ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Жуков Б.Д. (zhub@mail.ru)

Проблема гидроизоляции является важнейшей при строительстве водоочистных сооружений вообще и центральной при сооружении любых водоемов. Гидроизоляция служит, с одной стороны, для защиты конструкций сооружений от действия грунтовых и технологических вод, а с другой - для герметизации узлов, содержащих воду. В настоящее время имеется обширный набор материалов, используемых для гидроизоляции. Среди них, в соответствии с назначением гидроизоляции, различают антифильтрационные, антикоррозионные и герметизирующие материалы.

Основные технические характеристики наиболее распространенных изолирующих материалов приведены в табл. 2.12 и 2.13, составленных по данным работы [107] и рекламным материалам Сибирской торговой ярмарки [108 - 110].

Из приведенных в табл. 2.12 материалов наиболее дорогим является металл, а наиболее дешевым - глина. Последнюю часто используют в качестве простейшей гидроизоляции открытых водоемов на малофильтрующих грунтах. Для этого глину рассыпают по дну сооружения ровным слоем и дополнительно утрамбовывают. Иногда сверху глину покрывают слоем механически более прочного материала, например, щебнем. Вместе с тем качество гидроизоляции из глины не позволяет рекомендовать ее к использованию на хорошо фильтрующих грунтах.

Т а б л и ц а  2.12

Характеристики материалов для гидроизоляции

Материал

Основной состав

Природа разрушения

Срок эксплуатации

Водопроницаемость

Асфальты

Битумы + ми-неральные на-полнители

Температурное воздействие

Определяется вне-шним воздействием

Отсутствует

Цемент

Гидросиликаты, гидрооксиды, алюминаты кальция

Коррозия

Ограничен. Определяется свойствами среды и цемента

Определяется характеристика-ми покрытия

Бетон

Гравий + вяжущие соединения*

То же

Определяется свойствами среды и бетона

Определяется характеристика-ми бетона

Металл

Обычно сталь

То же

Определяется свойствами среды и металла

Отсутствует

Полимеры

Синтетические полимеры

Структурное старение

Определяется ка-чеством полимера, температурным режимом

Определяется качеством полимера

Глина

Двуокись кремния

Механическое и гидродинамиче-ское воздействие

Ограничен

Слабая

Бентонито-вый гель

Бентонит+ вода

Механическое воздействие

Неограничен

Отсутствует

Различают бетоны, содержащие в качестве вяжущего вещества цемент и реактивные смолы (полиэфир, эпоксидная смола). Бетоны на реактивных смолах имеют наиболее высокие антикоррозийные и механические характеристики, но стоят чрезвычайно дорого. Поэтому для использования в индивидуальном строительстве они не рекомендуются. Ниже будет идти речь только о бетонах с цементом.

К сравнительно недорогим гидроизоляционным материалам относятся асфальты. Они используются в виде нефтяных битумов с добавками минеральных наполнителей, в том числе песка и гравия. Промышленность изготавливает жидкие и твердые битумы. Нередко битумы модифицируют с помощью полимеров (например, латекса), придавая им нужную пластичность. Для гидроизоляционной обмазки обычно применяют полутвердые битумно-полимерные композиции. Чаще всего асфальты используют для гидроизоляции конструкций сооружений от почвенной или грунтовой влаги.

Широкое распространение для гидроизоляции получили бетон и железобетон. Эти материалы наряду с доступной стоимостью обладают прекрасными механическими свойствами, что делает их исключительно подходящим для индивидуального строительства. Недостатком бетонной гидроизоляции является подверженность бетона водной коррозии. Следстви-

Т а б л и ц а  2.13

Составы и характеристики защитных покрытий для бетонов [108 - 109]

Состав

Название/фирма

Характеристика

Назначение

Полимерная основа

Пенополиурета-новая преполиме-рная жидкость

Кат (Cut), Флекс LV (Flex LV)

Эластик (Elastic)

Образует герметичный слой, устойчивый к действию химикатов и микроорганизмов*

Заполнение пустот, пор в гравии, швов, устранение инфи-льтрации

 

Мультигель/De Neef Construction Chemicals

Раствор гелевого ти-па образует гибкую прокладку

Стабилизация грунта. Сантехнические работы

Полиакрилат

Вандекс CRS -краска/Vandex Ltd

Устойчив к действию щелочей

Краска многоцелевого назначения

Основа - портланд - цемент + полимеры

+ полиакрилат

Вандекс CRS /Vandex Ltd

Высокощелочной. Хо-рошая адгезия к металлу и бетону

Защита стали, бе-тона

Основа портланд - цемент + активные добавки

+ кварцевый пе-сок

Вандекс - супер /Vandex Ltd.

   

+ глинозем

Торосил (Toroseal)

Торосил АЕК 200** Торосил SPM/Toro N.V.

Со смесью с Акрил 60 и водой образует плотный гидроизолирующий слой

Гидроизоляция санузлов, резервуаров для воды

* При взаимодействии с водой жидкость увеличивается в объеме (Кат в 13 - 15 раз, образуя жесткую структуру; Флекс LV - в 5 - 7 раз, образуя эластичную структуру). Составы нетоксичны и соответствуют стандартам питьевой воды.

** Морозостоек, устойчив к действию хлоридов и сульфатов.

ем коррозии может быть появление в бетоне коррозионных ходов и пор. Это резко увеличивает проницаемость бетона.

В немалой степени коррозия бетона зависит и от характера грунтов, на которых располагается очистное сооружение. Классификация грунтов по степени агрессивности к бетону, по данным работы [107], следующая:

Грунт

Степень агрессивности

Песок, гравий, известняк

Не агрессивны

Гипс (ангидрит), серный гравий

Агрессивны

Глина, торф, сапропель, болото

Очень агрессивны

Коррозия бетона включает химические, физические и биологические процессы.

Химическая составляющая коррозии обусловлена главным образом реакциями взаимодействия входящих в бетон кальциевых солей с агрессивными загрязнителями воды.

Выделяют следующие группы реакций, вызывающих коррозию бетона [107]:

- Взаимодействие с углекислым газом - карбонизация. Предполагаются реакции:

Ca(OH)2 + СO2 ® CaCO3 + H2O;

CaCO3 + СO2 +H2O ® Ca(HCO3)2.

Карбонизация является основным фактором химической коррозии бетонов, поскольку углекислый газ всегда и в достаточном количестве поступает в воду из атмосферы.

- Реакции с кислотами.

В сточных водах, содержащих органические или минеральные кислоты, в разрушении бетона участвует кислота:

Ca(OH)2 + 2HCl ® CaCl2 + 2H2O.

- Реакции обмена. В этих реакциях участвует гидрооксид кальция. Особенно легко с ним взаимодействуют магниевые и аммонийные соли, образующие легкорастворимые в воде соединения:

Ca(OH)2 + MgCl2 ® Mg(OH)2 +CaCl2

Ca(OH)2 + 2NH4NO3 ® Ca (NO3)2 + 2H2O + 2NH3.

В результате химической коррозии происходит растворение и вымывание компонентов бетона. Наиболее легко из бетонов вымываются кальциевые соединения.

Химические процессы коррозии усиливаются в проточной воде и в пористом бетоне. Поэтому слабым местом бетонных изделий являются пустоты, швы и углубления, возникающие в результате коррозии.

Физико-химическая составляющая коррозии. В результате физико-химических процессов, включающих заполнение пор и полостей бетона сульфатсодержащими водами и образование внутри бетона кристаллогидратов солей, объемы которых значительно превышают объемы негидратированных молекул соединений, входящих в состав цемента, происходит расширение бетона. Следствием этого является возникновение в бетоне внутренних напряжений и трещин.

Биогенная коррозия связана с наработкой в сооружениях очистки сточных вод сероводорода. Сероводород окисляется на влажных поверхностях серными бактериями с выделением агрессивной к бетону серной кислоты. По данным авторов работы [107], даже небольшие концентрации сероводорода (около 0,5 мг/л) способны вызвать повреждения бетона. Особенно велика опасность биогенной коррозии в очистных сооружениях, содержащих значительные количества органического вещества, и при повышенных температурах.

Антикоррозионные свойства бетона в немалой степени зависят от технологии его приготовления, соотношения цемент - вода, наличия гидрофобных добавок и защитных покрытий.

Следует отметить, что водонепроницаемость и коррозионная стойкость находятся в прямой зависимости. Поэтому при обработке свежеприготовленной бетонной смеси рекомендуют не допускать ее расслоение и обеспечивать полное схватывание, которое достигается обычно в течение не менее 28 дней. Кроме того, поверхность бетона рекомендуют затирать цементным раствором или тестом. Покрытия, содержащие цемент, в настоящее время являются наиболее доступным средством для защиты бетона от коррозии. Однако эти покрытия не достаточно долговечны и их рекомендуют обновлять ежегодно.

К основным методам защиты бетонов относят следующие:

- образование поверхностных защитных слоев из составов на основе цементов, полимеров, битумной массы и более сложных композиций;

- образование пленки при твердении растворителя (хлоркаучук) или реакции с влагой (полиуретан);

- импергнирование реактивной смолой.

На Международной сибирской торговой ярмарке осенью 1997 г. широко рекламировались различные материалы для гидроизоляции бетонных и других поверхностей. Наиболее широко представленные и пригодные для использования в жилищном строительстве составы и их характеристики сведены в табл. 2.13. Для составления таблицы использованы рекламные материалы фирм - изготовителей [108 - 109].

Металл безусловно является самым эффективным и прочным материалом для гидроизоляции. Однако он чрезвычайно дорог и к тому же подвержен коррозии. С целью защиты от коррозии металлы в условиях бытовых объектов обычно покрывают защитными покрытиями из некорродирующих пленочных покрытий. Это дополнительно повышает стоимость гидроизоляции на основе металла, делая ее недоступной для большинства потребителей.

Достаточно успешно с металлической гидроизоляцией конкурирует гидроизоляция из полимерных пленок. Особый интерес представляют полимерные покрытия, армированные металлом. Однако дешевые виды пленки малодолговечны и недостаточно прочны, а дорогие и стойкие пленочные материалы по стоимости сравниваются со стоимостью металла. Кроме того, к серьезным недостатком большинства полимерных материалов следует отнести их нестабильность в условиях очень холодного климата, каким является климат Сибири. Это также сдерживает их применение.

В последнее время появились новые технологии создания гидроизоляционных слоев. Значительный интерес представляет изоляция гидрогелем на основе бентонита [110]. Последний приготавливается из глинистого минерала бентонита с добавками некоторых модифицирующих веществ. Методика подготовки изолирующего слоя на основе бентонита напоминает таковую для гидроизоляции глиной и заключается в следующем. Бентонит измельчают, перемешивают с необходимыми добавками и смесь рав-номерно распределяют по дну и пологим стенкам будущего водного объекта. Сверху для создания механической прочности формируют защитный слой из грунта, щебня или гравия. После заполнения объекта водой бентонит реагирует с водой, образует гидрогель и набухает. Гидрогель по мере набухания плотно закрывает различные поры в изолируемом материале, обеспечивая полную непроницаемость для воды. Такую гидроизоляцию можно рекомендовать к использованию при строительстве водохранилищ лагунного типа, прудов, каналов.

По грубым оценкам стоимость бентонитовой гидроизоляции несколько ниже или соразмерна со стоимостью гидроизоляции из бетона. Однако по долговечности и простоте изготовления бентонитовая гидроизоляция во много раз превышает бетонную изоляцию, а для больших водоемов на хорошо фильтрующих грунтах она, по-видимому, вне конкуренции.

 


ООО «Сибирские водные технологии »
www.water-tec.ru