Характеристики и способы изготовления водонепроницаемого (гидрофобного) цемента

Для сооружения объектов, которые постоянно находятся под воздействием влаги, используется водонепроницаемый цемент. Цемент в настоящее время является самым распространенным строительным материалом, без которого трудно обойтись при строительстве любого объекта.

Водонепроницаемый цемент используется при строительстве сооружений, которые подвержены постоянной повышенной влажности..

Порой при возведении ряда сооружений водостойкость обеспечивается сложными защитными системами. Водонепроницаемый цемент способен значительно упростить такие проблемы, поэтому он все чаще вызывает повышенный интерес.

Необходимость материала

Любой цемент после затвердения имеет какое-то количество воздушных включений, которые являются микроскопическими резервуарами для проникающей воды; а если картину дополнить капиллярами, присутствующими в толще материала, то вся эта система и обеспечит водопроницаемость цемента и накопление влаги внутри, что пагубно сказывается на его свойствах. Небольшие полости в виде пор и микротрещин в структуре вызваны превышением воды в цементном растворе при его укладке, недостаточным уплотнением слоя, деформационными и усадочными процессами, растрескиванием под механической нагрузкой и т.д.

Таблица данных о составе бетона.

Создать водонепроницаемый цемент — значит исключить воздушные включения путем расширения самого материала или заполнения их другим веществом. Такой материал необходим при строительстве сооружений, на которые постоянно воздействует вода или повышенная влажность. К таким конструкциям следует отнести: фундаменты во влажных почвах и цоколи при низких грунтовых водах; подвалы, погреба, смотровые ямы; стяжки пола в ряде условий; стенки бассейнов, колодцев, резервуаров и другие сооружения. Использование водостойких цементов в таких случаях позволит значительно сократить гидроизоляционные мероприятия.

Работы с бетоном в воде для частного домостроения

В индивидуальном строительстве применяют другие технологии заливки бетона в воду, которые позволяют решить самые разные задачи. Ведь заливать бетон в воду для фундамента, к примеру, неприемлемо. Поэтому сначала нужно сделать надежную и прочную бетонную конструкцию, а вот уже на ней обустраивать фундамент.

Устройство с помощью мешков

Технология довольно проста: замешивается насыщенный раствор, заливается в мешки, которыми заполняют котлован или траншею (подготовленную яму выше уровня грунтовых вод). Ждут 30 суток, потом вокруг конструкции сооружают опалубку (стен либо фундамента) по обычной технологии.

Типы водостойких цементов

По механизму достижения цели выделяются следующие основные типы материала: водонепроницаемый расширяющийся цемент; водонепроницаемый безусадочный цемент и цемент с гидрофобным заполнением. Механизм защитных функций расширяющегося состава основан на том, что вводится вещество, которое вызывает расширение смеси при заливке и быстрое затвердение. Принцип работы безусадочного способа включает добавление ингредиента, который обеспечивает образование кристаллов, уплотняющих структуру материала при застывании без свободного расширения объема. Введение в структуру цементной смеси гидрофобных компонентов объясняется их защитными функциями при контакте с проникающей водой (расширяются, химически связывают, образуют кристаллические структуры и т.п.).

Сфера применения

Чаще всего быстросхватывающиеся цементные смеси используют именно при реконструкции зданий и сооружений. В таких домах они могут применяться, к примеру, для гидроизоляции, шпаклевки, герметизации:

• Швов.
• Трещин.
• Зазоров.
• Отверстий.

Очень часто с применением таких материалов ремонтируют цоколи и фундаменты старых зданий.

В новом строительстве такие материалы используются для быстрого крепления к бетону анкеров, каких-либо других металлоконструкций, всевозможных деталей. В некоторых случаях такие растворы применяются и при кладке печей. Также материал этой разновидности может использоваться для изготовления лепных интерьерных украшений, при установке колонн.

Расширяющийся цемент

Таблица пропорций для приготовления бетона.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент изготавливается путем введения смеси на основе гидроалюмината. Наиболее распространенным является следующий состав: глиноземистый цемент (70% по массе), полуводный гипс (20%), гидроалюминат кальция (10%). Такая смесь перемешивается в сухом виде и подвергается измельчению. За счет активного взаимодействия компонентов происходит расширение массы при одновременном быстром ее твердении. При добавлении воды в цементную смесь схватывание массы начинается уже через несколько минут и завершается в течение 10 мин.

Степень расширения материала повышается с увеличением влажности. Внутреннее расширение продолжается достаточно долго. Через 3 суток цемент должен соответствовать марке М300, а через 28 дней — М500. При необходимости увеличить время застывания можно добавить буру или уксусную кислоту.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент обладает достаточно высокими гидроизоляционными свойствами, которые возрастают при нахождении раствора в воде. Это условие дает возможность применения материала даже для дамб, плотин, бассейнов.

Состав

Отменные эксплуатационные свойства смеси достигаются благодаря присутствию в продукте следующих ингредиентов:

• порообразователей;
• ускорителей;
• разжижителей.

Последние компоненты увеличивают пластичность раствора, позволяют воде в нем равномерно распределяться. Первые добавки и ускорители уменьшают срок выведения из раствора влаги. Их использование снижает механические характеристики (предельную прочность и пластичность) у будущей поверхности.

Безусадочный цемент

Водостойкий безусадочный цемент производится тоже путем добавки алюмината, но в меньшем количестве, что не достаточно для общего расширения массы. В результате его воздействия образуется кристаллический цементный камень, который уплотняет и упрочняет структуру. Безусадочная смесь состоит из глиноземистого цемента в концентрации 85% от массы. Дополнительно вводится асбест в количестве до 5%. Остальной объем занимает алюминат кальция и полуводный гипс.

График отношения воды к цементу для цементов разных марок.

Примерно через 1 ч твердения состав достигает 75% своей окончательной прочности, которая устанавливается после 28 суток сушки. Желательное условие застывания массы — влажная среда. Если влажность воздуха менее 70%, то возможны усадочные процессы.

Принимая во внимание, что такой тип материала предназначен для сооружений, на которые длительное время воздействует вода, в цементный раствор добавляются антикоррозионные вещества в виде смеси азотнокислого кальция, ферросилиция и алюминиевой пудры. Это позволяет обеспечить защиту металлических армирующих элементов.

Самодельный состав можно подготовить, если в цемент добавить «жидкий гидроизолирующий гиперконцентрат» марки Дегидрол 10-2. Такая жидкость вводится в цементную смесь в количестве 4 л на 1 м³ раствора. Например, можно приготовить гидроизоляционную бетонную смесь по такому рецепту: цемент — 125 кг; песок — 30 кг; щебень — 55 кг; дегидрол — 0,2 л; вода — 10 л. Водостойкая жидкость разбавляется с водой, а затем перемешивается с остальными ингредиентами смеси.

При подготовке самодельного раствора следует исключить попадание в состав глины или песка с ее содержанием.

Что такое пластификатор для бетона и как он работает?

Как уже сказано выше, в бетонной смеси неизбежно образуются поры, которые впоследствии становятся для него губительными. Чем больше пор, тем хуже бетон, да и сама по себе пористая конструкция быть прочной не может.

Добавки в такой ситуации решают целых две проблемы – отталкивают воду и значительно упрочняют бетон, увеличивая его плотность.

Есть разные виды гидроизоляционных (гидрофобных) добавок, все они выполняют одну и ту же функцию, но разными способами. Некоторые разбухают, заполняя поры, а некоторые выводят пузырьки, увеличив подвижность смеси, меняют ее структуру. Кладутся добавки в процессе замешивания бетона и составляют около 10 процентов смеси.

Срока действия у таких добавок нет, в отличие от средств внешней гидроизоляции изделий, о них мы напишем подробнее чуть позже.

Гидрофобные добавки

Для того чтобы повысить водонепроницаемость цемента, можно использовать специальные добавки. Можно выделить три основных типа таких веществ: пластифицирующие, кольматирующие средства и полимерные составы.

Характеристика бетона после использования добавок.

Пластифицирующие ингредиенты увеличивают подвижность раствора, покрывая частички цемента своеобразной оболочкой, вытесняя воздух. Кольматирующие средства обеспечивают уплотнение смеси после застывания раствора. Они заполняют объем воздушных образований. Полимерные составы в основном воздействуют путем увеличения подвижности раствора и образуют полимерную водоотталкивающую пленку. Такие составы особенно эффективны при растрескивании цементного состава.

В качестве универсальной пластифицирующей добавки можно рекомендовать смеси на основе поликарбоксилатов. Они вводятся в цементный состав в количестве до 1 л на 1 м³ раствора.

Эффекта уплотнения структуры можно добиться путем добавления компонентов, которые после химической реакции кристаллизуют цементную основу. Материал, реагируя с наполнителем, расширяется и заполняет поры. Наибольшее распространение нашли препараты на основе микрокремнезема и некоторые другие добавки проникающего характера.

Таблица пропорций для приготовления бетона.

Для приготовления водостойкого цементного раствора своими руками предлагается широкий ассортимент средств кольматирующего характера. К ним можно отнести составы зарубежного производства: Пенетрон, Вандекс, Ксайпекс, а также достаточно эффективные отечественные составы: Лахта, Гидротекс, Акватрон, Гидро, Кальматрон. В структуру таких стандартных смесей входит, помимо химически активных ингредиентов, цементно-песчаная составляющая. Введение их в цемент (бетон) после его твердения обеспечивает то, что средство не только просачивается вовнутрь, но и образует защитную гидроизолирующую пленку снаружи.

Составные компоненты

Компании выпускают данную разновидность материалов по индивидуальным производственным рецептам, скрывая подробности состава. Однако в базовую консистенцию входят стандартные компоненты. Набор свойств, присущих разновидностям быстротвердеющего порошка, дают следующие добавки:

• негашеная известь;
• углекислый калий;
• соляная кислота;
• различные соли.

Исходя из их процентного соотношения, скорость застывания и набора высшей прочности может варьироваться, но процесс всё равно протекает максимально быстро. Также производство не исключает применение различных минеральных добавок и прочих компонентов (не минерального происхождения) для повышения пластичности, обеспечения гидроизоляционной способности, химической устойчивости и других качественных показателей.

Самостоятельное гидроизолирование

На практике в частном строительстве часто используются «народные» средства приготовления водонепроницаемого цемента и бетона. Можно рекомендовать самые известные. Жидкую добавку готовят из щелока (0,5 кг) и квасцов (2,5 кг) в 10 л воды. На 8 кг цемента нужен 1 л этой добавки. Другой способ таков. Поваренная соль крупного помола (3 кг) растворяется в 25 л воды, после чего перемешивается с цементом до консистенции густой сметаны. Наконец, третий вариант — льняное масло (7,5 кг) и парафин (3 кг) смешиваются с цементом (12,5 кг), после чего все перемешивается с водой до нужного состояния.

При подготовке водостойких цементов нужен следующий инструмент: миксер строительный, весы, лопата, ведро мерное, совок, шпатель, мастерок.

Водонепроницаемый цемент позволит значительно повысить надежность сооружений при воздействии влаги. Такой состав можно приготовить из стандартных ингредиентов или своими руками.

Варианты работ

Их можно проводить двумя способами:

• на небольшой глубине, где отсутствуют приливы, и есть незначительные волны, происходит опускание раствора сквозь воронку в полости, огражденные специальными перемычками, или же производится заливка бетона в воду;
• на довольно внушительной глубине, в местах, где волны могут быть очень сильными, в работе по бетонированию надежным помощником становятся кессоны. Бетонную массу в такие кессоны перемещают через шахты или трубы. Лучше не своими руками, а бетононасосами.

На фото – гидротехнические сооружения

Как же осуществляется заливка, какой ГОСТ на воду для бетонов и растворов? Рассмотрим этот процесс подробнее.

Способ № 1

1. Он начинается с того, что в том месте, где будет возведено предполагаемое сооружение, забиваются ряды свай (используются шпунтовые). Это дает возможность избежать водоотливных работ.
2. Затем между ними сквозь воронку бросают бетон.

Совет: если основа под бетонным раствором обладает недостаточной плотностью, к примеру, из набросанных камней. В таком случае ее сначала необходимо плотно защебенить, после чего покрыть полотном, края которого будут загнуты вверх. Благодаря подобным мерам раствор не сможет просочиться в щебень, и бетонирование пройдет гораздо качественнее.

Как бетонировать в воде с помощью бетононасоса

Готовим бетон

После того, как основание будет готово, нужно подготовить раствор. Важно помнить, что ему нужно определенное время, чтобы вылежаться. При этом на него не должны попадать прямые солнечные лучи или влага.

Если раствор выдержать положенный срок, тогда он достигнет нужной консистенции для погружения в воду: немного схватится и не будет сильно размываться в воде. Такой метод подготовки раствора впервые использовал Kinipple – инженер из Великобритании.

Таким способом ему удалось избежать лишних затрат для устройства системы, позволяющей уберечь бетонный раствор от размывания. Kinipple опускал под воду раствор, который уже наполовину отвердел.

Кроме того, инженер предусмотрел технологию его защиты от силы волн и подводных течений. Для того этого он покрыл внешнюю сторону бетонной поверхности плотной льняной тканью (парусиной).

Совет: для ядра такого строения используйте ненасыщенный раствор, на внешнюю же часть требуется насыщенный, при этом ее толщина должна составлять не менее 1 м.

1. В зависимости от характеристик от скорости затвердения бетонной массы, необходимо распределять время между ее перемешиванием и перемещением в воду. Важно произвести расчет времени наиболее оптимально, чтобы при погружении бетон не слишком размывало. В противном случае будет утрачена часть цемента, что негативно скажется на качестве сооружения.

1. Немаловажно также проследить, чтобы бетонная масса не стала слишком твердой, потому что в этом случае она не свяжется плотно с раствором, который была погружен ранее и не станет монолитной. На тех подводных участках, которые подвержены мощным ударам волн, сильному течению, перед тем, как опустить бетон в воду, добавляют небольшую часть быстротвердеющего цемента.

1. Помимо всего прочего, опущенный в воду бетон нуждается в уплотнении. Для обеспечения этого его трамбуют. Верх трамбовки находится над уровнем воды, принимая удары инструмента, с помощью которого трамбуют. Помните, что трамбовку нужно проводить очень осторожно, поскольку если переусердствовать, то слишком большая вибрация и волны неизбежно повлекут за собой размыв бетона.

Для получения такого бетона потребуется смешать между собой цемент с чистым пеком в соотношении 1 к 2,5.

Совет: на вопрос — пропускает ли бетон воду, можно ответить – зависит от состава, поэтому с его помощью можно возводить резервуары для воды.

Железобетонные резервуары для воды на производстве

Способ № 2

1. Возле участка, где планируется соорудить необходимое бетонное сооружение, к примеру, дамбу, с помощью землечерпательных машин необходимо выкопать на дне два рва. В них следует залить полуотвердевший бетон, прямо в воду. В результате получится два вала, которые достанут до уровня низких вод.

Совет: перед началом их укладки оцените состояние водоема на выбранном участке и качество цемента. Цена последнего не может быть низкой.

1. Для выведения этих валов бетонную массу опускают в воду в кулях. Такая идея не случайна, их ценность в том, что в процессе они способны образовывать монолит. После наброски цемента для валов забиваются железные сваи. Делайте это под углом, чтобы получились откосы.

Понятие гидрофобных цементов и их использование в специализированном строительстве

Самое распространенное и одно из относительно недорогих, но качественных вяжущих веществ – цемент. Этот материал необходим в любом строительстве: и частном, и промышленном. Именно поэтому целые исследовательские институты заняты разработкой и улучшением его производственных характеристик. Для возведения объектов в особых условиях, к которым можно отнести влажную осень и суровую зиму, профессиональные строители предпочитают использование цемента водостойких марок.

Гидроизоляция подвала изнутри от грунтовых вод

Подвал защищают от воды в двух форматах: выполняют вертикальную гидроизоляцию стен (если нет дренажа и цокольная часть находится на уровне залегания грунтовых вод) и горизонтальную (обрабатывается основание, которое находится на уровне почвенных вод). Могут быть выбраны оба метода или один, все зависит от таких факторов, как качество изоляции и материал фундамента, уровень залегания грунтовых вод и осадков, условия эксплуатации и назначение помещения, наличие дренажа и т.д.

Стены подвала изнутри можно защитить несколькими способами – использовать вертикальные методы: мембраны, рулонные, обмазочные материалы, оштукатуривание, формирование заграждения из жидкого стекла или резины. Обычно такие варианты подходят там, где нет корректно смонтированной системы дренажа.

Горизонтальную защиту от воды выполняют по полу, предупреждая поднятие вод из грунта или просачивание влаги сквозь капилляры бетона. Такой тип защиты желателен в любом случае, независимо от типа конструкции и особенностей грунта, климата. Для защиты используют рулонные материалы либо бетон с водонепроницаемыми полимерными добавками. Водостойкость присадок должна быть очень высокой, чтобы защита получилась качественной.

Для предотвращения капиллярного проникновения влаги в помещение желательно реализовать оба вида гидроизоляции. Вертикальную защиту можно смонтировать частично, обработав стены минимум на 30 сантиметров в высоту.

Способы определения водонепроницаемости

Чтобы определить уровень водонепроницаемого показателя, применяют основные и вспомогательные методы. К основным относятся:

• метод «мокрого пятна» (измерение максимального давления, во время действия которого образец не пропускает воду);
• коэффициент фильтрации (вычисление коэффициента, связанного с постоянным давлением и временным отрезком процесса фильтрации).

К вспомогательным способам принадлежат:

• определение по виду вещества, связывающего раствор (содержание водонепроницаемым раствором гидрофобного цемента, портландцемента);
• по содержанию химических добавок (использование специальных насадок делает смеси более водонепроницаемыми);
• по структуре пор материалов (количество пор уменьшается – показатель увеличивается, повышение влагостойкого качества при помощи песка, гравия).

Марки влагостойкого (гидротехнического) бетона

Распространённой в гидростроительстве маркой считается В22,5М300. Её морозоустойчивость F100-F200, водонепроницаемость W4-W10. При выборе марки учитывается тип почвы, для глиняных поверхностей подходит не меньше М350.

Таблица 1 – Марки водонепроницаемого бетона

Различие марок и области применения:

• М100 подойдёт для изготовления бордюров;
• М150 – изготавливают ограждения из этого бетона, заливают пол;
• М200 применяется для тротуаров и обновления зданий;
• М250 многофункционален, подходит для изготовления любого типа фундамента;
• М300 – популярная марка, подойдёт как основа фундамента при постройке домов из кирпича;
• М350 – фундамент, изготовленный из этой марки, подходит для постройки высотных зданий;
• М400 выбирают при строительстве мостов и объектов, контактирующих с водой;
• М450 и М500 подходят для постройки водостоков.

Окрасочная гидроизоляция

Окрасочная гидроизоляция бетона – довольно сложный и трудоемкий процесс, требующий использования специального оборудования. Такой способ чаще применяется при строительстве крупных промышленных объектов.

Сделать бетон водонепроницаемым возможно с использованием поверхностно-активных веществ. Они образуют на поверхности бетона водонепроницаемый слой (пленку). Наносятся эти вещества с помощью специального оборудования: пистолетов, опрыскивателей. Чаще всего применяют разогретый до высоких температур битум, мастики, эмульсии и другие смеси. Некоторые из них не способны выдерживать низкие температуры и нередко покрываются трещинами. Для придания бетону особых свойств перед нанесением окрасочного материала его поверхность тщательно обрабатывается и зачищается.

Затем наносится слой краски или любой другой смеси, толщина его может быть разной, в среднем несколько миллиметров. На нее кладется слой грунтовки. В настоящее время широкое применение нашли гидрофобные растворы на основе силикатоорганических соединений. Но они полностью не закрывают поры в бетоне, в силу этого актуальны только лишь для защиты от атмосферных осадков и небольшого напора воды. Высокой эффективностью обладают и флюаты – соли фтористой кислоты. Но они подойдут только лишь для мелкопористого типа бетона. Хороший результат может дать использование битумной мастики. Она состоит из битума и минерального компонента (известняка, глины). Соотношение их бывает разным. Процент битума в смеси колеблется от 30 до 45 %. При этом такой обмазочный материал обладает высокой морозостойкостью.

Советы по выбору бетонной пропитки

Выбирая пропитку, обратите внимание на следующие моменты:

• смеси для химического упрочнения на силикатной основе позволяют при минимальных затратах обеспечить эффективное обеспыливание, а также интенсивную эксплуатацию напольного покрытия;
• полимерные составы на базе эпоксидных наполнителей целесообразно использовать при воздействии агрессивных сред на покрытие и с целью обеспечения товарного вида основания.

При выборе материала для проведения поверхностной гидроизоляции следует учитывать условия ее эксплуатации и особенности бетонной конструкции

Технические свойства раствора

1. Водостойкий цемент обладает напрягающими и расширяющими качествами с несущественной усадкой. Это относится как к пластическим, так и схватывающимся показателям. Срок затвердевания – 2-3 суток.

2. Реопластичность – это характеристика текучести при минимальном количестве воды. В пропорциональном соотношении ее достаточно около 20-30% на 3 кг сухой смеси. При замешивании 25 кг объем готового состава на выходе – 16,5-17 литров. Однако консистенция в этой пропорции получается весьма жидкая, поэтому ее практично использовать для заливки бетонных изделий или конструкций в опалубку.

3. Благодаря высокой текучести появляются такие свойства, как хорошая удобоукладываемость и повышенный коэффициент плотности на ранней и конечной стадии применения. Обладает отличными опеофобными характеристиками, то есть стойкостью к воздействию углеводородов и масляных составов.

4. Получаемый вязкий бетон по пропорциям совпадает с тем, у которого пониженная осадка конуса, при этом водоотделение практически отсутствует. Также ценится за высокую устойчивость к влиянию сульфатных соединений. Из-за малого количества воды в составе безусадочного раствора требуется периодическая обработка специальными средствами по уходу за бетоном в процессе высыхания. Если этого не делать, тонкий заливочный слой может начать трескаться из-за быстроты схватывания.

Область применения

Основным назначением является изготовление изолирующих оболочек элементов в масштабных железобетонных сооружениях, которые используются для фильтрации воды. Также она выступает в качестве гидроизолирующего материала в подземных туннелях или каналах под водным массивом. Благодаря высокой водонепроницаемости ей можно ремонтировать или заделывать швы в крупнопанельных зданиях.

ВБЦ подбирается в условиях высокой влажности от 70% и выше, так как в достаточно сухих помещениях до 65% смесь способна давать значительную усадку. Этот вид цемента подбирается для защиты бетонных конструкций от воздействия влагосодержащих хлоридов, сульфитов и едких сульфатов.

Кроме всего прочего быстросхватывающийся цемент разрешается применять для таких видов работ:

Современные производители изготавливают материалы по индивидуальным технологиям и выпускают под своими торговыми марками – ГИДРО-SI, НЦ 10, Master Emaco A 640 (MacFlow) и другие.

Стоимость безусадочных цементов в Москве

Источник