§ 2.2. Пропиточная гидроизоляция сборных элементов (ч. 3)

Внутреннее вакуумирование. Этот способ, заключающийся в создании вакуума внутри пропитываемого изделия, предложен в 1952 г. Н.С. Покровским. Данный способ в три-четыре раза ускоряет пропитку, так как он не только увеличивает напор на пропитывающую жидкость, но и уменьшает противодавление паров и газов внутри пор пропитываемого камня. Особенно удобно пропитывать этим способом длинные изделия (сваи и колонны), а также изделия, имеющие внутри полости (плиты ПКЖ, трубы), к которым можно подключать вакуум-насос и создавать разрежение внутри них (рис. 2.6, а).

Аналогичный эффект достигается и при скачках температуры пропиточной ванны (рис. 2.6, б), когда при повышении температуры пар вырывается наружу, а при ее понижении внутри пор создается вакуум. Рекомендуемые температурные режимы работы пропиточных ванн приведены на рис. 2.6 и в табл. 2.15, а продолжительность основных операций указана в табл. 2.16.

Таблица 2.16

Продолжительность операций пропиточной установки

Указанные нормы установлены в предположении, что в течение цикла пропитки проводятся два температурных скачка, а гарантированная глубина пропитки плотного бетона не менее 15 мм, асбестоцемента — не менее 4 мм.

Пропитка протекает медленно: один цикл ее достигает двух суток, причем продолжительность его сильно колеблется в зависимости от пористости и первоначальной влажности пропитываемых изделий, вязкости пропитывающей жидкости, разности внутреннего и внешнего давлений. Ускорить пропитку можно следующим образом:

• а) использовать бетон низких марок (150—200) с крупнопористой структурой и наиболее пористые асбестоцементные изделия (водопоглощение более 26 %); это ускоряет пропитку в 1,5—2 раза, позволяет исправлять дефектные изделия, резко повышая их прочность и морозоустойчивость до нормативного уровня;
• б) пропитывать возможно более тонкие изделия, что позволяет быстро их нагревать и охлаждать без значительных температурных напряжений σt определяемых формулой

,

(2.4)

где Е_б — модуль упругости бетона; α_б — КЛРТ бетона (α_б = 1,1·10^–5 1/°С; t°_н — температура на поверхности изделия; t°_вн — то же, внутри изделия; R_z — предел прочности бетона при растяжении;

• в) снижать вязкость пропитывающей жидкости посредством работы ванны при предельных температурах нагрева (табл. 2.15), добавляя мягчители и пластификаторы: например, к битуму и каменноугольному пеку — низкомарочные битумы, дегти и петролатум, вязкость которых при температуре пропитки в десять раз ниже (0,15 Па·с вместо 1,2—1,5 Па·с);
• г) производить автоклавную пропитку под избыточным давлением 0,6—1,2 МПа и с периодическим вакуумированием изделий, что сокращает ее длительность в 1,5—2 раза (см. табл. 2.16).

В последние годы интересные исследования по пропитке бетона различными мономерами выполнены в США [25, 54]. Так, при пропитке бетона метилметакрилатом с последующим отверждением посредством радиационного облучения интенсивностью 14—20 Р/с в течение 96 ч получается практически полностью водонепроницаемый, химически стойкий бетонополимер с большим пределом прочности (125—130 МПа) и модулем упругости 4,3·104 МПа, который не меняется при нагреве бетонополимера до 150 и даже 250° С, что позволяет успешно использовать его при высоких эксплуатационных температурах. Осуществляется также пропитка при повышенной температуре следующими мономерами:

• хлорвинилом (t_хр = –14° С; t_ст = 75° С);
• винилиденхлоридом (t_хр = 32° С; t_ст =  100° С);
• третичным бутилстиролом (t_хр = 218° С; t_ст = 145° С);
• смесью 90 % стирола +10 % полиэфира (t_хр = 135° С; t_ст = –90° С);
• смесью 90 % диалилфталата + 10 % метилметакрилата (t_хр = 204° С; t_ст = 365° С);
• хлорстиролом (t_хр = 180° С; t_ст = 93° С);
• триметилолпропантриметилакрилатом + стирол (t_хр = 232° С; t_ст = 392° С).

Нами совместно с Е.Д. Федотовым предложено пропитывать бетон указанными ниже компаундами с реакционноспособными разбавителями (в %):

Такими компаундами бетон можно пропитать в течение 6 ч на глубину 10 мм, а асбестоцемент — на 1 мм, причем для экономии пропитывающего компаунда пропитку рекомендуется производить при температуре ниже +5° С, когда его отверждение протекает очень медленно, а затем пропитанное изделие прогревать при повышенной температуре. В НИИЖБе разработан метод термической полимеризации стирола путем прогрева пропитанных изделий в битумных пропиточных ваннах.

Можно рекомендовать следующую технологию пропитки изделий стирол-мономером, метилметакрилатом или эпоксидными компаундами:

• 1) высушенные железобетонные или асбестоцементные изделия погружают в пропиточную ванну с мономером и добавкой отвердителя, в которой их выдерживают при возможно низкой температуре в течение 6—10 ч;
• 2) затем их помещают в горячую полимеризационную ванну, где выдерживают 12—24 ч в горячем битуме при 130—160° С;
• 3) пропитанные изделия выгружают и постепенно охлаждают.

Такие бетонополимеры также обладают повышенной прочностью, но стоимость их пропитки неизмеримо выше.

Более дорогие пропитанные полимерами изделия применяются при необходимости пропитки высокоплотных бетонов, придания им нефте- и кислотостойкости при повышенных эксплуатационных температурах, а также исходя из архитектурных соображений (изделия имеют светлый цвет).

Следует иметь в виду, что пропиточные работы с битумами и петролатумом, низкомолекулярным полиэтиленом безвредны, но при пропитке каменноугольным пеком и полимерными компаундами необходимо принимать особые меры безопасности из-за их высокой токсичности, а при использовании мономеров — и огнеопасности. Поэтому пропиточные ванны герметизируют, устанавливают на открытых площадках и под навесами, оборудуют интенсивной общей и местной вентиляцией, пенными огнетушителями, асбестовыми одеялами, предусматривают другие меры повышенной пожарной охраны; рабочих обеспечивают спецодеждой.

Пропиточная гидроизоляция относится к одной из самых дорогих; например, при стоимости битума 4 коп/кг и петролатума 2 коп/кг такая гидроизоляция стоит около 2 руб/м², стирол-мономер — 43 коп/кг, метилметакрилат — 2,5 руб/кг; бетонополимер на основе этих вяжущих только с тонкой пропитанной коркой стоит 25—38 руб/м², что резко ограничивает область его применения.

Все же даже при современных ценах на органические материалы пропиточная гидроизоляция для защиты свай причальных сооружений на северных морях вполне экономична; использование асбестоцементных листов, пропитанных битумом и петролатумом, для башен и оросительных устройств ряда градирен дало экономию до 40 тыс. руб. на каждой из них, что дает основание рекомендовать такую пропитку для более широкого внедрения.