Гидроизоляция. Решаем проблему.

Повышенная влажность в жилых помещениях в последние десятилетия  – предмет пристального внимания органов здравоохранения в европейских странах. Традиционно приоритетными в строительстве всегда были проблемы теплозащиты и шумоизоляции. Энергетический кризис 70-х годов в Германии привел к разработке систем теплоизолирующих окон как одного из направлений энергосберегающих технологий. Последствием нововведения явилось существенное повышение влажности внутри помещений. Высокая влажность в помещениях – причина появления затхлости, размножения колоний грибковой плесени. Опасна, собственно, не сама плесень, а миллионы спор, которые населяют воздух и попадают в дыхательные пути и систему кровообращения. Особенно остро реагируют на это дети, пожилые люди, люди с ослабленным иммунитетом и склонные к аллергическим заболеваниям. Это, прежде всего, заболевания дыхательных путей, в том числе и бронхолёгочные, это заболевания кожи и опорно-двигательной системы.

 

 

Агрессивное воздействие воды на сооружения из кирпича и бетона – давно установленный факт, ибо эти материалы имеют капиллярно-пористую структуру. Проникающая в сооружения снизу грунтовая вода содержит примеси солей: хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов. Кристаллизуясь и гидратируясь в порах, соли увеличиваются в объеме, что ведет в итоге к деструкции материала несущих элементов, отслоению штукатурки и краски, способствует деформации отделочных покрытий, короблению обоев и т.д.

Грунтовые воды, мигрируя по капиллярам стен, могут вымывать водорастворимые соли из материалов, разрушая к примеру кладочный раствор или кирпичную массу, содержащую хлориды и сульфаты на уровне исходного сырья. Это приводит к дальнейшему разветвлению капиллярно-пористой сети и преждевременному разрушению конструкций.

Значительное число зданий в России страдают проблемами нулевого цикла, где недостаток внимания или непрофессионального выбора материалов и технологий приводят к появлению в помещениях повышенной влажности и создает непосредственную угрозу как для здоровья, так и для целостности сооружения.

Вода проникает и сверху, со стороны атмосферных осадков. Это воздействие помимо механических разрушений, связанных с процессами замораживания-размораживания, имеет еще и химические последствия. Строго говоря, дождевая вода – это раствор. Дождевые потоки захватывают из атмосферы большое количество газообразных производственных выбросов, таких как оксиды углерода, серы, азота и фосфора, таких как аммиак, хлор и хлористый водород. Эти газы, растворяясь частично в воде, превращают дождь в кислотный раствор, разрушающе действующий на бетон, мрамор, силикатный кирпич и другие материалы. При этом увеличивается количество пор, капилляров и микротрещин, являющихся все новыми очагами агрессии, и степень разрушения материала существенно возрастает. Кроме того, содержание в воздухе кислотных оксидов серы и азота, а также хлористого водорода способно вызвать смещение такого экологического параметра атмосферы как углекислотное равновесие. При этом существенно повышается содержание в воздухе свободной углекислоты, называемой в таком случае «агрессивной». Агрессивным углекислый газ является по отношению к минеральным строительным материалам (извести, мрамору и бетону), превращая нерастворимый кальцит СаСО₃ в водорастворимый гидрокарбонат кальция Са(НСО₃)₂ :

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂

В результате под действием дождя идет постепенное вымывание растворимой соли.

Все вышесказанное приводит к необходимости выбора эффективных защитных мер, обеспечивающих долговечность службы и надежность эксплуатации бетонных и кирпичных сооружений.

Проблема защиты материала от воздействия воды и влаги решается различными способами гидроизоляции и гидрофобизации (водоотталкивания).

1. 1. Проникающая гидроизоляция

Идея проникающей гидроизоляции (пенетририрования) родилась в Дании в начале 50-х годов, и фирмой VANDEX  был получен первый одноименный материал. Впоследствии на базе этой разработки появились в разных странах пенетрирующие системы под названиями XYPEX (США, Канада), THORO, PENETRON (США), DRIZORO (Италия) и др. Позже начались российские исследования, в результате которых на рынок вышли материалы АКВАТРОН, КАЛЬМАТРОН, КОРАЛЛ и т.д.

Механизм проникающей гидроизоляции цементсодержащих материалов сводится к химической реакции активных реагентов (пенетратов) со свободной известью (гидроксидом кальция) и капиллярной водой в бетоне. Свободная известь присутствует в цементном камне практически всегда, поскольку является продуктом гидролиза химических составляющих цементного камня: силикатов и алюминатов кальция. Образующийся водорастворимый гидроксид кальция, вымываясь водой, создает дополнительную сеть капилляров и пор – потенциальных коррозионных центров.

Действие активных компонентов пенетрата приводит к образованию труднорастворимых продуктов, кольматирующих капиллярно-пористую структуру бетона. Связывание ионов кальция ведет к смещению химического равновесия в системе, в результате чего увеличивается миграция ионов кальция из цементного камня. Ионы кальция образуют на поверхности бетона высолы карбонатов и гидросиликатов кальция. При этом существенно важно сохранить необходимую щелочность бетонной смеси.

Указанные моменты приводят к необходимости тщательного подбора как качественного, так и количественного состава активных химических добавок в пенетрирующих материалах, что и отличает их по ряду свойств.

Наряду с вышеназванными материалами производства США, Канады, Швейцарии и Италии, представленными и на российском рынке, широкое распространение в Европе и США получил пенетрирующий материал AQUAFIN-IC (Германия). Оптимально подобранный состав активных добавок, дешевая сырьевая база позволили получить минеральный гидроизоляционный материал проникающего действия. Сохраняя общие принципы действия пенетратов, AQUAFIN-IC обладает рядом преимуществ. Это быстрый набор прочности, оптимальная щелочность бетонной смеси и практическое отсутствие высолов на поверхности материала. Низкий расход (1,0 -1,5 кг/м²) и уровень цен, ниже чем у XYPEX и PENETRON, создают благоприятные экономические предпосылки для применения данного материала, прежде всего, в области питьевого и хозяйственного водоснабжения. Преимуществом таких материалов является также и тот факт, что возможные механические повреждения поверхности (царапины, сколы и др.) не нарушают получгидроизоляционных свойств материала в целом.

Следует отметить, однако, четыре существенных момента, сдерживающих применение проникающей гидроизоляции:

• Отсутствие или малая концентрация свободной извести в бетоне (старый бетон с закарбонизованной поверхностью)
• Размер капиллярных трещин превышает 0,3 ,мм
• Защищаемая поверхность подвержена действию динамических нагрузок
• Поверхность выполнена из кирпича (камня).

В этих условиях имеет смысл применять обмазочные гидроизоляционные системы, в том числе и эластичные.

1. 2. Обмазочная гидроизоляция

При выборе поверхностных гидроизоляционных систем на первый план выдвигаются такие требования как:

• Водонепроницаемость на прижим (бассейны, резервуары);
• Водонепроницаемость на отрыв (подвалы, заглубленные помещения, бассейны и резервуары);
• Паропроницаемость;
• Трещиностойкость при динамических нагрузках;
• Адгезионная прочность;
• Технологичность и простота обработки;
• Долговечность и надежность,
• Возможность обработки влажной поверхности.

Гидроизоляционные обмазочные системы AQUAFIN-1К и AQUAFIN-2K (Германия) обладают свойствами, позволяющими использовать данные материалы для решения широкого спектра влаго- и водозащитных строительных проблем.

АQUAFIN –1К (однокомпонентный) представляет собой сухую смесь из специального цемента, кварцевого песка и добавок (мешок – 25 кг). При смешивании с водой получается пастообразная масса, которая наносится на защищаемую поверхность жесткой кистью (заглаживание – валиком). После отверждения образуется жесткий гидроизолирующий слой. Воспринимает механические нагрузки примерно через сутки, постоянная водная нагрузка допускается через 7 суток.

Широко применяется для гидроизоляции бетонных, оштукатуренных поверхностей, кирпичной и каменной кладки как в наземных, так и в подземных сооружениях, а также в гидросооружениях.

Если на поверхности защищаемой конструкции в силу динамических причин возможно появление трещин, то в данном случае необходимо воспользоваться эластичной гидроизоляцией АQUAFIN-2К (двухкомпонентный).

Кроме мешка 25 кг уже упомянутого АQUAFIN 1К в комплект входит второй компонент - эластификатор UNIFLEX-B (ведро – 8,3 кг). Эластификатор на основе олигомерных каучуков в сочетании с сухой гидроизолирующей смесью позволяет получить уникальный материал для защиты бетонных сооружений и конструкций разнообразных назначений и форм. Расфасовки выполнены в соотношениях для смешивания

Получаемая после смешивания компонентов паста наносится кистью на матово-влажную поверхность в два рабочих прохода с интервалом от 8 часов до суток, и после отверждения образуется бесшовная, непрерывная, эластичная, перекрывающая трещины гидроизоляция - резинобетон. Способность к перекрытию трещин у данного материала – в пределах 1 мм (в зависимости от температуры) при толщине высохшего слоя 2 мм. Водонепроницаемость до 7 бар – на прижим и до 1,5 бар – на отрыв. Механические нагрузки и облицовка плиткой возможны через 1 сутки. Максимальная водная нагрузка – через неделю. Материал экологически безопасен, в том числе и для контакта с питьевой водой (наличие гигиенического сертификата).

АQUAFIN – 2К прошел серьезную проверку при гидроизоляции бассейнов, резервуаров для воды, подземных сооружений, гидросооружений, подвальных помещений, фундаментов, эксплуатируемой кровли и т.д. Следует отметить два существенных момента в применении указанной  поверхностной гидроизоляции:

1. Если речь идет о защите подвалов или других помещений с повышенной влажностью, необходима предварительная подготовка поверхностей, включающая:

• Удаление органических наслоений (плесень, грибок);
• Преобразование растворимых солей флюатированием;
• В случае кирпичных стен – выравнивание и обработка адгезионным составом
• При наличии так называемой «фильтрующей» поверхности стен, через которую регулярно просачивается вода, необходима специальная обработка с применением последовательно системы материалов: FIX-10S (заглушающий цемент) - AQUAFIN-F (композиция на основе жидкого стекла), затем AQUAFIN-1K. Материал FIX-10S может быть использован также для мгновенной остановки водопритока, поскольку схватывается немедленно при контакте с водой.

1. При наружных гидроизоляционных работах  (фундаменты, эксплуатируемая кровля – открытые балконы и террасы) используется только эластичный материал AQUAFIN-2K или его разновидность AQUAFIN-2K/М,  поскольку действие знакопеременных температур (зима – лето) ведет к  повышенной опасности деформации материала.

К обмазочным гидроизоляционным материалам относятся и высокоэластичные полимерно-битумные материалы COMBIFLEX

Для гидроизоляции поверхности подземной части сооружений, изоляции под стяжку используется однокомпонентный готовый к применению материал COMBIFLEX-DS, образующий после высыхания эластичную, бесшовную, водонепроницаемую пленку.

COMBIFLEX-DS наносят кистью, щеткой, валиком или соответствующим разбрызгивателем (штукатурной машиной) на подготовленную поверхность. Покрытие не защищает от отрицательного давления воды (отрыв), поэтому в местах, где такая опасность возможна, необходимо воспользоваться материалом АQUAFIN 2К.

Для устройства толстослойной гидроизоляции подземной части строений можно применять высокоэластичный битумно-полимерный материал COMBIFLEX-C2. Основу материала составляет двухкомпонентная битумная масса с синтетическими добавками. Данная композиция отличается высокой способностью к перекрытию трещин – до 5 мм и выше в зависимости от температуры, поэтому весьма эффективна при гидроизоляции фундаментов зданий, подверженных динамическим нагрузкам (гаражи, цеха, складские помещения, клубы с дискотеками и т.п.).

Материал можно наносить без предварительного грунтования как на сильно увлажненные, так и на сухие поверхности. Водонепроницаемость – до 7 бар. Покрытия экологически безопасны и надежны.

Полимерная обмазочная гидроизоляция SANIFLEX на основе акрилатов используется для защиты ванных и душевых помещений, сантехкабин. Наносимая тонким слоем она быстро твердеет, превращаясь в прочную эластичную водонепроницаемую пленку, на которую затем клеится плитка. Следует отметить, что данная гидроизоляция не применяется в условиях «теплого пола».

3. Горизонтальная отсечная гидроизоляция

Объемная (отсечная) гидроизоляция – один из наиболее эффективных способов защиты от грунтовой влаги – основана на химических процессах, имеющих место либо в условиях атмосферных, либо за счет реакций с составляющими строительного материала. Во втором случае чрезвычайно важно знать, возможны ли химические реакции с компонентами материала в данном конкретном сооружении. Реакционноспособной составляющей известковой или цементной композиции является гидроксид кальция – свободная известь. Поэтому действие агентов объемной гидроизолирующей системы, каковыми являются силикаты щелочных металлов, направлено именно на реакцию с известью с целью связывания ее в труднорастворимые кальциевые гидросиликаты, закупоривающие капилляры или сужающие их диаметр (2,3 примеры на схеме):

Однако следует иметь четкое представление о наличии свободной извести в материале, находящемся в условиях длительной эксплуатации. Если рН водной вытяжки образцов материала (кладочного раствора) не превышает величин 8 -9, то свободная известь большей частью карбонизована в известняк СаСО₃, и это не способствует ни адгезии, ни тем более -химической реакции. Широкое использование пенетратов, к примеру, основанное на химическом взаимодействии активного кремнезема со свободной известью, не дает должного эффекта, если гидроксид кальция отсутствует, или концентрация его в материале ничтожна. Тогда в кирпич или бетон просто нагнетается или накладывается на поверхность цементный материал, который чаще грозит деструкцией, нежели обеспечивает гидроизоляционную защиту.

Наличие свободной не закарбонизованной извести существенно и для старых известковых кладок, защищаемых с помощью инъекций растворами жидкого стекла. Теоретически возможная химическая реакция не протекает за недостатком извести – основная масса присутствует в форме карбоната кальция. Тогда вводимые силикаты щелочных металлов лишь увеличивают содержание в кладке водорастворимых солей, что особенно опасно в случае солей натрия.

Самопроизвольный гидролиз щелочных силикатов в присутствии влаги с образованием труднорастворимой метакремневой кислоты протекает очень медленно и может быть ускорен лишь в кислой среде, нереальной для кладки.

SiO₃^2- +  2HOH ----------- H₂SiO₃ + 2OH^-

При недостатке свободной извести в материале необходимо вводить ее в составе специальных известково-цементных трассовых растворов, создавая базу для химической реакции с жидким стеклом. Таким раствором является система ASOCRET-BM.

С точки зрения механизма взаимодействия со свободной известью принципиальных различий между силикатами калия и натрия не существует. Однако, силикат натрия существенно повышает содержание в кладке ионов натрия, которые как уже было сказано выше склонны к гидратации и увеличивают опасность накопления в кладке излишней влаги. Силикат натрия дешевле и экономически зачастую более приемлем, однако, вопросы поражения кирпича гигроскопичными натриевыми солями при этом, к сожалению, не принимаются во внимание. Поэтому целесообразно использовать составы на основе силиката калия, например AQUAFIN-F.

Если для отсечки используются кремнийорганические соединения, твердеющие на воздухе, самопроизвольно, то соответственно наличие свободной извести в материале не является обязательным. Кремнийорганические составы, особенно на полисилоксановой основе, достаточно быстро отверждаются, образуя тонкие водонепроницаемые, но паропроницаемые пленки, гидрофобизующие стенки капилляров (пример 4 на схеме). В разбавленных водных эмульсиях микрочастицы полисилоксана AQUAFIN-IB2 могут достигать размеров 40 – 70 нм, что позволяет им заполнять и очень тонкие капилляры.

Присутствие свободной извести и в этом случае может сыграть положительную роль, поскольку способствует выделению труднорастворимых алкилсиликатов кальция. При этом имеет место синэнергетический эффект сужения диаметра и гидрофобизации стенок капилляров (пример 5 на схеме).

Легкие (плотность около единицы), низковязкие кремнийорганические эмульсии для отсечной гидроизоляции могут быть использованы как для кирпичных, так и для бетонных сооружений.

 

1.Заполненные водой капилляры	2.Закупорка или кольматация капилляров	3.Сужение диаметра капилляров	4.Гидрофобизация стенок капилляров	5.Сужение диаметра и гидрофобизация стенок

4. Гидрофобизация поверхности

Cерьезной строительной проблемой является защита фасадов от атмосферных воздействий и в частности кирпичных фасадов. Наличие в кирпиче водорастворимых солей, проникновение в тело кирпича солей из кладочного раствора (главным образом, хлоридов и сульфатов), ведет к преждевременному старению и разрушению материала. Этот процесс интенсивно протекает в условиях применения облицовочного кирпича в силу его специфической структуры. Соли вымываются дождями, освобождая поры, куда немедленно попадает вода. В условиях периодического замерзания – оттаивания растут объем и количество пор, что приводит в итоге к растрескиванию и крошению кирпичной массы. Поэтому кирпичный фасад остро нуждается в очистке от солей и последующей гидрофобизации. Это могут быть: флюатирование и последующее оштукатуривание легкими паропроницаемыми, гидрофобными системами THERMOPAL; или применение глубокой очистки от солей с последующей гидрофобизацией. Поверхностная гидрофобизация предполагает окраску силикатными красками или пропитку кремнийорганическими составами, например ASOLIN WS–силоксановой жидкостью, обладающей высокой проникающей способностью и водоотталкивающим эффектом.

Особо устойчивым гидрофобизирующим эффектом обладают силан-силоксановые пасты, наносимые тонким слоем на поверхность материала. Такие пасты могут защищать бетон в течение 10 – 15 лет.

В заключение следует отметить, что как отдельные защитные мероприятия, так и комплексы мер по гидроизоляции и гидрофобизации сооружений продлевают им жизнь и сохраняют наше здоровье.