпластификатор Melment F-10
0,1-0,2
Полимер Mecellose FMC2070
0,1-0,2
Модифицирующая добавка
0-3
Кроме того, в качестве модифицирующей добавки выбирают модифицирующую добавку из группы: винная кислота, полимерная добавка в виде редиспергируемого порошка Vinnapas4042H, целлюлозное связующее Technocel 1004-7N.
Кроме того, в составе модифицирующие добавки используются в следующем соотношении к компонентам состава, мас.%:
Винная кислота
0-0,02
полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas4042H
0-2
целлюлозное связующее Technocel 1004-7N
0-3
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 содержит портландцемент, глиназемистый цемент, песок кварцевый, гипсовое вяжущее, минеральный наполнитель, пластификатор, полимерные, водоудерживающие и модифицирующие добавки.
Компоненты гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 1К известны и входят в состав при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент марки ПЦ 500Д0Н
20-25
Глиназемистый цемент марки ГЦ-40
3-10
Песок кварцевый марки ПБ-150
40-60
Гипс пешеланский марки Г-16
1-2
Минеральный наполнитель Микрокальцит
1-2
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas7055E
5-25
Порошковый пеногаситель Vinapor9010F
0,4-0,6
Суперпластификатор Melment F-10
0,1-0,2
Mecellose FMC2070
0,1-0,2
Модифицирующая добавка
0-3
Причем модифицирующую добавку выбирают из группы: винная кислота, полимерная добавка в виде редиспергируемого порошка Vinnapas4042H, целлюлозное связующее Technocel 1004-7N
При этом в заявляемом составе они используются в следующем соотношении к компонентам состава:
Винная кислота
0-0,02
полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas4042H
0-2
целлюлозное связующее Technocel 1004-7N
0-3
Все компоненты взяты при оптимальных значениях их величин.
Цемент ПЦ 500Д0Н 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 марки ГЦ-40 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.
Гипс пешеланский марки Г-16 представляет собой порошок среднего помола, который производят из гипсового камня, в смеси выполняет функции вяжущего материала. Это быстросхватывающееся и быстротвердеющее вещество, которое широко применяется в строительстве, к его преимуществам относят экологичность, огнестойкость, высокие звукоизоляционные свойства, в составе также является выступает стабилизатором влажности.
Микрокальцит - это природный неорганический минеральный наполнитель, который получают путем измельчения и фрактации белого мрамора, порошок белого цвета. Известен также, как мраморная мука. Он добавляется к смеси для улучшения технических характеристик, в смеси выполняет функцию минерального наполнителя с содержанием в нем карбоната кальция до 98%. Добавление микрокальцита в гидроизоляционный состав придает ему дополнительную влагоустойчивость и долговечность.
Vinnapas 7055Е представляет собой редиспергирующийся в воде дисперсионный порошок терполимера винилацетата, сложного эфира винила и этилена. Высокое содержание этилена придает ему мягкость и пластичность даже при низких температурах. Использование Vinnapas7055E в гидроизоляционном составе улучшает сцепление/адгезию со всеми видами оснований даже при низких температурах, прочность при растяжении и изгибе, пластичность, прочность на истирание и удобоукладываемость модифицированного им состава, не оказывая существенного влияния на растекание или водоудерживающую способность. Производится компанией "Wacker Polimer Sistems GmbH & Co.KG" (Wacker-Chemie GmbH").
Vinnapas 4042H представляет собой редиспергируемый в воде дисперсионный порошок сополимера из винилацетата и этилена, обладающий высокой стойкостью к омылению. Благодаря высокому содержанию этилена, данный полимер обладает мягкостью и гибкостью. VINNAPAS 4042Н повышает сцепление/адгезию, прочность при изгибе и растяжении, пластичность, стойкость к истиранию и обрабатываемость улучшенных им составов, не оказывая при этом существенного влияния на их растекаемость, тиксотропию или водоудерживающую способность. Производится компанией "Wacker Polimer Sistems GmbH & Co.KG" (Wacker-Chemie GmbH").
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).
Melment F-10 - представляет собой суперпластификатор на основе сульфированного меламинформальдегида, получаемый методом распылительной сушки. В гидроизоляционной смеси на основе цемента и гипса используется для пластификации и уменьшения расхода воды для смеси, увеличивает подвижность и текучесть смеси и существенно улучшает ее физико-технологические свойства.
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.
Винная кислота представляет собой бесцветный или белый тонкий порошок без запаха, является модифицирующей добавкой, выполняющей функцию замедления схватывания гидроизоляционного состава.
Technocel 1004-7N представляет собой волокна целлюлозы длиной 400 мкм с содержанием целлюлозы 80%, которые применяются в составе гидроизоляционной смеси в качестве армирующего компонента для увеличение трещиностойкости благодаря оптимизации фракционного состава и увеличению прочности на разрыв, увеличения морозостойкости. Применение Technocel 1004-7N предотвращает растрескивание покрытия, которое проявляется после нанесения на бетонную поверхность.
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 заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 1К) в емкость насыпают сухие компоненты смеси в указанных соотношениях и перемешивают до получения однородной массы. В результате получается однокомпонентная смесь. Совместное применение портландцемента марки 500Д0Н, глиназемистого цемента ГЦ-40, кварцевого песка ПБ-150, гипс пешеланского (Г-16) и микрокальцита повышает адгезию состава и позволяет использовать состав при негативном давлении воды.
Для использования заявляемого гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 1К в него добавляют воду и перемешивают до получения однородной массы. Полученным раствором покрывают бетонные, поверхности, предварительно очистив их чистой водой. После полного высыхания поверхности от воды раствор наносится при помощи кисти с короткой жесткой щетиной, шпателя или валика толщине слоя 1,0 мм. Предпочтительно нанесение в два слоя с общей толщиной покрытия не менее 3 мм. Время полимеризации каждого слоя составляет 2-6 часов в зависимости от температуры и влажности. 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 1К.
Пример 1.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 1К) в емкость насыпают сухие компоненты смеси 0,25 кг портландцемента марки ПЦ 500Д0Н, 0,03 кг глиназемистого цемента марки ГЦ-40, 0,4414 кг песка кварцевого марки ПБ-150, 0,01 кг гипса пешеланского марки Г-16, 0.01 кг минерального наполнителя микрокальцита, 0,25 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas7055E, 0,0054 кг порошкового пеногасителя Vinapor9010F, 0.002 кг суперпластификатора Melment F-10, 0.001 кг полимера Mecellose FMC2070, 0.0002 кг винной кислоты. После перемешивания получается однородная масса. На этом процесс приготовления смеси заканчивается.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Портландцемент марки ПЦ 500ДОН
25%
Глиназемистый цемент марки ГЦ-40
3,0%
Песок кварцевый марки ПБ-150
44,14%
Гипс пешеланский марки Г-16
1,0%
Минеральный наполнитель Микрокальцит
1,0%
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas7055E
25%
Порошковый пеногаситель Vinapor9010F
0,54%
Суперпластификатор Melment F-10
0,2%
Полимер Mecellose FMC2070
0,1%
Винная кислота
0,02%
Итого:
100%
Пример 2.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 1К) в емкость насыпают сухие компоненты смеси 0,25 кг портландцемента марки ПЦ 500Д0Н, 0,1 кг глиназемистого цемента марки ГЦ-40, 0,433 кг песка кварцевого марки ПБ-150, 0,02 кг гипса пешеланского марки Г-16, 0.02 кг минерального наполнителя микрокальцита, 0,15 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas7055E, 0,004 кг порошкового пеногасителя Vinapor9010F, 0,002 кг суперпластификатора Melment F-10, 0.001 кг полимера Mecellose FMC2070, 0,02 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 4042Н. После перемешивания получается однородная масса. На этом процесс приготовления смеси заканчивается.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Портландцемент марки ПЦ 500Д0Н
25%
Глиназемистый цемент марки ГЦ-40
10,0%
Песок кварцевый марки ПБ-150
43,3%
Гипс пешеланский марки Г-16
2,0%
Минеральный наполнитель Микрокальцит
2,0%
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas7055E
15%
Порошковый пеногаситель Vinapor9010F
0,4%
Суперпластификатор Melment F-10
0,2%
Полимер Mecellose FMC2070
0,1%
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas 4042Н
0,2%
Итого:
100%
Пример 3.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 1К) в емкость насыпают сухие компоненты смеси 0,25 кг портландцемента марки ПЦ 500Д0Н, 0,1 кг глиназемистого цемента марки ГЦ-40, 0,4724 кг песка кварцевого марки ПБ-150, 0,02 кг гипса пешеланского марки Г-16, 0.02 кг минерального наполнителя микрокальцита, 0,12 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas7055E, 0,0046 кг порошкового пеногасителя Vinapor 9010F, 0,002 кг суперпластификатора Melment F-10, 0.001 кг полимера Mecellose FMC2070, 0,03 кг целлюлозное связующее Technocel 1004-7N. После перемешивания получается однородная масса. На этом процесс приготовления смеси заканчивается.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Портландцемент марки ПЦ 500ДОН
25%
Глиназемистый цемент марки ГЦ-40
10,0%
Песок кварцевый марки ПБ-150
47,24%
Гипс пешеланский марки Г-16
2,0%
Минеральный наполнитель Микрокальцит
2,0%
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas7055E
12%
Порошковый пеногаситель Vinapor9010F
0,46%
Суперпластификатор Melment F-10
0,2%
Полимер Mecellose FMC2070
0,1%
Целлюлозное связующее Technocel 1004-7N
0,3%
Итого:
100%
Пример 4.
Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава для защиты и восстановления бетонных конструкций (ГИДРО-ПРО ЭЛАСТИК 1К) в емкость насыпают сухие компоненты смеси 0,25 кг портландцемента марки ПЦ 500Д0Н, 0,1 кг глиназемистого цемента марки ГЦ-40, 0,513 кг песка кварцевого марки ПБ-150, 0,02 кг гипса пешеланского марки Г-16, 0.02 кг минерального наполнителя микрокальцита, 0,07 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas7055E, 0,004 кг порошкового пеногасителя Vinapor 9010F, 0,002 кг суперпластификатора Melment F-10, 0,001 кг полимера Mecellose FMC2070, 0,02 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 4042Н. После перемешивания получается однородная масса. На этом процесс приготовления смеси заканчивается.
Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас. %:
Портландцемент марки ПЦ 500ДОН
25%
Глиназемистый цемент марки ГЦ-40
10,0%
Песок кварцевый марки ПБ-150
51,3%
Гипс пешеланский марки Г-16
2,0%
Минеральный наполнитель Микрокальцит
2,0%
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas7055E
7,0%
Порошковый пеногаситель Vinapor9010F
0,4%
Суперпластификатор Melment F-10
0,2%
Полимер Mecellose FMC2070
0,1%
Полимерная добавка в виде редиспергируемого
порошка Vinnapas 4042Н
0,2%
Итого:
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 №3627-ИТЛВР/19 от 25.02.2019 прилагается.
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 1К» 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.