Способ получения защитного покрытия

 

Изобретение относится к способам получения водонепроницаемых и долговечных защитных покрытий бетонных. железо-бетонных, каменных, кирпичных и металлических поверхностей строительных конструкций любой конфигурации и пространственного положения, как правило, методом безопалубочного "мокрого" торкретирования. С этой целью сначала наносят грунтовый слой повышенной плотности, прочности и вязкости толщиной 8-12 мм с предварительным сплошным омоноличиванием поверхности на толщину 4-6 см, затем на него наносят один или несколько последующих гидроизолирующих высокопрочных слоев толщиной 15-20 мм каждый, при этом для получения грунтового слоя защитного покрытия поверхности используют композицию, содержащую в качестве вяжущего алюминатный портландцемент марки "500" с содержанием трехкальциевого алюмината 12-14% от массы цемента, в качестве заполнителя кварцевый песок фракций менее 0,140 мм и (0,140-0,630) мм, в качестве наполнителя микрокремнезем на основе аморфного диоксида кремния с удельной поверхностью 20-40 м²/г, и дополнительно суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и жидкое стекло. Для формирования последующих слоев защитного покрытия поверхности используют композицию, содержащую в качестве вяжущего алитовый портландцемент марки "500" с содержанием трехкальциевого силиката 60-62% от массы цемента, в качестве заполнителя кварцевый песок фракции 0,315 мм и 0,315-1,250 мм, в качестве наполнителя микрокремнезем на основе аморфного диоксида кремния с удельной поверхностью 20-40 м²/г и дополнительно она содержит суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и комплексную минеральную добавку - продукт повторного совместного помола до удельной поверхности 4,5-5,0 м²/г алюминатного цемента с содержанием трехкальциевого алюмината 12-14% от массы цемента, кварцевого песка с удельной поверхностью 0.5-1,15 м²/г и сульфоалюмината кальция, взятых в соотношении указанных компонентов - цемент : песок : сульфоалюминат кальция = 50:40:10 соответственно. Для получения каждого из слоев защитного покрытия поверхности конструкции, после загрузки приготовления композиции в торкрет-машину устанавливают давление, равное 0,25-0,75 МПа и наносят соответствующую композицию до получения слоя повышенной плотности и вязкости толщиной сначала 4-6 мм для грунтового слоя. 8-10 мм - для последующих слоев, затем в течение 5-7 с снижают давление на 0,05-0,15 МПа и наносят соответствующую композицию до образования грунтового и последующих слоев заданной толщины, с промежуточными выдержками между ними 4-6 ч. 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения высокопрочных водогазонепроницаемых защитных (изолирующих) покрытий внутренних и наружных поверхностей стен, потолков, полов, сводов, емкостей и других бетонных, железобетонных, каменных и металлических конструктивных элементов и устройств зданий и сооружений методом "мокрого" торкретирования, преимущественно при проведении ремонтно-восстановительных работ по герметизации и усилению ограждающих конструкций заглубленных сооружений, как правило, изнутри помещений и без прекращения действующих в них технологических режимов функционирования.

Целью изобретения является расширение области применения способа и повышение эффективности герметизации бетонных, железобетонных, каменных и металлических конструкций с одновременным их прочностным усилением методом "мокрого" торкретирования на основе использования высокопрочных торкретбетонных композиций, сокращения времени и стоимости производства работ и эксплуатационных расходов.

Известен способ торкретирования бетонной смеси на вертикальную поверхность панели, заключающийся в нанесении бетонной смеси с помощью торкрет-бетонной пушки при ее перемещении перпендикулярно направлению одновременно перемещающейся панели [1] Недостатком этого способа является ограниченная область его применения, сложность оборудования для обеспечения взаимноперпендикулярного перемещения торкрет-пушки и бетонируемой конструкции, большие потери смеси на "отскоке" компонентов.

Известен способ бетонирования монолитных конструкций торкретированием аэровзвеси бетонной смеси, включающий ее увлажнение и формирование подвижного кольцевого слоя аэровзвеси бетонной смеси в рабочей камере торкретмашины и пневматическое многоструйное нанесение ее на поверхность, при этом указанный подвижный слой аэровзвеси бетонной смеси разделяют на чередующиеся секторные зоны загрузки и разгрузки [2] Указанный способ требует для его осуществления сложного оборудования и применение специальной рабочей камеры для формирования подвижного кольцевого слоя, чередования зон загрузки и разгрузки в виде секторов и многоструйного нанесения смеси через три сопла на поверхность, что усложняет процесс торкретирования и снижает надежность оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому по цели и технической сущности изобретения является способ нанесения защитных покрытий на наружные и внутренние поверхности стен сооружений путем послойного напыления (набрызга) под давление 0,5-0.6 МПа композиции, содержащей цемент, заполнитель песок, наполнитель молотый пегматит и молотый шлак и известковое молоко, причем соотношение цемента (напрягающего марки "400") к остальным компонентам смеси изменяют от внутренних слоев к наружным с уменьшением доли цемента [3] Недостатком этого способа являются низкие марки композиции по прочности, наличие в слоях микротрещин вследствие усадочных явлений при сушке слоев, что ограничивает область применения данного способа из-за усугубления процесса трещинообразования под воздействием эксплуатационных нагрузок, исключает возможность его применения в случаях, требующих высоких значений прочности, долговечности и полной водонепроницаемости, например, для ограждающих конструкций заглубленных сооружений, эксплуатируемых в условиях повышенной относительной влажности, испарений и капиллярного подсоса влаги, воздействия агрессивных газов, пыли и вибраций.

Указанная выше цель достигается тем, что в способе нанесения защитных бетонных покрытий на поверхности конструкций, включающем послойное напыление (набрызг) под давлением композиции, содержащей цемент, заполнитель и наполнитель, вначале формируют грунтовую основу слой повышенной плотности и вязкости для первого и последующих слоев торкрета путем нанесения под давлением, превышающем на 0,05-0,15 МПа рабочее давление торкретмашины, смеси толщиной вначале 4-10 мм с полным омоноличиванием поверхности, а затем при рабочем давлении 0,2-0,6 МПа окончательно формируют грунтовый и последующие гидроизолирующие, но не более трех, слои толщиной 8-12 мм и 15-20 мм соответственно каждый.

При этом для образования грунтового омоноличивающего слоя поверхности конструкции используют композицию, содержащую в качестве связующего алюминатный портландцемент марки "500" с содержанием трехкальциевого алюмината 12-14% от массы цемента, в качестве заполнителя кварцевый песок фракций менее 0,140 мм и 0,140-0,630 мм, в качестве наполнителя микрокремнезем на основе аморфного диоксида кремния с удельной поверхностью 20-40 м²/г и дополнительно композиция содержит суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и жидкое стекло при следующем содержании указанных компонентов, мас. цемент "500" 28,0-32,0; кварцевый песок фракции менее 0,140 мм 30,5-31,5; кварцевый песок фракции 0,140-0,630 мм 27,0-30,5; микрокремнезем 1,5-2,0; суперпластификатор С-3 0,5-1,5; жидкое стекло 1,5-2,5; вода остальное.

Указанный кварцевый песок (ГОСТ 8736-85) содержит, мас. кварц 46,8-59,4; карбонаты 33,4-37,0; песчаники 3,5-6,5; темноцветные минералы 1,4-3,1; кремень 1,1-7,8; остальное 0-0,8.

Жидкое стекло Na₂OnSiO₂ раствор 50%-ной концентрации, плотностью 1,44 г/см³.

Суперпластификатор С-3 раствор 20%-ной концентрации с плотностью 1,09 г/см³, с содержанием сухого вещества 0,195 кг/л раствора (0,180 кг на 1 кг раствора), соответствует ТУ 6-14-625-80 Минхимпрома СССР и "Рекомендациями по применению добавок суперпластификаторов в производстве сборно-монолитного железобетона", М. НИИЖБ и НИИОМТП Госстроя СССР, 1987.

Вяжущее по ГОСТ 10178-85, вода по ГОСТ 23732-79, добавки по ГОСТ 24211-80 и "Руководству по применению химических добавок в бетоне" (М. 1981).

Для формирования последующих гидроизолирующих защитных слоев покрытия используют торкретбетонную композицию, содержащую в качестве связующего алитовый портландцемент марки "500" с содержанием трехкальциевого силиката 60-62% от массы цемента, в качестве заполнителя кварцевый песок фракций менее 0,315 мм и 0,315-1,250 мм, в качестве наполнителя аморфный микрокремнезем с удельной поверхностью 20-40 м²/г, и дополнительно композиция содержит суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и комплексную минеральную добавку продукт совместного помола до удельной поверхности 4,5-5,0 м²/г алюминатного портландцемента марки не ниже "500" с содержанием трехкальциевого алюмината 12-13% от массы цемента, кварцевого песка с удельной поверхностью 0,5-1,15 м²/г и сульфоалюмината кальция, взятых в соотношении компонентов цемент песок сульфоалюминат кальция 50:40:10 соответственно, при следующем содержании указанных компонентов, мас. цемент "500" 27,5-30,5; кварцевый песок фракции менее 0,315 мм 32,0- 33,0; кварцевый песок фракции 0,315-1,250 мм 24,5-28,5; микрокремнезем 2,0-3,0; суперпластификатор С-3 0,5-1,5; комплексная минеральная добавка 4,5-7,5; вода остальное.

Входящий в комплексную добавку сульфоалюминат кальция имеет следующий химический состав. мас. SiO₂ 1,4; Al₂0₃ 13,1; Fe₂O₃ 0,6; CaO 47,8; MgO 0,5; SO₃ 32,2; остальное 4,6 (нерастворимый остаток).

Представляет собой концентрат порошок с плотностью 2,93 г/см³ и удельной поверхностью (до помола) S_уд 2,3 м²/г.

После совместного помола компонентов минеральная добавка имеет удельную поверхность 4,5-5,0 м²/г.

Формирование гидроизолирующих слоев покрытия с использованием указанной композиции проводят после образования предыдущего грунтового омоноличивающего слоя по истечении времени, равного времени надежного схватывания и начавшегося твердения нанесенного слоя, но не менее 4-6 ч, при тех же технологических параметрах, как и для грунтового слоя защитного покрытия.

Торкретбетонные композиции готовят по интенсивной раздельной технологии с использованием скоростного турбулентного смесителя с целью механической и химической активации компонентов и низкооборотного смесителя для окончательного перемешивания всех компонентов с тем, чтобы за 3-5 мин до начала торкретирования осуществить загрузку смеси в рабочую камеру торкретмашины, при этом очередность загрузки компонентов в смесители, их количество, продолжительность и интенсивность (скорость) перемешивания устанавливают в соответствии с регламентом приготовления мелкозернистых бетонов. В целях обеспечения оптимальной подвижности смесей, исключающей разрыв движущегося под давлением сплошного потока в материальных шлангах, стабилизации уровня воздухововлечения и исключения излишнего водопотребления композиций предусматривают загрузку 1/4 части суперпластификатора в низкооборотный смеситель при окончательном перемешивании, которое заканчивают за 5-10 мин до перегрузки в торкретмашину.

Пример. По технологическому процессу производства торкретных работ проводят подготовку поверхности к безопалубочному торкретированию, готовят торкретбетонные композиции, оборудование и рабочие места и проводят опробование системы торкретирования. С учетом состояния дефектности, места и конфигурации поверхности определяют давление в рабочей камере торкретмашины, величину повышения давления на начальном этапе набрызга, соответствующего периоду придания гидравлической фазе наносимой смеси свойств цементно-коллоидного клея, а также определяют оптимальное расстояние от среза сопла до поверхности с учетом конфигурации выходного потока гидровзвеси торкретной смеси на срезе сопла.

После загрузки композиции в рабочий объем торкретмашины проводят нанесение грунтового омоноличивающего слоя, являющегося основой для следующих гидроизолирующих слоев защитного покрытия, для чего устанавливают рабочее давление, равное 0,2-0.6 МПа, в пределах которого стабилизируют поток гидровзвеси торкретной смеси на срезе сопла, затем в течение 3-5 с повышают давление на 0,05-0,15 МПа и формируют грунтовый слой толщиной 4-6 мм, после чего в течение 5-7 с снижают давление на 0,05-0,15 МПа и продолжают процесс нанесения грунтового омоноличивающего слоя до его проектной толщины 8-12 мм. Минимальный отскок торкретируемой смеси достигается при этом за счет оптимизации когезионных свойств смеси и соотношения наибольших фракций заполнителя к сумме остальных компонентов и регулируется расстоянием от сопла до поверхности.

По истечении времени, необходимого для надежного схватывания и начала набора прочности нанесенного грунтового слоя защитного покрытия, но не ранее, чем через 4-6 ч, проводят нанесение последующих, но не более трех, гидроизолирующих слоев покрытия торкретированием указанной для них композиции, толщиной 15-20 мм каждый.

Нанесение каждого из гидроизолирующих слоев проводят тем же способом, как указано выше для формирования грунтового слоя с выдержкой по времени между началом формирования нового слоя и окончанием формирования предыдущего слоя 4-6 ч.

Для получения защитного покрытия по предлагаемому способу используют композиции при следующих конкретных значениях их составов, указанных в табл. 1.

В составе 1 используют алюминатный портландцемент с долей С₃А 13% В составе 2 используют алитовый портландцемент с долей С₃S 62% Комплексная минеральная добавка содержит алюминатный портландцемент с долей С₃А 13% кварцевый песок и сульфоалюминат кальция в соотношении 50:40:10.

Способ реализуется следующим образом.

В торкретмашину (типа СО-126, СО-165) загружают композицию первого состава (табл.1) и наносят грунтовой омоноличивающий слой покрытия, для чего устанавливают рабочее давление 0,35 МПа и формируют слой толщиной 6 мм, затем снижают давление на 0,1 МПа до рабочего давления 0,25 МПа, при котором продолжают нанесение грунтового слоя до проектной толщины 12 мм, после чего полученный слой выдерживают в течение 6 ч.

По истечении указанного времени в торкретмашину загружают композицию второго состава (табл.1) и наносят гидроизолирующий защитный слой при давлении 0,35 МПа толщиной 10 мм, затем снижают давление до 0,25 МПа и продолжают формирование указанного слоя до проектной толщины 20 мм. При необходимости наносят еще 1-2 гидроизолирующих слоя вышеуказанным способом с промежуточными выдержками в течение 6 ч.

Достигаемые в реализуемом способе технические результаты представлены в табл.2.

Способ обеспечивает также сокращение времени и стоимости производства работ на 30-35% при экономии цемента на 25% Способ нанесения указанных торкретбетонных композиций для получения защитного покрытия обеспечивает оптимальные условия для образования на начальной стадии их торкретирования плотного и вязкого слоя со свойствами цементно-коллоидного клея и с высокой проницаемостью в пустоты, неплотности и поры в местах соприкосновения с бетонируемой поверхностью, что обусловлено также, наряду со свойствами макроструктуры смесей, повышенным давлением торкретирования в его начальной стадии.

В процессе последующего увеличения толщины формируемых слоев при указанных давлениях достигается их непрерывное уплотнение за счет эффекта упаковки и вибрирования компонентов бетонируемой композиции более крупными фракциями, подаваемыми в слой потоком их смеси с различными градиентами скорости и энергии.

Наличие в составе композиций ПАВ, реакционноспособных наполнителей и комплексных добавок, улучшающих в совокупности с остальными компонентами технологические реологические характеристики смесей, обеспечивает инициирование гелеобразования и ускорение гидратации с образованием цементного камня как в растворной, так и в твердой фазе, с некоторым заданным линейным расширением твердой фазы. В силу этого в защитном покрытии достигается компенсация усадочных напряжений твердеющего торкретбетона, препятствующая трещинообразованию при минимальном водопотреблении; развитие микроструктуры цементного камня как высокодисперсной фазы продуктов гидратации с расширяемым каркасом, постоянным увеличением значений плотности, уменьшением эффективных сечений капилляров и условно-замкнутых пор в объеме слоя торкретбетона.

В результате этого способ обеспечивает повышение прочности торкретбетона на 40-60% водонепроницаемости до значений не ниже W 18, морозостойкости F 300-350 циклов, а также сокращение времени и стоимости производства работ на 30-35% при росте производительности труда до 50%

Формула изобретения

Способ получения защитного покрытия на поверхности бетонных, железобетонных, каменных и металлических строительных конструкций методом послойного нанесения под давлением композиции, включающей цемент, заполнитель, наполнитель и воду, отличающийся тем, что сначала наносят композицию для формирования грунтового омоноличивающего слоя покрытия толщиной 8 12 мм, затем композицию для формирования одного или нескольких, но не более трех, гидроизолирующих слоев толщиной 15-20 мм каждый, при этом сначала наносят композицию, включающую алюминатный портландцемент марки "500" с долей С₃А 12-13% от массы цемента, содержащую в качестве заполнителя кварцевый песок фракций менее 0,140 и 0,140 0,630 мм, в качестве наполнителя - микрокремнезем с удельной поверхностью 20 40 м²/г и дополнительно суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанный алюминатный цемент 28,0 32,0 Кварцевый песок фракции менее 0,140 мм 30,5 31,5 Кварцевый песок фракции 0,140 0,630 мм 27,0 30,5 Указанный микрокремнезем 1,5 2,0 Суперпластификатор С-3 0,5 1,5 Жидкое стекло 1,5 2,5
Вода Остальное
а затем композицию, включающую алитовый портландцемент с долей 60 62% от массы цемента, содержащую в качестве заполнителя кварцевый песок фракций менее 0,315 и 0,315 1,250 мм, в качестве наполнителя микрокремнезем с удельной поверхностью 20 40 м²/г и дополнительно суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и комплексную минеральную добавку продукт совместного помола до удельной поверхности 4,5 5,0 м²/г алюминатного портландцемента с долей C₃A 12 14% от массы цемента, кварцевого песка с удельной поверхностью 0,5 1,15 м²/г и сульфоалюмината кальция в соотношении 50 40 10 соответственно при следующем содержании компонентов композиции, мас.

Указанный алитовый цемент 27,5 30,5
Кварцевый песок фракции менее 0,315 мм 32,0 33,0
Кварцевый песок фракции 0,315 1,250 мм 24,5 28,5
Указанный микрокремнезем 2,0 3,0
Суперпластификатор С-3 0,5 1,5
Указанная комплексная минеральная добавка 4,5 1,5
Вода Остальное
причем композицию для формирования грунтового омоноличивающего слоя наносят вначале под давлением 0,25 0,75 МПа до получения толщины слоя покрытия 4 6 мм, затем в течение 5 7 с 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 ч и наносят композицию для формирования гидроизолирующего слоя покрытия вначале под давлением 0,25 0,75 МПа до получения толщины слоя 8 10 мм, после чего в течение 5 7 с 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 промежуточными выдержками в течение 4 6 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 11.08.2004

Извещение опубликовано: 10.10.2005        БИ: 28/2005

---