Защита бетона от разрушения на улице

Бетонные конструкции и сооружения, эксплуатируемые на улице, в атмосферных условиях требуют периодического ремонта и специальной защиты. И это немудрено, — материал подвержен постоянному воздействию агрессивных сред, нефтепродуктов, растворов солей, кислот, щелочей, газообразных выбросов, индустриальных и коммунальных сточных вод.

Причины коррозии бетона

Виной всему ряд химических реакций. По факту, бетон – это щелочная композиция. Щелочные металлы и свободная известь растворяются в воде и выносятся через тело бетона, что ведет к постепенной деструкции искусственного камня.

Плюс ко всему, капиллярно-пористая структура делает бетон слабым и уязвимым по отношению к кислым средам (органические и неорганические растворы кислот, соли, кислые газы, вода с рН фактором выше 6). Вступая в реакцию со свободной известью, кислоты превращают ее в соли. Эти процессы могут повторяться многократно, существенно меняя структуру искусственного камня, провоцируя образование твердых кристаллов в порах бетона – высолов. В результате возникает сеть микротрещин как на поверхности, так и в объеме.

Можно сказать, что существенную опасность представляет сульфатная агрессия, особенно, если речь идет о заглубленных конструкциях, фундаментах, цоколе, подвалах. В результате химических преобразований со свободной известью образуются рыхлые объемные образования, разрушающие бетон, провоцирующие растрескивания, вздутия.

Перечислять негативные факторы и природу их действия на искусственный камень можно долго. Это ультрафиолет, температурные перепады, ветер, заморозка-оттаивание, колебания влажности. Факт в том, что бетон на улице нуждается в обязательной защите. В обратном случае впоследствии можно потерять гораздо больше времени, трудовых и денежных затрат на восстановление конструкций.

Средства защиты бетона

На сегодняшний день в нашей стране представлено огромное количество пропиток и покрытий, предназначенных для защиты бетона на улице. Однако, большое количество защитных систем разрушаются в течение 1-3 лет. Поэтому так важно подобрать материал, подходящий для этого типа работ.

При восстановлении старых и возведении новых бетонных сооружений основными задачами защиты становятся ее долговечность и эффективность. Это возможно только при реализации современных технологий. В выполнении ремонтно-восстановительных работ важен системный подход.

Кроме того, рекомендовано использование материалов от одного производителя, характеризующихся следующими требованиями:

• высокая совместимость всех компонентов системы (материалы не должны давать отторжение);
• отсутствие усадки;
• трещиностойкость;
• ранний набор прочности;
• стойкость к атмосферным воздействиям (агрессивные газы, влага);
• индивидуальный подбор к каждому конкретному объекту.

В состав защитных систем входят смеси, не допускающие коррозию арматуры, материалы, формирующие адгезионный слой (праймеры, грунтовки), ремонтные составы различной дисперсности, составы подливочные на разную глубину заливки и материалы для финишной отделки.

На практике эффективность проявили материалы органического и неорганического происхождения. Последние производятся на основе песка, кварца, лития, кальция, гранита и т.д. Такие слои очень долго разрушаются, противостоят ветру, воде, температурным перепадам, ультрафиолету.

Защита бетона от влаги и агрессивного воздействия

По сути, искусственный камень можно защитить двумя основными методами, — объемной и поверхностной обработкой.

Суть работ заключается в следующем:

• первичная защита (объемная) – реализуется при затворении цементного раствора водой. В состав рабочей смеси вводятся химические модификаторы, присадки. Сульфатные – блокируют образование трещин, коррозии, кремнеземные – работают на долговечность и проч.;
• защита внешних горизонтальных конструкций (площадки, отмостки, въезды, дорожки) – реализуется при помощи железнения непосредственно после заливки бетона;
• вторичная защита – тут используются современные материалы (пропитки, биоциды, мастики, растворы);
• защитная отделка – штукатурная, теплоизоляционная, навесные вентилируемые фасады.

Объемная защита бетона

Речь идет о модификации добавками. Это эффективный рычаг управления технологическими параметрами бетона.

Действие добавок проявляется в указанных направлениях:

• гидрофобизация – усиление водоотталкивающих характеристик. Практика такова, что эффекты пластификации и гидрофобизации совпадают, что можно увидеть в современных комплексных добавках;
• пластификация – снижение в/ц соотношения, изменение подвижности смеси. Защита формирует однородную структуру готовой конструкции, увеличивает водонепроницаемость, плотность. Существенно снижается риск трещинообразования, усадочные явления;
• регулировка сроков схватывания (замедление/ускорение). Это влияет на спектр свойств: водонепроницаемость, прочность, морозостойкость;
• изменение состава бетона за счет химических реакций – тут работают напрягающие и расширяющиеся цементы (с активным кремнеземом или гидросиликатом кальция). В оконцовке это ведет к росту деформационных и прочностных свойств;
• изменение структуры за счет газообразования, расширения, уплотнения – можно говорить об улучшении эксплуатационных характеристиках готовой конструкции;
• эластификация – повышение эластичности за счет введения полимеров. Это системы комплексного действия, которые дарят бетону химическую стойкость, морозостойкость, трещиностойкость, высокую плотность.

Поверхностная обработка

Это тоже отличный способ защиты бетона от разрушения на улице.

Защита в условиях умеренной агрессии

Для защиты конструкций от всех негативных факторов, в том числе кислотно-солевого действия, применяются преимущественно полиуретановые и эпоксидные смолы. Подобные системы включают грунтовку и основной слой.

В условиях атмосферного воздействия (температурные перепады, влага, ультрафиолет, агрессивные газы) хорошо зарекомендовали себя кремнийорганические и вододисперсионные акриловые краски. Материал образует плотный, тонкий барьер, обеспечивающий защиту бетона от всех негативных атмосферных явлений.

Защита в условиях сильной агрессии (специальная поверхностная защита)

Если условия эксплуатации таковы, что бетон подвержен жесткой агрессии и высокой температуре, рекомендовано использовать составы на основе виниловых эфиров, фурановые полимеры, жидкое стекло, специальные ремонтно-восстановительные цементные системы. Практика, такова, что старение бетона под действием техногенных факторов принимает высокие темпы, поэтому не стоит пренебрегать специальными защитными материалами.

Согласно технологии, на первом этапе проводится гуммирование (обработка) бетонных конструкций материалами на основе ПВХ и каучука.

Виды обработки:

• вулканизированное гуммирование мягкого типа на основе ПВХ и бутилкаучука – для бетонных строительных конструкций в химической промышленности;
• то же, но на основе бромбутилкаучука – облицовка резервуаров, каналов, емкостей под действием дыма, газов;
• двухстороннее гуммирование на основе хлорбутилкаучука – для бетонных конструкций в мусоросжигательных установках;
• то же, но на основе ПВХ и хлорбутилкаучука – для бетона под действием соляной кислоты.

Далее применяются специальные защитные покрытия:

• высокопроизводительные системы, наносимые при помощи шпателя – защита бетона от сильных механических, химических нагрузок. Основа – полиуретановые, эпоксидные смолы или сложные виниловые эфиры;
• покрытия для распыления – основой выступает полиуретан, сложный винил, эпоксидные смолы.

В отдельную категорию следует выделить восстановительные модифицированные цементные растворы. Такие системы характеризуются высокой устойчивостью на вертикальных и горизонтальных плоскостях, стойкостью к маслам, воде, действию газов, солей.

Сфера применения: электростанции, травильные установки и баки, предприятия фармацевтики, установки по очистке дымовых газов, добыча цветных металлов, черная металлургия, целлюлозно-бумажная промышленность.

Преимущества:

• оптимальная защита бетонных конструкций;
• стойкость к бетонным колебаниям;
• герметичность;
• термическая стойкость;
• сопротивление старению.

Недостатки:

• цена.

Защита швов

Защита швов требуется там, где бетон подвержен химическими и водным нагрузкам. При внешних работах используют специальные системы, которые выкраиваются под размер шва на основе поливинилхлорида, модифицированного п/э, каучуков.

Сфера применения: очистные, мосты, каналы, гаражи, шлюзы и прочие конструкции уязвимые в зоне швов.

Варианты защиты швов:

• ленточные профили – используются для монтажных, деформационных швов, вне зависимости от форм и размеров. Системы могут быть основаны на ленточном профиле, набухающей резине и полужестком ПВХ. Это решение для мест, находящихся под большим давлением воды. Ленты на основе термопластика эффективны там, где требуется высокая химическая стойкость;
• набухающие системы – активная гидроизоляция для рабочих швов, меняющая объем при контакте с водой. Основой может быть акрилат, полиметилакрилат;
• набухающие пасты – это однокомпонентные полиуретановые композиции, способные увеличивать объем до 250%. Материал подходит для сухого и влажного бетона;
• клеевые системы – это особая комбинация каучуковой ленты и специальных композиций. Это вариант для устройства комбинированной защиты уличных швов;
• инъекционные составы – для запрессовки швов используют органические (двухкомпонентные полиуретановые) и минеральные (цементные суспензии) композиции.

Что такое бетон-термопласт

Это перспективная технология для защиты поддонов, реакторов, резервуаров, лотков, ванн, труб, работающих в условиях постоянной, самой разнообразной агрессии. В старое сооружение закладывается вкладыш из термопласта (полипропиленовый или на п/э основе). С наружной стороны вкладыша присутствуют заплавленные анкера.

Материал монтируется на месте работ в единую конструкцию посредством сваривания. Затем он фиксируется на опалубке и со стороны анкеров заполняется безусадочным высокоподвижным раствором.

После того, как он затвердел формируется единая система «облицовка-термопласт-бетон». Старое бетонное основание выступает в роли несъемной опалубки.

Преимущества технологии:

• универсальная стойкость к химии;
• водонепроницаемость;
• поверхность легко очищается, не зарастает;
• полвека эксплуатации;
• экологичность;
• ремонтопригодность;
• стойкость к низким температурам, вплоть до – 50 градусов.

Недостатки:

• большая цена;
• высокая трудоемкость технологии (требуется сварка и пр.).

Подготовка бетона

Для организации полноценной защиты особое значение имеет фактическое состояние поверхности.  Все минеральные основания, контактирующие с такими веществами (в т.ч. соляркой, мазутом) трудно поддаются очищению, промывке, последующей защите. Так же проблемно изолировать швы на таких основаниях.

В данном случае рекомендовано применять концентрированные поверхностно активные средства. Степень их разведения опирается на интенсивность и характер загрязнений. Такие составы наносятся по методике распыления, после чего поверхность промывается водой под давлением.

Во всех прочих случаях подготовка поверхности может быть реализована следующими способами:

• чистка пескоструйными, дробеструйными установками;
• промывка водой аппаратами высокого давления;
• затирка жесткими щетками с металлической щетиной.

В итоге бетон должен быть:

• прочным, ровным, хорошо очищенным. На основании не должно быть трещин, изъянов, старых покрытий;
• остаточная влажность – не выше 4%.

Грунтование

Для грунтовки чистых, промытых, немного влажных оснований перед защитой следует использовать специальные эпоксидные двухкомпонентные грунты. Такие материалы дают уверенную адгезию, плотность, высокую стойкость к отрыву.

Плюс, параметры таких грунтовок таковы, что удерживают в массе бетона остатки масел, что не позволяет им выйти на поверхность. Это отличное решение для грунтования бетона, подверженного внешним воздействиям грунтовых вод.

Способ нанесения:

• оба компонента (смола с отвердителем) обычно поставляются в пропорциях, необходимых для смешивания;
• отвердитель без остатка вводится в смолу;
• замес производится при помощи строительного миксера (дрель с насадкой). Максимальная скорость замеса – 300 об/мин.;
• смесь тщательно смешивается, достигая равномерного распределения отвердителя в смоле. Особое внимание уделяют бокам и низу тары;
• в итоге должна получиться однородная консистенция без сгустков, но перемешивание не должно длиться более 5 минут.

Грунт наносится на бетон за один проход, используя резиновый шпатель или валик. Изначально материал наносят толстым слоем, после чего тщательно разглаживают. По свежему слою можно нанести сухой кварцевый песок (0.7-1.2 мм). Когда покрытие отвердеет, незастывшие частицы песка аккуратно удаляют. Средний расход эпоксидной грунтовки – 0.6-1 кг/кв.м, песка – 1.5 кг/кв.м. Для нанесения последующих покрытий выдерживают технологическую паузу – 24 ч.

Защита

Двухкомпонентные эпоксидные композиции дают устойчивость к нефтепродуктам, ГСМ, маслам. В условиях крайне сильной агрессии (сверхвысокие температуры, концентрированные кислоты, щелочи) требуются иные материалы, на основе полимеров виниловых эфиров (как грунт, так и защита).

В условиях действия сильных концентрированных кислот (соляной, азотной, серной) работают кислотоупорными пропитками. Под плитку подходят композиции на основе жидкого стекла.

Принцип нанесения полимерных защитных материалов един:

• соответствующим образом подготавливается бетонное основание;
• рабочий состав подготавливается к нанесению в соответствии с рекомендацией производителя;
• если проводится антикоррозионная покраска, состав разносят валиком, кистью или распылением в 2-3 рабочих подхода;
• если реализуется тонкослойное покрытие, работают валиком в 2-3 слоя. Средний расход – около 0.5 кг/кв.м;
• на открытом воздухе между слоями можно делать присыпку кварцевым песком, что усилит адгезию между слоями;
• при использовании полимерных составов обязательна прокатка игольчатым валиком.

Для изоляции рабочих и деформационных швов используются химические стойкие ленты на основе эластомеров или ПВХ или инъекционные составы. Профили и пасты на полиуретановой основе хорошо защищают от воды и химической агрессии.

Применение цементных ремонтно-восстановительных составов

Ремонтно-восстановительные системы хорошо зарекомендовали себя при масштабном восстановлении бетонных конструкций и создании антикоррозионной защиты. Тут работают цементные растворы, модифицированные синтетическими добавками, а значит и способ применения будет другой.

Первым на бетон наносится ремонтный раствор на цементной основе. Поверхность должна быть чистой, цементный шлам удаляется водой аппаратами высокого давления. Работают по несущей зерновой структуре искусственного камня. Плюс, основание основательно увлажняют. Если выявлены оголенные участки арматуры, они очищаются от коррозии и покрываются защитным составом для металла.

Рабочая смесь готовится так: используют смеситель принудительного действия. В чашу заливается 2.5 л воды, добавляют 25 кг сухого порошка. Состав перемешивается 3 минуты. Далее вводится еще 0.5 л воды, окончательный замес длится 2 минуты.

Нужен ли грунт

Кроме того, необходимо устройство адгезионного слоя. Для этого берут раствор для защиты от коррозии, разводят в небольшом количестве с максимальным содержанием воды. Состав втирается щетками в бетон для заполнения глубоких пор и пустот. Средний раствор раствора на адгезионный слой – 2-3 кг/кв.м. Такие меры воспрепятсвуют формированию холодных швов.

Основной рабочий слой наносится на непросохший адгезионный слой (еще не засохший). В работу берут шпатели, щетки. Состав равномерно распределяется и разглаживается. Стоит отметить, что ремонтные составы отличаются разной степенью зернистости, соответственно, глубиной заливки. Однако, все композиции отличаются ранним набором прочности. Через сутки после устройства обеспечивается около 45% конечной прочности (до 2 и более МПа). Плюс ко всему, материал успешно заполняет дефектные полости 6-30 мм.

Финишная защита

Готовый слой следует зашпатлевать – эта операция часть защитной системы.  Это позволит достигнуть требуемой ровности и подготовить бетон под окрашивание, так как закроются поры, мелкие полости, усадочные трещины.

Готовый штукатурный слой защищают окрасочным составом. В качестве финишного покрытия следует использовать атмосферостойкие краски на полимерной основе. Они могут распределяться по матово-влажной поверхности, дают низкий расход (около 0.24-0.29 кг). Плюс ко всему, полимерная основа материала сообщает готовой системе ту самую высокую устойчивость к атмосферным явлениям.

Альтернативные варианты

Другой вариант устройства защитного слоя – торкретирование. Такие составы распыляются на бетон сухим или мокрым методом. Отрадно, что максимальная глубина проникновения торкрет-растворов составляет 100 мм. Это решение не проигрывает предыдущему по устойчивости на вертикальных и горизонтальных поверхностях, морозостойкости.

Кроме того, следует обратить внимание на цементные растворы для быстрого ремонта. Это составы быстрого нагружения, которые набирают прочность спустя 2 часа после укладки. Применение системы помогает устранить проблему срочного ремонта и защиты с возможностью реализации обработки при t от 1 градуса.

Техника безопасности

Работы по наружной гидроизоляции бетонных конструкций всегда реализуются с учетом правил ТБ. При устройстве внешнего защитного слоя работают при благоприятных условиях, в сухую погоду, без сильного ветра. Если технология позволят провести защиту при отрицательных температурах, на участке работ не должно присутствовать льда и снега. При работе на высоте следует установить специальные помости, организовать ограждение.

К работам допускаются лица, достигшие совершеннолетнего возраста, прошедшие медосвидетельствование, инструктаж по ТБ безопасности, владеющие навыками и умениями. Каждый работник должен быть оснащен средствами индивидуальной защиты: спецодежда, спецобувь, защитные каски, очки, резиновые и х/б перчатки.

Согласно государственному стандарту и строительным нормам, на площадке соблюдают нормы пожарной безопасности, правила работы с электрическим оборудованием, нормы производственной санитарии. На объекте должны присутствовать достаточное количество воды, огнетушители, ящики с песком.

Стоимость

Средние расценки на проведение наружных работ по защите бетона начинаются от 1500 р/кв.м, включая предварительную подготовку поверхности.

Примерные затраты на материалы складываются следующим образом:

• полимерные системы – от 7 т.р./5 кг;
• цементные растворы – от 7.8 т.р/30 кг.

Выводы

Учитывая все разнообразие защитных средств для бетона на улице, рекомендовано выбирать системы от одного производителя. При реализации работ и в эксплуатации это избавит от множеств проблем.

В условиях, где бетон подвержен высоким химическим нагрузкам, лучше использовать полимерные материалы. Они успешно защитят от слабокислой среды, аммония, сульфатов. Такие системы обеспечивают высокую адгезионную прочность и не дают усадки.

Сухие смеси на основе цемента успешно предотвращают развитие коррозии. Материалы данной группы образуют трещиностойкие, паропроницаемые композиции с высокой стойкостью к морозам, солям.

Подробно об гидроизоляции и защите бетона Пенетроном показано в видео: