Гидроизоляционный состав для ремонта, защиты и восстановления бетонных конструкций Российский патент 2020 года по МПК C04B41/63 C04B41/65 C04B28/04 C04B111/27 C04B111/72 

Изобретение относится к области строительства, в частности к составам проникающего действия для ремонта, защита бетонных конструкций от инфильтрации жидкостей, гидроизоляции вертикальных и горизонтальных поверхностей зданий и сооружений, подверженных прямому высокому гидравлическому давлению и воздействию агрессивных сред (кислот, щелочей, нефтепродуктов, сточных и грунтовых вод, морской воды и т.п.), гидроизоляции трещин, швов, стыков, сопряжений, примыканий, вводов коммуникаций в статически нагруженных сборных и монолитных бетонных конструкциях.

Любая бетонная конструкция на цементном связующем имеет пористую структуру. Поры в бетонной конструкции образуются в результате испарения воды, не вступившей в реакцию с цементом при его твердении, при плохом перемешивании бетонной смеси, при вовлечении воздуха в бетонную смесь или по иным причинам. Поры соединяются в теле бетона в систему капилляров, по которой может свободно передвигаться вода.

На современном рынке гидроизоляций известны гидроизоляционные составы проникающего действия из портландцементов, наполнителей и смеси химических соединений для ремонта, защиты и восстановления бетонных конструкций зданий, например составы марки «Пенетрон», марки «Лахта», «Кальматрон», «Гидротекс», «КТ Трон-1» и т.п.

Известный гидроизоляционный состав проникающего действия ««КТ Трон-1» российского производителя гидроизоляционных материалов завода КТ трон, который представляет собой сухую смесь, в состав которой входят: специальный цемент, высушенный фракционный кварцевый песок и химически активные вещества. (https://www.kttron.ru/goods/pronikayushchaya_gidroizolyatsiya/kt_tron_1/) Известна ремонтно-гидроизолирующая композиция, которая содержит, мас. %: смесь цементов 30-58, кварцевый песок фракции менее 0,5 мм 16,2-20,2, кварцевый песок фракции 0,5-2,0 мм 10,2-18,2, волластонит 5,0-30,0, бесхлорную химически активную часть 0,4-0,64, неуплотненный микрокремнезем 1,0-7,0, порошкообразный гиперпластификатор 0,05-1,2, водорастворимый целлюлозный загуститель 0,01-0,1, винилацетат-этиленовый гомополимер 0,5-6,0, сополимер акриловой кислоты 0,5-35,0, пеногаситель 0,05-0,2, расширяющую добавку 1,5-7,0, минеральные и/или синтетические волокна 0,04-0,2, воду - остальное. (Патент РФ №2471738, МПК С04В 28/02, опубл. 10.01.2013 г.- прототип)

Недостатком известных композиций является низкое процентное содержание в рецептуре химически активной части. Это в свою очередь приводит слабовыраженной проникающей способности тонкослойного покрытия и, как следствие, крайне низкой кольматирующей способности (росту кристаллов новых нерастворимых минеральных соединений), которая проявляется только в поверхностном слое бетона. Также, при проведении ремонтно-восстановительных работ бетонных конструкций восстановление прочностных характеристик происходит лишь в слое, близким к поверхностному.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание нового состава, позволяющего обеспечить повышение эффективности гидроизоляции при проведении работ по ремонту защите и восстановлению бетонных конструкций.

Поставленная техническая задача решается тем, что гидроизоляционный состав для ремонта, защиты и восстановления бетонных конструкций, содержащий цементно-песчаную смесь, химически активную часть и добавки, согласно заявляемому изобретению, включает смесь портландцемента марки 500ДОН, глиноземистого цемента и песка кварцевый марки ПБ-150, полимерную добавку в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 7055 Е, порошковый пеногаситель Yinapor 9010 F, суперпластификатор MELMENT F 10, целлюлозное связующее Technocel 1004-7N в следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент марки 500ДОН - 45-60%, глиноземистый цемент -10-20%, песок кварцевый марки ПБ-150 - 25-35%, химически активная часть 1,5-2,4%, полимерная добавка в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 7055 Е - 1,5-2,5%, порошковый пеногаситель Yinapor 9010 F - 0,2-0,6%, суперпластификатор MELMENT F 10 - 0.2-1,0%, целлюлозное связующее Technocel 1004-7N- 0,5-2,5%. Кроме того, глиноземистый цемент выбирают из группы: глиноземистый цемент марки ГЦ-40, глиноземистый цемент марки ГЦ-50, глиноземистый цемент марки ГЦ-60. Кроме того, химически активная часть включает компоненты в следующем соотношении, мас. %: 4-25% селитра натриевая, 8-30% селитра калиевая, 1-15% сода кальцинированная, 2-20% сульфат натрия, 5-30% натрий двууглекислый, 1-15% мел химически осажденный, 5-20% гидроксид кальция.

Технический результат, достижение которого обеспечивается за счет реализации всей совокупности существенных признаков заявляемого изобретения, проявляется в ходе эксплуатации состава при проведении работ по ремонту, защите и восстановлению бетонных конструкций, и заключается в улучшении гидроизоляционных свойств состава за счет повышения проникающей способности покрытия, высокой кольматирующей способности состава (рост кристаллов новых нерастворимых минеральных соединений), которая проявляется не только в поверхностном слое и в толще бетона, повышения адгезии к ремонтируемым бетонным конструкциям.

Кроме того, использование заявляемого состава обеспечивает восстановление прочности бетонных конструкций, что способствует увеличению морозостойкости материала, повышение коррозионной стойкости к жидким и газообразным агрессивным средам.

Заявитель не выявил открытые источники, содержащие информацию о гидроизоляционных составах того же назначения, идентичных заявляемому составу.

Заявляемый гидроизоляционный состав представляет собой сухую цементно-песчаная смесь с использованием химических и модифицирующих добавок, которая содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%:

Портландцемент марки 500ДОН 45-60% Глиноземистый цемент марки ГЦ-40,50,60 10-20% Песок кварцевый марки ПБ-150 25-35% Химически активная часть (ХАЧ) 1,5-2,4%

Полимерная добавка в виде редиспергируемого

порошка Vinnapas 7055 Е 1,5-2,5% Порошковый пеногаситель Vinapor 9010 F 0,2-0,6% Суперпластификатор MELMENT F 10 0,2-1,0% Целлюлозное связующее Technocel 1004-7N 0,5-2,5%

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 - цемент, в котором содержание Al₂O₃ не менее 35%. Глиноземистый цемент обладает высокими показателями вязкости и прочности. 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 ускоряет процесса набора прочности покрытия из приготовленного состава, увеличивает показатель сцепления состава с монолитом защищаемой или ремонтируемой конструкции, положительно влияя на гидрозащиту, на долговечность и морозоустойчивость сооружений.

Глиноземистые цементы ГЦ-40, ГЦ - 50, ГЦ - 60 отличаются по пределу прочности при сжатии, (Мпа) через 3 суток.

Песок кварцевый ПБ-150 представляет собой массу гранул мелкозернистой фракции, содержащей диоксид кремния SiO₂ не менее 98,0%, оксид железа Fe₂O₃ не более 0,15%, оксид алюминия Al₂O₃ не более 1,5%. Благодаря кристаллической структуре он обладает высокой прочностью и устойчивостью, химической инертностью ко многим веществам, среди них кислотосодержащие и щелочные материалы.

Химически активная часть (ХАЧ) представляет собой полифункциональную добавку на основе различных форм кальция, калия и натрия, например 4-25% селитра натриевая, 8-30% селитра калиевая, 1-15% сода кальцинированная, 2-20% сульфат натрия, 5-30% натрий двууглекислый, 1-15% мел химически осажденный, 5-20% гидроксид кальция.

ХАЧ способствует росту кристаллов при контакте с водой.

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").

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.

Technocel 1004-7N представляет собой волокна целлюлозы длинной 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 ремонта, защиты и восстановления бетонных конструкций в емкость насыпают сухие компоненты смеси в указанных соотношениях и перемешивают до получения однородной массы. В результате получается однокомпонентная смесь.

Для использования заявляемого гидроизоляционного состава проникающего действия в него добавляют воду и перемешивают по получения однородной массы. При использовании полученного раствора поверхность смачивают водой до максимального насыщения. После полного высыхания поверхности от воды наносят первый слой при помощи кисти с короткой жесткой щетиной, шпателя или валика при толщине слоя 1,0 мм, заполняя поры и трещины раствором смеси проникающего действия. Время полимеризации составляет 15-80 мин. в зависимости от температуры и влажности, после чего можно. После полимеризации первого слоя наносят второй слой.

Ниже приведены примеры выполнения заявляемого гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ПРОНИКАЮЩИЙ.

Пример 1.

Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ПРОНИКАЮЩИЙ в емкость насыпают сухие компоненты смеси 0.55 кг портландцемента марки 500ДОН; 0.15 кг глиноземистого цемента марки ГЦ-40; 0.25 кг песка кварцевого марки ПБ-150; 0.015 кг ХАЧ (25% селитра натриевая, 25% селитра калиевая, 10% сода кальцинированная, 15% сульфат натрия, 15% натрий двууглекислый, 5% мел химически осажденный, 5% гидроксид кальция); 0.015 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 7055 Е; 0.03 кг порошкового пеногасителя Vinapor 9010 F 0.005 кг суперпластификатора MELMENT F 10; 0.012 кг целлюлозного связующего Technocel 1004-7N.

Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас.%:

Портландцемент марки 500ДОН 55% Глиноземистый цемент марки ГЦ-40 15% Песок кварцевый марки ПБ-150 25% Химически активная часть (ХАЧ) 1,5%

Полимерная добавка в виде редиспергируемого

порошка Vinnapas 7055 Е 1,5% Порошковый пеногаситель Vinapor 9010 F 0,3% Суперпластификатор MELMENT F 10 0,5% Целлюлозное связующее Technocel 1004-7N 1,2% Итого: 100%

Пример 2.

Для приготовления 1 кг заявляемого гидроизоляционного состава ГИДРО-ПРО ПРОНИКАЮЩИЙ в емкость насыпают сухие компоненты смеси 0.54 кг портландцемента марки 500ДОН; 0.12 кг глиноземистого цемента марки ГЦ-50; 28 кг песка кварцевого марки ПБ-150; 0.021 кг ХАЧ (20% селитра натриевая, 20% селитра калиевая, 15% сода кальцинированная, 10% сульфат натрия, 10% натрий двууглекислый, 15% мел химически осажденный, 10% гидроксид кальция); 0.0019 кг полимерной добавки в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 7055 Е; 0.004 кг порошкового пеногасителя Vinapor 9010 F; 0.008 кг суперпластификатора MELMENT F 10; 0.008 кг целлюлозного связующего Technocel 1004-7N.

Соотношение ингредиентов в готовом гидроизоляционном составе составило, мас.%:

Портландцемент марки 500ДОН 54% Глиноземистый цемент марки ГЦ-50 12% Песок кварцевый марки ПБ-150 28% Химически активная часть (ХАЧ) 2,1%

Полимерная добавка в виде редиспергируемого

порошка Vinnapas 7055 Е 1,9% Порошковый пеногаситель Vinapor 9010 F 0,4% Суперпластификатор MELMENT F 10 0,8% Целлюлозное связующее Technocel 1004-7N 0,8% 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».

Гидроизоляционную смесь заявляемого состава смешивают с водой и наносят на влажную поверхность бетона. Эффект гидроизоляции достигается за счет заполнения капиллярно-пористой структуры бетона нерастворимыми кристаллами.

При затворении заявляемого гидроизоляционного состава водой образует насыщенный раствор. При нанесении полученного раствора на пропитанный водой бетон ингредиенты смеси, включая, химические активную часть (ХАЧ), входящие в состав материала, проникая за счет диффузии молекул растворенного вещества внутрь бетона, вступают в химическую реакцию с компонентами бетонной смеси, глубина проникновения зависит от пористости бетона и степени пропитки его водой. При этом образуются нерастворимые соединения (кристаллы), которые заполняют имеющиеся поры и микротрещины, создают сплошной барьер, препятствующий поступлению воды, и становятся частью бетонной структуры. Для достижения эффекта гидроизоляции предпочтительно достичь проникновения полученного раствора на глубину до 200 мм. Экспериментальные исследования показали возможность проникновения раствора, полученного на основании заявляемого гидроизоляционного состава, в пористую бетонную конструкцию до 500 мм. Процесс уплотнения бетона развивается в глубину при контакте с молекулами воды и останавливается при ее отсутствии.

Были проведены лабораторные испытания образцов заявляемой гидроизоляционного состава на соответствие требованиям ТУ5745-001-61983264-2019. Протокол испытаний №3626-ИТЛВР/19 от 25.02.2019 прилагается. Состав представляет собой порошок серого цвета, влажность сухой смеси по массе не более 0,2. Сроки схватывания свежеприготовленной растворной смеси: начало не ранее 15 мин., окончание не более 80 мин. Водоудерживающая способность не менее 95%. При использовании повышение марки по водонепроницаемости бетона, обработанного составом составляет не менее чем на 3 ступени, при прямом давлении воды - не менее, чем на 3 ступени, при обратном давлении воды - не менее, чем на 2 ступени. Прочность сцепления (адгезия) материала с основанием через 28 суток не менее 2,0 МПа; водопоглощение раствора через 48 часов не более 3,0%, прочность тела бетона при сжатии через 28 суток не менее 21,4 МПа.

Преимуществом заявляемого гидроизоляционного состава является высокая надежность защиты бетонных конструкций изнутри от проникновения влаги за счет формирования гидроизоляционного слоя не только на поверхности, но и в толще бетонной конструкции.

Изобретение относится к области строительства. Технический результат - улучшение гидроизоляционных свойств состава за счет повышения проникающей способности покрытия, высокой кольматирующей способности состава (рост кристаллов новых нерастворимых минеральных соединений), которая проявляется не только в поверхностном слое и в толще бетона, повышение адгезии к ремонтируемым бетонным конструкциям, восстановление прочности бетонных конструкций, увеличение морозостойкости материала, повышение коррозионной стойкости к жидким и газообразным агрессивным средам. Гидроизоляционный состав для ремонта, защиты и восстановления бетонных конструкций содержит, мас.%: портландцемент марки 500ДОН 45-60; глиноземистый цемент 10-20; песок кварцевый марки ПБ-150 25-35; химически активную часть 1,5-2,4; полимерную добавку в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 7055 Е 1,5-2,5; порошковый пеногаситель Yinapor 9010 F 0,2-0,6; суперпластификатор MELMENT F 10 0,2-1,0; целлюлозное связующее Technocel 1004-7N 0,5-2,5. Химически активная часть содержит, мас.%: селитру натриевую 4-25; селитру калиевую 8-30; соду кальцинированную 1-15; сульфат натрия 2-20; натрий двууглекислый 5-30; мел химически осажденный 1-15; гидроксид кальция 5-20. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Гидроизоляционный состав для ремонта, защиты и восстановления бетонных конструкций, содержащий цементно-песчаную смесь, химически активную часть и добавки, отличающийся тем, что включает смесь портландцемента марки 500ДОН, глиноземистого цемента и песка кварцевого марки ПБ-150, полимерную добавку в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 7055 Е, порошковый пеногаситель Yinapor 9010 F, суперпластификатор MELMENT F 10, целлюлозное связующее Technocel 1004-7N при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент марки 500ДОН 45-60 Глиноземистый цемент 10-20 Песок кварцевый марки ПБ-150 25-35 Химически активная часть 1,5-2,4 Полимерная добавка в виде редиспергируемого порошка Vinnapas 7055 Е 1,5-2,5 Порошковый пеногаситель Yinapor 9010 F 0,2-0,6 Суперпластификатор MELMENT F 10 0,2-1,0 Целлюлозное связующее Technocel 1004-7N 0,5-2,5,

причем химически активная часть включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: селитра натриевая 4-25; селитра калиевая 8-30; сода кальцинированная 1-15; сульфат натрия 2-20; натрий двууглекислый 5-30; мел химически осажденный 1-15; гидроксид кальция 5-20.

2. Гидроизоляционный состав по п. 1, отличающийся тем, что глиноземистый цемент выбирают из группы: глиноземистый цемент марки ГЦ-40, глиноземистый цемент марки ГЦ-50, глиноземистый цемент марки ГЦ-60.