Инъекционная гидроизоляция

Все мы знаем, что для защиты железобетонных конструкций и увеличения срока их службы, необходима гидроизоляция. В данной статье разберём особенности гидроизоляции, применяемой методом инъекций. Какие она имеет преимущества и недостатки и в каких случаях следует отдать предпочтение именно ей.

Для предотвращения коррозионного разрушения бетона, железобетона и конструкций из них, согласно ГОСТ 31384-2017, могут быть предусмотрены следующие виды защиты:

• первичная;
• вторичная;
• специальная.

В главном ГОСТе, описывающем защиту бетонных и железобетонных конструкций от коррозии, упоминания инъекционной гидроизоляции, как ни странно, нет, однако она идеально подходит к области применения вторичной гидроизоляции из того же ГОСТа: вторичную защиту применяют, если защита от коррозии не может быть обеспечена мерами первичной защиты.

Требования к инъекционно-уплотняющим составам, в свою очередь, регламентирует ГОСТ 33762-2016 «Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций»

Что же такое инъекционная гидроизоляция?

Это гидроизоляция на основе жидких полимеров, которые закачиваются под давлением и работают непосредственно внутри строительной конструкции.

Принцип метода инъектирования

При инъектировании происходит заполнение трещин, швов, пустот и пор инъекционными материалами. Сверхтекучие низковязкие составы распространяются в теле конструкции и делают бетон, кирпичную или каменную кладку, основание и фундамент прочнее за счёт скрепления и герметизации даже самых тонких трещин.

Области применения инъектирования

Метод инъектирования применяется для реконструкции зданий промышленного, культурно-бытового, общественного и жилого назначения. С помощью инъекций выполняется восстановление целостности балок, колонн, стен, перемычек, плит перекрытия и прочих конструкций. В случаях, когда необходимо выполнить увеличение несущей способности с применением систем внешнего армирования из углеволокна, предварительно проводят инъектирование трещин для повышения прочности бетона.

Также к технологии прибегают в качестве меры гидроизоляции. Инъекционными составами можно заделывать любые швы и пустоты, чтобы упрочнить бетон или кладку кирпича для предотвращения попадания влаги и протечек. В таком случае инъектирование выступает в качестве отсечной гидроизоляции, а нагнетаемые полимеры становятся мембранами, которые, связываясь с грунтом, создают противофильтрационную завесу. Инъектирование может применяться для изоляции ввода инженерных систем.

Возможности инъектирования

Метод инъектирования стал широко применяться благодаря тому, что он даёт возможность:

• выполнять моментальную герметизацию и гидроизоляцию;
• сохранять целостность конструкции без изменения архитектуры постройки;
• восстанавливать труднодоступные участки сооружения;
• выполнять реконструкцию без земельных работ;
• проводить работы в любое время года.

Важное преимущество инъекционных составов перед рулонными материалами — это возможность проникновения в любые трещины и швы.

В каких случаях это требуется?

• При появлении трещин и швов в стенах, перекрытиях, фундаментах и других строительных конструкциях;
• При работах на подземной части здания, где на стены и пол действует повышенное давление;
• При реставрации и реконструкции старых зданий, в которых требуется восстановить гидроизоляцию;
• При создании подземных помещений, складов, парковок и других инженерных сооружений.

К недостаткам метода инъекций относится:

• Сложность просчёта расхода материалов.

Конечно, есть некоторые нормы, рассчитанные на погонный или квадратный метр инъектируемой поверхности, однако не исключена вероятность, что, подсоединившись к очередному пакеру, вы прокачаете в него пару комплектов материала, вместо расчётных полкилограмма. Эту особенность метода инъектирования необходимо обговаривать с заказчиками до начала работ.

• Дорогостоящее насосное оборудование и инъекционные материалы.

Может показаться, что это минус, но всё немного сложнее. Дорогое и сложное оборудование отсекает из профессии низкоквалифицированный персонал и фирмы однодневки, а также не позволяет этой высокоэффективной, и требующей соответствующих сноровки и опыта, технологии уйти к низкоквалифицированным специалистам. Работать с полимерными материалами из нескольких (до четырёх!) компонентов, которые подаются под давлением до двухсот атмосфер, должны настоящие профессионалы. После полимеризации материалы становятся абсолютно безвредными для человека и окружающей среды, однако в процессе смешивания и закачивания могут нанести серьёзный вред кожным покровам и слизистым человека.

• Сложность технологии.

Технология, на самом деле, не так сложна, как принято считать. Топпинг затереть, зачастую, на много сложнее. Однако подготовка поверхности, материалов, организация рабочего пространства, как и других ремонтных работах, требует ответственности, чёткого знания характеристик материалов и полного понимания алгоритма действий.

К инъекционным смесям выдвигаются особые требования:

• пониженная вязкость;
• высокая проникающая способность;
• высокая адгезия;
• устойчивость к коррозии;
• минимальная усадка после затвердевания;
• длительный срок эксплуатации.

Этим условиям соответствуют следующие типы составов: эпоксидные и полиуретановые смолы, микроцементы и специализированные гидроизолирующие растворы.

Полиуретановые смолы

Используются для заполнения трещин не более 0,5 мм и создания дополнительной гидроизоляции. Такие составы применяются для обработки влажных швов, восстановления железобетонных монолитных конструкций. Инъектирование полиуретановыми смолами позволяет выполнить гидроизоляцию коммуникаций и остановить напорный и безнапорный водоприток.

Микроцементы (полицементы)

Микроцементы или полицементы применяются для устранения более серьёзных повреждений, трещин с раскрытием более 1 мм. Они представляют собой специально разработанный для инъектирования портландцемент, который отличается особо степенью помола мелкой фракцией заполнителя, благодаря чему состав легко проникает во все поры и полости. Иногда в состав микроцементов вводятся специальные добавки, которые придают ему дополнительные свойства, например, возможность контроля времени затвердевания.

Полицементы так же применяются для усиления аварийных зданий при помощи железобетонных колонн — буроинъекционных свай. Также цементные составы применяются для заполнения усадочных трещин и остановки водопритоков.

Есть у микроцементов особые характеристики: они очень прочные и не увеличиваются в объёме при гидратации. Эти характеристики позволяют использовать микроцементы для инъектирования в слабые основания, требующие восстановления прочностных характеристик, например, кирпичную кладку, бутовый камень.

Гидроизолирующие составы

В качестве состава для гидроизоляционного инъектирования чаще всего используется полиуретан, противостоящий проникновению влаги. Полиуретаном обрабатывают швы и стыки между монолитными элементами, реставрируют влажные участки и изолируют отверстия и трещины в канализационных и водопроводных сетях.

Для гидроизоляции также применяются акриловые гели пониженной вязкости, которые увеличиваются в объёме во влажной среде. Хорошая текучесть акрила позволяет быстро создавать водонепроницаемые барьеры, заполнять трещины и подсушивать пространство вокруг них.

Технология применения инъекционной гидроизоляции:

Технология инъектирования трещин должна включать следующие операции:

До начала проведения подготовительных работ, проводят исследование поверхности и определяют количество и местоположение отверстий. Шпуры размечаются в местах с наибольшей концентрацией трещин. Количество пакеров и отверстий под них определяется с таким расчетом, чтобы заполнить все дефектные участки в полном объёме.

Геометрия расположения пакеров зависит от поставленной задачи. Для ремонта трещин это одно расположение, для остановки активной течи - другое, для герметизации ввода коммуникаций - третье и т.д. В данной статье глубоко погружаться в технологию не будем. У компании ИНГРИ работает технический отдел, который разрабатывает техническую документацию для каждого объекта, если это необходимо.

Инъекционная гидроизоляция WETISOL.

Инъекционные гидроизоляционные материалы WETISOL можно условно разбить на 3 группы: пены, гели и гибридные материалы.

Пены.

В данный момент у компании ИНГРИ существует 3 инъекционные полиуретановые пены, разберём их подробнее:

В таблице приведены основные характеристики пен. Общее определение для них будет следующим: гидроактивная инъекционная полиуретановая смола, образующая пену. Основное отличие пен между собой в том, с какой скоростью они образуются и на сколько эластичными получатся.

Обращаю ваше внимание на слово «гидроактивная». Это значит, что реакция начинается только при взаимодействии с водой. В комплекте два компонента, но принцип их действия не такой, как у остальных полимеров. Здесь компонент Б служит не отвердителем, а катализатором. Это значит, что при смешивании компонентов у вас реакция не начинается. После смешивания состав можно оставить в ёмкости на длительное время, и он не прореагирует. Реакция же начинается только при взаимодействии с водой.

Таким образом вода – это обязательный компонент системы. Её нужно примерно 5% от массы инъекционного состава. Высчитывать это не требуется. Просто нужно принимать во внимание, что если течь активная, либо конструкция под инъекцию достаточно влажная, то качать пены можно, если же конструкция сухая, то сначала необходимо её увлажнить.

Технология инъектирования одинаковая для этих трёх продуктов, а вот выбор конкретного зависит от основания.

Что же влияет на выбор инъекционной пены?

В первую очередь то, на сколько подвижна конструкция. Если конструкция неподвижна, выбираем жёсткую пену WETISOL I-5020, если конструкция подвижна, выбираем, соответственно более эластичную пену.

Некоторые конструкции испытывают значительные подвижки. К примеру резервуары с водой, которые то наполняют, то опустошают, прибрежные постройки, дамбы и т.п. В этих случаях стоит выбирать самый эластичный материал - WETISOL I-5137.

Также пены отличаются по скорости срабатывания. Обратите внимание, что WETISOL I-5137 начинает полимеризацию уже через 4 секунды, что отлично подходит для остановки активных течей. Материалы WETISOL I-5020 и WETISOL I-5115 дольше срабатывают, таким образом их можно качать глубже в конструкцию в умеренном темпе.

Скорость срабатывания можно регулировать ещё и компонентом Б. Как было сказано выше, он не запускает реакцию, но регулирует её скорость. Если на объекте слишком холодно или жарко, влажно или сухо, а может прокачать материалы необходимо очень глубоко, то есть возможность изменить скорость реакции. Для расчётов скорости реакции также лучше обратиться в техническую службу компании ИНГРИ.

Ещё одной важной характеристикой пен является вязкость. Обратите внимание, что вязкость WETISOL I-5020 около 600 мПа*с, а у WETISOL I-5115 около 1400 мПа*с. Этот параметр влияет на то, на сколько сложно будет прокачиваться материал. Представьте разницу в прокачке мёда и кефира, например.

Гели

Следующим видом материалов для инъекций являются гели. У нас есть 2 вида гелей, которые закрывают абсолютное большинство задач для данного вида материалов:

1. WETISOL I-212 - Метакриловый четырехкомпонентный гель для инъекционной гидроизоляции;
2. WETISOL I-5106 LV - Двухкомпонентный низковязкий инъекционный состав на основе полиуретана. При отверждении образует водонепроницаемую эластичную мембрану, стойкую к циклам заморозки/разморозки.

WETISOL I-212 имеет очень низкую вязкость, за счёт чего может проникнуть в трещины меньшего раскрытия. Материал четырёхкомпонентный, компоненты смешиваются попарно, требуется двухкомпонентный насос для инъектирования данного материала.

WETISOL I-5106 LV предназначен для создания гидроизоляционных мембран в теле конструкции, в том числе после применения инъекционных полиуретановых пен.

Пена инъекционная сама по себе, конечно, является гидроизоляционным материалом, но расширяется она с образованием пор, и чем больше воды взаимодействует с пеной, тем больше она расширяется и тем крупнее поры. Чем крупнее поры, тем больше вероятность, что их стенки порвутся, на микроуровне, и закрытые поры превратятся в открытые поры. А материал с открытыми порами держит напор воды меньшего давления.

Как раз здесь нам на помощь приходит инъекционный гель. Гель можно закачивать прямиком в пену, в те же пакеры, спустя, примерно, час. Он расширяется не более, чем на 6%, и имеет предел прочности на разрыв более 2 МПа. Таким образом он является отличным гидроизоляционным материалом, да вот только закачивать его во влажные трещины нельзя, так как адгезии к бетону в них не случится и качество гидроизоляции пострадает.

Вот мы и приходим к тому, что пена и гель при инъекциях выполняют разные задачи. Пена прекрасно закупоривает трещины, имеет отличную адгезию к влажным основаниям и, в случае дополнительного притока воды, способна дополнительно расширяться, не давая воде пройти дальше. Гель же, устраняет слабое место пены, а именно поры в её объёме. Гель забивает поры и воды нет ни единого шанса проникнуть сквозь получившийся композиционный материал.

WETISOL I-5107 FG представляет третью группу материалов в нашей линейке. Это двухкомпонентный низковязкий инъекционный состав на основе полиуретана с регулируемым временем реакции. Образует водонепроницаемую мембрану, при контакте с водой ограничено увеличивается в объёме.

Этот материал является, своеобразным гибридом пены и геля. Даже в названии у него буквы FG обозначают Foam Gel, что переводится как пена гель.

WETISOL I-5107 FG – Это самая последняя разработка нашей лаборатории, которую мы можем предлагать на рынок.

Инъекционные материалы развиваются, приходят к какому-то новому виду. Разработчики стараются избавляться от недостатков в решениях. В данном материале воплощён это подход. Разработчикам удалось избавить исполнителей от двойного замешивания материалов и повторного закачивания геля в пакеры. Таким образом материал экономит время и силы на объекте, что развивает направление и упрощает работу с инъекционными материалами. При этом отдельно пена и отдельно гель никуда не делись, так как бывают задачи, с которыми справится только пена, либо только гель.

Ещё важной особенностью WETISOL I-5107 FG является то, что специально для него есть катализатор, который называется WETISOL Inject 5107 Accelerator. Ниже приведена таблица зависимости количества добавки на скорость полимеризации. Скорость реакции влияет на старт реакции, время работы с материалом, начало расширения материала.

Если стоит задача закачать поглубже и побольше, скорость можно замедлить. Если же необходимо остановить активную течь, и насос выдаёт хорошее давление, то реакцию можно ускорить.

Материал получился универсальным, вариативным, современным. Требует, конечно, опыта в инъектировании, но это можно сказать про любой инъекционный материал.

Задачи, которые решает инъектирование гидроизоляционными материалами:

• Остановка капиллярного подсоса (отсечная гидроизоляция);
• Гидроизоляция деформационных (подвижных) швов;
• Гидроизоляция холодных и рабочих швов бетонирования;
• Герметизация вводов коммуникаций любой сложности;
• Гидронепроницаемая завеса за конструкцией (без выемки грунта);
• Остановка активных протечек и напорных течей;
• Заполнение полостей (в том числе с замещением воды);
• Ремонт трещин в бетоне и кирпичной кладке;
• Сопутствующее армирование конструкции.

Последние два пункта говорят нам о том, что конструкция станет прочнее, полости заполнятся, целостность восстановится. Всё это так, но нужно помнить, что гидроизоляциоными материалами мы не стремимся восстановить несущую способность конструкции. Для этого есть ремонтные составы на цементной и эпоксидной основе. Гидроизоляционные материалы необходимы для гидроизоляции, и только так их и следует воспринимать. Если конструкция нуждается в восстановлении прочностных характеристик, то сначала следует решить эту проблему предназначенными для этого материалами, а потом уже браться за гидроизоляцию.

Уверен, что в будущем разработают инъекционный материал, например, полиуретанцемент, который совместит в себе свойства полноценного ремонтного и гидроизоляционного состава, но пока такой задачи не стоит.

Способы инъектирования

Это самый распространённый способ, который применяется в 99% случаев. Преимущества его в том, что давление инъекционного состава возникает незамедлительно, а так как давление это значительное, то состав стремится заполнить все свободные области, будь то трещины, холодные швы, или ещё какие-либо пустоты. Как только материалу уходить больше некуда, давление на манометре насоса повышается, и опытный оператор понимает, что пора переходить на следующий пакер.

Отличный способ не допустить воду к несущей конструкции. Представьте вы создадите преграду из полиуретана между грунтом и бетонной конструкцией. Вода абсолютно не будет касаться бетона. Это, безусловно, продлит жизнь конструкции в разы, но только в теории. На практике такой вид инъектирования встречается крайне редко. Причина в расходе материала. Имеет смысл делать такую завесу на всю конструкцию целиком, но это приведёт к значительным (в несколько раз большим) затратам как материалов, так и рабочей силы, по сравнению с первым методом.

Данный способ выбирают крайне редко. Подходит он для случаев, когда конструкцию не желательно бурить, а проникновение материала глубоко в конструкцию не требуется. Трещины глубоко в тело конструкции не уходят, соответственно высокое давление материала не требуется.

В инъектировании существуют материалы и для других целей, таких как: усиление фундамента, укрепление грунтов, упрочнение кирпичных кладок, омоноличивание примыканий строительных конструкций и так далее.

Также и в гидроизоляции существует множество материалов и способов избавиться от нежелательной воды, начиная от шпунтов Ларсена, которые заборчиком погружаются в грунт, заканчивая гидроактивными лентами, которые необходимо закладывать во время строительства в предполагаемые слабые места конструкций.

В данной статье приведены материалы только для инъекционной гидроизоляции, существующие в линейке продуктов компании ИНГРИ. Данный вид гидроизоляции применяется в уже готовых, работающих конструкциях, которые потеряли свои гидроизоляционные свойства. У инъекционной гидроизоляции нет ограничений по глубине применения или давлению воды. Этот способ довольно прост, понятен, а в некоторых случаях абсолютно незаменим.