Есть мнение Бетон

ЭФФЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА МИНЕРАЛЬНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Л.М. ДОБШИЦ, доктор техн. наук, профессор, академик РИА, Т.И. ЛОМОНОСОВА, аспирант. Московский государственный университет путей сообщения.

В статье отмечается, что в последнее время материалы на минеральной основе находят все большее применение для защиты строительных конструкций в силу их достоинств и преимуществ перед традиционными материалами на органическом вяжущем. В связи с этим важным представляется разработка и исследование эффективного защитного состава на минеральной основе для бетона и железобетона, обладающего улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами, повышающего долговечность защищаемых материалов и способного увеличить срок службы строительных конструкций и сооружений.

• получение проектных свойств на 28-е сутки твердения;
• медленное схватывание смесей (3-4 часа);
• длительный уход за твердеющей смесью (в течение 10-14 суток), что приводит к дополнительным трудовым и энергетическим затратам;
• невозможность использования при постоянном подпоре воды, при срочных ремонтных работах.



Для устранения вышеперечисленных недостатков защитных материалов на минеральной основе на кафедре «Строительных материалов и технологии» Московского государственного университета путей сообщения был создан материал «Герсмесь». Это многокомпонентный порошкообразный материал светло-серого цвета, полученный механохимической активацией исходных составляющих: портландцемента, глиноземистого, гипсоглиноземистого цементов и других компонентов. Полученный материал имеет хорошие строительно-тех-нологические свойства, которые были определены в соответствии с нормативами. Среди основных свойств следует выделить высокую прочность при сжатии - до 45 МПа, высокую адгезию-до 3,5 МПа, водонепроницаемость через сутки - W50, сроки схватывания: начало - от 3 мин., конец - 30 мин. [2].

«Герсмесь» представляет собой минеральный композиционный материал, обладающий гидроизолирующим, защитным, тампонирующим и проникающим действием. Его применение обеспечивает комплексную защиту строительных конструкций, состоящую в совмещении активной и пассивной защиты. Пассивный метод заключается в защите бетона путем нанесения на его поверхность дополнительного слоя защитного материала. Активный - защита бетона путем пропитки его поверхности материалами, повышающими непроницаемость наружных слоев бетона.

Комплексная защита образуется путем создания трехслойной структуры (см. рис. 1): наружный защитный слой из материала «Герсмесь»; слой бетонной конструкции, пропитанный этим же материалом (переходный слой); защищаемая бетонная конструкция. При такой трехслойной структуре наружный слой служит пассивной защитой, переходный слой состоит из бетона конструкции, пропитанного материалом «Герсмесь», и образует активную защиту.

Защитные свойства наружного слоя из материала «Герсмесь» базируются на его способности при затворении водой проявлять эффект цементирующего материала, который при нанесении на поверхности бетона образует покрытие, существенно повышающее непроницаемость бетона за счет собственной высокой непроницаемости. Высокая непроницаемость, герметизация в условиях капиллярного подсоса или прямого действия водных сред обеспечивается за счет эффекта расширения, возникающего в процессе сгруктурооб-разования и затвердевания. Расширение состава при влажностном твердении происходит вследствие раздвижки гидратирующихся зерен, которая вызывается кристаллизационным давлением растущих кристаллов гидросульфоалюмината кальция.

Образующийся поданной реакции эттрингитзаполняетпоровое пространство твердеющей «Герсмеси», создавая тонкую капиллярную структуру, непроницаемую для воды и водных растворов. Реакция образования эттрингита протекает в тот период времени, когда система находится в пластическом и квазитвердом состояниях, и значительная часть энергии расширения компенсирует «химическую усадку» - контракцию. Поскольку на этом этапе твердения формирующийся каркас цементного камня не набрал еще достаточной прочности и обладает определенной пластичностью, возникающие в системе механические напряжения компенсируются за счет деформации структуры, что ведет к ее уплотнению и, следовательно, к уменьшению пористости.

Защитные свойства переходного слоя обеспечиваются за счет проникания и кольматации дефектов, трещин, пор и капилляров в поверхностном слое бетона. В связи с образованием на поверхности изолируемого материала водонепроницаемого слоя (наружный слой) и с заполнением поверхностных трещин, пор и капилляров продуктами гидратации (переходный слой) обработка поверхности конструкции материалом «Герсмесь» повышает их плотность, прочность, морозостойкость и, следовательно, срок службы.



Оценка эффективности защитного покрытия материалом «Герсмесь» была определена на основе экспериментального исследования процессов коррозии в слабоагрессивной среде сточных вод [3]. Определялось влияние на стойкость цементного камня не только комплексной среды бытовых сточных вод, но и однокомпонентных сред. По экспериментальным данным установлено, что наибольшее отрицательное влияние на прочность цементного камня из компонентов комплексной среды оказывают сульфаты и хлориды. В комплексной среде продукты одной реакции, взаимодействуя с продуктами другой, несколько смягчают действие агрессивных веществ. На основе полученных в эксперименте результатов прочности при сжатии образцов в агрессивных средах были построены математические модели, приведенные на рис. 2. В качестве модели регрессии принята полиномиальная функция 2-го порядка с двумя переменными параметрами.

Результаты показывают высокую относительную эффективность применения защитного покрытия «Герсмесь», в частности увеличение срока службы конструкций более чем в 2 раза. Эффективность применения материала «Герсмесь» определена на основе его использования в качестве защитного покрытия железобетонных конструкций бытовой канализации. В среднем за 50 лет эксплуатации конструкций бытовой сточной канализации требуется 5 ремонтов. Учитывая эффект увеличения срока службы конструкций при использовании защитного покрытия «Герсмесь» достаточно провести 2 ремонта по его восстановлению. Суммарные затраты на проведение работ в течение 50 лет эксплуатации конструкций бытовой сточной канализации составят без защитного покрытия 1151,74 руб./м2, с защитным покрытием материалом «Герсмесь» - 620,97 руб./м2. Эксплуатационные расходы бытовой канализации при создании защитного покрытия материалом «Герсмесь» сократятся в таком случае в 1,85 раза (1151,74/620,97 = 1,85). Выводы:
На основе проведенного исследования получен материал на минеральной основе «Герсмесь», обладающий высокими строи-тельно-технологическими свойствами и способный обеспечить комплексную защиту строительных конструкций. В слабоагрессивной среде бытовых сточных вод данный материал способен увеличить срок службы бетонных и железобетонных конструкций в 2 раза, а эксплуатационные расходы при этом сократить в 1,85 раза.