Способ восстановления или нанесения защитного слоя на бетонные и железобетонные поверхности
Изобретение относится к строительству, в частности к способам восстановления и нанесения защитного слоя на бетонные поверхности. Технический результат: разработка способа, обеспечивающего восстановление или нанесение на горизонтальные и вертикальные бетонные и железобетонные поверхности долговечного, водостойкого защитного слоя повышенной прочности и морозостойкости. В способе восстановления или нанесения защитного слоя на бетонные или железобетонные поверхности, включающем послойное нанесение связующего грунтовочного слоя и основного бетонного слоя, перед нанесением связующего грунтовочного слоя бетонную или железобетонную поверхность пропитывают 1-10% водным раствором ускорителя твердения с расходом не менее 300 г/м2 и осуществляют выдержку в течение не менее 0,5 часа, а в качестве связующего грунтовочного слоя используют композицию, содержащую портландцемент, микрокремнезем, суперпластификатор С-3, кремнийорганическую жидкость или водную эмульсию кремнийорганической жидкости. Указанную композицию наносят толщиной 1,5-3,0 мм, после чего осуществляют выдержку в течение 5-30 минут и наносят основной бетонный слой толщиной не менее 10 мм. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к строительству, в частности к способам восстановления и нанесения защитного слоя на бетонные и железобетонные поверхности.
Известен способ восстановления бетонных покрытий аэродромов, заключающийся в том, что на тщательно подготовленную поверхность бетонного покрытия наносят связующий слой из цементного раствора 1:1 или цементного теста. Раствор или тесто разливают по ремонтируемой поверхности и растирают щетками до получения слоя 1,5-3,0 мм, а затем наносят основной слой толщиной 1-2 см и закрывают влажной бумагой, поверх которой насыпают слой влажного песка толщиной 0,5-1,0 см. После начала схватывания раствора слой песка увеличивают до 5 см и увлажняют в течение 7-14 дней (см. Г.И.Глушков и др. Реконструкция бетонных покрытий аэропортов. М., Транспорт, 1965 г, с.142, § 25).
Основным недостатком описанного способа является то, что для восстановления горизонтальных бетонных поверхностей и совершенно неприемлем для восстановления вертикальных поверхностей.
Известен способ ремонта бетонных и железобетонных поверхностей, заключающийся в том, что очищенный, промытый и просушенный участок поверхности, а также вертикальные стенки швов и трещин прогрунтовывают раствором мастики изол в бензине, после чего наносят эпоксидную композицию (см. Г.И.Глушков и др. Реконструкция бетонных покрытий аэропортов. М, Транспорт. 1965 г с 148-149).
Указанный способ по сравнению с вышеописанным обладает рядом преимуществ, обусловленных в первую очередь свойствами эпоксидных композиций, которые быстро твердеют, обладают высокими прочностными и водонепроницаемыми свойствами, а также имеют высокую степень сцепления с бетонной поверхностью. Это позволяет использовать способ для ремонта как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей. Тем не менее способ имеет недостатки, наиболее существенный из которых - высокая цена эпоксидной композиции. Вследствие этого данный способ нашел применение только при ремонте небольших по площади поверхностей и отдельных трещин.
Известен способ получения защитного покрытия (см. патент РФ №2067533, МПК В28В 19/00, С04В 28/04, С04В 111:20). Указанный способ включает послойное нанесение композиции на основе портландцемента для формирования грунтового омоноличивающего слоя покрытия толщиной 8-12 мм и композиции на основе портландцемента для формирования одного или нескольких, но не более трех, гидроизолирующих слоев толщиной 15-20 мм каждый. Композицию для формирования грунтового омоноличивающего слоя наносят вначале под давлением 0,25-0,75 МПа (методом торкретирования) до получения толщины слоя покрытия 4-6 мм, затем в течение 5-7 секунд уменьшают давление на 0,06-0,15 МПа и наносят ее до образования грунтового слоя заданной толщины, после чего осуществляют выдержку в течение 4-6 часов и наносят композицию для формирования гидроизолирующего слоя покрытия в начале под давлением 0,25-0,75 МПа до получения толщины слоя 8-10 мм, после чего в течение 5-7 секунд уменьшают давление на 0,05-0,15 МПа и наносят ее до образования гидроизолирующего слоя покрытия заданной толщины. При необходимости наносят последовательно несколько гидроизолирующих слоев вышеуказанным способом с промежуточнными выдержками в течение 4-6 часов.
Основным недостатком описанного способа является то, что для его осуществления необходимо оборудование для торкретирования, посредством которого под разными давлениями наносят слои композиций. Это, во-первых, усложняет процесс восстановления или нанесения защитного слоя, а во-вторых, увеличивает себестоимость указанных работ. Вследствие этого описанный способ наиболее приемлем для восстановления или нанесения защитного слоя на большие поверхности (несколько десятков квадратных метров) и экономически неприемлем для небольших поверхностей. Кроме этого способ неприемлем для восстановления наружных поверхностей стен зданий, имеющих множество небольших простенков между окнами, а также для других подобных поверхностей.
За прототип выбран способ ремонта бетонных покрытий, заключающийся в том, что на ремонтируемую поверхность наносят сначала связующий грунтовочный слой толщиной 1,5 мм, который представляет собой коллоидный клей, а затем основной бетонный слой толщиной 0,5-5 см и уплотняют последний за 1-2 прохода виброплощадки при поличастотной вибрации. Коллоидный клей включает портландцемент, молотый до удельной поверхности не ниже 5000 см2/г, тонкоизмельченный песок в количестве до 40% от портландцемента, пластификаторы в виде сульфитно-спиртовой бурды и ускоритель твердения хлористый кальций (см. Г.И.Глушков и др. Реконструкция бетонных покрытий аэропортов, М.: Транспорт, 1965 г., с. 145).
Выбранный за прототип способ приемлем для восстановления и нанесения защитного слоя как на горизонтальные, так и на вертикальные поверхности. Тем не менее он имеет ряд существенных недостатков.
Во-первых, коллоидный клей и бетонная смесь, используемая для образования основного слоя, имеют разную степень усадки, что приводит к образованию микротрещин в защитном слое, а следовательно к сокращению сроков его службы из-за быстрого роста этих микротрещин вследствие интенсивного атмосферного воздействия (резкие и частые перепады температур, ветровые нагрузки, осадки и т.д.).
Во-вторых, защитный слой, нанесенный по этому способу, имеет невысокую морозостойкость.
В-третьих, приготовление коллоидного клея требует дополнительных трудовых и энергетических затрат на домол (дополнительное измельчение) цемента и песка в мельнице, что соответственно увеличивает себестоимость способа.
Техническая задача изобретения состояла в разработке способа, обеспечивающего восстановление или нанесение на горизонтальные и вертикальные бетонные и железобетонные поверхности долговечного водостойкого защитного слоя повышенной прочности и морозостойкости.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе восстановления или нанесения защитного слоя на бетонные и железобетонные поверхности, включающем послойное нанесение связующего грунтовочного слоя и основного бетонного слоя, перед нанесением связующего грунтовочного слоя бетонную или железобетонную поверхность пропитывают 1-10% водным раствором ускорителя твердения с расходом не менее 300 г/м2 и осуществляют выдержку в течение не менее 0,5 часа, а в качестве связующего грунтовочного слоя используют композицию, содержащую портландцемент, микрокремнезем, суперпластификатор С-3, кремнийорганическую жидкость или водную эмульсию кремнийорганической жидкости и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 60,0-66,0 |
| Микрокремнезем | 6,0-9,9 |
| Суперпластификатор С-3 | 1,2-3,3 |
| Кремнийорганическая жидкость или | |
| водная эмульсия кремнийорганической | |
| жидкости | 0,03-0,07 |
| Вода | остальное, |
которую наносят толщиной 1,5-3,0 мм, после чего осуществляют выдержку в течение 5-30 минут и наносят основной бетонный слой не менее 10 мм. Предлагаемый способ обеспечивает восстановление или нанесение на горизонтальные и вертикальные бетонные и железобетонные поверхности долговечного защитного слоя, обладающего повышенной прочностью, водостокостью и морозостойкостью.
Способ осуществляют следующим образом. На тщательно очищенную бетонную или железобетонную поверхность наносят кистью или валиком 1-10% водный раствор ускорителя твердения с расходом не менее 300 г/м2. Процентное содержание ускорителя твердения в водном растворе зависит от того, какой ускоритель твердения используется. Например, если в качестве ускорителя используется хлористый кальций (ГОСТ 450), то можно использовать 1-2% водный раствор, если хлористый натрий (ГОСТ 13830, ТУ 6-13-5), то 2-4% водный раствор, если нитрит натрия (ГОСТ 19906, ТУ 3810274), то 5-10% водный раствор и т.д. При этом на бетонную поверхность можно наносить водный раствор любого ускорителя твердения, а на железобетонную поверхность желательно наносить водный раствор ускорителя твердения, который имеет пассивирующие свойства (нитрит нитрат кальция ТУ 6-18-194), сульфат натрия (ГОСТ 6318, ТУ 38-10742) и т.д. или ингибирующие свойства - нитрит натрия (ГОСТ 19906), тринатрийфосфат (ГОСТ 201, ТУ 6-08-250) и т.д.
После нанесения на бетонную или железобетонную поверхность водного раствора ускорителя твердения осуществляют выдержку в течение не менее 0,5 часа, после чего наносят кистью или валиком связующий грунтовочный слой толщиной 1,5-3,0 мм.
На горизонтальные бетонные или железобетонные поверхности наносят связующий грунтовочный слой преимущественно толщиной 1,8-3,0 мм, а на вертикальные - преимущественно 1,5-2,0 мм.
При этом чем больше износ поверхности, тем толще должен быть связующий грунтовочный слой. К примеру, рекомендуемая толщина связующего грунтовочного слоя при нанесении на горизонтальную поверхность, износ которой составляет до 20% - 1,8 мм, до 40% - 2,5 мм, свыше 40% - 3,0 мм. Рекомендуемая толщина связующего грунтовочного слоя при нанесении на вертикальную поверхность составляет при аналогичных износах соответственно 1,5 мм, 1,8 мм, 2,0 мм.
В качестве связующего грунтовочного слоя используют композицию, содержащую портландцемент (ГОСТ 10178-85), микрокремнезем (ТУ-249533-01-90), суперпластификатор С-3 (ТУ-6-36-020429-625-90), кремнийорганическую жидкость или водную эмульсию кремнийорганической жидкости и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%
| Портландцемент | 60,0-66,0 |
| Микрокремнезем | 6,0-9,9 |
| Суперпластификатор С-3 | 1,2-3,3 |
| Кремнийорганическая жидкость или | |
| водная эмульсия кремнийорганической | |
| жидкости | 0,03-0,07 |
| Вода | остальное, |
В указанной композиции могут быть использованы кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 (ТУ 6-02-696-76), ГКЖ-11 (ТУ 6-02-696-76), водная эмульсия кремнийорганических жидкостей 113-63 (ТУ 6-02-696), 136-41 (ГОСТ 10834, ТУ 6-02-694) и т.д.
После нанесения связующего грунтовочного слоя осуществляют выдержку в течение 5-30 минут и наносят основной бетонный слой толщиной не мене 10 мм. Для основного слоя может быть использована любая бетонная смесь с мелким заполнителем. Кроме этого, в бетонную смесь можно дополнительно вводить ускоритель твердения в количестве 0,2-3% от массы портландцемента, что дополнительно улучшает прочностные качества защитного слоя.
Нанесение основного бетонного слоя на горизонтальную поверхность производят по традиционной технологии посредством виброрейки с амплитудой колебаний А=0,35-0,5 мм и частотой колебаний 50 Гц. Нанесение основного бетонного слоя на вертикальную поверхность производят в опалубке по традиционной технологии, применяемой в монолитном строительстве, или посредством вибрирования (при небольших участках нанесения защитного слоя) при помощи пластинчатых вибраторов с амплитудой колебания А=0,35-0,5 мм и частотой колебаний 50 Гц.
Нанесение основного бетонного слоя на горизонтальную поверхность производят в один слой, а нанесение на вертикальную поверхность - в один или два слоя с выдержкой между нанесением слоев не мене 20 мин. Нанесение основного бетонного слоя в два слоя обычно производят при ремонте нескольких отдельных небольших участков на одной вертикальной поверхности.
Проведенные заявителем сравнительные испытания свидетельствуют о том, что физико-механические свойства защитного слоя (адгезия, прочность на растяжение и сжатие, водонепроницаемость), нанесенного предлагаемым способом значительно превышают аналогичные свойства защитного слоя, нанесенного способом, принятым за прототип (см. табл.1,2). Кроме того, предварительная пропитка поверхности 1-10% водным раствором ускорителя твердения в совокупности с другими признаками изобретения, изложенными в формуле, дополнительно придает защитному слою неочевидное свойство - увеличивает его морозостойкость (см. табл.3)
| Таблица 1 | ||||
| Изменение адгезии защитного слоя в зависимости от физического износа и толщины прослойки | ||||
| Номер состава | Толщина прослойки, мм | Физический износ, % | ||
| до 20 | 21-40 | 41-60 | ||
| Адгезия, МПа | ||||
| Прототип | 1,0 | 1,6-1,7 | 1,5-1,7 | 1,3-1,5 |
| 2,0 | 1,3-1,5 | 1,3-1,8 | 1,2-1,4 | |
| 3,0 | 1,2-1,3 | 1,2-1,3 | 1,1-1,2 | |
| 4,0 | 1,1-1,2 | 1,0-1,2 | 0,8-1,0 | |
| Предложенный способ | 1,0 | 2,3-2,5 | 2,3-2,5 | 2,1-2,2 |
| 2,0 | 2,3-2,5 | 2,3-2,5 | 2,2-2,3 | |
| 3,0 | 2,1-2,3 | 2,1-2,3 | 2,1-2,2 | |
| 4,0 | 2,0-2,1 | 2,0-2,1 | 1,9-2,0 |
Испытания проводились по ГОСТ 28574-90 "Защита от коррозии в строительстве. Методы испытания адгезии защитных покрытий".
| Таблица 2 | |||||
| Состав | Поверхность нанесения | Физический износ | Физико-механические свойства | ||
| Rизг, МПа | Rсж, МПа | W | |||
| Прототип | Горизонтальная | до 20 | 4,0-4,25 | 29,0-29,5 | 4,0 |
| 21-40 | 4,0-4,1 | 28,0-28,5 | 4,0 | ||
| 41-60 | 3,6-3,75 | 27,0-27,5 | 2,0 | ||
| Вертикальная | до 20 | 3,0-3,15 | 25,5-26,0 | 2,0 | |
| 21-40 | 2,8-2,9 | 23,5-24,5 | 2,0 | ||
| 41-60 | 2,45-2,6 | 22,9-23,5 | 2,0 | ||
| Предложенный способ | Горизонтальная | до 20 | 6,3-6,5 | 42,0-42,5 | 8,0 |
| 21-40 | 6,15-6,25 | 41,0-41,5 | 8,0 | ||
| 41-60 | 6,1-6,25 | 40,0-40,5 | 6,0 | ||
| Вертикальная | до 20 | 5,15-5,3 | 38,5-39,0 | 6,0 | |
| 21-40 | 5,0-5,15 | 36,5-37,0 | 6,0 | ||
| 41-60 | 4,8-4,9 | 34,5-35,5 | 6,0 |
Испытания проводились по ГОСТ 310.4-81 "Цементы. Методы определения прочности при изгибе и сжатии" и ГОСТ 12730.5-84 "Бетоны. Методы определения водонепроницаемости".
| Таблица 3 | |||||
| Изменение предела прочности при изгибе после замораживания и оттаивания | |||||
| Состав | Поверхность нанесения | Количество циклов замораживания и оттаивания | |||
| 0 | 25 | 50 | 100 | ||
| Rизг, МПа | |||||
| Прототип | горизонтальная | 4,0-4,5 | 4,0-4,2 | 3,5-4,0 | 2,7-3,1 |
| вертикальная | 3,5-3,7 | 3,0-3,2 | 2,0-2,5 | 1,5-2,0 | |
| Предложенный способ | горизонтальная | 7,0-7,5 | 6,6-7,5 | 6,4-7,3 | 6,5-7,3 |
| вертикальная | 5,7-6,1 | 5,6-6,0 | 5,7-6,0 | 5,6-6,0 |
Испытания проводились по ГОСТ 10060 2.95 "Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многовариантном замораживании и оттаивании"
1. Способ восстановления или нанесения защитного слоя на бетонные и железобетонные поверхности, включающий послойное нанесение связующего грунтовочного слоя и основного бетонного слоя, отличающийся тем, что перед нанесением связующего грунтовочного слоя бетонную и железобетонную поверхности пропитывают 1-10%-ным водным раствором ускорителя твердения не менее 300 г/м2 и осуществляют выдержку не менее 0,5 ч, а в качестве связующего грунтовочного слоя используют композицию, содержащую портландцемент, микрокремнезем, суперпластификатор С-3, кремнийорганическую жидкость или водную эмульсию кремнийорганической жидкости и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%
| портландцемент | 60,0-66,0 |
| микрокремнезем | 6,0-9,9 |
| суперпластификатор С-3 | 1,2-3,3 |
| кремнийорганическая жидкость или | |
| водная эмульсия кремнийорганической | |
| жидкости | 0,03-0,07 |
| вода | остальное |
которую наносят толщиной 1,5-3,0 мм, после чего осуществляют выдержку в течение 5-30 мин и наносят основной бетонный слой не менее 10 мм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что железобетонную поверхность пропитывают 1-10%-ным водным раствором ускорителя, который имеет пассивирующие или ингибирующие свойства.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что связующий грунтовочный слой наносят на горизонтальную поверхность толщиной 1,8-3,0 мм, а на вертикальную поверхность - толщиной 1,5-2,0 мм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в композицию, используемую для нанесения основного бетонного слоя, вводят ускоритель твердения в количестве 0,2-3% от массы портландцемента.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в композицию, используемую для нанесения основного бетонного слоя на железобетонную поверхность, вводят ускоритель твердения, который имеет пассивирующие или ингибирующие свойства.
