RU2083773C1

RU2083773C1 - Method for creating water-proofing coating on concrete surfaces

Info

Publication number: RU2083773C1
Application number: RU95105546A
Authority: RU
Inventors: А.И. Полищук; Ю.С. Саркисов; Г.Г. Волокитин
Original assignee: Томская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU95105546A

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: this relates to creation of vertical water-proofing of foundations, walls in erection of new and in reconstruction of existing buildings and structures. According to method, firstly concrete surface is primed with limestone paste or soluble glass, then plaster mortar is applied which contains orthophosphoric acid in amount of 0.02-0.03% of cement mass and after plaster layer is hardened, its surface is fused by low-temperature plasma. Water-proofing coating produced by aforesaid method features high adhesive property and stability under action of tangential forces of frost swelling in buildings erected on seasonally freezing ground. EFFECT: high efficiency. 2 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к устройству вертикальной гидроизоляции фундаментов, подвальных стен, и может быть использовано при возведении новых, а также реконструкции или восстановлении существующих зданий и сооружений. The invention relates to construction, namely to a device for vertical waterproofing of foundations, basement walls, and can be used in the construction of new, as well as reconstruction or restoration of existing buildings and structures.

Известны способы штукатурных гидроизоляционных покрытий (штукатурной изоляции), которые предполагают использование цементных (цементно-песчаных) растворов при соотношении портланд-цемента и песка 1 3 (либо 1 2) и водоцементным отношением В/Ц 0,4 [1]
Основными недостатками таких гидроизоляционных покрытий являются низкая трещиноустойчивость, водонепроницаемость и морозоустойчивость. Кроме того, адгезионные свойства штукатурных гидроизоляционных покрытий при устройстве их на гладкой бетонной поверхности обычно недостаточны из-за слабой связки между штукатурным слоем и бетоном. Срок службы штукатурных гидроизоляционных покрытий небольшой и через 3 5 лет они, как правило, отслаиваются.Known methods of plaster waterproofing coatings (plaster insulation), which involve the use of cement (cement-sand) mortar with a ratio of Portland cement and sand 1 3 (or 1 2) and a water / cement ratio W / C 0.4 [1]
The main disadvantages of such waterproofing coatings are low crack resistance, water resistance and frost resistance. In addition, the adhesive properties of stucco waterproofing coatings when installing them on a smooth concrete surface are usually insufficient due to the weak bond between the stucco layer and concrete. The service life of stucco waterproofing coatings is short and after 3 to 5 years they usually peel off.

Для повышения трещиноустойчивости, водонепроницаемости и морозоустойчивости в цементно-песчаный раствор перед нанесением его на поверхность вводят улучшающие добавки минеральной или органической природы [2] В качестве последних обычно используют хлориды железа или кальция, нитрат и нитрит кальция, алюминат натрия, а также смолы, битумы, латексы и другие добавки, которые обычно вводят в количестве 1 2 от массы цемента. Некоторые свойства таких цементно-песчаных растворов для штукатурно гидроизоляции приведены в табл. 1. To increase crack resistance, water tightness, and frost resistance, cement or sand mortars are added to the surface before applying improving additives of mineral or organic nature [2] As the latter, iron or calcium chlorides, calcium nitrate and nitrite, sodium aluminate, as well as resins, bitumen are usually used , latexes and other additives, which are usually administered in an amount of 1 2 by weight of cement. Some properties of such cement-sand mortars for plaster waterproofing are given in table. one.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ, характеристики которого приведены в табл. 1 (N 2), который и принят за прототип. Присутствие хлорного железа действительно улучшает водонепроницаемость, трещиноустойчивость и другие свойства штукатурного покрытия, но не обеспечивает необходимой его адгезии к бетону. Проблемы с недостаточной адгезией часто возникают при устройстве гидроизоляционного штукатурного покрытия на вертикальной гладкой бетонной поверхности фундаментов и подвальных стен, что существенно сказывается на долговечности штукатурной гидроизоляции и приводит к резкому снижению эксплуатационных качеств зданий (сооружений). The closest in technical essence to the proposed is a method whose characteristics are given in table. 1 (N 2), which is taken as a prototype. The presence of ferric chloride actually improves the water resistance, crack resistance and other properties of the plaster coating, but does not provide the necessary adhesion to concrete. Problems with insufficient adhesion often arise when installing a waterproofing plaster coating on a vertical smooth concrete surface of foundations and basement walls, which significantly affects the durability of plaster waterproofing and leads to a sharp decrease in the performance of buildings (structures).

Задача изобретения повышение долговечности штукатурного гидроизоляционного покрытия на бетонных поверхностях. The objective of the invention is to increase the durability of the plaster waterproofing coating on concrete surfaces.

Поставленная задача решается тем, что бетонную поверхность шпаклюют известковым тестом, затем наносят штукатурный слой из цементно-песчаного раствора, включающего добавку из орто-фосфорной кислоты в количестве 0,02 - 0,03 от массы цемента, а после затвердения штукатурного слоя его поверхность оплавляют низкотемпературной плазмой. The problem is solved by the fact that the concrete surface is putty with lime paste, then a plaster layer of cement-sand mortar, including an additive of orthophosphoric acid in the amount of 0.02 - 0.03 of the mass of cement, is applied, and after the plaster layer has hardened, its surface is melted low temperature plasma.

Изобретение отличается от прототипа тем, что:
бетонную поверхность перед нанесением штукатурного слоя шпаклюют известковым тестом;
в качестве добавки к цементно-песчаному раствору используют орто-фосфорную кислоту в количестве 0,02 0,03 от массы цемента;
после затвердения штукатурного слоя его поверхность оплавляют низкотемпературной плазмой.The invention differs from the prototype in that:
before applying the plaster layer, the concrete surface is putty with lime paste;
as an additive to the cement-sand mortar, orthophosphoric acid is used in an amount of 0.02 0.03 by weight of cement;
after hardening of the plaster layer, its surface is fused with low-temperature plasma.

Второй вариант решения задачи отличается от первого тем, что на бетонную поверхность перед ее оштукатуриванием цементно-песчаным раствором наносят слой из жидкого стекла, остальные операции совпадают с операциями по первому варианту. The second solution to the problem differs from the first in that a layer of water glass is applied to the concrete surface before plastering it with cement-sand mortar, the rest of the operations coincide with the operations of the first embodiment.

При нанесении известкового теста (или жидкого стекла) на поверхность бетона обеспечивается прочное контактное взаимодействие штукатурного слоя с бетонной поверхностью фундамента или подвальной стены. Предлагаемая же модифицированная добавка к цементно-песчаному раствору приводит к усилению сцепления штукатурного слоя с защитным стекловидным покрытием, которое образуется в результате плазменной обработки и оплавления штукатурного слоя. When applying lime paste (or liquid glass) to the concrete surface, a strong contact interaction of the plaster layer with the concrete surface of the foundation or basement wall is ensured. The proposed modified additive to the cement-sand mortar leads to increased adhesion of the plaster layer with a protective glassy coating, which is formed as a result of plasma processing and fusion of the plaster layer.

В основе достигаемого технического результата лежат физико-химические процессы, приводящие к усилению контактов срастания на границах взаимодействия разнородных поверхностей. Усиление контактов срастания происходит благодаря замене части адгезионных сил взаимодействующих поверхностей на более сильные - когезионные. Известно, что поверхностный слой бетона представляет собой, в основном, силикаты кальция различной основности. При нанесении шпаклевочного слоя из известкового теста искусственно повышается основность силикатов кальция. В обычных условиях, в случае высыхания шпаклевочного слоя (из известкового теста) и высокой временной жесткости воды затворения в поверхностном бетонном слое может образоваться малорастворимый карбонат кальция по схеме
Ca(OH)₂+Ca(HCO₃)₂_→2CaCO₃+H₂O (1).The technical result achieved is based on physicochemical processes leading to the strengthening of intergrowth contacts at the boundaries of the interaction of heterogeneous surfaces. Strengthening of intergrowth contacts occurs due to the replacement of part of the adhesive forces of the interacting surfaces by stronger ones - cohesive. It is known that the surface layer of concrete is mainly calcium silicates of various basicities. When applying a putty layer of lime dough, the basicity of calcium silicates is artificially increased. Under ordinary conditions, in the case of a putty layer drying out (from a lime test) and a high temporary hardness of mixing water, poorly soluble calcium carbonate may form in the surface concrete layer according to the scheme
Ca (OH) ₂ + Ca (HCO ₃ ) ₂ _ → ₂ CaCO ₃ + H ₂ O (1).

Наличие карбоната CaCO₃ способствует повышению плотности и коррозиеустойчивости бетонной поверхности. Известковое тесто интенсивно адсорбирует из воздуха углекислый газ, который в присутствии воды опять приводит к образованию CACO₃
Ca(OH)₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2H₂ (2).The presence of CaCO ₃ carbonate helps to increase the density and corrosion resistance of the concrete surface. Lime dough intensively adsorbs carbon dioxide from the air, which again leads to the formation of CACO ₃ in the presence of water
Ca (OH) ₂ + CO ₂ + H ₂ O = CaCO ₃ + 2H ₂ (2).

Следует при этом заметить, что в присутствии большого количества СО₂ (избыток) может образовываться растворимый гидрокарбонат кальция

,
что является нежелательным процессом.It should be noted that in the presence of a large amount of CO ₂ (excess), soluble calcium bicarbonate may form

,
which is an undesirable process.

Однако учитывая, что гидрат оксида кальция всегда находится в избытке, реакция (1) и образование CaCO₃ более вероятны. При воздействии температуры процесс образования силикатов кальция усиливается за счет связывания свободного песка бетона, с одной стороны, и штукатурного слоя (из цементно-песчаного раствора), с другой. Таким образом, на границе между поверхностями бетона и штукатурного слоя образуются силикаты кальция повышенной основности, однородные по химической природе, являющиеся составляющими различных материалов.However, given that calcium oxide hydrate is always in excess, reaction (1) and the formation of CaCO _{3 are} more likely. Under the influence of temperature, the formation of calcium silicates is enhanced by the bonding of the free sand of concrete, on the one hand, and the plaster layer (of cement-sand mortar), on the other. Thus, at the boundary between the surfaces of concrete and the stucco layer, calcium silicates of increased basicity are formed, uniform in chemical nature, which are components of various materials.

На границе между штукатурным слоем и защитным стекловидным покрытием происходит следующее. Известно, что введение орто-фосфорной кислоты в цементно-песчаный раствор приводит к образованию не только гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроалюмоферритов кальция вследствие гидратации и гидролиза клинкерных составляющих портландцементов, но и к образованию гидрофосфатов кальция различной основности. В процессе твердения происходит также образование двойных (смешанных) солей силикатофосфатов кальция (алюминия, железа). А при повышении температуры процесс образования фосфатов кальция протекает интенсивнее. В результате оплавления поверхности получается сплошное стекловидное покрытие, представляющее собой с химической точки зрения те же силикатофосфаты (алюминия, железа), но иной основности. При этом возрастает адгезия стекловидного покрытия к основе (штукатурному слою), а также его сопротивляемость к воздействию касательных сил морозного пучения при эксплуатации фундаментов зданий и сооружений на сезонно мерзлых грунтах за счет гладкой поверхности. At the boundary between the plaster layer and the protective glassy coating, the following occurs. It is known that the introduction of orthophosphoric acid into a cement-sand mortar leads to the formation of not only calcium hydrosilicates, hydroaluminates and hydroaluminoferrites due to hydration and hydrolysis of clinker components of Portland cement, but also to the formation of calcium hydrophosphates of various basicities. During the hardening process, the formation of double (mixed) salts of calcium silicate phosphates (aluminum, iron) also occurs. And with increasing temperature, the process of formation of calcium phosphates proceeds more intensively. As a result of surface melting, a continuous glassy coating is obtained, which, from a chemical point of view, is the same silicophosphates (aluminum, iron), but of a different basicity. This increases the adhesion of the vitreous coating to the base (plaster layer), as well as its resistance to the effects of tangential forces of frost heaving during the operation of the foundations of buildings and structures on seasonally frozen soils due to a smooth surface.

Таким образом, на границах контактов взаимодействующих поверхностей образуются прочные когезионные связи из силикатов, силикатофосфатов и фосфатов кальция. Происходит как бы "сшивка" граничащих поверхностей этими новообразованиями, что и приводит к достигаемому положительному результату в изобретении. Thus, at the boundaries of the contacts of the interacting surfaces, strong cohesive bonds are formed from silicates, silicate phosphates and calcium phosphates. There is a kind of “stitching” of the bordering surfaces with these neoplasms, which leads to the achieved positive result in the invention.

При нанесении на бетонную поверхность вместо известкового теста жидкого стекла происходят приблизительно те же процессы, что и описанные выше, с тем лишь отличием, что образуются низкоосновные силикаты кальция, но с повышенными вяжущими (клеящими) свойствами. В первом случае (при известковом тесте) гидроизоляция более устойчива к щелочной среде, а во втором (при жидком стекле) к кислой. Есть и еще одно принципиальное отличие в работе рассматриваемых гидроизоляционных покрытий в ранние сроки их эксплуатации (сразу после устройства гидроизоляции). В первом случае теплоперенос направлен от внешних слоев к внутренним (от более высокой температуры к менее высокой), а массоперенос от внутренних слоев к внешним (от более высокого значения pH к менее высокому). Во втором же случае направления тепло- и массопереноса в основном совпадают. Затем в обоих случаях процессы выравниваются и достигается устойчивая работа гидроизоляционного покрытия. Поэтому в зависимости от назначения и условий работы гидроизоляционного покрытия, можно осуществлять направленный способ его устройства. When applied to a concrete surface, instead of lime test of liquid glass, approximately the same processes occur as described above, with the only difference being that low-basic calcium silicates are formed, but with enhanced astringent (adhesive) properties. In the first case (with the calcareous test), the waterproofing is more resistant to the alkaline environment, and in the second (with liquid glass) it is acidic. There is another fundamental difference in the work of the waterproofing coatings in question in the early stages of their operation (immediately after the waterproofing device). In the first case, heat transfer is directed from the outer layers to the inner ones (from a higher temperature to a lower one), and mass transfer from the inner layers to the outer layers (from a higher pH to a lower one). In the second case, the directions of heat and mass transfer basically coincide. Then, in both cases, the processes are aligned and a stable operation of the waterproofing coating is achieved. Therefore, depending on the purpose and operating conditions of the waterproofing coating, it is possible to carry out a directed method of its construction.

На фиг. 1 представлен ленточный фундамент из сборных бетонных элементов; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг.3 усиленный ленточный фундамент из бутового камня; на фиг. 4 узел II на фиг. 3. In FIG. 1 shows a strip foundation of precast concrete elements; in FIG. 2 node I in FIG. one; figure 3 reinforced strip foundation made of rubble stone; in FIG. 4 node II in FIG. 3.

На фиг. 1 4 приняты следующие обозначения: 1 подвальная бетонная стенка из сборных блоков с гладкой боковой поверхностью; 2 устраиваемое гидроизоляционное покрытие; 3 отметка пола первого этажа здания; 4 отметка пола подвала; 5 отметка наружной поверхности земли; 6 слой шпаклевки из известкового теста, либо слой обмазки из жидкого стекла; 7 штукатурный слой из цементно-песчаного раствора с добавкой (модифицированный цементно-песчаный раствор); 8 гладкое защитное стекловидное покрытие, контактирующее с окружающей средой; 9 бутовая кладка фундамента; 10 монолитная железобетонная обойма; 11 анкеры из арматурной стали для надежного закрепления железобетонной обоймы; 12 отметка поверхности земли; 13 сетка из арматурной стали, устанавливаемая при устройстве монолитной железобетонной обоймы. In FIG. 1 4 the following designations are accepted: 1 basement concrete wall made of prefabricated blocks with a smooth side surface; 2 arranged waterproofing coating; 3 floor mark of the first floor of the building; 4 basement floor mark; 5 mark the outer surface of the earth; 6 layer of putty made of lime paste, or a coating layer of liquid glass; 7 plaster layer of cement-sand mortar with additive (modified cement-sand mortar); 8 smooth protective glassy coating in contact with the environment; 9 rubble laying of the foundation; 10 monolithic reinforced concrete ferrule; 11 reinforcing steel anchors for reliable fastening of reinforced concrete cage; 12 mark the surface of the earth; 13 mesh of reinforcing steel, installed when the device is a monolithic reinforced concrete cage.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Пример 1. Боковую поверхность подвальной стены из бетонных блоков с гладкой поверхностью очищают от грунта, наплывов раствора, грязи, при необходимости промывают водой и высушивают. Известковое тесто, приготовленное по обычной технологии [3] с помощью шпателя или другим технологичным способом, наносят на бетонную поверхность слоем 6 толщиной 0,3 1,0 мм. В цементно-песчаный раствор, приготовленный обычным способом путем смешивания сухой цементно-песчаной смеси (1 2) и воды (В/Ц 0,4), вводят орто-фосфорную кислоту 85 концентрации в количестве 0,02 0,03 от массы цемента. Полученную смесь тщательно перемешивают. Example 1. The lateral surface of the basement wall of concrete blocks with a smooth surface is cleaned of soil, inflows of mortar, dirt, if necessary, washed with water and dried. Lime dough prepared by conventional technology [3] using a spatula or other technological method is applied to the concrete surface with a layer 6 of a thickness of 0.3 to 1.0 mm. In a cement-sand mortar prepared in the usual way by mixing a dry cement-sand mixture (1 2) and water (W / D 0.4), 85 concentrations of orthophosphoric acid are introduced in an amount of 0.02 0.03 by weight of cement. The resulting mixture was thoroughly mixed.

Модифицированный цементно-песчаный раствор (штукатурку) наносят слоем 7 толщиной 1,0 3,0 см на зашпаклеванную известковым тестом бетонную поверхность. После затвердевания штукатурного слоя 7 его поверхность оплавляют потоком низкотемпературной плазмы с помощью плазменного генератора. В результате оплавления образуется защитное гладкое стекловидное покрытие 8. Modified cement-sand mortar (plaster) is applied with a layer 7 of a thickness of 1.0 to 3.0 cm on a concrete surface putty with lime test. After hardening of the plaster layer 7, its surface is melted by a stream of low-temperature plasma using a plasma generator. As a result of fusion, a protective smooth glassy coating 8 is formed.

Пример 2. Согласно второму варианту подготовленную боковую поверхность бетонной подвальной стены 1 обмазывают слоем из жидкого стекла с помощью кисти или наносят его с помощью распыляющего устройства. Далее все операции способа по созданию гидроизоляционного покрытия 2 (нанесение штукатурного слоя 7 и оплавление его поверхности плазмой) выполняются по аналогии с примером 1. Example 2. According to the second embodiment, the prepared side surface of the concrete basement wall 1 is coated with a layer of liquid glass with a brush or applied with a spray device. Further, all operations of the method for creating a waterproofing coating 2 (applying a plaster layer 7 and melting its surface with plasma) are performed by analogy with example 1.

Пример 3. Боковую поверхность бутового фундамента, усиленного с помощью монолитной железобетонной обоймы 10, очищают от грунта, пыли, грязи, при необходимости промывают водой и высушивают. Поверхность может быть шероховатой, но при этом качество устроенной обоймы соответствует требованиям строительных норм. Затем боковую поверхность монолитной железобетонной обоймы 10 шпаклюют известковым тестом в виде равномерного слоя 6 толщиной 0,3 1 мм (либо обмазывают слоем 6 из жидкого стекла). Далее все операции по созданию гидроизоляционного покрытия 2 выполняются по аналогии с примером 1. Example 3. The side surface of the rubble foundation, reinforced with a monolithic reinforced concrete ferrule 10, is cleaned of soil, dust, dirt, if necessary, washed with water and dried. The surface may be rough, but at the same time, the quality of the arranged clip meets the requirements of building codes. Then, the side surface of the monolithic reinforced concrete cage 10 is plastered with lime dough in the form of a uniform layer 6 with a thickness of 0.3 1 mm (or coated with a layer 6 of liquid glass). Further, all operations to create a waterproofing coating 2 are performed by analogy with example 1.

Способ был испытан при различном содержании в цементно-песчаном растворе орто-фосфорной кислоты. Результаты испытаний приведены в табл. 2. The method was tested with different contents in the cement-sand mortar of orthophosphoric acid. The test results are given in table. 2.

Результаты испытаний показывают, что предварительная обмазка бетонной поверхности известковым тестом или жидким стеклом, и последующее нанесение штукатурного раствора, содержащего добавку ортофосфорной кислоты в количестве 0,02-0,03% от массы цемента и оплавление штукатурного слоя низкотемпературной плазмой существенно увеличивает адгезию гидроизоляционного слоя покрытия, при этом прочность и водонепроницаемость покрытия остаются высокими. При увеличении содержания ортофосфорной кислоты (или ее уменьшении) адгезия хотя и выше чем у прототипа, но характеристики водонепроницаемости и прочности при сжатии не существенно отличаются от прототипа. The test results show that preliminary coating of the concrete surface with lime paste or liquid glass, and the subsequent application of a stucco solution containing an additive of phosphoric acid in an amount of 0.02-0.03% by weight of cement and fusion of the stucco layer with low-temperature plasma significantly increases the adhesion of the waterproofing coating layer while the strength and water resistance of the coating remain high. With an increase in the content of orthophosphoric acid (or its decrease), adhesion, although higher than that of the prototype, but the characteristics of water resistance and compressive strength do not differ significantly from the prototype.

Claims

1. A method of creating a waterproofing coating on concrete surfaces, including applying a plaster layer of cement-sand mortar containing additives, characterized in that before plastering the concrete surface it is putty with lime paste, then a plaster layer of cement-sand mortar with the addition of orthophosphoric acid is applied to an amount of 0.02 0.03% of the mass of cement, and after the plaster layer has hardened, its surface is melted by a stream of low-temperature plasma.

2. A method of creating a waterproofing coating on concrete surfaces, including applying a plaster layer of cement-sand mortar containing additives, characterized in that before plastering the concrete surface it is coated with liquid glass, then a plaster layer of cement-sand mortar with the addition of orthophosphoric acid is applied to the amount of 0.02 0.03% of the mass of cement, and after hardening the plaster layer, its surface is melted by a stream of low-temperature plasma.