Улучшение свойств гидроизоляционных тонкослойных цементных композиций поверхностного и проникающего действия (стр. 2 )

Таблица 3

Морозостойкость и водонепроницаемость ТЦК

Состав покрытия	Морозостойкость	Водонепроницаемость
Циклы	Марка F	МПа	Марка W
Базовый состав ТЦК (таблица 1)	200	200	1,2	12
Базовый состав ТЦК + кремнезоль	300	300	1,6	16

Как показывают данные таблицы 3, при использовании кремнезоля морозостойкость увеличивается на 50% и достигает значения, соответствующего марке F300 , водонепроницаемость повышается на 33 % и достигает значения, соответствующего марке W16.

Поскольку защитные покрытия в виде ТЦК используются в тонком слое от 1,0 до 20 мм, представляло интерес определить степень защиты бетонной подложки по водонепроницаемости при разной толщине покрытия. В качестве подложки были выбраны бетоны от класса В15 до В30, которые наиболее востребованы в строительстве. Полученные результаты представлены на рисунке 6.

Рисунок 6. Взаимосвязь водонепроницаемости и толщины ТЦК – покрытия

1-бетон В15; 2-бетон В22,5; 3-бетон В30

Определено (рисунок 6), что максимальная толщина покрытия составляет 10 мм, при которой водонепроницаемость всей композиции повышается на 0,8 МПа, а также установлено, что каждые 2,5 мм защитного покрытия повышают водонепроницаемость системы основание–покрытие на 0,2 МПа, т. е на одну ступень. Кроме того, рисунок 6 показывает, что нанесение ТЦК с кремнезолем позволяет поднять уровень водонепроницаемости более низких классов бетона, например бетона класса В15 до уровня высококачественного бетона класса В30 - для этого достаточно нанести на поверхность бетона слой ТЦК с кремнезолем толщиной до 10 мм.

Кроме свойств самого покрытия ТЦК, важной характеристикой является его адгезионная прочность, например к бетонной подложке. В качестве основания рассмотрен бетон разной прочности, который характеризовался примерно одинаковым значением пористости, оцениваемым величиной водопоглощения, равной (6,0±0,5)%; при этом для каждого класса бетона определялось количество химически связанной воды по данным дифференциально-термических исследований (таблица 4), как отражающих степень гидратации и количество образующихся гидратных соединений.

Таблица 4

Результаты дифференциально-термического анализа бетонной подложки различных классов

Класс бетона по прочности при сжатии, В	Эффекты на дериватограмме, оС	Потери при эффектах, %	å, %
I	II	III	IV	I	II	III	IV
В15				(+) 820	8	3	4	–	15
В22,5				(+) 815	11	5	6	–	22
В25				(+) 823	13	6	7	–	26
В30				(+) 818	15	8	9	–	32

Взаимосвязь адгезионной прочности ТЦК и количества химически связанной воды бетонного основания (по данным ДТА) представлена на рисунке 7.

Рисунок 7. Взаимосвязь адгезионной прочности и количества химически связанной воды основания (по данным ДТА)

1 – базовый состав ТЦК (количество химически связанной воды - 23 %, таблица 1);

2 – базовый состав ТЦК, активированный кремнезолем (количество химически связанной воды – 29 %, таблица 1).

Как показывает рисунок 7 адгезионная прочность, определяемая на отрыв или контакт (схемы 1 и 2) при одинаковой пористости бетона увеличивается, с одной стороны на (47 – 66)% при использовании ТЦК, обладающей повышенной гидратационной активностью (кривая 2 рисунка 7), а с другой стороны на (20 – 47)% при увеличении класса бетона от В15 до В30, используемого в качестве подложки.

Проведенные исследования показали, что ТЦК в присутствии добавки кремнезоля, отличается повышенной водонепроницаемостью и морозостойкостью, а также улучшенной трещиностойкостью и адгезионной прочностью к бетонному основанию, характеризуясь при этом повышенной прочностью на сжатие и на растяжение при изгибе, что в целом, характеризует качество гидроизоляционной ТЦК поверхностного действия.

На разработанную ТЦК получен патент РФ № 000 и разработаны технические условия ТУ № «Смесь сухая строительная «Стронг» (гидроизоляционный защитный материал поверхностного действия) и получен гигиенический сертификат №77.01.07.574.П.002627 от 01.01.2001 г.

Однако, при создании высокоэффективных ТЦК, кроме повышенных требований к основным физико-механическим характеристикам покрытия и его адгезии к основанию требуется следующий уровень взаимодействия покрытия-основание, в результате которого компоненты строительного раствора проникают в основание, обеспечивая при этом улучшение эксплуатационных свойств основания.

Для исследования были выбраны наиболее доступные катионы Na (I); К (I); Са (II); Мg (II); Аl (III), из которых, труднорастворимые гидроксиды образуют ионы Са (II),

В соответствии с вышеназванным рядом можно было ожидать, что наихудшей проникающей способностью обладают соли AI (III) и Мg (II), поскольку их гидроксиды имеют наименьшее значение ПР; соли Na (I) и К(I) должны быть в наибольшей степени проникаемы. Оценка проникающей способности осуществлялась по скорости продвижения, по количеству проникновения и по глубине продвижения растворов электролитов 2% концентрации в глубь бетонного основания разной пористости. Определено, что соли натрия с большей скоростью, а соли алюминия с наименьшей скоростью проникают в структуру бетонного основания. В зависимости от аниона скорость продвижения электролитов уменьшается в следующей последовательности: хлориды (CI-) ® сульфаты (SO42-) ® нитраты (NO3-).

Установлено, что глубина продвижения растворов электролитов, определяемая расчетно-экспериментальным методом, взаимосвязана со степенью растворимости, образующегося в порах основания гидроксида вещества, который препятствует продвижению электролита в структуру основания, что отражено на рисунке 8.

Рисунок 8. Взаимосвязь глубины продвижения электролита и растворимости, образующегося гидроксида.

Представленная на рисунке 8 взаимосвязь согласуется с высказанными предположениями и подтверждает, что наименьшей проникающей способностью характеризуются электролиты на основе катионов магния и алюминия.

Для получения гидроизоляционной ТЦК проникающего действия базовый состав ТЦК модифицировали электролитами NаNО3 и KNO3, выбор обусловлен тем, что данные электролиты являются наиболее активными, а также они дополнительно обладают ингибирующими свойствами по отношению к арматуре. Физико-механические характеристики ТЦК, активированной указанными электролитами, представлены в таблице 5.

Таблица 5

Физико-механические характеристики ТЦК проникающего действия

Электролит	В/Ц	Подвижность по погружению конуса, см	Прочность, МПа	Водопоглощение, %	Водонепрони-цаемость, МПа	Морозостойкость, цикл
Возраст, сутки
на сжатие	на растяжение при изгибе
7	28	7	28
–	0,52	12,0	18,6 100	27,2 100	3,5 100	5,1 100	3,3	1,2	200
NaNO3	0,525	12,0	20,7 111	31,3 115	4,3 123	6,5 127	2,8	1,4	250
КNO3	0,53	12,0	20,4 110	30,7 113	4,2 120	6,4 125	2,9	1,4	250

Установлено, что в присутствии электролитов в количестве 1,2 мас.% от массы цемента для ТЦК наблюдается рост прочности на сжатие в пределах 13-15%, прочности на растяжение при изгибе на 25 – 27% , понижение водопоглощения ТЦК до 15 относительных %, что способствует повышению водонепроницаемости ТЦК на 0,2 МПа и морозостойкости на 25%.

Известно, что ТЦК проникающего действия целесообразно использовать для улучшения эксплуатационных свойств бетона, в том числе и эксплуатируемого. Изменения физико-механических характеристик бетона, обработанного ТЦК проникающего действия представлены в таблице 6.

Таблица 6

Физико-механические характеристики бетона, обработанного ТЦК проникающего действия

Класс бетона по прочности на сжатие, В	Состояние бетона	Прочность* на сжатие, МПа/%	Водопогло-щение, %/относит, %	Водонепроницаемость
МПа	Марка, W
В15	Не обработанный	20,7 100	5,1 100	0,6	6
Обработанный ТЦК	25,9 125	4,0 78	1,0	10
В22,5	Не обработанный	29,6 100	4,7 100	0,8	8
Обработанный ТЦК	36,8 124	3,7 79	1,2	12

*Возраст с момента нанесения ТЦК – 28 суток

Установлено, что бетон, обработанный ТЦК, модифицированный электролитами характеризуется понижением водопоглощения более чем на 43% или на 22 относительных %, повышением прочности на сжатие на 25% и водонепроницаемости на 0,4 МПа.

Полученные результаты подтверждают, что ТЦК, активированная электролитами натрия и калия, обладает гидроизоляционными свойствами проникающего действия, на которую разработаны технические условия ТУ № . Смесь сухая строительная «Стронг» (гидроизоляционный материал проникающего действия) и получен гигиенический сертификат № 78.01.07.574.П.003829.07.07 от 01.01.2001 г.