Гидроизоляция и защита бетона сборных фундаментов при реконструкции и ремонте зданий частной застройки. Технологии и материалы компании МАПЕИ

УДК 69

Баранов Евгений Евгеньевич Менеджер по технической поддержке АО МАПЕИ, 142800, Россия, Московская область, г. Ступино, ул. Академика Белова, 5, e.baranov@mapei.ru. Официальные дистрибьютеры АО МАПЕИ, компании ООО «Вакутек», ООО «Полимерпол», г. Тольятти, ул. Борковская ул., 74Б.

Возведение фундаментов из сборного бетона нашло широкое применение в отечественном домостроение при частной застройке малоэтажного строительства одноквартирных и многоквартирных домов. Особая привлекательность данной технологии казалась при индивидуальном строительстве в конце прошлого, начале нашего века. Непродуманные технические решения, а также отсутствие проектного решения конкретного объект, низкое качество строительных материалов и квалификации рабочего и технического персонала привело в настоящее время к кумулятивному эффекту нарушение гидроизоляционных свойств подвалов при эксплуатации данных объектов. Целью данной статьи автор ставит освещение практического применения материалов и технологии кампании МАПЕИ, реализуемых на практике и доказавшие свою надёжность.

1. Постановка проблемы

рис. 1 Подтопление подвального помещения из – за нарушения гидроизоляции фундамента

Блоки бетонные для стен и подвалов выпускаются на производственных площадках и должны соответствовать нормам отраслевого стандарта. Казалось бы, такие изделия как блоки ФБС (сплошные), специально разработаны и выпускаются для создания фундаментов с формированием технического этажа ниже уровня грунта. Почему же возникают ситуации как показано на рис. 1?

В общем смысле скопление воды и влаги в подвальных помещениях может возникать в следствии нескольких причин, как правило это совокупность нескольких факторов:

  1. Нарушение или отсутствие должной системы вентиляции.
  2. Нарушение или отсутствие гидроизоляции подвальных помещений.
  3. Образование трещин в теле фундамента.
  4. Нарушение или отсутствие работы дренажной системы.
  5. Повышение уровня грунтовых вод.
  6. Отсутствие водосборных приямков в технических помещениях теплового пункта или котельной.
  7. Протечки наружных и внутренних сантехнических сетей.
  8. Пробивка фундаментов в области ввода инженерных сетей или их неправильная организация при строительстве.
  9. Корни деревьев и повышение культурного слоя.

Рис. 2 Проникновение воды через бетон через бетон

Чтобы решить любую проблему необходимо установить источник данной проблемы. Согласно теории научного подхода [1] блоки для стен и подвалов соответствуют всем требованиям научного обоснования. Согласно теории проникновения влаги в тело бетона (рис. 2) область проникновения воды под действием давления — величина проникновения находится в диапазоне 0-25 мм, зависит от напора воды, качества бетона и содержания влаги в бетоне. 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). Основная область — в основной зоне 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. В данном случае зона высыхания не соединяется с капиллярной областью. Область высыхания — на внутренней стороне 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. Данная теория положена в основу так называемой технологии «Белая ванна», которая не предусматривает отказ при строительстве без гидроизоляции.

Согласно теории, при толщине бетона от 200 мм (при соответствующей марке бетона) проблем с фильтрации воды не должно возникать в принципе. Конечно, прочные характеристики блоков ФБС по классу бетона прочности на сжатие, скромнее, чем в рассматриваемом примере и составляют В7,5 – В15. Однако при используемой толщине блоков для фундаментов, минимум 400 мм, данных прочностных характеристик достаточно, чтобы замкнуть область капиллярного просачивания.

Однако фундамент формируется не только из блоков ФБС, но и кладочного раствора, служащего для монтажа блоков. Вид вяжущих для формирования кладочных растворов при монтаже блоков ФБС должны соответствовать вещественному составу, представленным в Таб.1 [2]

Таблица 1. Выбор вяжущего для создания кладочных растворов.

Условия эксплуатации конструкцийВид вяжущего
фундаменты, возводимые в маловлажных грунтах.Портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент, цемент для растворов, известково-шлаковое вяжущее
фундаменты, возводимые во влажных грунтахПуццолановый портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, шлакопортландцемент, портландцемент, цемент для растворов, известково-шлаковые вяжущие
фундаменты при агрессивных сульфатных водахСульфатостойкие портландцементы, пуццолановый портландцемент

Марочная прочность и состав кладочных растворов зависит от влажности грунтов и уровня грунтовых вод (Таб. 2) [2]. Марка раствора по морозостойкости должна соответствовать F10 — F200 [3].

Таблица 2. Вещественный состав и марочная прочность кладочных растворов.

Вид составов и условия примененияМарка раствора
Составы цементно-известковых и цементно-глиняных растворов для фундаментов в маловлажных грунтахМ 10 – М 300
Составы цементно-известковых и цементно-глиняных растворов для фундаментов во влажных грунтахМ 10 – М 300
Составы цементных растворов для фундаментов ниже уровня грунтовых водМ 50 – М 300

Вода для приготовления раствора должна соответствовать качественным показателям и количественным нормам, согласно ГОСТ [4]:

  1. содержание растворимых солей;
  2. ионов SO42-;
  3. ионов CI ;
  4. количество взвешенных частиц;
  5. общее содержание в воде ионов натрия Na+ и калия К+;
  6. содержание нитратов, сульфидов, сахаров, фосфатов, свинца и цинка;
  7. следы нефтепродуктов, масел и жиров;
  8. водородный показатель воды pH;
  9. окисляемость воды;
  10. интенсивности запаха и окраска воды;
  11. концентрация пенообразующих поверхностно-активных веществ;
  12. наличие грубодисперсных примесей;
  13. наличие гуминовых веществ.

Как видно из приведенных норм, к марочной прочности и морозостойкости кладочных растворов предъявляются требования в очень широком диапазоне. Более того, прочность на сжатие даже, согласно нормам, практически всегда будет ниже прочности основных конструктивных элементов строения – блоков ФБС. Напротив, требования по качеству воды, достаточно объемны, что связан, скорее всего, с применением данного документа для самого широкого спектра задач.

В отличии от блоков ФБС, которые изготавливаются на производстве и подвергаются всему комплексу контрольных операций, определяющие их качество, строительные растворы при монтаже, увы, часто не позволяют в достаточной мере обеспечить надежность сооружаемой конструкции в плане гидроизоляции. Именно холодные швы бетонирования, возникающие при монтаже блоков с помощью кладочных растворов, а также некачественно организованные места ввода коммуникаций, определяют негерметичность фундаментов.

2. Технологии и материалы компании МАПЕИ

Вследствие того, что данный обзор не подразумевает описание создания различных видов и типов наружной гидроизоляции, мы предлагаем выполнить герметизацию подвальных помещений с помощью герметизации холодных швов.  Суть данного мероприятия сводится к тому, чтобы расчистить весь кладочный раствор на глубину порядка 40 мм и зачеканить данные штробы ремонтным материалом. Холодный шов примыкания пол/стена и стена/стена также необходимо загерметизировать с помощью создания галтели из ремонтного материала, а затем нанести обмазочную гидроизоляцию сплошным слоем минимум 2 мм по всем поверхностям помещения. Ремонтные материалы предлагаем использовать следующие: Mapegrout Thixotropic, Mapegrout T40, Mapegrout 430, Mapegrout 230, а гидроизоляцию Planiseal 88.

При выборе ремонтных материалов всегда следует учитывать [5]:

1. Совместимость ремонтного материала с телом бетона ремонтируемой конструкции. Ремонт предполагает создание композитной системы, основными элементами которой являются, тело бетона существующей конструкции, контактная поверхность и ремонтный материал. В связи с этим выбранный ремонтный материал должен обеспечить прочностные характеристики и совместимость с телом бетона существующей конструкции, что является гарантией качества ремонта. Совместимость -это соответствие физико-механических и химических характеристик ремонтной и существующей систем. Это соответствие является обязательным, так как ремонтная система должна выдерживать все усилия и напряжения, возникающие в процессе эксплуатации, не теряя своих заявленных характеристик и не разрушаясь от воздействия внешних агрессивных факторов, действующих в конкретных условиях окружающей среды в течение заданного времени.

2. Коэффициенты линейного расширения ремонтного состава и ремонтируемого бетона должны быть одинаковы.

3.  Применение бетонов из сухих ремонтных смесей предпочтительнее вследствие того, что выполняются небольшие объемы ремонтных работ, неудобности доставки бетонной смеси автобетоносмесителем к месту проведения работ, более того бетонные смеси и растворы, приготовленные на месте производства работ методом смешивания инертных материалов, цемента и воды, не обеспечивают получение требуемых прочностных и гидроизоляционных свойств материалов.

Принципиально схема по гидроизоляции межшовного пространства стыков между блоками ФБС включает в себя технологические операции:

  • демонтаж старого кладочного раствора
  • нанесение ремонтного состава в стыках между блоками ФБС
  • создание галтель на углах примыкания (выполняется с помощью ремонтных материалов).

Данная методика ремонта удовлетворяет требования отраслевого стандарта [6] по защите заглубленных зданий и сооружений. Согласно принципам, вторичная защита бетона, относится к типу В (тип А – первичная защита, тип С – специальная) и может быть выполнена в различных вариантах (Рис 3). Внутренняя гидроизоляция относится к типу В – 3 и может применяться на сборном бетоне при низком и переменном уровне вод. Тип В – 3 для высокого уровня вод применим в сооружениях для наружного контура типа «стена в грунте» или в котловане из монолитных железобетонных конструкций, или для наружного контура, устраиваемого закрытым способом. Однако, как показала практика, что если зачеканку холодных швов бетонирования производить ремонтными составами на всю высоту подвального помещения, т.е. выше уровня грунтовых вод, то инфильтрация воды не происходит даже при высоком уровне грунтовых вод в сборном бетоне.

рис. 3 Вторичная защита — тип В. а) наружная гидроизоляция; б) гидроизоляция сэндвичного типа; в) внутренняя гидроизоляция.

При производстве работ по герметизации холодных швов крайне важно помнить о возможном повышении уровня грунтовых вод в следствии барражного эффекта.

Барражный эффект – это подъем уровней перед преградой по потоку и снижением за ней, вследствие перекрытия фильтрационного потока подземных вод (Рис 3,4). В зависимости от гидрогеологических характеристик перекрытого водоносного горизонта и габаритов инженерного сооружения величина подпора может изменяться от нескольких сантиметров до метров. В настоящее время существуют методики расчета данного эффекта, компьютерное моделирование [7].

рис. 4 Изменение режима подземных вод. Барражный эффект. 1 – до возведения здания, 2 – после подпора их фундаментом

рис. 5 Расчет барражного эффекта

Как видно из модели, уровень грунтовых вод относительно естественных условий может повышаться (теплые оттенки), или снижаться (холодные оттенки) на различную величину (подписи на изолиниях в метрах: отрицательные значения – подъем, положительные – опускание).

Именно вследствие данного эффекта, а также непредвиденных рисков необходимо создание сплошной гидроизоляции стен (на вся высоту этажа) и пола, даже, если фильтрация воды на момент ремонта наблюдается только на холодном шве пол/стена (рис. 5,6).

3. Материалы для производства работ

Mapegrout Thixotropic, Mapegrout T40, Mapegrout 430, Mapegrout 230 —  готовые к применению материалы в виде сухой смеси, созданные на основе высокопрочного цемента, фракционированного песка и специальных добавок, содержат полимерную фибру (Таб. 3).

Таблица № 3. Характеристики ремонтных материалов.

Название материаловМетод тестаMapegrout ThixotropicMapegrout T40Mapegrout 430Mapegrout 230
Характеристики
Декларация соответствия ГОСТуГОСТ Р 56378РОСС RU Д -RU. РА01.В. 04942/24РОСС RU Д-RU. РА01.В. 06020/24РОСС RU Д-RU. РА01.В. 07030/24РОСС RU Д-RU. РА01.В. 22081/22
Класс в соответствии с ГОСТ и ENГОСТ Р 56378,EN 1504-3R4R3R3R2
Толщина нанесения за один слой, мм 10 – 50  10 – 35  10 – 35  5 – 40  
Предел прочности на сжатие (МПа) через 24 часаГОСТ 307443887
Предел прочности на сжатие (МПа) через 28 днейГОСТ 3074470403020
Предел прочности на растяжение при изгибе (МПа) через 28 днейГОСТ 3074411765
Прочность сцепления с основанием (МПа) через 28 днейГОСТ Р 563782,8> 2> 21,5
Долговечность адгезионного соединения контактной зоны после циклов воздействия: – замораживание / оттаивание в солях – замораживание / оттаивание на воздухе – тепловой удар – эффект «грозового ливня»ГОСТ Р 563782,4> 1,5> 1,5
Водопоглощение при капилярном подсосе (кг/м2 ·ч0,5):ГОСТ Р 582770,1< 0,2< 0,4< 0,2
Марка по морозостойкостиГОСТ 10060F2 300F2 300F2 200 
Марка по водонепроницаемости в возрасте 28 днейГОСТ 12730.5W 20W 16W 16W 12

Planiseal 88 – осмотический цементный состав для гидроизоляции кирпичных и бетонных конструкций. (Таб. 4).

Таблица № 4. Характеристики гидроизоляционного материала.

ХарактеристикиМетод тестаЗначения
Прочность на сжатие (МПа) ГОСТ 30744-2001> 5 (через 24 часа) > 25 (через 28 дн.)
Прочность на растяжение при изгибе (МПа)ГОСТ 30744-2001 EN 196/1> 1,5 (через 24 часа) > 6,0 (через 28 дн.)
Прочность сцепления с бетонным основанием (МПа)ГОСТ 28574 -2014 EN 1542> 2 (через 28 дн.)
Водопоглощение, %ГОСТ 12730.3– 782,3
ВодонепроницаемостьГОСТ 31383-2008W14 при прямом давлении W8 при обратном давлении
Морозостойкость покрытияГОСТ 31383-2008300

Как видно из представленных показателей ремонтных материалов и гидроизоляции данные материалы обладают всем необходимым набором характеристик для решения задач по гидроизоляции негерметичных холодных швов.

3.1. Производство подготовительных работ

Удалите старый кладочный раствор, используя легкий перфоратор, игольчатый пистолет, на глубину минимум 40 мм. Затем ремонтный участок должен быть очищено от пыли, крошащихся частиц и т.д. Для идеальной очистки поверхности участка от грязи и пыли рекомендуется использовать сжатый воздух компрессора и воду под давлением от водоструйной установки. Подготовленную поверхность бетона тщательно увлажнить в течение 30-60 минут до нанесения ремонтного состава. Насыщение водой поверхности необходимо производить с периодичностью каждые 10-15 минут, в зависимости от температуры окружающего воздуха. К моменту укладки ремонтного состава основание должно быть влажным, но не мокрым (избыток воды удалить губкой или сжатым воздухом).

3.2. Производство работ по нанесению ремонтного состава

Для правильного приготовления бетонной смеси следует непосредственно перед смешиванием открыть необходимое количество мешков. Залить в смеситель минимальное количество воды в зависимости от способа нанесения, включить смеситель и непрерывно засыпать ремонтный состав.  Перемешать в течение 1-2 минут, пока не исчезнут комки, и смесь не станет однородной, остановить смеситель на 1 минуту, очистить стенки смесителя от налипших остатков сухой смеси, при необходимости, добавить воды (в пределах количества, указанного выше), включить смеситель и снова перемешать в течение 2-3 минут, до получения однородной консистенции.

рис. 6, 7 Герметизация швов бетонирования с помощью ремонтных составов МАПЕИ

Для замешивания небольшого количества смеси разрешается использовать низкооборотную дрель с лопастной насадкой. В этом случае перемешивание производится в течение 5-6 минут до получения смеси однородной консистенции, после чего выдерживается пауза в течение 1 минуты и вновь производится перемешивание в течение 2-3минут. Перемешивание смеси вручную не допускается, так как потребуется большее количество воды, что приведет к потере заявленных показателей и образованию усадочных трещин. Ремонтные составысохраняют удобоукладываемость в течение прибл. 1 часа при +20°C.

Выравнивание поверхности производят ручным инструментом (мастерок, гладилка, кисть) сразу после укладки смеси. Обработку поверхности теркой можно начинать после того как состав начал схватываться, примерно через 50-60 минут (при температуре +200С)когда при нажатии на поверхность рукой, пальцы не утопают, а оставляют легкий след.

Работы следует проводить при минимальной суточной температуре наружного воздуха и температуре поверхности основания не менее +5°С и не более +35°С.

3.3. Создание галтель

Для более надежной герметизации холодных швов, а также с целью равномерного нанесения обмазочной гидроизоляции (места примыкания стена / пол, стена / стена) необходимо выполнить галтель из ремонтных материалов достаточной толщины после оштукатуривания стен, в дальнейшем на стены и на галтель наносится слой защитного гидроизоляционного материала (см. чертеж).  Работы выполняются ремонтным материалом, описанных выше, все подготовительные работы, а также правила работы с ремонтными материалами сохраняются.

3.3. Нанесение гидроизоляционного состава

Вылейте 5,25-5,75 литра воды в подходящую емкость и медленно высыпьте Planiseal 88, одновременно перемешивая механическим миксером. Тщательно перемешайте в течение нескольких минут, очищая стенки и дно емкости от осевшего порошка и вовлекая его в смесь, до получения полностью однородного раствора без содержания комков. Дайте раствору отстояться в течение 10 минут, снова перемешайте и наносите. Наносите Planiseal 88 с помощью кисти, шпателя или распылением. При нанесении кистью необходимо наносить 2-3 слоя. Убедитесь, что предыдущий слой достаточно высох перед нанесением следующего, как правило 5-6 часов, в зависимости от окружающей температуры и впитываемости основания. В целях обеспечения качественной адгезии между слоями рекомендуется не превышать 24-часовой срок ожидания. Общая толщина Planiseal 88 должна быть примерно 2-3 мм.

ВЫВОДЫ

  1. Разработанные строительные материалы компании МАПЕИ позволяют применять технологии по реконструкции подвальных помещений с целью восстановления гидроизоляционных свойств заглубленных фундаментов.
  2. Необходимо помнить, что при нарушении гидроизоляционных свойств фундаментов необходимо выполнять гидроизоляцию с наружней стороны фундамента, где действует прямое давление воды, описанная в статье технология применима, когда восстановление с наружной стороны не может быть осуществлено по различным причинам.
  3. Гидроизоляция сооружений должен носить комплексный подход – помимо вторичной защиты бетона, необходимо предусматривать первичную защиту и специальную, герметизацию ввода коммуникация, отвод воды, возведение отмостков, создание вентиляции и теплоизоляции и т.п.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Электронный ресурс – Режим доступа:   http://nowy.inzynierbudownictwa.pl/ zastosowanie-betonu-wodonieprzepuszczalnego-w-tzw-technologii-bialej-wanny-cz-i/
  2. СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных: М 1999 г.
  3. ГОСТ 28013—98     Растворы строительные. Общие технические условия
  4. ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия.
  5. Разработано: ОАО «НИЦ «Строительство», НИИЖБ им. А.А. Гвоздева / Ремонт бетонных и железобетонных сооружений. Руководство по применению материалов MAPEI для общего назначения/ М.:2020
  6. СП 2&0.1325800.2016 Здания и сооружения. Защита от подземных вод: М 2016 г.
  7. Электронный ресурс – Режим доступа: https://ansdimat.com/Ru/backwater_effect/