Betono ir gelžbetonio konstrukcijoms nuolat veikiant gruntiniam vandeniui, kapiliarinei ir paviršinei lietaus drėgmei, šalčiui ir vėlesniam atšilimui, tampa itin svarbu suprasti, kaip vyksta cemento kristalizacija ir kokią įtaką ji daro atsparumui šalčiui, hidroizoliacijai bei armatūros korozijai. Kristalinė hidroizoliacija yra vienas iš galingiausių įrankių sumažinti porėtumą, užkirsti kelią skysčių difuzijai ir pabėgti nuo drėgmės sukeliamų korozijos procesų.
Kontekstas: šalčio-šilimo ciklų įtaka betono kokybei
Betono atsparumas šalčio-šilimo ciklų poveikiui priklauso nuo cementiniame akmenyje susiformavusios atvirų ir uždarų kapiliarų struktūros. Dėl permainingo Lietuvos klimato betono įmirkymas iššaukia mikrokristalizaciją ir kapiliarinių takų užpildymą, o po to šaltuoju laikotarpiu įšalęs vanduo plėčiasi, o atšilus - ir ištirpsta. Eksploatuojant kelio konstrukcijas, stovėjimo aikšteles ar rezervuarus, vienas svarbiausių kriterijų - atsparumas šalimo-šilimo ciklams, nes iš jų kyla gelžbetonio armatūros korozija ir visos konstrukcijos silpnėjimas.
Bandymų metodika ir pagrindinės sritys
Bandinių atsparumo šalčiui tyrimai atlieka tūrinį užšaldymo ir atšildymo metodą, naudojant kubus 100×100×100 mm. Pasiekus projektinį stiprį, bandiniai panardinami į vonią su (18±5) °C vandeniu. Preparatai ir įmirkomosios sąlygos sukuria skirtingas drėgmės fazes, kurios lemia kristalizacijos pradžią ir intensyvumą. Tyrimo duomenys rodo, kad kristalinės technologijos įmaišos gali neutralizuoti drėgmės įsiskverbimą, sumažinti porėtumą ir prailginti konstrukcijų tarnavimo laiką.
Kontroliniai bandiniai be įmaišų rodo, kad po atsparumo šalčiui bandymų betonas dažnai sumažina gniuždymo stiprį daugiau nei 5%. Tačiau kai įmaišo kristalizacijos priedą (XYPEX Admix C-1000 NF) 0,8-1,5% cemento masės, bandinių gniuždymo stipris po šalčiui atsparių ciklų gali išlikti arba net padidėti. Taip pat buvo nustatyta, kad po 150-200 užšaldymo-atšilimo ciklų betono gniuždymo stipris nesumažėja daugiau kaip 5%, palyginti su kontrole, kai naudojamos kristalizacijos priemaišos.
Kristalizacijos principas ir jos mechanizmas betone
Kristalinės technologijos tikslas - sudaryti netirpią kristalinę struktūrą kapiliaruose, mikroįtrūkimose ir makroįtrūkimuose. Ši struktūra užpildo poreikius ir sumažina vandens bei cheminių medžiagų difuziją į betoną. Kristalinė reakcija susideda iš dviejų komponentų: šalutiniai cemento hidratacijos produktai ir kristalinės cheminės medžiagos, kurios sąveikauja su drėgme ir cemento kalkėmis, formuodamos netirpius kristalinius dariniai. Tai vadinama vidine kristalizacija, kuri įeina į betoną kaip dalis jo masės ir tampa jo dalimi viso eksploatavimo laikotarpio metu.
Elektroninės mikroskopijos vaizduose matyti, kaip naujai susiformavę kristalai užpildo kapiliarus ir įtrūkimus, o nepriklausomų tyrimų duomenys rodo, kad kristalinės technologijos gali pailginti betono konstrukcijų tarnavimo laiką net šimtmečiu. Specialios formulės, pavyzdžiui BETOCRETE, teigiamai veikia vandens įgeriamumą, vandens garų laidumą ir sumažina kapiliarinį porėtumą, todėl užtikrina ilgalaikę apsaugą nuo vandens ir agresyvių cheminių medžiagų difuzijos.
Kristalinės hidroizoliacijos pritaikymas praktikoje
Kristalinių hidroizoliacijos technologija gali būti naudojama kaip įmaiša betonui arba kaip dangos sistema naujoms ar senoms konstrukcijoms. Kai įmaišomos Kristalinės medžiagos į betono mišinį, jos pradeda reaguoti su cemento hidratacijos produktais ir susidaro netirpi kristalinė struktūra. Kai naudojama kaip dangos sistema, ji susidaro betone, užpildo kapiliarus ir padaro betoną mažiau pralaidų vandeniui bei cheminėms medžioms. TOKIŲ priedų metu sumažėja vandens įgeriamumas iki 80% ir vandens prasiskverbimas iki 5 mm, o vandens garų pralaidumas sumažėja apie 10 kartų. Kristalinė hidroizoliacija gali būti pritaikyta įvairioms situacijoms: požeminėms konstrukcijoms, stambiamose pramoninėse grindyse, kelių ir tiltų projektams bei rekonstrukcijoms, kur būtina išvengti hidraulinių įtrūkimų ar korozijos.
Chloridų ir sulfatų poveikis bei kristalinės priemonės prieš juos
Chloridų ataka - dažna problema šalto klimato šalių jūrų statiniuose: chloridų jonai prasiskverbia į betoną per kapiliarus ir įtrūkimus, sunaikina pasyviąją plėvelę ant plieno armatūros ir sukelia korozijos procesus. Tyrimai Naujojo Pietų Velso universitete rodo, kad integruota XYPEX kristalinė priemaiša gali dvigubai pailginti korozijos pradžios laiką, lyginant su neapdorotu mišiniu. Panašiai sulfatų ataka, į kurią įsitraukia kalcio hidroksidas, gali būti apribota didesniu betono atsparumu difuzijai; kristalinė technologija sumažina laisvo CH kiekį ir sulfatų reakcijų greitį.
Cheminės atakos, tokios kaip rūgštys, sukelia kalcio hidroksido išgyvenimą ir gali išskirti kalcio druskas, kurios be pastovios apsaugos greitai kenkia cemento matricoje. Kristalinės hidroizoliacijos technologija sumažina betono pralaidumą skysčiams ir dujoms esant skirtingam pH diapazonui (3,0-11,0 nuolatiniam kontaktui; 2,0-12,0 periodiniam kontaktui). Eksperimentiniai bandymai su sieros rūgštimi rodo, kad apdorotų kristaline technologija bandiniai patiria mažesnį masės nuostolį per laiką, lyginant su neapdorotais mėginiais.
Be galo svarbių hidroizoliacijos kontekstų įvairovė
Be kristalų, betonas gali būti apsaugotas ir kitais būdais: membranomis, teptinėmis hidroizoliacijomis, juostomis, pabarstais mineraliniais ar pluoštiniais užpildais. Tačiau paviršinių membranų sprendimai turi trūkumų, nes jie gali būti plyšiai, deformacijų ar džiūvimo įtakos. Kristalizuojantys priedai įsiskverbia į betoną ir tampa jo dalimi, todėl nėra labai lengva juos pažeisti. Be to, kristalinė hidroizoliacija yra suderinama su įvairiomis priedų sistemomis, pavyzdžiui su pvz., pelenų ar šlako priedais, ir nesudaro lakiųjų organinių junginių problemos, lyginant su tradicinėmis membranomis.
KTU tyrimai ir praktinės išvados
Kauno technologijos universiteto tyrime su grindų trinkelėmis buvo įrodyta, kad eksperimentas su 3 mm storio apsauginiu gumos sluoksniu ir NaCl tirpalu gali sukelti agresyvų aplinkos poveikį. Tyrimai su kristalinėmis hidroizoliacijomis parodė, kad trinkelės paviršiaus plėvelė sukilusi tam tikrą laiką gali būti patvarios ir atlaikyti šaltį. KTU taip pat tiria, kaip kristalizacija gali užpildyti plyšius iki 0,4 mm pločio, kas leidžia sumažinti ar net atsisakyti didelio armatūros padidinimo.
Be to, įmonės Vizgintos statyba nagrinėja XYPEX įmaišą kaip alternatyvą tradicinei hidroizoliacijai. Jie teigia, kad tai suteikia laisvą pasirinkimą hidroizoliuoti grindis be papildomų teptinių ar membraninių sprendimų, o kristalizacijos technologija gali būti naudojama kaip įmaiša arba tepusio tipo danga. Kristalinė hidroizoliacija VANDEX SUPER įsiskverbia į betoną, užauga kristalus, kurie sumažina skysčių prasiskverbimą, o du sluoksniai gali ženkliai sumažinti porų skaičių ir padaryti betoną nelaidų skysčiams.
Praktiniai patarimai ir įrankiai projektuojant betono apsaugą
- Rinktis kristalinę hidroizoliaciją kaip įmaišą ar dengiamąją dangą, kad būtų užtikrintas nuolatinis betono viduje augančių kristalų vystymasis.
- Atsižvelgti į aplinkos sąlygas: drėgnoje, chemiškai aktyvioje aplinkoje naudojami mineraliniai pabarstai su kristalizacijos poveikiu sakant, kad papildoma hidroizoliacija tampa nereikalinga.
- Kiekvieną projektą reikia pritaikyti prie vietos klimato ir pamatų sąlygų, ypač atsparumo šalčiui atžvilgiu.
- Nustatyti įtrūkimus ir padidinti armavimo tankį ten, kur būtina, bet kristalinė technologija gali sumažinti papildomo armavimo poreikį, kai plyšiai atitinka 0,4 mm pločio ribas.
Aplinkos tvarumas ir eksploatacijos trukmė
Kuriant tvarias statybas svarbu sumažinti cemento naudojimą ir perdirbti papildomas medžiagas. Kristalinė hidroizoliacija gali padėti sumažinti CO2 išmetimą per visą statinio gyvavimo laiką, nes ji sumažina vandens suvartojimą ir kapiliarinį porėtumą. Be to, kristalinės hidroizoliacijos technologija gali būti integruota į betono įmaišus, kurios laikui bėgant tampa dalimi konstrukcijos, o tai sumažina nuolatinės priežiūros poreikį ir ilgina eksploatacijos laiką.
Be to, kristalizacija gali būti pritaikyta kaip tarpinė ar galutinė hidroizoliacija: ją galima naudoti kaip dangą ant esamo betono, kur nereikia tepti papildomų membranų. Sprendimų įvairovė leidžia pasirinkti optimalų variantą priklausomai nuo sąlygų: aplinkos drėgmės lygio, paviršiaus temperatūros, kampiniams briaunoms ir kt.
Apžvalga įrankių ir metodų pasirinkimui
Norint pasiekti efektyviausią rezultatą, reikia atsižvelgti į šiuos aspektus:
- Tikslai: ilgaamžiškumas, sumažintas priežiūros poreikis, sumažintas vandens įgeriamumas.
- Konstrukcijos tipas: požeminės, paviršinės grindys, tiltai, rezervuarai.
- Rinkinių pasirinkimas: kristalinės priemaišos, dengiančios dangos arba deriniai su tradicinėmis hidroizoliacijomis.
- Ekonomika: galimybė sutaupyti iki 75% su tam tikromis priemonėmis (kontekste su BETOCRETE priedais).
Rekomenduojami variantai ir komponentai
BETOCRETE priedai - vienas iš populiariausių kristalinių hidroizoliacijos sprendimų, užtikrinančių vandens atstūmimą ir sumažintą vandens įgeriamumą. XYPEX kristalizacijos priemonės - įmaišai ar tepalinės dangos, kurios genomiciai užpildo kapiliarus ir užsandarina plyšius iki 0,4 mm pločio. VANDEX SUPER - kristalinė hidroizoliacija, skirta įsiskverbti į betoną, skaidyti drėgmės kilimą ir sukurti ilgalaikį barjerą.
Atmintina apie bandymų ir tyrimų rezultatus
AKTUALI informacija iš eksperimentų rodo, kad kristalinės priemonės gali tiksliai užsandarinuti plyšius ir sumažinti vandens difuziją, o tai tiesiogiai prisideda prie ilgesnio konstrukcijų tarnavimo laikui. Net ir po metų vandens buvimo, kristalizacijos sistemos išlieka veiksmingos, o plyšio užpildymas rodo, kad šios technologijos yra tvarus ir patikimas sprendimas.
Papildomi praktiniai patarimai užkirtimui kelią į trūkimus
- Analizuokite įtrūkimų susidarymo priežastis ir laikykitės rekomendacijų injekcijas įtrūkimų pašalinimui, kai tai būtina.
- Istorijai, reikalaujančiai kruopščios priežiūros, naudokite kristalizacijos produktus kaip nuolatinį hidroizoliacijos elementą.
- Rinkų sąlygos ir kainodara, įskaitant montavimo laiką, turi svarbią įtaką bendrai statybos projekto trukmei ir biudžetui.
Galiausiai: infrastruktūros tvarumo koncepcija
Kietas tikslas - išlaikyti konstrukcijų patvarumą, sumažinti priežiūros darbo ir medžiagų sąnaudas, o svarbiausia - sumažinti poveikį aplinkai per visą statinio gyvavimo laiką. Kristalinė hidroizoliacija ir įmaišai suteikia galimybę pasiekti šiuos tikslus, nes jie sukuria vidinį barjerą, apsaugo nuo vandens ir agresyvinių cheminių medžiagų difuzijos, o tuo pačiu sumažina poreikį tradicinėms membraninėms dangoms ir eliminuoja taršą lakiosiomis medžiagomis.
Kaip veikia Penetron 2019 m.
tags: #kokia #cemento #kristalizacijos #stadija