композиция для защиты бетонных поверхностей и способ защиты бетонных поверхностей

Формула изобретения

1. Композиция для защиты бетонных поверхностей, включающая цемент, неорганическую ионогенную комплексную добавку, песок и воду, отличающаяся тем, что она в качестве неорганической ионогенной комплексной добавки содержит нитрат, карбонат, сульфат натрия и хлорид, карбид, гидроксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитрат натрия 0,9 1,8

Карбонат натрия 2,0 3,0

Сульфат натрия 2,5 3,6

Хлорид кальция 0,5 0,15

Карбид кальция 0,75 1,15

Гидроксид кальция 0,8 1,0

Цемент 36,0 40,0

Песок 39,0 49,0

Вода Остальное

2. Способ защиты бетонных поверхностей, включающий обработку защищаемой поверхности на глубину открытой поровой системы бетона с последующим нанесением на нее защитной композиции с неорганической ионогенной комплексной добавкой, отличающийся тем, что обработку поверхности на глубину открытой поровой системы осуществляют путем выполнения систематически расположенных на ней углублений с образованием ячеистой поверхности площадью 1,15 1,36 площади защищаемой поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам бетонных смесей, используемых для защиты бетонных поверхностей ремонтируемых и вновь изготовляемых монолитных, сборных бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, а также к способам нанесения защитного покрытия на защищаемые поверхности.

Известны защитные композиции на основе цементного вяжущего с неорганическими ионогенными добавками и способы защиты бетонных поверхностей путем нанесения на них защитных композиций.

Для таких защитных покрытий существует проблема обеспечения равнопрочностных характеристик бетона защитного слоя и защищаемого бетона. Результаты несовместимости проявляются через 3-5 лет в виде растрескивания и отслаивания защитного слоя.

Известна композиция для реставрации древних сооружений [1] содержащая 62-68% портландцементного клинкера, 3-10% нитрата натрия, 2-5% хромата калия, остальное вода. Данная композиция при нанесении ее на поверхность камня имеет высокую морозостойкость (360-400 циклов) и адгезию к камню (разрыв по камню).

Однако серьезным недостатком данной композиции является низкая скорость охватывания и твердения (1-2 сут). Такая скорость схватывания и твердения при использовании данной композиции для защиты поверхности бетона приводит к нарушению нормального процесса гидратации и к получению некачественного защитного покрытия (рыхлость, отслаивание, трещиноватость). Кроме того, отсутствие в композиции минерального наполнителя обуславливает значительную ее усадку в процессе твердения, что также снижает прочностные характеристики защитного покрытия.

Наиболее близкой по заявляемой сущности является композиция Penetron. Композиция содержит портландцемент, кварцевый песок и комплекс химических реагентов. Качественный анализ композиции, проведенный в институте Тектоники и геофизики РАН, показал, что в состав комплекса химических реагентов входят катионы щелочных и щелочноземельных металлов (Са²⁺, Na⁺, Mg²⁺), а также гидроксид, хлорид, карбонат, сульфат и алюминат, анионы (ОН^-, Сl^-, CO²₃^-, SO^-₄², AlO^-₂).

Водный раствор композиции получают перемешиванием трех ее частей с одной частью воды. После нанесения водного раствора Penetron на защищаемую бетонную поверхность происходит направленная диффузия ионов, содержащихся в растворе, в капиллярную (поровую) систему защищаемого бетона. Высокая концентрация солей в составе Penetron вызывает значительную разницу осмотического давления раствора в поверхностном слое и в массе защищаемого бетона. За счет этой разницы более пресная вода движется из массы бетона к поверхности, а ионы солей от поверхности в глубину защищаемого бетона. Взаимодействие химических компонентов в капиллярной системе бетона приводит к образованию в ней кристаллов малорастворимых солей гидрата сульфоалюмината и карбоната кальция, которые кольматируют поровое пространство на расстоянии до 1 м от устья пор. Причем образование этих кристаллов происходит с увеличением объема, что способствует более плотному заполнению капилляров кристаллами. Кроме того, взаимодействие химических компонентов в поровом пространстве связывает капиллярную воду. Кольматация порового пространства бетона кристаллами малорастворимых солей, а также связывание поровой жидкости приводит к понижению водопоглощения и водопроницаемости.

Достоинством известной композиции является то, что в процессе эксплуатации во влажной среде процесс кристаллообразования активизируется (возобновляется). При этом происходит дальнейшее развитие кристаллов вглубь защищаемого бетона. Развитие кольматации способствует еще большему понижению водопроницаемости и водопоглощения бетона. Другим достоинством защитной композиции Penetron является ее быстрое схватывание (не менее 30 мин) благодаря наличию в ней хлорид и нитрат анионов.

Однако композиция Penetron имеет низкие показатели прочности. В процессе схватывания композиции образуется значительное количество кристаллов гидрата сульфоалюмината и карбоната кальция. Процесс происходит со значительным увеличением объема. Это свойство положительно влияет на кольматацию пор защищаемого бетона. Однако в твердеющем бетоне защитного слоя оно приводит к негативным последствиям, а именно, к образованию микротрещин. Причем значительная часть трещин развивается вблизи сопрягаемых поверхностей старого бетона и защитного слоя, что часто приводит к отслаиванию участков защитного слоя.

Известны также способы защиты бетонных строительных конструкций путем нанесения на предварительно подготовленные поверхности защитных композиций, содержащих неорганическую ионогенную комплексную добавку, компоненты которой при взаимодействии между собой и составляющими цементного камня защищаемой поверхности кольматируют ее поровое пространство.

Операция подготовки поверхности является важным звеном в технологическом процессе защиты. Традиционные методы подготовки поверхности сводятся к сплошной зачистке поверхности бетона до структурно чистой поверхности, что представляет собой самую трудоемкую операцию.

Известен способ реставрации сооружений из разрушающегося камня [1] включающий предварительную подготовку реставрируемого участка и нанесение на его поверхность композиции, в состав которой входят цемент, вода и неорганическая ионогенная комплексная добавка из нитрата натрия и хромата калия.

Подготовка защищаемой поверхности осуществляется путем очистки поверхности от легко удаляемых слоев. очистку проводят сжатым воздухом под давлением не более 0,2 МПа, а водный раствор защищаемой композиции наносят на поверхность камня или вводят в трещины и пустоты между камнями под давлением 0,1-0,6 МПа. Композиция легко заполняет заделываемые полости и надежно удерживается на поверхности камня.

При использовании данного способа для защиты поверхностей бетонных сооружений из-за низкой скорости схватывания и твердения, приводящей к нарушению нормального процесса гидратации, защищаемое покрытие имеет низкие прочностные характеристики.

Наиболее близким по заявляемой сущности и достигаемому результату является способ защиты поверхностей бетонных сооружений композицией Penetron [2] Способ включает предварительную подготовку защищаемой поверхности. Для этого поверхность очищают от высолов, загрязнений, масел и пр. известными способами: с помощью пескоструйного аппарата, водой под большим давлением или протравливают кислотой. Затем с поверхности бетона счищают карбанизованный слой до открытия устьев капиллярной системы. Толщина снимаемого слоя не менее 0,25 мм.

Поверхность бетона с открытой поровой системой увлажняют, после чего быстро и равномерно, например насосом, наносят раствор композиции Penetron слоем 25-32 мм. В состав композиции Penetron входит портландцемент, кварцевый песок и ионогенная комплексная добавка, включающая катионы щелочных и щелочноземельных металлов.

Благодаря открытию пор на поверхности старого бетона при нанесении композиции Penetron легко происходят следующие процессы: диффузия компонентов композиции в капиллярную систему бетона, диффузия поровой воды на поверхность, кольматация пор старого бетона малорастворимыми кристаллами гидрата сульфоалюмината карбоната кальция на расстоянии до 1 м от устья пор. Эти процессы обеспечивают очаговое срастание поверхностей защищаемого и защитного бетона, что приводит к высокому сцеплению сопрягаемых поверхностей.

Однако интенсивные процессы диффузии вблизи сопрягаемых поверхностей вызывают усадочные напряжения в защитном слое, прилегающем к поверхности раздела, что в сочетании с низкой прочность защитного слоя приводит к образованию микротрещин и трещин. Наличие таких дефектов приводит к отслаиванию участков защитного слоя, что еще более снижает его прочностные характеристики. В случае нарушения целостности защитного покрытия на оголенных участках старого бетона с открытой поровой системой прекращается поступление компонентов композиции в капиллярную систему. При этом разница осмотического давления в устьях и истоках капилляров поровой системы бетона уменьшается. В конечном итоге осмотическое давление выравнивается. Это ведет к прекращению кольматации пор и к постепенному вымыванию ранее сформированных в капиллярах кристаллов новообразований, что уменьшает водонепроницаемость бетона.

К недостаткам известного способа защиты следует отнести и то, что сплошная обработка поверхности до глубины открытой поровой системы является трудоемкой операцией.

Целью изобретений является создание защитной композиции, обладающей прочностными характеристиками соизмеримыми или превосходящими характеристики защищаемого бетона при сохранении высоких влагозащитных свойств и морозостойкости, а также способа защиты, обеспечивающего высокую водонепроницаемость защищаемого бетона за счет стабильной кольматации его порового пространства даже в случае нарушения защитного покрытия при уменьшении трудозатрат.

Это достигается тем, что защитная композиция, включающая цемент, неорганическую ионогенную комплексную добавку, песок и воду, в качестве неорганической ионогенной комплексной добавки она содержит карбонат, сульфат, нитрат натрия и хлорид, карбид, гидроксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. нитрат натрия 0,9-1,8; карбонат натрия 2,0-3,0; сульфат натрия 2,5-3,6; хлорид кальция 0,05-0,15; карбит кальция 0.75-1,15; гидроксид кальция 0,8-1,0; цемент 36,0-40,0; песок 39,0-49,0; вода остальное.

Это достигается также тем, что в способе защиты бетонных поверхностей, включающем обработку защищаемой поверхности на глубину открытой поровой системы бетона с последующим нанесением на нее защитной композиции с неорганической ионогенной комплексной добавкой, обработку поверхности на глубину открытой поровой системы осуществляют путем выполнения на ней систематически расположенных углублений с образованием ячеистой поверхности площадью 1,15-1,36 площади защищаемой поверхности.

Защитная композиция, определенного в изобретении состава, и нанесение ее на защищаемую поверхность с предварительно выполненными на ней углублениями с открытой поровой системой определенной площади позволяют получить прочный защитный слой, высокую адгезию к защищаемому бетону, низкую водонепроницаемость защищаемого бетона при снижении трудозатрат по защите старого бетона.

Введение комплексной добавки при затворении, схватывании и твердении бетонной смеси приводит к ряду последовательных и параллельных обменных реакций как между компонентами добавки, так и между ними и составляющими цемента.

2NaNO₃+Ca(OH)₂ Ca(NO₃)₂+2NaOH (1)

Ca(NO₃)₂+Ca(OH)₂ 2CaOHNO₃ (2)

CaCl₂+Ca(OH)₂ 2CaOHCl (3)















В начальный период затворения, когда воды в бетонной смеси еще относительно немного, происходит растворение нитрата и хлорида кальция (Ca(NO₃)₂, реакция (1) и СаСl₂. Другие компоненты бетонной смеси при этом растворяются в меньшей степени. Наличие концентрированного раствора нитрата и хлорида кальция в щелочном растворе приводит к образованию большого числа зародышей гидратированных гидроксонитрата и гидроксохлорида кальция (СаОНNО₃ и СаОНСl, реакции 2,3,4,5). Дальнейшее добавление воды при затворении вызывает рост зародышей, что является предпосылкой к получению армирующего каркаса в процессе схватывания.

После нанесения защитного бетона в процессе схватывания происходит разрастание зародышевых кристаллов СаОНNО₃ и СaOHCl вплоть до образования армирующего каркаса в защитном слое. Образование армирующего каркаса приводит к быстрому схватыванию бетона. Создание структурного каркаса происходит без увеличения объема и без возникновения механических напряжений в процессе схватывания. В процессе твердения структурный каркас упрочняется малорастворимыми прочностными кристаллами трехкальциевого гидрата сульфоалюмината (СаОАl₂O₃CaSO₄, реакция 6), гидратов гидроксохлоралюмината кальция (СаОАl₂O₃ СаСl₂10Н₂О, реакция 9) и гидроксонитроалюмината кальция (СаОАl₂O₃CaNO₃32H₂O, реакция 10). Благодаря наличию в комплексной добавке карбоната и нитрата натрия процессы схватывания и твердения защитного слоя происходят интенсивно. Интенсивное образование армирующего каркаса из гидроксосолей и усиления его кристаллами гидратов сульфоалюмината, гидроксохлоралюмината и гидроксонитроалюмината кальция приводят к тому, что прочность бетона защитного слоя быстро достигает прочности старого бетона и превосходит его.

Благодаря тому, что карбид кальция обеспечивает медленное постепенное поступление ионов кальция в реакционную систему твердеющего бетона (реакция 8), образование кристаллов гидроксосолей и сульфоалюмината кальция происходит в условиях, приближенных к равновесным. При этом в кристаллической структуре новообразований формируется минимальное количество дефектов. При этом одновременно за счет разницы осмотического давления в защищаемом бетоне и защитном слое легко происходит направленная диффузия солевых компонентов защитного слоя в поровое пространство защищаемого бетона и обратная диффузия поровой жидкости к поверхности бетона. Разница осмотического давления за счет значительной концентрации водорастворимых солей комплексной добавки остается высокой. Взаимодействие компонентов комплексной добавки с материалом старого бетона приводит к образованию малорастворимых кристаллов гидросульфоалюмината и карбоната кальция (реакции 6,7), к кольматации этими кристаллами пор бетона и связыванию капиллярной воды. образование кристаллов гидрата сульфоалюмината и карбоната кальция происходит с увеличением объема, что способствует еще более плотному заполнению пор старого бетона. Следствием явлений является понижение влагопроницаемости и влагосодержания бетона.

В случае высыхания и нового увлажнения защитного слоя и защищаемого бетона процесс кольматации пор возобновляется. Причем процесс кристаллобразования развивается вглубь защищаемого бетона, что способствует дальнейшему улучшению влагозащитных свойств.

Диффузия нитратов и хлоридов кальция в поры старого бетона и взаимодействие их с гидроксидом кальция приводит к тому, что микроармирующий каркас становится общим для защитного слоя и защищаемого бетона. В зоне контакта защитного слоя с поверхностью старого бетона микроармирующий каркас выполняет сшивающую функцию на глубину проникания электролита. Микротрещины и полости в старом бетоне не только блокируются в устьях, но и кольматируются до перекрытия поверхностей. Этот эффект называется самозалечиванием бетона. Образование общего армирующего каркаса в контактном слое обеспечивает высокую прочность на разрыв, а проникание вглубь поровой системы старого бетона обеспечивает водонепроницаемость, сопоставимую с водонепроницаемостью защитного слоя. Последней стадией химического процесса является процесс кольматации пор защитного слоя гидратами трехкальциевого алюмината (реакция 6) и карбонатом кальция (реакция 7), образующимися с увеличением объема. Этот процесс происходит во вполне отвердевшем бетоне защитного слоя, способном выдержать напряжения, связанные с увеличением объема кристаллов. Благодаря этому образование микротрещин происходит в многократно меньшей степени, чем в прототипе.

Кроме того, поры как защитного слоя, так и защищаемого бетона дополнительно блокируются ацителеном (реакция 8), оказывающем значительное сопротивление жидкости (эффект Жамена) [3] что также улучшает водозащитные свойства.

Таким образом, использование предлагаемой защитной композиции позволяет получить высокопрочный, водонепроницаемый, морозостойкий защитный слой с короткими сроками схватывания, хорошим сцеплением со старым бетоном и высоким сопротивлением к агрессивным средам.

Подготовка поверхности старого бетона путем выполнения на ней углублений приводит к тому, что образованная ячеистая поверхность имеет разную структуру: в углублениях старый бетон вскрыт до порового пространства, остальная поверхность покрыта естественным карбонизованным слоем. Естественный карбонизованный слой представляет собой трещеноватый слой бетона, поры которого кольматированы продуктами взаимодействия составляющих цементного камня с углекислым газом воздуха.

После нанесения на ячеистую поверхность старого бетона защитной композиции происходят следующие процессы.

На участках с открытой поровой системой компоненты защитной композиции легко диффундируют в массу старого бетона, а капиллярная влага на поверхность. В капиллярной системе происходят реакции с образованием кристаллических структур (реакции 4-7,9,10), которые кольматируют поры и образуют общий каркас с защитным покрытием. кольматация пор происходит радиально по всем направлениям, в том числе и в направлениях параллельных поверхности контакта на расстоянии 1 м от устьев пор. Поэтому выполнение одного углубления с открытой поровой системой позволяет закольматировать значительную площадь (не менее 3 м²) под естественным карбонизованным слоем бетона.

Таким образом, для кольматации пор старого бетона кристаллическими новообразованиями за счет компонентов защитной композиции достаточно выполнить несколько систематически расположенных на поверхности углублений с открытой поровой системой определенной площади. не прибегая к сплошной зачистке поверхности старого бетона до открытия устьев поровой системы, как в прототипе. При этом значительно снижаются трудозатраты на подготовку поверхности старого бетона перед нанесением на нее защитной композиции.

В зоне контакта защитного покрытия с карбонизованной поверхностью старого бетона происходит диффузия компонентов защитной композиции в карбонизованный слой, частично закольматированный карбонатом кальция. Взаимодействие компонентов защитной композиции в порах карбонизованного слоя приводит к дальнейшей кольматации и уплотнению пор за счет кристаллических новообразований (реакции 6,7,9,10). Одновременно идет упрочнение карбонизованного слоя за счет последовательного образования внутри имеющихся в поровом пространстве микротрещин кристаллов малорастворимых солей гидроксохлораллюмината, гидроксонитроаллюмината, гидрата сульфоаллюмината кальция (реакции 6,9,10), которые обладают "сшивающим" эффектом. Образование этих солей приводит к самозалечиванию микротрещин.

Таким образом, карбонизованный слой бетона становится плотным, практически водонепроницаемым.

Высокая водонепроницаемость карбонизованного слоя препятствует диффузии компонентов защитной композиции вглубь бетона, поэтому кольматация под карбонизованным слоем происходит только через систему углублений с обнаженной поровой системой.

В результате происходящих процессов образуется система двухслойного покрытия на поверхности бетона с глубоко кольматированными порами.

Двухслойное покрытие состоит из слоя защитной композиции и преобразованного карбонизованного слоя. В случае нарушения целостности слоя из защитной композиции карбонизованный слой препятствует поступлению влаги внутрь старого бетона и вымыванию кристаллов новообразований из его капиллярной системы. Влагонепроницаемость старого бетона остается прежней. Наличие двойного защитного слоя в сочетании с глубоко кольматированной поровой системой бетона приводит к получению высоких прочностных и влагозащитных свойств системы, а также к обеспечению широкого диапазона сопротивляемости к агрессивным средам. При этом значительно снижаются трудозатраты в процессе подготовки поверхности перед нанесением защитной композиции.

Защитный слой, нанесенный заявляемым способом имеет следующие показатели: степень кольматации поровой системы 95-100% прочность на разрыв после нанесения 7 МПа; прочность на сжатие 58 МПа; прочность сцепления со старым бетоном разрушение по старому бетону; водонепроницаемость после нанесения защитного слоя 16 техн.атм. водонепроницаемость после снятия защитного слоя 14 техн.атм; морозостойкость 300-500 циклов замораживания и оттаивания; время схватывания 25-40 мин.

Технология приготовления бетонной смеси для влагозащиты бетонных поверхностей заключается в следующем. В мешалку загружают цемент, компоненты комплексной добавки и песок, перемешивают сухую смесь в течение 35-50 мин. Далее в сухую смесь, не выключая мешалки, непрерывно и равномерно подают воду в течение 15-20 мин, после чего состав готов к нанесению на защищаемую поверхность. Количественный состав защитной композиции приведен в табл.1.

Композицию готовят из компонентов, каждый из которых выполняет определенную функцию в процессах образования защитного слоя и кольматации защищаемого бетона. Количественные соотношения компонентов обеспечивают получение гарантированных показателей.

Нитрат натрия (0,9-1,8 мас.) применяется как ускоритель твердения и при взаимодействии с ионами кальция и воды участвует в образовании микроармирующего кристаллического каркаса. Использование его в количестве меньшим 0,9 мас. и большим 1,8 мас. не обеспечивает стехиометричности взаимодействия с другими компонентами смеси.

Карбонат натрия (2-3 мас.) применяется как пластификатор и уплотняющая добавка, обеспечивающая прочность защитного бетона и участвует в процессе кольматации пор защищаемого бетона, образуя в порах карбонат кальция.

При использовании Na₂CO₃ в количестве меньшим, чем 2 мас. вызывает заниженную кольматацию пор, а превышение его более 3 мас. вызывает избыточное давление в капиллярной системе защищаемого бетона, что понижает прочностные свойства.

Сульфат натрия (2,5-3,6 мас.) участвует в образовании гидрата сульфоалюмината кальция, который упрочняет армирующий каркас из гидроксосолей, а также совместно с карбонатом кальция участвует в кольматации пор бетона.

При использовании Na₂SO₄ в количестве меньшим, чем 2,5 мас. не обеспечивается образование необходимого количества гидратов сульфоалюмината кальция, что ведет к снижению прочностных характеристик бетона, а в количестве большем, чем 3,6 мас. ведет к возникновению напряжения внутри капиллярной системы бетонов, что может привести к образованию микротрещин.

Хлорид кальция (0,05-0,15 мас. ) применяется как сильный электролит, который наряду с другими сильными электролитами NaNO₃ и Na₂SO₄ повышает ионную силу раствора, что способствует повышению разницы осмотического давления в поровой жидкости защищаемого и защитного бетона, способствующей увеличению направленной диффузии компонентов защитного бетона вглубь защищаемого бетона и направленной диффузии поровой жидкости к поверхности. В процессе схватывания при химической взаимодействии с компонентами бетонной смеси участвует в образовании первичного армирующего каркаса.

Использование СаСl₂ в качестве, меньшем, чем 0,05 мас. приводит к образованию слабого армирующего каркаса, а большем, чем 0,15 мас. к появлению высолов на поверхности защитного батона.

Гидроксид кальция (0,8-1 мас.) участвует в упрочнении первичного армирующего каркаса, образуя гидраты сульфоалюминатов кальция, и в кольматации пор защищаемого бетона.

Использование Са(ОН)₂ в количестве, меньшем, чем 0,8 мас. не обеспечивает достаточного упрочнения армирующего каркаса и высокого кальматационного эффекта. Избыток Са(ОН)₂ (больше 1 мас.) приводит к нарушению стехиометричности реакций, непрореагировавший гидроксид кальция ухудшает прочность защитного бетона.

Карбид кальция (075-1,15 мас.) применяется для блокирования пор бетона газообразным ацетиленом и повышения его влагозащитных свойств, а также для обеспечения постепенного медленного поступления ионов кальция в реакционную систему. Использование меньшего, чем 0,75 мас. количества не обеспечивает максимального блокирующего эффекта, а также создания равновесных условий для образования кристаллов гидроксосолей и гидрата сульфоалюмината. Увеличение в составе бетонной смеси карбида кальция более 1,15 мас. вызывает преждевременное высушивание и растрескивание бетона.

Цемент (36-40 мас. ) используется как вяжущее. Уменьшение в бетонной смеси цемента менее 36 мас. не обеспечивает прочности защитного слоя, а добавка более 40 мас. вызывает температурно-усадочные деформации.

Песок (39-49 мас.) применяется как заполнитель. Использование в количестве меньшем 30 мас. вызывает температурно-усадочные деформации защитного слоя, а добавка более чем 49 мас. снижает его прочностные характеристики.

Вода (8-10 мас.) применяется как растворитель сухой смеси защитной композиции и основной компонент гидратации. Использование в количестве меньшем 8 мас. не обеспечивает растворимость химических компонентов и гидратации цемента, а добавка более 10 мас. снижает концентрацию растворенных компонентов и не обеспечивает сроков и качества схватывания цементного теста.

Для оценки характеристик защитной композиции использовались бетонные образцы в возрасте 7 и 28 сут нормального твердения из защитного бетона и бетонные образцы из защищаемого бетона. покрытые слоями защитной композиции (табл.1). Испытания проводились по стандартным методикам. Испытания на сжатие проводились на образцах-кубах из защитной композиции с гранью 10 см.

Остальные исследования выполнялись на бетонных образцах, покрытых слоями из растворов защитных композиций. 24 ч бетонные образцы выдерживались в воде и покрывались защитным слоем толщиной 0,4 см.

Испытания на морозостойкость проводились на образцахкубах с гранью 10 см. Испытания на разрыв выполнялись на образцах цилиндрической формы диаметром 15 см и высотой 30 см. Испытания на прочность сцепления защищаемого бетона и защитного покрытия (адгезия) проводились на цилиндрических образцах методом скалывания покрытия. Испытания на разрыв выполнялись на образцах гантелевидной формы длиной 50 см и диаметром 4 см. Испытания на кислотостойкость и сульфатостойкость проводились на балках размером 15х15х50 см, которые через 24 ч после нанесения составов погружались в водные растворы 5% сульфата натрия и 4% серной кислоты на 36 сут.

За исключением одной контрольной партии в каждой серии испытывалось по 5 образцов.

В табл. 1 приведены конкретные составы бетонных смесей.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Способ защиты бетонных поверхностей осуществляют следующим способом. Эксплуатируемую поверхность очищают от легко удаляемых слоев и инородных включений скребками или пескоструйной обработкой. Затем на 1 м² поверхности выполняют 5 углублений (одно в центре и 4 в углах квадрата) диаметром 10 см и глубиной 0,5 см, что соответствует глубине естественной карбонизации бетона до открытых устьев пор бетона. Суммарная площадь образованной ячеистой поверхности составляет 1,18 м².

Углубления могут быть выполнены в виде пересекающихся полосовых борозд, образующих при пересечении ячеистую поверхность или отдельных цилиндрических и конических углублений. Подбор шага и диаметр ячеек определяют из технологических условий обработки поверхности, связанных с формой в плане и толщиной стен сооружения, а также площадью конструкции и глубиной поражения бетона.

Ячеистую поверхность увлажняют и покрывают слоем 0,4 см защитной композиции, в состав которой входит неорганическая ионная комплексная добавка, в частности предлагаемая защитная композиция.

Защитную композицию наносят известными ручными или механическими способами. Через 12 ч после нанесения состава обеспечивается защита поверхности строительного сооружения.

Площадь ячеистой поверхности выбирают в интервале 1,15- 1,36 площади защищаемой поверхности.

Ячеистая поверхность с площадью менее 1,15 поверхности защищаемого бетона является недостаточной для полной кольматации пор старого бетона, что ведет к снижению поверхностной прочности и сопротивляемости агрессивным средам.

Увеличение площади ячеистой поверхности свыше 1,36 площади защищаемой поверхности приводит к снижению водонепроницаемости за счет уменьшения поверхности карбонизованного слоя.

Физико-механическим испытаниям подвергались образцы из бетонных пластин размерами 2х2х0,65 м в количестве 18 штук. 3 пластины без покрытия из бетона, состав которого приведен в примере 1 табл.1, были контрольными. На 12 пластинах выполнялись по 2 борозды во взаимноперпендикулярном направлении на расстоянии 95 см между бороздами. В двух партиях образцов суммарная площадь ячеистой поверхности составляет 1,15 и 1,36 площади защищаемой поверхности, а в двух других 1,10 И 1,4 площади защищаемой поверхности. Поверхности увлажнялись и покрывались слоем заявляемой защитной композиции толщиной 4 мм, состав которой приведен в примере 2 табл.1. 3 пластины покрывались защитной композицией Penetron, приготовленной в соответствии инструкций [2]

Все образцы испытывались через 12 ч после нанесения покрытия. На водонепроницаемость образцы испытывались в гидравлической установке, после чего они опускались в воду покрытием вниз на смачивание поверхности в течение 8 ч. По истечении этого времени пластины вновь испытывались на водонепроницаемость на гидравлической установке. Затем эти же образцы испытывались склерометром для оценки поверхностной прочности. После этого с образцов счищали защитные слои и снова проверяли на водонепроницаемость. Результаты испытаний приведены в табл.3.

Данные табл. 2 и 3 свидетельствуют о том, что защитная композиция с предлагаемым соотношением компонентов обладает лучшими прочностными свойствами, чем известная защитная композиция Penetron, а способ защиты бетонных поверхностей обеспечивает высокую водонепроницаемость и поверхностную прочность при сохранении эффекта глубокой кольматации порового пространства защищаемого бетона и снижения трудозатрат по подготовке поверхности к нанесению защитного покрытия по сравнению со способам защиты поверхностей с использованием композиции Penetronп