Ремонт бетона в темпе Andante

Козачук В. Ремонт бетона в темпе Andante // Будмайстер. 2003 . №4. C. 24-26

В последние годы отечественные строители все чаще сталкиваются с проблемами, связанными с ремонтом бетонных и железобетонных конструкций. Решая их зачастую по старинке ? обычным раствором, специалисты иногда даже не задумываются, что эти (якобы проверенные) методы дают иногда далеко не лучший эффект. Например, результаты исследований, проведенных в последние годы, показывают, что применение обычного цементно-песчаного раствора пагубно действует на арматуру, вызывая в ней ускорение процессов коррозии.

Еще недавно (15-20 лет назад) основу для создания специальных ремонтных композиций составляли в основном различные смолы (фурановые, фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные). Эти составы (нужно отдать им должное) обладают приемлемыми свойствами и обеспечивают необходимый эффект. Однако высокая стоимость составов на их основе, низкая технологичность вынудили искать другие, более дешевые, но не менее эффективные заменители. И такие специализированные материалы в большинстве европейских стран уже давно разработаны.

Разрушение бетона

Процесс разрушения бетона, как показывают результаты исследований, проведенных в последние годы, в самом общем виде графически можно представить аппроксимирующей кривой, имеющей вид параболы второго порядка. Это говорит о том, что в начале процесс деструкции бетона имеет невысокую скорость, но со временем (при сохраняющейся совокупности внешних факторов и их параметров) скорость процесса увеличивается и растет до тех пор пока не наступает нарушение монолитности бетона конструкции. Причиной разрушения бетона является коррозия, которую специалисты условно разделили на 4 вида.

Коррозия бетона вследствие выщелачивания относится к коррозии 1 вида. Наиболее растворимым компонентом цементного камня на основе портландцемента является гидроксид кальция, поэтому коррозию 1 вида определяют как процесс ?выщелачивания? извести. Этот процесс происходит, как правило, по всей толщине бетона, а его симптомом является появление на поверхности белых подтеков. Необходимо отметить, что на этот вид коррозии бетона также влияет технология его приготовления.

Коррозия 2 вида связана с развитием обменных реакций между кислотами или солями окружающей среды и составными частями цементного камня. Чаще всего на практике приходится сталкиваться с воздействием неорганических кислот (углекислоты, соляной, серной, азотной) и органических (уксусная, молочная и ряд других). При действии кислоты цементный камень полностью разрушается, причем продукты разрушения частично растворяются, а частично остаются на месте реакции. Однако не только действие кислот деструктивно влияет на монолитность бетона. Воздействие щелочей на структурные элементы цементного камня и заполнителей, содержащих кремнезем или глинозем, может вызвать большие разрушения бетона. Со значительными количествами свободных кислот приходится иметь дело в производственных и сточных водах заводов, а также в грунтовых водах, загрязненных продуктами и отходами различных производств.

При коррозии 3 вида происходит накопление в порах и капиллярах бетона солей и последующая их кристаллизация, связанная с увеличением объема твердой фазы. Соли образуются в результате химических реакций взаимодействия агрессивной среды с составными частями цементного камня либо приносятся извне и выделяются из раствора вследствие постепенного испарения из него (раствора) воды.

В отдельный вид коррозии выделяют исследователи газовую коррозию, подразделяя газы на три группы. К первой относятся двуокись углерода, фтористый водород, фтористый кремний, фосфорный ангидрид, пары щавелевой кислоты. Эти газы образуют практически нерастворимые и малорастворимые соли кальция, в результате чего объем твердых фаз увеличивается, нарушая монолитность бетона. Вторая группа газов (сернистый и серный ангидрид, сероводород) образует слаборастворимые соли, что сопровождается большим увеличением объема твердых фаз, приводящим к послойному разрушению бетона. Галогенсодержащие газы (хлористый водород, хлор, двуокись хлора, пары брома и йода), окислы азота, пары азотной кислоты и пр. образуют третью группу. Действие этих газов приводит к растворению кальциевых солей или их кристаллизации с последующим увеличением объема. Образующиеся соли могут быть по отношению к арматуре агрессивными или нейтральными.

Что, куда и зачем

Современные производители строительной химии для проведения восстановительных работ предлагают довольно-таки широкую гамму материалов, которые, обладая различными свойствами, предназначены, соответственно, для достижения различных целей и применяемы в самых разных условиях.

В самом первом приближении всю ?палитру? ремонтных материалов можно (с некоторой долей условности) разделить на несколько групп, выбрав в качестве признака классификации:

- состав;

- устраняемые дефекты;

- способ применения;

- физико-механические характеристики,

а также ряд других критериев.

Классифицировать по составу восстановительные материалы также можно по нескольким признакам. Наиболее грубая дифференциация - на основе цемента или полимера. Цементные материалы - наиболее представительная часть этой группы. Как правило, каждый оператор этого сегмента рынка предлагает пять-восемь продуктов на основе цемента, в то время как полимерных (в основном это эпоксидные материалы) - по одному-два.

Материалы на цементной основе также можно разделить на несколько подгрупп, и одним из вариантов детализации является деление продуктов по добавкам, которые придают смесям определенные свойства.

Одной из наиболее употребляемых добавок являются редиспергируемые винилацетатные и сополимерные порошки, которые придают ремонтным растворам эластичность, прочность, тиксотропность, гидрофобность, повышают адгезию раствора к бетону ремонтируемой конструкции. Не менее часто применяют также такие добавки, как метилцеллюлоза, которую используют в качестве загустителя и регулятора водоотдачи. В ряде случаев (для уменьшения усадки, снижения соотношения вода/цемент, более раннего набора прочности, повышения адгезии и морозостойкости) в составы добавляют суперпластификаторы.

Для повышения прочности в сухие ремонтные смеси добавляют также различные армирующие волокна, изготовленные из полипропилена, полиэтилена, стали, натуральной и искусственной целлюлозы. Эти волокна могут иметь различную толщину и длину (от десятков-сотен микрон до нескольких миллиметров).

Рынок и его операторы

В подавляющем большинстве ремонтные составы имеют зарубежное происхождение, отечественными продуктами являются материалы под маркой ?Полирем? (изготовитель - киевская компания ?Полирем?), а также некоторая номенклатура изделий, выпускаемых компанией ?Хенкель Баутехник (Украина)?. Из зарубежных наиболее широкую известность в Украине получили материалы, которые изготавливают немецкие фирмы Deitermann, Henkel Bautechnik, Schomburg, итальянские Index и Mapei, швейцарская Sika.

Продукцию Deitermann в Украине предлагает львовская компания ?Альпі-Львів?, Henkel Bautechnik - ?Хенкель Баутехник (Украина)?, дислоцирующаяся в Киеве, Schomburg - также киевская компания ?Шомбург-Центр?, Index - фирма ?Ависта?, Mapei - компания ?XXI век?, центральный офис которой находится в Днепропетровске, a Sika - фирма ?Эксимбуд? из Киева. Не так давно на рынке Украины появилась продукция греческого изготовителя Isomat S.A., которую предлагает киевская компания ?УкрросЭКСО?.

Добавки в ремонтные смеси имеют исключительно зарубежное происхождение, однако доминирует на рынке немецкая продукция, например, волокна целлюлозы ?Technocel? изготавливает CFF GmbH & Co.KG, суперпластификаторы ?Melment F-10?, ?Melment F-15? производит SKW Polymers, редиспергируемые дисперсионные порошки и дисперсии ?Vinnapas? - ?Wacker Polymer Systems?, метил-целлюлозу - Wolff Walsrode, комплексную латексную добавку для приготовления ремонтных растворов на месте выполнения работ - Isomat. Используют производители ремонтных смесей и добавки других изготовителей - Clariant (Франция), Dow (Ю.Корея) и некоторых других. Наиболее крупный поставщик этих добавок на украинский рынок - киевская компания ?Унипром?, являющаяся официальным дистрибьютором немецких фирм Wacker Polymer Systems, SKW Polymers, CFF GmbH & Co.KG и некоторых других.

Подготовка к выполнению работ

Этот этап восстановления бетонных и железобетонных конструкций имеет несколько составляющих: обработка основания и арматуры, приготовление рабочего раствора, подготовка основания к нанесению рабочего раствора.

Подготовка основания осуществляется согласно СНиП 3.04.01-87 и ДБН В.2.6-22-2001. Бетонное основание должно быть прочным, без видимых разрушений и отслоений, пыли и остатков веществ, препятствующих адгезии или уменьшающих сцепление с основанием (жир, масло, олифа, мастика и другие), поэтому перед применением растворной смеси основание необходимо очистить от этих веществ. Арматурные стержни также следует очистить от грязи, ржавчины, цементного молока, жира, масла, лака или старой краски. Для этой цели, как показывает практика, очень эффективна пескоструйная обработка.

Особое внимание в своих рекомендациях изготовители уделяют подготовке рабочего раствора. При его приготовлении они рекомендуют точно выдерживать указанные пропорции сухой смеси и воды и использовать для перемешивания низкооборотный (300-600 об./мин.) смеситель, чтобы избежать дополнительного вовлечения в рабочий раствор избыточного воздуха и перегрева смеси. Обращают производители внимание потребителя и на время перемешивания, которое должно составлять 3-5 минут, после чего смеси дают немного отстояться и снова перемешивают.

Перед нанесением рабочего раствора бетонное основание следует увлажнить, что позволяет избежать быстрой водоотдачи рабочего раствора и получить необходимые механические свойства, либо, что предпочтительней, прогрунтовать подготовленное основание специальными грунтующими составами.

Все производители систем материалов для ремонта бетона и железобетона единодушны в своем предостережении: работы следует проводить при температуре не ниже 5?С (исключение составляет компания Isomat, декларирующая +4?С). Некоторые ?разногласия? начинаются при назначении верхнего порога температурного диапазона, одни изготовители называют 30 С, другие же ?поднимают планку? до 35?С, а третьи настолько уверены в своем продукте, что ?рискуют? и на 40?С.

Все производители смесей поставляют уже готовые к работе продукты, не требующие дополнительного введения каких-либо добавок, и даже предупреждают потребителя, что подобная ?самодеятельность? изменит окончательные рабочие характеристики продукта.

Композициями на основе эпоксидных смол, по мнению некоторых специалистов, целесообразно ремонтировать бетонные конструкции, имеющие трещины с шириной раскрытия менее 0.5 мм. Устранение этих дефектов осуществляется, как правило, методом инъектирования. Процесс инъектирования состоит из нескольких операций: сверление в бетоне отверстий для штуцеров, очистка отверстий от пыли (как правило, для этих целей используют сжатый воздух), установка штуцеров в отверстия, непосредственное инъектирование состава. Перед инъектированием трещины по всей длине рекомендуется разделывать в виде треугольного паза.

Система Lithurin

Эта система представляет собой двухкомпонентный состав, который производит шведский концерн Lindec AB. Lithurin является пропиткой, предназначенной для укрепления и обеспыливания бетонных поверхностей внутри и снаружи жилых, производственных (в том числе в пищевой промышленности) и других помещений. Пропитка поставляется в 2 последовательно применяемых компонентах: Lithurin I и Lithurin II.

Lithurin I - это раствор гексафторосиликата магния в водной акриловой дисперсии. После его нанесения происходит реакция гидрата кальция с Lithurin I, которая сопровождается выделением воды и образованием нерастворимого в воде твердого соединения. Этот процесс происходит в верхнем (до 5 мм) слое бетона, многократно повышая его прочность и стойкость к различным воздействиям.

Lithurin II является водной дисперсией акриловых смол, которая после нанесения на поверхность создает акриловое покрытие, связывающее верхний слой бетона, консервируя, таким образом, поверхность. При этом увеличивается стойкость поверхности к износу, действию химических средств, полностью прекращается пылеотделение и облегчается уборка.

Lithurin защищает от действия разбавленных (до 2%) кислот, других слабоагрессивных сред, от воздействия низких и высоких температур, уменьшает миграцию щелочных соединений на поверхность бетона. После обработки поверхности Lithurin увеличивается сопротивление бетонных поверхностей ударным нагрузкам (для бетона В10 это значение составляет 468%, а бетона В20