Обзор требований нормативной документации к строительным материалам для обеспечения гидроизоляции и защиты бетона в новом строительстве

19.08.2022 13:07:53

Целью данной статьи автор ставил осветить практический вопрос с позиции нормативной документации и сходимости реальных результатов на строительной площадке по выполнению мероприятий по защите бетона фундаментов зданий и устройству гидроизоляции частной застройки. Известно множество научных трудов по обоснованию выбора решений относительно типа, вида и методов выполнения защиты бетона и гидроизоляции зданий. Наши знания в данном вопросе не претендуют на исчерпывающие и безусловные доказательства истины. Однако, в результате консультации и курирования действующих строительных объектов как при новом возведении строений, так и при реконструкции существующих, постоянно выявляются ошибочные решения как на стадии проектирования (если оно вообще существует), так и непосредственно при проведении работ.
Как известно, понятия гидроизоляции здания и защиты бетона не равнозначны. Защита бетона от негативных факторов, ведущих к разрушения является более обширной задачей, чем просто проникновение воды в тело бетона, в тоже время защита бетона является лишь частью общего комплекса гидроизоляции зданий. В данной работе мы хотим осветить принципы выбора решений по гидроизоляции зданий и защиты бетона. Перечень этих мероприятий зависит от многих факторов, и создание необходимых и оптимальных мер по обеспечению защиты бетоны продиктованы в отраслевых документах, а именно в ГОСТах, СП, МДС, Рекомендациях профильных институтов. При написании данной статьи мы основывались на документах, представленных в конце труда списком.
В основе таких важных мероприятий как гидроизоляция и одновременная защита бетона и сооружения в целом должен быть положен принцип научности, который заключается в выборе оптимальных материалов и соблюдения технологии выполнения ремонтных работ. Современные стандарты, как правило актуализируются с тривиальной нормативной документации и актуальными становятся задачи по применению новых разработок во всех сферах строительства.
На наш взгляд гидроизоляция зданий частной застройки в настоящее время достаточно часто не соответствует удовлетворительному качеству. Связано это со множеством причин, которые мы попытались раскрыть ниже. В основе всех ошибок лежит несколько фундаментальных причин:

1. низкое качество материалов для выполнения данных задач;

2. ошибочное техническое решение при выборе материалов;

3. игнорирование информации или ее отсутствие по всем факторам существующим или потенциальным, которые могут или будут негативно воздействовать на сооружения (например, существующий или потенциальный УГВ);

4. ошибки при выполнении гидроизоляции на объекте.

Согласно отраслевым стандартам [1,2,3] при строительстве объектов для предотвращения коррозионного разрушения бетона, железобетона и конструкций из них, и, в частности, фундаменты из сборного или монолитного бетона и железобетона, а также для достижения гидроизоляции строения, могут быть предусмотрены следующие виды защиты:

- первичная;

- вторичная;

- специальная.

Выбор степени защиты, в частности, зависит от степени агрессивности среды, действующий на конструкцию, а именно:

- в слабоагрессивной среде — первичную и, при наличии обоснования, вторичную;

- в среднеагрессивной и сильноагрессивной среде — первичную в сочетании с вторичной и специальной.

Так как мы рассматриваем бетон фундамента, то на него будет воздействовать среда в виде грунтовых вод, осадков и талых вод. Соответственно мера агрессивности среды зависит от химического состава и концентрации растворенных веществ в воде. Таким образом, требования стандартов в слабоагрессивной среде допускают использовать только первичную защиту бетона. Рассмотрим подробнее, что относится к первичной защите бетона, согласно требованиям стандартов.

Первичная защита: это защита строительных конструкций от коррозии, реализуемая на стадии проектирования и изготовления (возведения) конструкции и заключающаяся в выборе конструктивных решений, материала конструкции и создании его структуры с тем, чтобы обеспечить стойкость конструкции при эксплуатации в агрессивной среде в течение срока службы.

К мерам первичной защиты относятся:

- применение бетонов, стойких к воздействию агрессивной среды, достаточно морозостойким, что обеспечивается выбором цемента и заполнителей, подбором состава бетона, снижением проницаемости бетона, применением уплотняющих, воздухововлекающих и других добавок, повышающих стойкость бетона в агрессивной среде и защитное действие бетона по отношению к стальной арматуре, стальным закладным деталям и соединительным элементам; герметизацией швов бетонирования гидроактивными профильными жгутами и полимерными шпонками;

- выбор и применение арматуры, соответствующей по коррозионным характеристикам условиям эксплуатации;

- защита от коррозии закладных деталей и связей на стадии изготовления и монтажа сборных железобетонных конструкций, защита предварительно напряженной арматуры в каналах конструкций, изготовляемых с последующим натяжением арматуры на бетон;

- соблюдение дополнительных расчетных и конструктивных требований при проектировании бетонных и железобетонных конструкций, в том числе обеспечение проектной толщины защитного слоя бетона и ограничение ширины раскрытия трещин и др.

При эксплуатации зданий в среднеагрессивной и сильноагрессивной среде первичной защиты уже недостаточно, поэтому ее необходимо использовать в сочетании с вторичной.

Вторичная защита: Защита строительной конструкции от коррозии, реализуемая после изготовления (возведения) конструкции за счет применения мер, которые ограничивают или исключают воздействие на нее агрессивной среды. Важно, что вторичная защита является дополнением первичной защиты и не исключает ее, т.о. бетон на который будут наносится защитные покрытия должен обладать достаточно высокими характеристиками. Требования к состоянию поверхности бетонных и железобетонных конструкций перед нанесени¬ем антикоррозионной защиты: поверхностная прочность слоя на сжатие - не менее 15 МПа для бетона и не менее 8 МПа для цементно-песчаного раствора. Остаточная влажность в поверхностном слое толщиной 20 мм не более 4 % при применении лакокрасочных материалов на органических растворителях и не более 10 % при применении материалов на водной основе. Выбор материалов и системы защиты следует выполнять с учетом требований стандартов [3]. Решение по выбору материала для защиты бетона зависит от требований, предъявляемых к данным покрытиям.

Принципиально защитные покрытия делятся на десять групп, которые образуются в результате различных комбинаций свойств защитных покрытий и степени воздействия среды:

1. свойства защитных покрытий:

1.1. атмосферостойкость («а»);

1.2. химическая стойкость («х»);

1.3. трещиностойкость («тр»)

2. степени воздействия агрессивности среды

2.1. неагрессивная (I);

2.2 слабоагрессивная (II);

2.3. среднеагрессивная (III);

2.4. сильноагрессивная (IV).

В зависимости от степени воздействия среды, ее агрегатного состояния, свойств и способов нанесения защитных покрытий подбирается оптимальный вариант защиты и гидроизоляции зданий. Не все защитные покрытия, согласно стандартам [4], способны выполнять свои функции при соприкосновении с жидкой средой (например, некоторые виды лакокрасочных и обмазочных защитных покрытий). К защитным покрытиям, обладающих гидроизоляционными свойствами, можно отнести:

1. лакокрасочные толстослойные (мастичные) покрытия;

2. оклеечные покрытия (в качестве непроницаемого под¬слоя) с последующей облицовкой штучными или блочными изделиями, в том числе из полимербетонов (для защиты непроницаемого слоя);

3. обмазочные толстослойные полимерцементные покрытия;

4. химически стойкая пропитка;

5. составы проникающего действия в бетон.

Вторичная защита, как правило, требует периодического возобновления. Однако, для подземных конструкций, вскрытие и ремонт которых в процессе эксплуатации исключены, необходимо применять материалы, обеспечивающие защиту конструкций на весь период эксплуатации.

Специальная защита. При необходимости применяют специальную защиту зданий (в дополнение к первичной или вторичной), которая включает в себя мероприятия, понижающие агрессивное воздействие среды (местная и общая вентиляция, организация стоков, дренаж, электрохимическая защита, меры, исключающие конденсацию влаги). Кроме этого, предусматривается защита от воздействия биологически активных сред (связанная с мероприятиями по снижению влажности среды и бетона).

Выбор решения по гидроизоляции фундаментов безусловно должен приниматься на основе сравнения технико-экономических показателей различных вариантов технических решений. Тем не менее, применяемые технологии и материалы, должны быть корректными и выбираться с позиции их функциональности и долговечности, а не с точки зрения сиюминутной денежной выгоды. Таким образом, согласно отраслевым стандартам, применение в комплексе специальной, первичной, вторичной защиты обеспечивает надежную протекцию бетона при любых условиях. Однако это не значит, что гидроизоляция фундамента будет достижима при применении любого защитного покрытия. Более того, в современных реалиях, в силу экономических причин заказчик желает обойтись минимумом вложенных средств для решения данных задач. И на первое место выступают надежды, что с гидроизоляцией справится «хороший» бетон, т.е. только первичная защита (надежную гидроизоляцию фундамента можно достичь применением только первичной защиты [5], но при условии обеспечения герметизации стыков, сопряжений, швов) или, в крайнем случае, использованием самой дешевой вторичной защиты бетона, но при этом игнорируется корректность в области применения защитных материалов.

Первичная защита бетона при приготовлении бетонной смеси на стройплощадке при последующей заливке в опалубку заключается в повышении водонепроницаемости бетона за счет введения в рецептуру добавок, которые уменьшают пустотность от присутствия «лишней» воды. В качестве таких добавок наиболее распространены соли металлов, пластификаторы на основе сложных органических соединений. Для системного эффекта предусмотрено комплексное введение добавок, с одновременным механическим уплотнением растворной смеси. Данные мероприятия дают хорошие результаты по увеличению марки бетона по водонепроницаемости, как следствие увеличения плотности цементного камня. Однако, свойства материала и свойство конструкции, собранного из данного материала не одно и тоже. Благодаря анализу отраслевых документов, научных статей, а также общей практике строительства, можно выделить требования (представлены ниже) к изделию и факторам воздействия окружающей среды, которые необходимо соблюдать, для достижения защиты и гидроизоляции фундаментов строения.

1. Расчетный уровень поверхностных вод и степень их агрессивности [5]. Несомненно, что какой бы УПВ не наблюдался при строительстве объекта, для изготовления фундамента здания необходимо использовать качественный бетон. УПВ (верховодки и водоносных горизонтов) также определяет тип фундамента и степень его защиты с учетом создания эксплуатируемого помещений в цокольном этаже. Отправной точкой расчетов должно служить даже не максимальный УПВ за все время наблюдений, а возможность его повышения, выше наблюдаемого, в случае возникновения ЧС. Для этого необходимо оценить вероятность будущих факторов для изменения почвенно – водной конъюнктуры, что является весьма сложной задачей, для этого в качестве соисполнителей должны привлекаться специализированные организации. Прогноз изменения гидрогеологических условий должен выполняться для сооружений I и II уровней ответственности [6], т.е. по факту для всех зданий и сооружений, кроме строений сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения). Согласно указаниям по применению систем защиты сооружений от подземных вод [5] одним из критериев выбора создания гидроизоляционного слоя должно быть понимание как ведут себя подземные воды. Различают низкий, переменный и высокий УПВ.

при низком УПВ возможно обойтись только первичной защитой при любом фундаменте;
при переменном УПВ требования по защите будут зависеть от типа фундамента (сборный, монолитный, бетонный или железобетонный) и первичная защита применяется только при условии герметизации холодных швов, или создания защитных экранов с возможностью их обслуживания. Вторичная защита в большинстве случаев, может выполнятся снаружи, или внутри конструкции;
при высоком УПВ требования к выбору защиты близки к требованиям как и при переменном УПВ, однако с той разницей, что для снижения рисков проникновения подземных вод в сооружение рекомендуется предусматривать комбинированную защиту.

Крайне важно иметь прогноз понижения уровня подземных вод для определения необходимости проведения защитных мероприятий. При устройстве фундамента и его защиты необходимо также учитывать возможность возникновения барражного эффекта, иметь расчет водопритоков и давления подземных вод на подошву фундамента, определится с необходимостью устройства противофильтрационной завесы, дренажа. Учитывать пьезометрический уровень подземных вод. В случае заглубление в грунт, для грунтового потока создается давление пропорциональное разности высот заглубления и плоскости зеркала вод, а в случае с напорными водами, глубине погружения точки от пьезометрической поверхности этих вод. Если данные факторы не учитывать, то в случае с напорными водами возможен прорыв подземных вод, выпор грунтов основания, подъем полов, а с водоносными слоями возможны разрыхление грунтов, размывы, коррозия и другие повреждения фундаментов. Кроме этого, необходимо оценить агрессивность грунтовых вод связанных с их химическим составом [5] (подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций они могут повысить коррозийную активность грунтов, в этом случае должны предусматриваться антикоррозионные мероприятия в соответствии с требованиями [2]), а также свойства грунтов и высоту зоны капиллярного поднятия над уровнем подземных вод.

2. Выбор типа использование подвальных помещений. При выборе создания фундаментов в котловане, с формированием помещения ниже уровня грунта, при защитных мероприятиях, необходимо выполнять условия строительных норм, в зависимости от типа использования данных помещений. Согласно рекомендациям [5,7] не допускаются появление сырости, воды, а также влажных стен техподполий, подвалов и фундаментов в жилых домах (I класс сооружений). При эксплуатации описываемых помещений не будет лишним следить за качеством воздуха. Согласно требованиям соответствующего стандарта [8] помещения общественного и административного назначения делятся на 8 категорий. К каждой из этих категорий обозначены свои требования, устанавливающие параметры микроклимата, а также качества воздуха оптимальные и допустимые. Как правило, в таких подвальных помещениях создаются комнаты технического назначения, для которых минимальные требования по температурно – влажностному режиму составляют 120С, а относительная влажность не нормируется. Однако при устройстве в данных помещениях жилых комнат или комнат бытового обслуживания (например кухни, санузлы и т.д.), требования по качеству воздуха ужесточаются (оптимальная температура минимум 180С, относительная оптимальная влажность воздуха 45 – 30%). Качество воздуха, достигается при выполнении многих факторов, в частности защиты бетона при устройстве гидроизоляции и тепловой защите здания (теплотехническими расчетами, проектированием и реализацией проектов должна быть исключена возможность промерзания конструкций отапливаемых зданий с образованием конденсата [8]). При проектировании защиты от коррозии в новом строительстве необходимо иметь сведения о климатических условиях района [9] и влажностном режиме помещений и среды [10].

3. Правильное проектирование и устройства фундаментов, подразумевает под собой создание изделия достаточной прочности и трещеностойкости. Данные показатели также регламентируются отраслевыми стандартами [2,11,12,13,14]. При выборе типа фундамента крайне важно учитывать тип грунтов (предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов [11]), сейсмичность района, равномерности напластовании грунтов в пределах сооружения, влияния соседнего фундамента, а также нагрузку на фундамент. Требования стандартов по трещиностойкости для всех ж/б изделий (п.7.4.7 [11]) указывают на предельно допустимую ширину при непродолжительном и продолжительным раскрытии трещин (измеряемых в мм) при воздействии газовых, жидких, твердых агрессивных сред. Показатель максимального раскрытия трещин в ж/б конструкции зависит от типа среды, продолжительности воздействия, класса используемой арматуры в конструкции и состоянии напряжения в изделии, и варьирует от 0,05мм до 0,25 мм (в газообразной и твердых средах) и от 0,05мм до 0,2 мм (в жидких средах). Ширина раскрытия трещин в средне¬агрессив¬ной и сильно¬агрессив¬ной среде не допускается, в слабоагрессивной среде не более 0,15 мм. Минимальная толщина защитного слоя бетона (для сборного железобетона) от 20 до 25 мм (в зависимости от марки бетона, степени агресивности и агрегатного состояния среды). Для монолитных конструкций толщину защитного слоя следует увеличивать на 5мм. Грунтовые воды и атмосферные осадки без учета их химического состава всегда рассматриваются как средне – и сильноагресивные по отношению к стальной арматуре при возможной их фильтрации через трещины. В таких случаях требованиями ГОСТа защита от коррозии железобетонных конструкций осуществляется исключе¬нием фильтрации за счет совместного применения методов первичной и вторичной защиты. А если присутствуют растворы хлоридов, то трещины шириной раскрытия более 0,10 (0,05) мм в бетоне защитного слоя железобетонных конструкций не допускаются. Кроме этого, необходимо выполнять требования по выбору марки бетона и толщины защитного слоя в железобетонных конструкциях, в зависимости от концентрации хлоридов в жидкой среде (мг/дм3), и коэффициенте фильтрации почвы. В зависимости от толщины защитного слоя, и выборе марки бетона при строительстве, возможно создать конструкцию, которая может эксплуатироваться в среде, с растворенной в ней хлоридами в концентрации от 500 до 20000 мг/дм3 (так же должен учитываться коэффициент фильтрации почвы). При проектировании зданий и фундамента в целом необходимо просчитывать возможные однократные и циклические нагрузки на фундамент во время всего жизненного цикла здания. При строительстве сооружения из покупных железобетонных изделий массового производства риски при строительстве скорее всего должны быть снижены, так как завод – изготовитель обязан выпускать свою продукцию согласно стандартам (например, изделия должны изготавливать с первичной защитой как для сильноагрессивной среды [1,2] в следствии отсутствия информации о климатической зоне и агрессивности среды в месте применения). С другой стороны, при формировании фундамента из сборного бетона и железобетона, особую роль занимает кладочные растворы при монтаже данных изделий. Эти растворы всегда увеличивают риски инфильтрации воды вследствие того, что отследить качество данных растворов и бетонных работ крайне тяжело. В данном случае вторичная защита бетона становится очень актуальной.

4. Проектирование состава бетонной смеси. Как уже отмечалось выше, создание фундамента из сборного товарного бетона уменьшает риски, связанные с тем, что качество штучных изделий регламентируется заводом – изготовителем и оно понятно и предсказуемо. Другое дело, когда создание фундаментов осуществляется методом заливки в опалубку непосредственно на строительной площадке на заранее подготовленный арматурный каркас. При возведении фундамента, если вторичная защита бетона не предусматривается или просто затруднена необходимо применять хотя бы первичную защиту. Она достигается использованием специальных видов цементов в необходимом количестве, наличию правильно отобранных заполнителей, введением добавок, повышающих стойкость бетона к коррозии и минимального объема вовлеченного воздуха или газа. Кроме этого, при составлении рецептуры бетона также должно учитываться В/Ц отношение. Все эти условия должны привести к необходимому классу бетона по прочности на сжатие, а также марке бетона по водонепроницаемости и морозостойкости (П.7.1 [1]). Кроме этого, необходимо помнить, что общие требования к бетону и конструкции необходимо назначать в зависимости от агрессивности среды с учетом проектного срока эксплуатации здания. Согласно классификации агрессивности степени воздействия (ХС2 [1]), действующих на фундаменты, то для бетона в качестве исходных данных определены следующие минимальные показатели:

максимальное В/Ц 0,6
минимальный класс по прочности В 30
минимальный расход цемента кг/м3 280
морозостойкости бетона конструкций, ниже -20 до - 40 включ. F1300
класс водонепроницаемости - справочные значения, таб. В.1 — В.6, Г.1, Е.З, Е.4, Г.1 ГОСТ 31384 — 2017
вид цемента - справочные значения, таб. Д.3 ГОСТ 31384 — 2017
заполнители (фракционированный щебень и кварцевый песок) - требования по хим. составу, фракции, определены п. 7.4.2 ГОСТ 31384 — 2017
арматура - класс, вид, геометрический размер определены п.7.4.6 ГОСТ 31384

Для повышения стойкости бетона в условиях эксплуатации следует использовать добавки по ГОСТ 24211 – 2008

капиллярный подсос - гидрофобизаторы, пластификаторы и водоредуцирующие добавки;
воздействие сульфатных и хлоридных сред, снижение проницаемости бетона - минеральные добавки в сочетании с пластифицирующими и водоредуцирующими добавками;
повышение морозостойкости бетона - воздухововлекающие, водоредуцирующими, газообразующие, пластифицирующие добавки;
воздействии диоксида углерода, хлоридов - пластифицирующие и водоредуцирующие добавки;
воздействие биологических коррозионно-активных сред - биоциды, в том числе в сочетании с пластифицирующими и водоредуцирующими добавками.

В данных требованиях степень агрессивности неорганических сред определяется такими показателями как: рН среды, бикарбонатная щелочность, концентрацией агрессивной углекислоты, магнезийных солей, аммонийных солей, едких щелочей, сульфатов, нитратов, хлоридов, жидких органических сред

5. Расчет минимальной толщины фундамента. Минимальная толщина фундамента связана с результатами инженерных изысканий, сведений о сейсмичности района строительства, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации, нагрузок, характеристик грунтов. Что касается достаточной толщины бетонной стенки для того, чтобы она начала обладать гидроизоляционными свойства, т.е. полностью исключать процесс инфильтрации воды через свое тело, то это совсем другая сторона вопроса. Для этого необходимо учитывать, следующие допущения: область проникновения воды под действием давления, находится в диапазоне 0-25 мм (см. рисунок), это величина зависит от напора воды, качества бетона и содержания влаги в бетоне.

Рисунок. Cхема взаимодействия воды и бетона фундамента

За областью проникновения воды следует область капиллярного просачивания - примерно через месяц, вода, проникающая в капиллярную систему пор бетона, достигает максимальной величины 70 мм, которая не увеличивается при продолжительной эксплуатации конструкции. Глубина зоны проникновения капиллярной воды зависит от свойств бетона и не зависит от напора воды (при большом давлении воды глубина капиллярной зоны существенно не увеличивается). За областью капиллярного просачивания следует основная область - в ней отсутствует движение воды (пара), количество воды не уменьшается за счет испарения с внутренней стороны и не увеличивается за счет проникновения с наружной стороны. Основная область появляется при толщине бетонного элемента более 200 мм. За основной зоной следует зона высыхания, т.е. поверхность стены в подвале, на ней происходит высушивание бетона до определенной глубины, избыточная влага из бетона перемещается в воздушное пространство. Глубина зоны высыхания зависит от плотности бетона и ограничивается 80 мм. Главным условием для того, чтобы стена являлась полностью непроницаемой для воды необходимо условие, при котором зона высыхания не соединялась бы с капиллярной областью. Это условие достигается, уже при толщине стенки в 200 мм. Естественно, в силу целого ряда причин, фундамент жилых зданий превышает данные значения, что приводит к выводу о невозможности проникновения воды через бетон фундамента [15,16,17].

6. Применение системного подхода. Вышеизложенные критерии первичной защиты бетона не являются достаточными, если не предусмотреть комплексный подход гидроизоляции фундамента, который заключается в правильности оформления холодных (в местах примыкания поверхностей и рабочих разрывов при заливке фундамента) и компенсационных швов, герметизация деталей, выход коммуникаций и т.д. Необходимость и выбор методов защиты стальных закладных деталей и соединительных элементов определяются условиями воздействия окружающей среды, в которой функционируют данные детали и элементы в процессе эксплуатации. Согласно требованиям нормативной документации [1], если конструкция эксплуатируется в условиях воздействия агрессивных сред, то детали и элементы предпочтительно изготовлять из коррозионностойких видов сталей или с защитой металлическими протекторными (в случае контакта открытых металлических изделий в грунте необходимо использовать защитные металлические покрытия, или лакокрасочные по металлизационному слою, или современные лакокрасочные материалы, но при надлежащем обосновании их стойкости к агрессивным воздействиям) покрытиями. В обетонируемых стыках и узлах сопряжений конструкций закладные детали и соединительные элементы допускается использовать из обычных сталей без защитных покрытий, только в случае защитного слоя бетона и мар¬ке бетона по водонепроницаемости не ниже, чем в стыкуемых конструкциях. В цокольной части здания и техническом подполье защиту закладных и соединительных эле¬ментов наружных панелей между собой и панелями внутренних стен следует выполнять по группе, соответствующей степени воздействия слабоагрессивной среде (группа II [1]), т.е. допускается защита тонкими лакокрасочными покрытиями, но при толщине защитного слоя бетона (более W6) не менее 20 мм. Конструкция деформационного шва должна исключать возможность проникания через него агрессивной среды. Герметизацию деформационных швов следует выполнять с помощью компенсаторов из эластичных коррозионностойких материалов, гидрошпонок, герметиков, гидроизоляционных лент.

Следуя логике отраслевых стандартов можно создать надежный фундамент основываясь только на первичной защите. Однако необходимо обладать исчерпывающей информацией по эксплуатации здания не только в настоящий момент, но и на протяжении всего срока жизни данного здания. Кроме этого, необходимо практически идеальное исполнение подрядчиком всех видов работ по гидроизоляции. На практике видно, что существует огромное количество ошибок, связанное с проектирование и устройством фундаментов, что приводит к подтоплению подвалов и разрушение бетона. Более того, данная система гидроизоляции является паропроницаема и поэтому качества воздуха в созданных помещениях (располагающихся ниже уровня грунта) может не удовлетворять требованиям по влажности и следовательно, должно быть предусмотрено усиленное кондиционирование воздуха. Риски существенно можно уменьшить, если еще на стадии строительства, а лучше проектирования, продумать систему вторичной (именно систему, которая не может состоять, по определения из одного материала) и, если требуется, специальной защиты фундаментов здания. Конечно, данная система защиты не спасет, в аварийных ситуациях, например, с образованием трещин в фундаменте, шириной раскрытия от нескольких миллиметров.

В требованиях отраслевых стандартов устройство вторичной зашиты бетона предполагается там, где первичной уже недостаточно. На наш взгляд защита фундаментов именно тот случай. Крайне важно, уделять внимание качеству создаваемого покрытия, это касается как материалов и создаваемых на их основе корректных систем защиты, так и качественный ход работ по нанесению материалов. Данный принцип определен и в требованиях стандартов [1,4,18], а именно - недоступные для систематического осмотра (обследования) участки зданий и сооружений должны быть оборудованы системами и устройствами, обеспечивающими дис¬танционный контроль состояния конструкций, такие конструкции следует проектировать с усиленной защитой от коррозии. Так как фундамент необходимо рассматривать как изделия недоступное для наблюдения (после защиты бетона и устройству гидроизоляции по внешнему контору бетонных плит происходит, как правило, монтаж защитного экрана с последующей обратной обсыпкой грунтом, и дальнейшим устройством отмостки), то ни о каком наблюдение за качеством и целостностью защитного слоя, ровно, как и его обслуживании и восстановлении, не может быть и речи. Кроме этого, в нормативной документации есть указания о том, что для подземных конструкций, вскрытие и ремонт которых в процессе эксплуатации исключены, необходимо применять материалы, обеспечивающие защиту конструкций на весь период эксплуатации, т.е. обладать очень высокими качественными характеристиками.

Корректный выбор решения по гидроизоляции и вторичной защите бетона фундамента основывается на многих факторах, а именно:

необходимо учитывать все источники воздействия агрессивных сред, а именно, УГВ и его потенциальное повышение, наличие водоносных слоев и верховодки, более того, вода может поступать из неисправных инженерных сетей (водопровода, канализации, теплотрассы). Кроме этого, при обосновании в проекте гидроизоляционного материала, необходимо учитывать какую марку по водонепроницаемости (W) будет иметь бетон при нанесении покрытия, так как следует руководствоваться возможным уровнем воды от отметки земли, т.е. воздействие водяного столба при расчетах должно быть равняться глубине котлована, это связано с тем, что в весенний период при промораживании грунта, вода проникает к внешнему контуру строения и создает максимально возможное статистическое давление;
степень агрессивности среды;
физико-механических свойств грунтов, и как следствие такие явления как пучение, чрезмерное увлажнение и увеличение глубины промерзания грунтов. В этом же ряду факторов находится и суффозия- вымывание мелких частиц грунта водным потоком, а также изменение с течением времен;
возможные механические повреждения основания, возникающие в процессе эксплуатации здания, трещинообразование;
решения по гидроизоляции должны рассматриваться комплексно создание защитных покрытий сочетать с отводом воды от здания;
время и место проведение защитных мероприятий;
технико – экономическое обоснование возможных вариантов решений.

В настоящее время существует огромное количество гидроизоляционных и защитных составов. Они разделяются по химической природе образующих веществ, исходному агрегатному состоянию, способу нанесения, толщине нанесения, стоимостью материала и работ. В свою очередь, по требованиям стандартов, и к защитным покрытиям и гидроизоляции применяется ряд требований:

отсутствие капиллярного всасывания,
водонепроницаемость под давлением (до 1атм),
эластичность и сохранение эластичности при отрицательных температурах (до 0,3 мм),
стойкость к выщелачиванию и агрессивной среде,
термическая совместимость с материалом основания,
достаточная адгезия с основанием (не менее 1,0 МПа),
возможное различие температурных деформаций материалов конструкций и покрытий,
паропроницаемость [19].

Согласно нормативной документации [1] и обзору строительного рынка защитные материалы и системы материалов, можно разделить на 3 группы, каждая из данных групп включает в себя несколько типов:

изоляционные покрытия - торкрет-штукатурка: на цементе и с полимерными добавками; битумная: окрасочная, пропиточная, оклеичная; битумно-полимерная: окрасочная, пропиточная, оклеичная; асфальтовая: холодная, горячая, горячая литая; полимерная: окрасочная, оклеичная;
лакокрасочные тонкослойные покрытия - алкидно-уретановые, органосиликатные, кремнийорганические, каучуковые, полисилоксановые, полиуретановые, перхлорвиниловые и поливинилхлоридные, сополимеро-винилхлоридные, хлорсульфированные полиэтиленовые, эпоксидные, эпоксидно-каучуковые, водно-дисперсионные полиакриловые, водно-дисперсионные полиакриловые фосфатные, водно-дисперсионные эпоксидно-акриловые, водно-дисперсионные эпоксидно-каучуковые, водно-дисперсионные полиуретановые;
толстослойные, комбинированные, пропиточно-кольматирующие системы защиты - полиуретановые, каучуковые, хлорсульфированные, полиэтиленовые, эпоксидно-каучуковые, на основе полимочевины, на цементно-полимерной основе (в том числе пропиточно - кольматирующие проникающего действия), на полимерной основе (в том числе пропиточно-кольматирующие проникающего действия)

Рассматривая характеристики и свойства каждой группы защитных покрытий в отдельности, применимо к их функциональности выделяются некоторые особенности.

К группе изоляционных покрытий относятся 13 различных типов составов. Из характеристик этих материалов [1] следует, что из них только два (асфальтовая (холодная и горячая)) типа обладают всеми необходимы качествами для полноценной защиты и гидроизоляции бетона фундамента. Битумная и битумно-полимерная (окрасочные методы нанесения) также приобретают все необходимые свойства при армировании. Перечисленные материалы крайне сложны в нанесении с точки зрения производственной техники безопасности.

К группе защитных лакокрасочных тонкослойных покрытий относится достаточно много типов материалов, различимых в химической природе пленкообразующих веществ. Преимуществом данных продуктов является наличие высокой стойкости к агрессивным средам, недостатком (за исключением хлорсульфированных полиэтиленовых, полиуретановых, каучуковых покрытий) - отсутствие трещеностойкости, поэтому их нельзя рекомендовать в местах, где наблюдение за целостностью покрытий (гидроизоляция фундаментов) невозможно осуществить. Хлорсульфированные полиэтиленовые составы нанесенный на бетон, обладают хорошей адгезией и отличной трещиностойкостью благодаря сочетанию высокоэластичного подслоя и эластичного покровного слоя. Имеется положительный опыт применения однокомпонентных отечественных составов на основе ХСПЭ для защиты бетона несущих конструкций в условиях цехов химических производств [20]. Однако по ряду причин, покрытия на данном виде пленкообразователя не нашли широкого применения в гидроизоляции фундаментов. Полиуретановые и каучуковые покрытия для создания гидроизоляционного слоя представлены на российском рынке несколькими интересными производителями. Однако, данный вид покрытий при тонких слоях как гидроизоляция не работает, необходимо нанесение большой толщины.

Толстослойные систем также достаточно многообразны по природе компонентов, многие из этих покрытий по химической природе образующих веществ пересекаются с тонкослойными покрытиями (см. таб. 2). Полиуретановые, каучуковые, хлорсульфированные были рассмотрены выше. Применение ПЭ покрытий как защитных покрытий (например, на основе активированной ПЭ - пленки [21]) применяются давно в виде пленок, в качестве компаундов для монтажа используются материалы на эпоксидно-каучуковой основе. На современном рынке строительных материалов появляются материалы из сотового полиэтилена высокой плотности (HDPE). Они представляют собой гидроизоляционный мембраны достаточно большой прочности и трещеностойкости, монтаж может производится на цементный клей соответствующего для данных задач класса. Есть также перспективные продукты на основе HDPE с внешним акриловым покрытием и адгезивным самоклеящимся слоем. Также широко представлены геомембраны на основе полиэтилена низкой (LDPE) и высокой плотности. Однако, необходимо отметить, что только геомембраны из полиэтилена высокой плотности стали неотъемлемой частью всех международных стандартов, обязательных при сооружении объектов, где требуется максимально эффективная гидроизоляция. Это связано, прежде всего, с высокой стойкостью этих мембран к длительному воздействию большинства органических и неорганических соединений. В сочетании с наилучшими механическими характеристиками, такими как высокое сопротивление разрыву и относительное удлинение, морозостойкостью и стойкостью к воздействию ультрафиолета достигается высокий стандарт надежности. Эти мембраны могут противостоять практически любым повреждениям из-за подвижек грунта. На практике долговечность этого материала ограничивается лишь сроком службы здания или сооружения. Кроме того, эти ПВП-мембраны не подвержены разрушительному воздействию плесени и бактерий, устойчивы к прорастанию корней деревьев [22]. Тем не менее, при использовании рулонных материалов, которые скрепляются между собой с помощью сварки контроль качества работ и исполнители работ должны иметь достаточно высокую квалификацию и специализированное оборудование, в противном случае швы будут обладь крайне низкими характеристиками (например, при пережоге, швы становятся хрупкими или некачественно проваренные швы) и как следствие, вся мембрана выходит из строя достаточно быстро. Внедрение геомембран для устройства гидроизоляции подземных объемов зданий началось сравнительно недавно. Мембраны могут использоваться при устройстве изоляции от напорных и безнапорных грунтовых вод в подземных гаражах, фундаментах, и других сооружениях.

Пропиточно-кольматирующие материалы достаточно широко представлены на российском рынке, в том числе, и для применения задач по гидроизоляции фундаментов (данные материалы не являются защитным покрытием бетона). Не смотря на то, что некоторые составы обладают эффектом залечивания трещин, надо понимать, что данные материалы не являются эластичными и соответственно не могут в полной мере отвечать условиям защиты бетона фундамента при появлении в нем трещин. Еще одним нюансом применения таких материалов является то, что глубина проникновения данных материалов, а следовательно, и эффективность будет зависеть от водонепроницаемости бетона (и соответственно от пористости, на плотных бетонах с классом W 8 и более применение таких материалов не имеет смысла), кроме этого, образование кристаллов в бетоне при обработке пенетрирующих составов, отвечающих за блокирование воды находится в прямой зависимости от концентрации в бетоне свободной извести, т.е. на карбонизированных поверхностях бетона (что встречается достаточно часто) такая гидроизоляция не будет эффективна. Составы на основе полимочевины, а также цементно – полимерные эластичные композиции – являются превосходными материалами для решения большинства задач по гидроизоляции фундаментов и защите бетона.

В стандарте по защите конструкций от коррозии [1] не представлена информация по покрытиям из поливинилхлорида и полипропилена (на основе данных полимеров изготавливают геомембраны ПВХ [23]) и геомембраны ПП (данные мембраны, в составе систем совместно с дренажем, нашли широкое применение в туннельном и других подземных строениях). Также не рассматривается устройство гидроизоляции с помощью бентонитовых панелей, по причине того, что данные панели не являются защитными покрытиями. Тем не менее, хотелось бы отметить высокие экологические показатели бентонитовых матов и способности к самозалечиванию, которые, конечно, не компенсируют весьма скромные технические данные (расход, прочность, водонепроницаемость и т.д.) по сравнению с передовыми материалами, находящимися на пике технологий, аналогичных для данных задач. Также в перечень стандарта не входят полимерные гидроизоляционные покрытия на основе MS – полимеров, которые можно применять для гидроизоляция конструктивных элементов зданий и сооружений, соприкасающихся с землёй, продукты на основе данных полимеров имеют высокие показатели по способности к перекрыванию трещин.

ВЫВОДЫ

1. Устройство гидроизоляции фундаментов при применении только первичной защиты бетона, возможно только при комплексном подходе, учитывая все существующие и потенциальные негативные факторы воздействия на конструкцию, и основываясь на отраслевых стандартах, создать гидрозащиту всех элементов здания, подвергающиеся воздействию агрессивной среды. Для гарантированного результата защиты бетона и гидроизоляции частей зданий и сооружений необходимо использовать вторичную защиту бетона. Это положение становиться особенно актуально при создании эксплуатированных подвалов и возведения сооружений из сборного бетона и ж/б с помощью кладочных растворов, а также при использовании для строительства железобетона особенно в агрессивных средах – арматура в таких изделиях может коррозировать уже при достаточно малых размерах трещин (0,05мм).

2. При возведении фундаментов из ж/б под воздействием агрессивной среды Следовательно вопрос о создании вторичной защиты, методом нанесения эластичного гидроизоляционного слоя становится особенно актуально. Более того,.

3. При всем многообразии составов для защиты бетона рекомендованных в нормативной документации число покрытий для создании надежной гидроизоляции весьма ограниченно. Необходимо учитывать не только защитные свойства конечного гидроизоляционного покрытия, но еще и адгезию к основанию и трещиностойкость (параметр трещиностойкости покрытия должен подбираться из расчетной величины трещиностойкости основного материала, если возникают подозрения, что величина деформации защитного покрытия будет меньше, чем максимальная ширина раскрытия трещин в сооружении, то необходимо предусматривать применение материалов с более высокими эксплуатационными характеристиками или увеличивать число слоев гидроизоляционного материала или предусматривать местное усиление гидроизоляционной мембраны в зоне образования трещин). Критерии выбора материала, необходимо основывать на корректном подборе покрытия для решения необходимых задач с учетом экономического обоснования. Необходимо помнить о взаимозаменяемости гидроизоляции только на эквивалентные.

4. Вариантов монтажа защитных покрытий в заглублённых частях здания несколько: наружная и внутренняя гидроизоляция, гидроизоляция сэндвичного типа. Однако, при проведении мероприятий по защите здания необходимо помнить, что гидроизоляционные составы лучше работают на позитивном давлении воды и пара. Также необходимо учитывать, что гидроизоляция в конструкции далеко не всегда работает «на растяжение», часто нагрузки на защитное покрытие происходят перпендикулярно плоскости нанесение, т.е. происходит нагрузка «на срез», особенно это актуально, при способе создания защитных покрытиях сэндвичного типа (в таких местах необходимо создавать деформационные швы с подходящими решениям по гидроизоляции данных участков, например, гидрошпонок, гидроизоляционных лент и т.д).

Список используемой литературы

1. ГОСТ 31384 — 2017 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии

2. СП 28.13330.2017 (СНиП 2.03.11-85) Защита строительных конструкций от коррозии

3. СП 72.13330.2016 (СНиП 3.04.03-85) Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии.

4. ГОСТ 32017-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к системам защиты бетона при ремонте.

5. СП 250.1325800.2016 Здания и сооружения. Защита от подземных вод.

6. ГОСТ 27751-2014. Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований Основные положения.

7. МДС 13-17.2000 Методические рекомендации по ликвидации нарушений в содержании в содержании и использовании жилищного фонда и придомовых территорий

8. ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

9. СП 131.13330.2020 Строительная климатология

10. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий

11. СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

12. СП 70.13330.2012 (СНиП 3.03.01 – 87) Несущие и ограждающие конструкции

13. СП 71.13330.2017 (СНиП 3.04.01 – 87) Изоляционные и отделочные покрытия

14. СП 45.13330.2017 (СНиП 3.02.01-87) Земляные сооружения, основания и фундаменты

15. Н.Е. Фурманов. Благоприятный состав бетона для изготовления водонепроницаемых конструкций по системе «Белая ванна»

16.http://nowy.inzynierbudownictwa.pl/zastosowanie-betonu-wodonieprzepuszczalnego-w-tzw-technologii-bialej-wanny-cz-i/

17. И.В. Носков, А.В. Крайванов. Современные материалы проникающего действия, используемые для восстановления гидроизоляции фундаментов зданий и сооружений в построечных условиях.

18. ГОСТ 32016-2012. Межгосударственный стандарт. Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций Общие требования.

19. ГОСТ 33355-2015 (ISO 7783:2011) Материалы лакокрасочные. Определение характеристик паропроницаемости. Метод чашки.

20. https://msd.com.ua/xlorirovannye-polimery/pokrytiya-na-osnove-xlorsulfirovannogo-polietilena/

21. Рекомендации по применению химически стойкой гидроизоляции на основе активированной полиэтиленовой пленки / НИИ бетона и железобетона.

22. Гидроизоляция конструкций, зданий и сооружений / Зарубина Л. П.»: БХВ-Петербург; СПб; 2011

23. ГОСТ Р 56704-2015 Мембрана полимерная гидроизоляционная из поливинилхлорида. Технические условия.

Менеджер по технической поддержке АО МАПЕИ

Баранов Евгений Евгеньевич

+7 (986) 955 15 65

[email protected]

Ключевые слова:
гидроизоляция бетона
защита бетона

—
12099

Автор: @Баранов Евгений