Способ получения защитного покрытия - RU2067533C1

Чертежи

Описание

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 Na₂O• nSiO₂ 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 С₃ А 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%

Реферат

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.

Формула