Проникающая гидроизоляция была изобретена полвека назад, однако для российского рынка строительных материалов это относительно новый продукт. Появившись в РФ в начале девяностых, проникающая гидроизоляция с тех пор становится все более популярным и востребованным материалом. Ее уникальные свойства продлевают жизнь бетонным и кирпичным конструкциям, обладают «лечебным» эффектом, а срок службы обработанной и восстановленной конструкции в некоторых случаях соизмерим со временем ее полной эксплуатации.
Климатические особенности России, и в частности Западной Сибири, обусловили особые требования, предъявляемые к строительным материалам. Высокая влажность в сочетании с низкой температурой относительно быстро разрушает даже такой, казалось бы, прочный и долговечный материал, как бетон. Основными факторами в разрушении строительных конструкций подземных и заглубленных сооружений являются воздействие воды, насыщенной хлоридами, двуокисью углерода и другими агрессивными веществами, а также действие отрицательных температур. По данным многолетних исследований, до 95% подземных и заглубленных сооружений имеют отказы по гидроизоляции, которые происходят на ранней стадии эксплуатации и способствуют ускоренному износу железобетонных конструкций.
Проблема гидроизоляции зданий и сооружений очень актуальна, причем не только в процессе самого строительства, но и в период дальнейшей эксплуатации. 90% новых жилых зданий включают эксплуатируемые подвальные помещения (магазины, парковки и т. д.). Город уплотняется, земля дорожает — сооружения растут не только вверх, но и вниз. А чем ниже — тем более актуален вопрос защиты от проникновения воды.
На сегодняшний день практически 75-80% сооружений, а подземных — и все 100%, после определенного периода эксплуатации, которая зачастую меньше проектного срока службы, имеют нарушенную гидроизоляционную систему. Ее восстановление представляет собой весьма сложную инженерную задачу.
Результатами отказа гидроизоляционной мембраны в подземных сооружениях могут быть:
- Увеличение прямых затрат на поддержание конструкций.
- Сокращение срока службы сооружения в 1,5-5 раз.
- Изменение эксплуатационной среды внутри сооружения.
- Повышение опасности травматизма рабочих, занятых на ремонтно-строительных работах.
- Увеличение вероятности возникновения аварийных ситуаций.
- Сокращение срока службы эксплуатационного оборудования.
- Ухудшение условий труда работников службы эксплуатации.
- Уменьшение прибыли от эксплуатации сооружения.
Как работает проникающая гидроизоляция
Использование устаревших материалов, известных еще с 50-х годов прошлого столетия, в большинстве случаев не дает желаемого эффекта считает Владимир Букин, руководитель отдела продаж Группы компаний «Кальматрон»: «А сдавать объекты в „сыром виде“ в наше рыночное время себе дороже. Подмоченная репутация — плохой аргумент в борьбе за покупателя».
«Современные конструкции в значительной степени отличаются от новостроек 30-40- летней давности, — говорит Иван Прилепский, менеджер компании ЗАО „Ирбис-Строй“. — Более высокие требования, предъявляемые к современным строительным материалам, направлены на обеспечение долговечности и безопасности более сложных зданий и конструкций. И это очевидно! Но зачастую при проектировании или строительстве предпочтение отдается менее совершенным, менее эффективным, но более знакомым или привычным материалам. И причиной тому является консервативность отечественного строительного рынка. Безусловно, такой подход не допустим. Появление на российском рынке строительных материалов с более высокими характеристиками и принципиально другим механизмом действия, десятилетиями с эффективностью используемых в мировой строительной отрасли, к которым относится и проникающая гидроизоляция „Пенетрон“, во многом обеспечило решение задач, связанных с созданием надежной и долговечной гидроизоляции для конструкций различного назначения».
В мировой практике для создания гидроизоляционных мембран чаще всего используются минеральные материалы капиллярного (кальмирующего) действия.
Проникающие материалы представляют собой составы, в которых используются различные сочетания специальных химических добавок, фракционированного очищенного песка и цемента. При затворении готового материала водой и нанесении его на бетон реакционноспособные химические соединения вступают в контакт со свободной известью и влагой в субстрате. Эта реакция вызывает появление кристаллических образований в капиллярах и порах бетона или раствора, которые предотвращают поступление воды. Для успешного проникновения состава в бетон его поверхность должна иметь открытую и чистую поровую структуру.
Мембраны, полученные с помощью проникающих материалов, обладают высокой паропроницаемостью и эффективны при использовании их, как со стороны позитивного, так и со стороны негативного воздействия воды. Нанесение их производится на влажную поверхность конструкции с помощью кисти, щетки, мастерка, полутерка или напылением. При этом проникающие материалы образуют единое целое с субстратом, проникая в него и затвердевая единым монолитом.
В условиях ремонта или выполнении работ изнутри сооружения, работающего под воздействием негативного давления воды, предпочтение всегда отдается проникающим гидроизоляционным материалам, которые эффективно работают даже против давления воды извне. Фильтрация воды через тело конструкции полностью прекращается. При этом воздушный обмен сохраняется, конструкция «дышит».
Важно то, что это не просто гидроизоляция, какой мы привыкли ее представлять (мягкая, легко прокалываемая или сдираемая), а еще и серьезный ремонтный состав. Прочность на сжатие от 25 Мпа и до 50 Мпа. Зубилом и молотком и то с трудом можно попытаться сбить отремонтированные участки. И даже после этого не «потечет». Проникающие материалы не просто защищают конструкцию поверхностно, но и еще в виде уплотняющих кристаллогидратов «сидят» внутри матрицы бетона. Добиться повторной протечки воды через конструкцию можно будет только с помощью отбойного молотка или сильных деформации.
Особенности применения
По словам Владимира Букина, компанией «Кальматрон» совместно с ведущими специалистами НИИ строительных материалов при Томском архитектурном университете еще в 2003 году были разработаны собственные эффективные технические решения по восстановлению и реконструкции зданий с помощью производимых ими материалов. Данные типовые решения используются и по сегодняшний день, а тогда они были востребованы на ремонте объектов Томска накануне его 400-летия.
На сегодняшний день наиболее распространенным способом создания гидроизоляционной мембраны является применение многослойного покрытия из рулонных наплавляемых, оклеечных и механически закрепленных материалов. Существует также тенденция применения однослойных рулонных покрытий, чаще всего наплавляемых. Широкое внедрение их затруднено сложностью укладки на вертикальных поверхностях, особенно влажных, трудоемкостью укладки при сложном профиле конструкции, а также в ограниченном пространстве.
Основной критерий качества материалов в подземных условиях — долговечность. К сожалению, и в мировой практике создания гидроизоляционных мембран из рулонных материалов не решены задачи по контролю качества и надежности их работы. В подземных сооружениях швы между рулонами в мембране подвергаются усилию сдвига. Это особенно характерно при наличии грунтового пригруза при засыпке пазух котлована и отсутствии или плохом качестве экрана, защищающего мембрану. При укладке рулонных материалов неизбежными оказываются многочисленные швы и соединения внахлест. Эти материалы не обладают способностью полностью воспроизводить все контуры конструкций. Также основной эксплуатационной проблемой является низкая ремонтнопригодность мембран. Обычно невозможно вскрыть сооружение и заменить мембрану в днище.
Гидроизоляционная система сооружений страдает главным образом от систематической и дифференциальной конденсации. Пары воздуха проникают в бетон и конденсируются под гидроизоляционной мембраной и отрывают ее. Кроме того, если мембрана потеряла сцепление с субстратом, то любой дефект, имеющийся в ней, может способствовать протечкам воды.
«Создается парадоксальная ситуация, — отмечает Владимир Букин, — экономятся средства на гидроизоляционных материалах и работах, стоимость которых обычно не превышает 2-3% от сметы, а убытки от плохого качества материалов и работ могут быть в десятки раз больше. Иногда выходит из строя и все сооружение».
При засыпке котлована или обваловки сооружения требуется использование специальных защитных мероприятий. Помимо того, что поверхность, на которую наносится материал, должна быть ровной, чистой, сухой, без выступов и впадин, пыли, грязи, масел, краски и т. п., но и влажность субстрата должна быть менее 5%.
Другой распространенный способ — использование материалов жидкого нанесения на основе органических вяжущих (чаще всего это растворы на основе битумов, каучуков, и т. п.). Существуют материалы холодного и горячего нанесения. К последним относятся составы на основе битума. Нанесение жидких гидроизоляционных материалов производятся со стороны позитивного воздействия воды, и перед обратной засыпкой они требуют обязательной защиты, которая может быть выполнена в виде защитных стенок, применением плоских дренажей, теплоизоляции и т. д. Поверхность конструкции бетона должна быть структурно прочной и сухой. Влажность конструкции не должна превышать 5%. Наличие влаги приводит к образованию пузырей, а низкая прочность субстрата или неудовлетворительная адгезия к нему способствует отслоению мембраны. При этом происходит загрязнение воды углеводородами — битумные материалы разрушаются.
Для условий России одним из наиболее важных свойств гидроизоляционных мембран является их устойчивость к изменению температур. Проблема заключается в том, что коэффициент температурного расширения материалов на битумной основе сильно отличается от этого показателя для бетона. Как правило, на материалы жидкого нанесения отрицательно действует ультрафиолет и нагрузки от пешеходного движения и транспорта. В то же время при использовании этих материалов в условиях строительной площадки трудно обеспечить необходимую равномерность и однородность их нанесения толщиной 1,2-1,5мм. Материалы имеют в своем составе токсичные и опасные химические вещества.
Таким образом, традиционные материалы и методы устройства гидроизоляции имеют массу минусов. Проникающая гидроизоляция способна решить многие из них положительно. При строительстве новых монолитных бетонных сооружений она оказывается особенно эффективной. Для нее не требуется, чтобы субстрат был сухим, а также, чтобы до ее нанесения произошло полное вызревание бетона. Благодаря этому отпадает необходимость в водопонижении, дренаже и борьбе с влажностью конструкций во время строительства. Используя проникающую гидроизоляцию, можно обеспечить экономию средств за счет применения более дешевых бетонов, повышая их проницаемость не менее чем на четыре ступени — на Западе именно так и делают.
«использование современных высокоэффективных материалов, — говорит Иван Прилепский, — значительно повышает надежность и долговечность строений, а высокая технологичность таких материалов практически полностью исключает влияние человеческого фактора на гарантированный результат. Все вышеперечисленное относится к различным материалам и технологиям, в т.ч. и к проникающим материалам, как к технологии, в значительной степени степени превосходящей по своим свойствам любые другие способы защиты, будь то наплавлению рулонных материалов, обмазка бетона битумосодержащими материалами и т.д.»
Проникающие материалы обладают также выраженными пассивирующими (защищающими от ржавления) действиями по отношению к арматуре, так как предотвращает проникновение воды под защитный слой бетона, а также химически связывает большую часть изначально имевшейся в бетоне воды. Это утверждение подтверждается не только обширной практикой применения материалов, но и результатами исследований солидных организаций, таких как НИИЖБ (НИИ бетона и железобетона) в Москве.
Защищенный таким образом бетон резко увеличивает показатели по водонепроницаемости, прочности и морозостойкости. Так же значительно повышаются антикоррозионные свойства конструкции, что не маловажно для вредных производств. Для строителей и эксплуатационников проникающие материалы это снижение трудоемкости работ, благодаря простоте нанесения, а также уменьшение последующих расходов на обслуживание.
«Проникающая гидроизоляция, — отмечает Иван Прилепский, — обладает эффектом залечивания: при образовании микротрещин шириной раскрытия до 0,4 мм имеющиеся в бетоне активные вещества вступают в реакцию с водой и остатками цементного камня и создают новые кристаллогидраты, заполняющие образовавшиеся трещины. Такой лечебный эффект безусловно делает данный материал лидером рынка гидроизоляции».
По цене покрытие из проникающих материалов стоит дороже битумных, но дешевле однослойных рулонных покрытий, например, резиновых. А эксплуатационные затраты вообще практически сведены к нулю, если только конструкция не пойдет трещинами или не присутствует серьезное химическое воздействие.
Достоинства проникающих материалов:
- Долговечность (от 50лет защита от мягких грунтовых вод, и не менее 20 лет в агрессивных кислых и щелочных средах);
- Полная надежность в герметичности конструкции при любом даже угрожающе высоком уровне грунтовых вод;
- Высокая ремонтопригодность при деформационных подвижках конструкций, быстрая локализация и устранение образовавшихся дефектных участков;
- Простота в применении;
- Устойчивость к воздействию критичных температур, а также их перепадов (цикличность замораживание/оттаивание — F300);
- Cпособность полностью воспроизводить любые, даже самые сложные контуры конструкций при полном отсутствии стыков и швов;
- Стойкость к внешним механическим воздействиям (никаких защитных стенок при обваловки сооружений;
- Гидроизоляция, которая может быть нанесена, как снаружи конструкций сооружений, так и изнутри, несмотря на возможное гидростатическое давление воды извне;
- Использование и в качестве ремонтных составов. Прочность на сжатие не менее 25Мпа;
- Покрытие обладает биоцидными свойствами, что позволяет их использование в резервуарах с питьевой водой;
- Проникающие материалы не токсичны, не горючи, взрывобезопасны.
Рынок проникающей гидроизоляции
«Из зарубежных производителей, — отмечает Владимир Букин, — наиболее известны „Vandex“, „Ксайпекс“, из отечественных — „Кальматрон“, „Лахта“, „Гидротекс“, „Пенетрон“, „Стромикс“, может быть, „Эмако“.
Принцип действия у всех проникающих материалов одинаков, отличия в основном заключаются в том, сколько и каких химически-активных компонентов находится в каждом из материалов, а также в способах нанесения материалов на защищаемую поверхность. Перечень операций по созданию мембраны тоже во многом сходится — зачистка и увлажнение поверхности, нанесение материала и уход за покрытием, заключающийся, в первую очередь, в поддержании его во влажном состоянии. Основные отличия/преимущества заключаются в следующем: цена за 1м.кв. материала, цена вопроса на выполнение данных строительных операций по нанесению и репутация, надежность производителя. На самом деле производителей хватает, особенно появившихся на рынке в последнее время. На месте заказчика, я бы особо обратил внимание на то, сколько лет существует фирма, ее репутацию, поинтересовался бы выполненными серьезными объектами, отчетами серьезных испытательных лабораторий и институтов, нареканиями или наоборот позитивными отзывами от проектных организаций».
Проникающие материалы с каждым годом завоевывают все большую популярность, как среди крупных гражданских и промышленных строительных компаний, так и среди частников. Они, конечно, не являются панацеей, применять их нужно с расчетом и по месту. Тем не менее, они способны решать многие задачи. А при ремонте гидроизоляции уже эксплуатируемых сооружений им, практически, нет альтернативы.
«Ситуацию на рынке гидроизоляционных материалов, — говорит Владимир Букин, — я рассматриваю, как пусть не быструю, но все же динамично растущую. При этом сегмент импортных материалов останется стабильным или будет уменьшаться».
Журнал «Строительство и городское хозяйство Сибири». Выпуск № 12 от 2009 года.