Гидроизоляция бетона жидким стеклом

Гидроизоляция бетона
жидким стеклом

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов натрия – Na2O·nSiO2 или калия – K2O·nSiO2.

Качество жидкого стекла оценивают по плотности, вязкости раствора и модулю стекла (2,6-4,0), который равен отношению числа грамм-молекул кремнезема к одному грамм-молю оксида натрия или калия. С увеличением модуля повышаются клеящие свойства жидкого стекла и стойкость изделий к кислотам.

Приготовление жидкого стекла

Технология получения жидкого стекла включает сплавление смеси кварцевого песка с карбонатом натрия (калия) или сульфатом натрия (калия) при температуре 1300-1400 °С, охлаждение расплава и его растворение паром под давлением 0,6 — 0,8 МПа в автоклаве.

Растворимое стекло затвердевает только на воздухе. Сущность процесса заключается в испарении воды, повышении концентрации свободного коллоидного кремнезема, его последующей коагуляции и уплотнения.

Само по себе жидкое стекло твердеет очень медленно вследствие образования на его поверхностных слоях плотной пленки, препятствующей проникновению СО2 во внутренние слои и их высыханию. Поэтому для ускорения твердения применяют различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий.

Наибольшее распространение получило более дешевое натриевое стекло, хотя по свойствам калиевое более ценно.

Применение жидкого стекла

Проявление жидким стеклом вяжущих свойств, обусловливает его использование в качестве связующего в составе композиционных материалов.

Жидкие стекла применяются в качестве компонента цементов — гетерогенных систем, включающих наряду с растворами силикатов тонкодисперсные порошки. Порошки образуют с жидкими стеклами химически взаимодействующую композицию (цемент). В таких цементах жидкое стекло является жидкостью затворения порошковой части. Цементы на основе водорастворимых силикатов идут на изготовление композиционных материалов и покрытий различного назначения.

Следует уточнить, что понимают под вяжущими свойствами жидких стекол. Это уровень прочности искусственного камня, полученного при твердении цемента на основе жидкого стекла (жидкое стекло+тонкодисперсные порошки+добавки различного назначения), или композиционного материала на основе жидкого стекла или жидкого стекла с отвердителем. Вяжущие свойства жидкого стекла отождествляют также со значением его адгезии к подложкам различной природы.

Исходя из классификации строительно-технических свойств строительных вяжущих веществ, жидкое стекло относят к «воздушным вяжущим», поскольку искусственный камень на его основе неводостоек — разупрочняется при хранении в воде. Однако специальными приемами водостойкость такого камня может быть значительно повышена, прежде всего, за счет правильного выбора отвердителя, использования термического отверждения, введения добавок-модификаторов и т.д.

Водостойкость композиционных материалов на жидких стеклах зависит от значения силикатного модуля и заметно повышается при превышении значения 3,3. Дальнейшее повышение модуля приводит к повышению водостойкости материала на основе щелочных силикатов, которая монотонно возрастает в области полисиликатов (при n>4,0), однако в этой области наблюдается ослабление вяжущих свойств.

Ускорение схватывания цемента

Прибавление раствора жидкого стекла к воде затворения цемента ускоряет процесс его схватывания и твердения, что имеет большое практическое значение, например, при зимних бетонных работах. Скорость твердения цементных растворов зависит от состава жидкого стекла и в особенности от содержания в нем кремнезема. Чем выше кремнеземистый модуль жидкого стекла, тем эффективнее происходит его взаимодействие с цементом.

Прибавление к цементному раствору 2 % жидкого стекла ускоряет начало схватывания в 3 раза, а конец схватывания больше чем в 4 раза. Но прочность затвердевшего раствора в этом случае несколько снижается. Дальнейшее прибавление жидкого стекла в количествах до 10 % совершенно не ускоряет начала схватывания, конец же схватывания ускоряется в 6 раз.

Полимерцементные составы

Хорошо зарекомендовали себя при гидроизоляции подземных железобетонных конструкций цементные сложные композиции, включающие для обеспечения заданных свойств до пяти ингредиентов: цемент, песок, синтетический латекс, жидкое стекло, эмульгатор. Основное преимущество таких полимерцементных материалов экологическая безопасность.

Инъекционные составы

Жидкое стекло применяется для укрепления, уплотнения (силикатизации) слабых грунтов на строительных площадках. Вначале в грунт под давлением закачивают раствор хлористого кальция определенной концентрации, затем жидкое стекло. В результате реакции этих веществ образуются плохо растворимые соединения, которые повышают механическую прочность грунтов.

Добавление жидкого стекла в бетон

Бетон с добавками жидкого стекла не рекомендуется для гидроизоляции, так как со временем жидкое стекло вымывается из бетона, оставляя после себя поры, нарушающие герметичность бетона.

Недостатки

Это прежде всего высокая проницаемость жидкостей в композициях на его основе, нестойкость против воздействия растворов щелочей и относительно невысокая водостойкость. Снижают проницаемость и повышают водостойкость композиций введением различных добавок. Модифицируют свойства жидкого стекла в процессе приготовления композиций.

Что собой представляет?

В классических бетонных смесях основными компонентами выступают:

  • песок;
  • цемент;
  • щебень.

Увеличить сроки эксплуатации сооружения поможет добавление в строительный раствор жидкого стекла.

Добавив к сухому составу воду, удастся получить прочный строительный материал для заливки фундамента, бетонного пола, а также возведения конструкций различного предназначения. Однако иногда физико-технических свойств такого бетона недостаточно, чтобы сооружение надежно выполняло свои функции. Для улучшения технических характеристик раствора используется специальная добавка в бетон на основе жидкого стекла. Получается надежное, устойчивое к воздействию негативных внешних факторов покрытие, благодаря которому конструкция прослужит намного дольше заявленного срока.

На этапе подготовки необходимо иметь жидкое стекло в количестве достаточном для добавления в раствор и нанесения слоем до 3 мм. Цементный раствор с жидкостью чаще смешивается исходя из соотношения 10 к 1. Для использования в качестве гидроизоляции подобной концентрации будет достаточно. При использовании соотношения жидкого стекла с цементным раствором в массовом эквиваленте, важно учитывать значение плотности состава.

Масса в зависимости от плотности:

  • стекло – 1,5 кг/л;
  • смесь песка с цементом (1 к 4) – 2,6-2,7 кг/л;
  • бетон– 2,2-2,5 кг/л, для лёгких бетонов вес отличается;
  • песок кварцевого типа – 1,5-1,7 кг/л, в форме насыпи – 1,5 кг/л, а слежавшийся – 1,7 кг/л.

Эта добавка в большом количестве приводит к ухудшению прочностных характеристик цементного раствора

При соблюдении пропорции силиката в бетоне увеличиваются гидроизоляционные характеристики состава, что особенно важно для поверхностей, контактирующих с землёй и водой. Для придания прочности бетонам рекомендуется добавление силиката не только в раствор, но и использование в качестве наружного покрытия.

Материал широко используется для гидроизоляции колодца, стен зданий во влажных регионах и сооружений гидротехнического назначения. В отношении колодца и подобных строений рекомендуется использовать песок мелкой фракции с цементом в равных пропорциях. До нанесения выполняется главная подготовка – обработка поверхности силикатом.

Если поверхностная часть несущей конструкции пропитывалась раствором, не стоит дожидаться полного застывания состава. После формирования бетона поверхность, обработанная силикатом, покрывается плёнкой, которая ухудшает адгезию. На застывшее стекло плохо фиксируется даже грунтовка.

Стеклоармированный состав

Бетон, армированный стекловолокном, по сути, сходен с железобетоном. В нем применяется арматура из стекловолокна, вместо металлической. Исходя из этого отличия, ясно прорисовываются преимущества:

  • увеличенная теплоизоляция;

Альтернатива бетону — стеклобетон, обладающий большей прочностью, морозостойкостью и теплопроводностью

  • небольшой вес. Применение композитобетона существенно снижает нагрузку на фундамент;
  • при отрицательных температурах не замерзает, что позволяет облегчить зимой строительные работы;
  • доступная стоимость.
Читайте также  Саморезы по бетону размеры

Гидроизоляция

Опытные строители давно используют жидкое стекло, чтобы уменьшить втягивание бетоном влаги и в целом повысить устойчивость материала к износу:

  • Эмульсию растворимого стекла часто наносят на бетонные конструкции, которые постоянно находятся под действием сильной влаги, например, в жилых домах ­­­– это подвалы и чердаки.
  • Вещество часто используют при заливке фундамента в условиях высокого уровня кислотных грунтовых вод. Чтобы повысить влагостойкость бетона, жидкого стекла следует добавлять не более 3%. После этого фундамент также советуют дополнительно обработать другими материалами для гидроизоляции.
  • Защищая от влаги, силикат соответственно оберегает помещение от сырости, различных грибков и плесени.

Особенности применения

Жидкое стекло принято иногда добавлять в цементную смесь при бытовом использовании. Здесь нужно с пониманием отнестись к этому процессу. Добавление силиката натрия в количестве, превышающем 5% к цементной смеси или к готовому бетону, может отрицательно повлиять на прочностные характеристики в дальнейшем. Раствор цемента или бетон, который содержит более 5% силиката натрия в своем составе, начинает затвердевать значительно раньше, тем самым усложняя процесс укладки смеси. Быстрое затвердевание смеси отрицательно скажется в более позднем времени на прочностных характеристиках возводимого объекта. Одной из основных ошибок является добавка жидкого стекла в бетон, который предназначен для заливки фундамента. Быстрое схватывание раствора и чрезмерное насыщение силикатом натрия вызовет в будущем неконтролируемые усадочные процессы.

Таблица характеристик жидкого стекла.

В некоторых случаях жидкое стекло в бетонную смесь добавляют в случае ее применения в качестве отмосток или при бетонировании дорог внутри домовладений. Это является ошибкой, так как водонепроницаемость смеси, в которую добавлен силикат натрия, можно назвать условной. По своим химическим свойствам силикат натрия водорастворим, поэтому, если в течение долгого времени поверхность бетона или цементного раствора будет иметь взаимодействие с атмосферными осадками, со временем в верхней части слоя покрытия силикат натрия постепенно вымоется водой, структура оставшегося слоя станет рыхлой, и он разрушится. Теоретически процесс повторится и далее. Практически, ситуация зависит от конкретных условий. Поэтому в случае фундаментных или дорожных работ лучше применять специальные гидроизолирующие добавки для бетонов и цементных смесей. Их основа имеет стойкость к воде, и они не оказывают существенное влияние на время затвердевания. Соответственно, прочностные показатели не изменятся в течение длительного периода.

В то же время добавление жидкого стекла в раствор в количестве, не превышающем 3% от общего объема, может увеличить прочностные характеристики и водозащитные свойства.

Жидкое стекло добавляют в бетон, оно придает материалу прочность.

Тем не менее применение силиката натрия в строительных смесях оправдано в случаях, когда требуется провести срочные ремонтные работы объектов, которые взаимодействуют с водой, и нет возможности на время работ осушить место проведения ремонтных мероприятий. Например, ремонтные работы в бассейнах и различных гидросооружениях частного и общественного пользования. Жидкое стекло необходимо добавить в цементный раствор при аварийных работах на канализационных сетях из чугунных или асбестовых труб. При этом пропорции добавки можно увеличивать в зависимости от характера течи и требуемой быстроты ее ликвидации.

Добавляя жидкое стекло в раствор, следует соблюдать пропорции в зависимости от места использования. Цементная смесь, которая содержит более 10% силиката натрия, затвердевает достаточно быстро. Так, при содержании силиката натрия в растворе около 50% смесь затвердевает в течении нескольких минут. Это актуально для аварийного заделывания трещин, через которые сочится или вытекает вода. На основе наблюдений невозможно утверждать о качестве и длительности срока службы подобных мероприятий. Здесь достаточно много факторов, которые могут влиять на качество ремонтного шва. Это его глубина, материал с которым связаны адгезивные процессы (сцепление смеси с материалом), температурный режим, потоки жидкости и прочее. В практике известно достаточно много случаев, когда раствор с большим содержанием жидкого стекла позволял устранить аварийные ситуации, и при этом за период длительного времени не произошло разрушение ремонтного заполнения дефекта.

Рекомендуемые соотношения

Смешивайте цемент с жидким стеклом со строгим соблюдением рекомендуемых пропорций. Ошибка может вызвать разрушение или растрескивание конструкции. Процентное соотношение добавок, вводимых в цементный раствор, определяется с учетом объема цемента.

Применение жидкого стекла в строительных растворах осуществляйте, согласно следующим рекомендациям:

-Жидкое стекло как гидроизоляционная добавка позволяет приготовить водостойкую штукатурку. Для раствора используйте 15% состав композита и смешайте с песчано-цементной смесью, соотношением 2,5:1.

-Жидкое стекло с цементом для выполнения гидроизоляции бассейнов смешивайте, соблюдая пропорцию: на 10 объемных частей смеси должна быть добавлена одна порция силиката.

-Цемент и жидкое стекло, а также песок, используемые, как защитные составы при изготовлении колодцев, применяйте в соотношении 1:1:1. Общая консистенция смеси должна соответствовать вязкости густой сметаны.

-Жидкое стекло для бытовых целей следует добавлять в бетон объемом не выше 10% от общего веса.

-Жидкое стекло и цемент, совместно с песком, перемешивается в соотношении 1,5:1,5:4 для подготовки обмазочных составов, обладающих огнеупорными свойствами. Доля воды для этого рецепта составляет не более четверти от общего объема добавки.

Для снижения твердеющих свойств рекомендуется сначала смешать жидкое стекло с водой, и только потом добавлять его в песчано-цементную смесь

-Жидкое стекло для подготовки обычного бетона применяйте, не превышая его концентрацию выше 3% от общего объема.

-Цементный раствор с жидким стеклом смешивайте для грунтования в равных соотношениях. Песок для этой операции не применяется, а на общий объем силиката добавляйте четвертую часть воды. Разводить следует вначале цементный раствор. Затем полученный цемент порциями добавляйте в емкость с силикатом, непрерывно помешивая.

Стеклобетон со стеклом в виде связующего вещества

Стекло измельчают, пересеивают, используя грохот. Вместо песка применяют мелкие частички стекла до 0,5 см. Больше 0,5 см используют как крупный наполнитель. Стеклянный порошок становится вяжущим веществом после реакции с кальцинированной содой. В соде стекло растворяется, превращаясь в силикатный гель. После отвердения бетонный раствор с гелем превращается в стойкий к воздействию кислот стеклобетон.

Сферы применения

Стеклобетон достаточно широко используется за рубежом при строительстве различных объектов. В России пока материал применяется реже из-за производственных проблем, но его популярность постоянно растет. Можно выделить следующие основные направления использования этого материала:

  1. Облицовка зданий. Стеклобетон может использоваться в форме готовых панелей или накладываться в виде декоративной или защитной штукатурки. Материал с добавлением жидкого стекла широко применяется при возведении собственных бассейнов и других искусственных водоемов.
  2. Возведение стен и перекрытий. Стены делаются путем заливки в опалубку или из блоков (аналогично шлакоблокам). При изготовлении плит перекрытия материал заменяет аналогичные изделия из железобетона.
  3. Декоративное оформление фасадов. Особо ценится стройматериал с оптическими свойствами.
  4. Изготовление тротуарной и бордюрной плитки.
  5. Ландшафтный дизайн. Из стеклобетона изготавливаются малые архитектурные конструкции. В частности, популярно возведение арок, фонтанов, садовых статуй, осветительных столбов.
  6. Ограды и решетки. Высокая прочность материала обеспечивает надежные опоры для заборов, а также литье декоративных решеток и изгородей.
Читайте также  Коэффициент уплотнения песка

Достаточно активно стеклобетон используется и при массовом строительстве, в т.ч. сооружений промышленного назначения. Тротуарная плитка обладает высокой износостойкостью, что дает возможность использования в парках.

Материал применяется даже при строительстве мостов. Его можно отнести к современным, высокопрочным стройматериалам. Он активно используется взамен ЖБИ при ремонте и строительстве сооружений различного типа. Некоторые материалы можно приготовить своими руками, что удешевляет строительство и расширяет возможности применения.