Выбор гидроизоляционных материалов с учетом их совместимости и особенности эксплуатации

ВЫБОР ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РЕМОНТА С УЧЕТОМ ИХ СОВМЕСТИМОСТИ И ОСОБЕННОСТЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

CHOICE OF WATERPROOFING MATERIALS FOR REPAIR TAKING INTO ACCOUNT THEIR COMPATIBILITY AND FEATURES 0F 0PERATION

С.Д. Сокова

S.D. Sokova

ГОУ ВПО МГСУ

В статье рассматривается вопрос по выбора гидроизоляционного материала в зависимости от конструктивных решений, материала существующего покрытия и условий эксплуатации объекта.

In article the question on a choice of a waterproofing material depending on constructive decisions, a material of an existing covering and object service conditions is considered.

В конце 1960-х годов при строительстве полносборных зданий стали применяться безрулонные кровли, в которых мастичные и окрасочные гидроизоляционные материалы, выполняющие защитные функции, совместно с водонепроницаемым и морозостойким бетоном панели, наносятся на ДСК. На строительной площадке герметизируются стыки соединений панелей и соединения панелей и водосборных лотков. Бетон кровельного слоя в безрулонных панелях и лотках должен быть по нормам не ниже: прочность на сжатие В25, по водонепроницаемости W6-8, по морозостойкости выше -150С F 200-300; -15 до -35°С- F 300-400; ниже-35°С F 300-500. Кроме того, бетон кровельного слоя должен обладать повышенной усадочной и температурной тре-щиностойкостью, влагостойкостью, теплостойкостью, коррозионной стойкостью. Гидроизоляция, наносимая в заводских условиях, должна обладать прочностью на сжатие не менее 0,5МПа; сцепление с бетоном при сдвиге не ниже 1МПа; морозостойкость не менее 100 циклов, относительное удлинение при 200С не менее 200%, теплостойкость не ниже 900С. В стыках панелей устанавливают герметизирующие уплотняющие прокладки. Уклон скатов не менее 5%, а в днищах водосборных лотков не менее 2%. Таковы первоначальные условия применения безрулонных кровель. Конструкции покрытия с безрулонной кровлей совершенствовались от двухслойных сплошных панелей до панелей с термовкладышами, трехслойных панелей с бетоном малой плотности, трехслойных с эффективным утеплителем, многопустотных панелей с различной теплоизоляцией [1]

Однако, по результатам многолетнего опыта эксплуатации безрулонных кровель можно говорить о значительных дефектах, проявляющихся в различных узлах: разрушение нащельников на стыках панелей, разрушение защитного кровельного

слоя, коррозия арматуры в местах ее обнажения, протечки в местах примыкания различных элементов и монтажных швов.

Все имеющиеся технические указания Минжилкомхоза, ЦНИИЭПжилища, ВСН 02685 Главмосстроя, Рекомендации ЦНИИпромзданий, Руководства ЦНИИОМТП по ремонту безрулонных крыш основывались на мастиках и эмульсиях тех лет. Ремонт безрулонных кровель, проведенный по этим указаниям, не дает положительных результатов. Во всех рекомендациях не учитывают разные коэффициенты термического расширения материалов (стеклоткани (5-10)х10_6 1/град; полиэстера (110-300) х10"6 1/град, металла (10-12)х10-6 1/град; цементно-песчаной стяжки 12,8 х10"6 1/град; битумных материалов (5-150) х10"6 1/град; полимерных материалов (80-1000) х10"6 1/град.). Разное удлинение материалов при нагревании со стеклотканью ведет к отрыву и потере сплошности слоя, тем самым и к нарушению гидроизоляции [2]

Современные технические указания (2004г.) по ремонту кровель, согласованные с Мосжилинспекцией, рекомендуют применять мастики с армированием примыканий и сопряжений: битумно-каучуковые типа БСКМ, которые нуждаются в защите от ультрафиолетовых лучей, или эластомерные синтетические мастики, не нуждающиеся в защите от УФ. Современные рекомендуемые способы ремонта кровель мастичными составами также не учитывают коэффициенты линейного термического расширения материалов.

При всем многообразии гидроизоляционных материалов их можно разделить на две группы: традиционные (рулонные- оклеечные, балластные и механические; обмазочные штукатурные и наливные; окрасочные; сварные) и проникающего действия (на основе минерального сырья). В некоторых городах предлагается при ремонте безрулонных кровель применять материалы проникающего действия. При этом не учитываются разные условия эксплуатации подземной гидроизоляции и кровель. Материалы проникающего действия (Пенетрон, Акватрон, Лахта и др.) устраняют недостатки традиционных гидроизоляционных материалов: создавая плотную защитную пленку, они не работают отдельно от самой защищаемой конструкции из-за несовместимости реологических деформативно - прочностных свойств. При затворении водой и нанесении на поверхность бетона происходят сложные физико-химические реакции, в результате которых формируются малорастворимые и нерастворимые нитевидные кристаллические новообразования, заполняющие (кальматирующие) микротрещины, поры и капилляры бетона. Принцип действия основан на проникновении под воздействием процесса осмоса за счет разницы концентраций в капиллярные поры бетона и заполнении микроскопических капилляров, трещин, пор и пустот труднорастворимыми кристаллогидратами в процессе взаимодействия компонентов пенетрона со свободным кальцием цементного камня бетона. Основной метод защиты бетона от развития в нем осмотического давления - уменьшение концентрации гидрата окиси кальция. Для этого применяют белитовые цементы или цементы с активными минеральными добавками, связывающими Ca(OH)2 в труднорастворимые соединения. Развитие осмотического давления от нуля до максимума в водных условиях и от максимума до нуля в последующих воздушно-сухих условиях должно оказывать особенно сильное коррозионное воздействие на бетон, подверженный периодическому увлажнению и высушиванию. [3]

Поэтому материалы проникающего действия (минеральные компоненты состава совпадают с минеральными компонентами защищаемого бетона) хорошо использовать в подземной гидроизоляции, где нет таких частых циклов замораживания и оттаивания. Кроме того, эти материалы можно использовать на инверсионных кров-

лях, где верхний гидроизоляционный слой защищен теплоизоляционным слоем из не-набухающих влагонепроницаемых материалов типа экспандированного полистирола с закрытыми мелкими порами. Однако, инверсионные кровли допускается применять по особому обоснованию проектных решений. В крупных порах и пустотах вода замерзает при температуре ниже 0°С, так как в ней растворены вещества, понижающие температуру замерзания. В капиллярах диаметром 10-5 см и менее вода замерзает при температуре ниже —25°С. Объем воды при переходе в лед увеличивается примерно на 9 %.,вызывая значительные напряжения в материале конструкции. При замерзании влаги свободные крупные поры служат резервным объемом для компенсации расширения влаги в мелких порах и капиллярах. В связи с этим крупнопористые материалы более морозостойки. Многократные изменения температуры конструкций, переходящие через нуль, вызывают постепенное разрушение структурных связей, появление трещин и значительное снижение прочности.

Когда изменение давления воды и льда в порах одинаковое, т.е. йРв = dPл, то

где О скрытая теплота плавления льда, 3,35 . 105 ДЖ/кг; Т - абсолютная температура замерзания воды, 273°С; Ув, Ул - удельный объем соответственно воды и льда, м3; йРв, йРл - давление соответственно воды и льда, Па.

Если задать определенные значения температуры, можно вычислить то давление, которое оказывает замершая вода на материал конструкции. По приведенной формуле можно найти, что при понижении температуры на 1 °С давление в порах материала бетонной конструкции увеличится на й Р = 1,347 . 107 Па (135 кг/см2). Следовательно, при понижении температуры до -20°С в материале, поры которого полностью заполнены водой, напряжения, вызванные давлением льда, достигнут 2,7 . 108 Па (2700 кг/см2). Когда вода свободно вытекает из пор, в которых образуется лед, ее давление равно нулю. Давление льда увеличивается с понижением температуры. Для этого случая формула примет вид

При изменении температуры на йТ = 10С давление увеличивается на йР / йТ = 1,13 . 106 Па (11,3 кг/см2). Таким образом, при понижении температуры до давление

достигнет 2,26 . 107 Па (226 кг/см2). В реальных условиях механизм разрушения увлажненных материалов бетонных конструкций при знакопеременных температурах отличен от описанного выше, однако усилия, возникающие из-за протекания этих процессов, соизмеримы с приведенными в расчетах. Разрушение строительных бетонных и железобетонных конструкций происходит также вследствие попеременного замораживания и оттаивания влаги, находящейся в порах и капиллярах материала.

На долговечность бетонных конструкций кроме упомянутых факторов влияет также попеременное увлажнение и высыхание материала даже при отсутствии отрицательных температур. При высыхании влага из конструкции испаряется сначала из крупных пор, а затем из более мелких пор капилляров. В абсолютно сухом воздухе свободная, капиллярная и адсорбиционно-связанная вода в течение некоторого времени может полностью испариться из тела конструкции. При этом на конструкцию перестают действовать расклинивающие силы и как следствие в материале возникают значительные напряжения усадки.

Как видно из вышесказанного, что применение материалов проникающего действия на кровлях не рекомендуется.

По опыту ремонта безрулонных кровель в г.Москве лучшие результаты достигнуты при оклейке их рулонными битумно-полимерными, эластомерными или термопластичными материалами. Также можно применять мастики типа коелана, вулканизирующиеся в процессе эксплуатации и создающие монолитную пленку.

При восстановлении подземной гидроизоляции необходимо учитывать особенности конкретных условий эксплуатации объекта. Например, при рассмотрении восстановления гидроизоляции среднего яруса подземного гаража Верховного Суда необходимо было учесть ряд факторов (отсутствие гидроизоляции перекрытия; применения гидроизоляционных покрытий толщиной только до 3мм, т.к. в гараже имелись отсечные пожарные ворота с автоматикой, которые не позволяли увеличить толщину покрытия; наливные полы гаража находились в удовлетворительном состоянии; наличие загерметизированных ранее трещин и трещин с отсутствием герметизации, но покрытых как и основной пол резиновой пудрой с отвердителем Rock Chape). Поэтому целесообразно применить материалы, сочетающие в себе все прочностные свойства для сверх нагруженных полов, свойства по химической стойкости, а также гидроизоляционные свойства. Адгезия полимера к основанию определяется степенью шероховатости поверхности (площадью сцепления) и отсутствием на поверхности слоя любого вещества или латекса (вместе с которыми покрытие может со временем отслоится от основного слоя основания). Трещины, которые заделаны герметиком, могут являться таким основанием для нового покрытия. Единственным способом, обеспечивающим надежную адгезию полимерного пола к основанию, является обработка наливного пола дробеструйными установками. Обработка алмазными (или иными) фрезами с помощью шлифовальной машины или иных устройств возможна как дополнительная, производимая до дробеструйной для удаления отдельных неровностей основания наливного пола. Дробеструйная же обработка дает равномерную шероховатость поверхности, многократно увеличивая площадь контакта, удаляет пленку цементного молока и обнажает зерна заполнителя основания, тем самым дополнительно увеличивая адгезию. Кроме того, выявляются скрытые трещины и иные дефекты основания. Неподвижные усадочные трещины после расшивки могут быть омоноличены полимерным компаундом.

Из всех современных материалов, удовлетворяющих требованиям по совместимости с существующим покрытием с резиновой пудрой и достаточной прочности для интенсивного нагруженного движения автомобилей, существуют только следующие покрытия:

1. Фирмы ESP - двухкомпонентные эпоксидные ESP 2106L, ESP LS, для пола гаражей применяются составы, наполненные песком, а их толщина должна быть 4-6мм, что не подходит для данных условий. Требуют очищения: дробеструйной обработки основания, шлифования, травления, фрезерования.

2.Материал Полиал-Полифлур также требует большей толщины 3-5мм

З.Элакор ПУ фирмы ТэоХим на основе полиуретана требует в качестве основания только бетон с открытыми порами, что также нуждается в полной очистке поверхности

4.Эпоксидное покрытие Асадур Д2 Асадур В351фирмы Schomburg

5. Moisture cure urethane - Лак полиуретановый, отверждаемый влагой воздуха

6.Комбинированная конструкция покрытия пола ПОЛИПЛАН материалов фирмы Huntsman-NMG (Хантсман-НМГ). Это покрытие совмещает базовый слой полиурета-

нового компаунда ПОЛИПЛАН 1001, армированного кварцевым песком, и лицевой слой на основе эпоксидного состава ПОЛИПЛАН 206. Покрытие имеет фактурную поверхность с плавной шероховатостью. Толщина покрытия в среднем составляет 2,53 мм.

7. Эпоксидный компаунд фирмы"Пенталак" состоит из шпатлевки- грунта ЭП-ХС-0050 и эмали ХС-1169 (жидкого пластика) не требует гидроизоляции Согласно «Рекомендациям по устройству полов» АО «ЦНИИПРОМЗДАНИИ» в случаях устройства полимерных покрытий обязательно должен быть выполнен гидроизолирующий слой для предотвращения проникновения капиллярной влаги

8.Полимерные полы LatexFalt не требуют гидроизоляции, но в паркингах необходимо наполнять состав песком, что увеличивает толщину до 15-20мм.

9. Эполаст Аква на основе водных эпоксидов не требует гидроизооляции и имеет толщину 2мм

Ю.Полиуцретановые материалы Неомер-НП, Эласт ПУ, Протексил, Полифлекс, По-лимерстоун-1, ПолиТек ПУ, Топинг Пол 205ПУ, эпоксидный Топинг Пол 205С для паркингов также имеют повышенную толщину 10-20мм за счет высокого наполнения песком.

11 .Эпоксидные материалы Торгинол TORGINOL EPOX-LK и EC также имеют повышенную толщину и применяются для средних и малых нагрузок.

12.Полиуретаново-эпоксидный немецкий материал Уреплен Пол имеет толщину 13мм, требует дробеструйной обработки.

13. Эпоксидный состав Viscacid Beschichtung OS фирмы REMMERS, требует значительного наполнения песком основного слоя и соответственно толщину 5-8мм. Некоторые материалы различных фирм применимы только для умеренной нагрузки полов, это Monile, Monopur, Bostik, Qeshfloor, Uzin Utz AG, Неостроя.

Как видно из рассматриваемых материалов для паркингов гидроизоляционными, тонкими, прочностными свойствами обладают бесшовные наливные полы на основе по-лиуретановых или эпоксидных смол. Эпоксидные полы выполняют на основе эпоксидных смол и отвердителей ПЭПА (полиэтиленполиамин) и ТЭТА (триэтилентетраамин), это более химически стойкие составы, а полиуретановые имеют большую механическую прочность, в том числе к шипованным шинам. Тонкими покрытиями с толщиной общего слоя до 3мм могут быть:

1.материалы, придающие покрытию гидроизоляционные свойства: эпоксидно-полиуретановый компаунд Пекталак (или Эполаст Аква, или Уреплен Пол). Перед их нанесением выполняется дробеструйная обработка, шлифование, расшивка трещин, ненесение компаунда Пекталак. Расшивка трещин может не проводиться при условии экспериментальной обработки трещины пекталаком и проверки адгезии этих материалов.

2. Применение пенетрирующей обмазочной гидроизоляции из материалов типа Пене-трон (Эволит, Карат и др), с последующим нанесением бесшовного покрытия Элакор ПУ (или Полиплан).

Таким образом, выбирая гидроизоляцию при ремонтных работах следует учитывать особенности эксплуатации каждого конкретного объекта, а также совместимость предлагаемых и уложенных материалов.

Литература

1. Сокова С.Д., Ляпин В.Ю., Фомина Л.Г.Особенности ремонта безрулонных кровель, Информационный научно-технический журнал «Кровельные и изоляционные материалы», «Строительные материалы, оборудование и технологии ХХ1 века», № 2 2006, стр.14-19, №3

2. Сокова С.Д. Учет совместимости гидроизоляционных слоев - гарантия качества кровельных работ» Бюллетень«Лицензирование строительства в Москве», №3, апрель 1999, стр.23-24

3. Сокова С.Д., Ляпин В.Ю.»Причины ограничения применения материалов проникающего действия в кровлях», ж.Строительная орбита , №2-3, март 2006г., стр.28-29

The literature

1. Sokova S.D., Lyapin V. Ju, Fomina L.G.Osobennosti of repair безрулонных roofs, Information scientific and technical magazine «Roofing and изоляционные materials», to. «Building materials, the equipment and technologies XX1 of a century», № 2 2006, p. 14-19, №3

2. Сокова S.D.account of compatibility of waterproofing courses - a quality assurance of roofing works "Bulletin" building Licensing in Moscow », №3, April 1999, p. 23-24

3. Sokova S.D., Lyapin V. Ju »the Reasons of restriction of application of materials of getting action in roofs». A building orbit, №2-3, March 2006r., p. 28-29

Ключевые слова: совместимость, безрулонные кровли, ремонт, долговечность, надежность, термическое расширение, гидроизоляция, давление, эксплуатация.

Keywords: compatibility, безрулонные roofs, repair, durability, reliability, thermal expansion, a waterproofing, pressure, operation.

E-mail автора: sersok 07@mail.ru

Рецензент : Грозав Василий Иванович, к.т.н, профессор, Московский государственный университет природообустройства, заведующий кафедрой сельскохозяйственного строительства и архитектуры