Гидроизоляция бетона — секреты современных технологий

Как говорится, не электроникой единой. О технологиях в сфере строительства тоже можно рассказывать увлекательно. Чем, собственно, сегодня и займемся.

Вода камень точит

Если не считать легкие каркасные дома, возводимые на свайных фундаментах, то можно смело утверждать: любое здание и сооружение имеет как минимум бетонный фундамент. А иногда еще бетонные стены и крышу — тут уже от проекта зависит.

При этом бетон (основа современного строительства) — материал пористый, впитывает воду не хуже губки. Все бы ничего, влага сама по себе особого вреда не несет, но проблемы начинаются в холодное время года, в момент промерзания почвы.

Вода, попавшая в фундамент или стены здания, превращается в лед, расширяется и попросту рвет бетонную конструкцию изнутри. Нечто подобное, кстати, происходит и с асфальтом. Последствия каждую весну можно видеть на наших дорогах.

Особенно активно этот процесс идет весной и осенью, когда температура по нескольку раз в сутки «переходит через ноль». Замерзание — оттаивание — появление пустот и микротрещин, которые вновь заполняются водой. Далее очередной цикл замерзания/расширения. И так по кругу.

Постепенно все это приводит к тому, что в фундаменте дома появляются протечки. Он теряет прочность, начинает отсыревать, на стенах поселяется плесень. Жить в таких условиях как минимум некомфортно, а иногда и небезопасно.

Поэтому защита бетона от воды (гидроизоляция) — обязательный этап строительных работ.

Источники влаги. Явление капиллярного подсоса

Дождь и грунтовые воды — первое, что приходит в голову. Водосточные системы на крышах, бетонная отмостка вокруг дома и подземный дренаж имеют целью максимально отвести воду подальше от здания.

Но есть еще явление капиллярного подсоса — проблема, от которой так просто не избавиться. Вы когда-нибудь макали печенье в чай? Влагой мгновенно напитывается вся печенюшка, а не только часть, помещенная в жидкость. Нечто подобное происходит и с бетоном.

Так работает капиллярный подсос

Грунтовые воды давят на фундамент снизу и за счет капиллярного подтягивания проходят внутрь бетона. И не просто внутрь, а даже и насквозь — отсыревать начинает не только подвал, но и стены здания, и полы в доме.

Традиционная и на данный момент уже далеко не самая лучшая гидроизоляция бетона заключается в использовании материалов на основе битума: толя, рубероида, битумных мастик.

Но битум — материал с сюрпризом. Поэтому, прежде чем двигаться дальше, я рассмотрю особенности этого вещества.

Битум: твердый, но все-таки жидкий

Согласно физической классификации, битум относится к аморфным веществам, т. е. в твердом состоянии проявляет свойства жидкости. Вот тот самый битум, который выглядит как прочные куски черного камня, на самом деле течет.

Для демонстрации этого феномена в мире проходят два эксперимента, которые уже получили статус «самых медленных» в истории науки. Первый стартовал в Австралии в 1927 году и приближается к столетнему юбилею. Второй — в Ирландии в 1944. Именно здесь удалось впервые заснять падение битумной капли на камеру.

Расчеты показали, что вязкость битумной жидкости при комнатной температуре в 2 миллиона раз выше вязкости меда и в 20 миллиардов раз выше вязкости воды.

На формирование битумной капли уходит около 10 лет. Не быстро, но ведь и бетонные фундаменты, которые защищают битумом, строят не на один год. За это время материал успеет проявить свою текучесть. Кстати, схожими свойствами сверхмедленной текучести обладает и обычное стекло. В очень старых домах стекла в нижней части всегда чуть толще, чем в верхней.

Впрочем, текучесть битума — далеко не главный его недостаток. Гораздо быстрее, чем битумная мастика успеет стечь, она будет разрушена другими внешними факторами. И тут я плавно перехожу к следующему разделу.

Обзор традиционных методов гидроизоляции бетона

Мастики и рулонные материалы (толь, рубероид) на основе битума. Углеродные смолы, к которым, собственно, и относится битум, имеют свойство со временем высыхать, а также разрушаются от воздействия ультрафиолета (солнечного света). Это факторы, которые действуют на внешние открытые части бетонной конструкции.

Под землей битум контактирует с почвенными водами и подвержен медленному гниению. На битуме вполне себе неплохо размножаются плесневые грибы и растет мох. Плесень разрушает гидроизоляцию в слое почвы, а мхи — на поверхности (на границе почвы и воздуха).

Еще один фактор — корни деревьев. Битум — достаточно мягкий материал и не является преградой для корней. Все это медленные и долговременные процессы, но в конечном итоге они свое дело сделают. Появятся микротрещины, ну, а дальше «вода путь найдет».

Есть и технологические ограничения. По рулонной гидроизоляции категорически нельзя ходить (это актуально для крыш), т. к. от нажима образуются микроразрывы. Правило, которое не соблюдается никем, нигде и никогда.

Стоит учесть и человеческий фактор. Произвести гидроизоляцию фундамента рулонными материалами так, чтобы обеспечить 100% герметичность, довольно сложно. Это не представляет трудностей для опытных строителей, но… вы уверены, что на стройке вашего дома они будут именно опытные? Результаты-то оценить можно будет только через много лет.

И, наконец, ключевой недостаток: материалы на основе битума совершенно не защищают от явления капиллярного подсоса, т. е. когда влага давит изнутри конструкции, а не снаружи. Рубероид в этом случае отклеивается, а мастики отслаиваются.

Специальные штукатурки. Отлично защищают бетон вначале. И формально их даже можно назвать вечными. Проблема в том, что они очень хрупкие и со временем трескаются. Здание дает усадку. В сейсмоактивных регионах есть постоянные колебания почвы (микроземлятресения происходят почти непрерывно). Аналогичный эффект будет при наличии неподалеку карьеров по добыче щебня и гравия или других источников микровибраций.

Другими словами, в неких идеальных условиях (легкий дом на массивном фундаменте, нулевая сейсмическая активность) штукатурка может служить достаточно долго. Но на практике выходит по-другому.

К тому же следует учесть суточные и сезонные колебания температуры. Штукатурка и стены имеют хоть и близкий, но все же различный коэффициент теплового расширения. В результате тепловых циклов (день/ночь, зима/лето) штукатурка со временем просто отваливается от основания.

Полимерные напыляемые материалы («жидкая резина»). В отличие от штукатурки, намного более эластичны, т. е. при деформирующих внешних воздействиях растягиваются, а не трескаются. Но со временем пересыхают, а также активно разрушаются от воздействия солнечного света.

Еще один недостаток напыляемых материалов — высокая цена. Полимеры являются самым дорогим (в разы дороже прочих) методом гидроизоляции бетона.

И при этом снова возникает проблема капиллярного подсоса. И гидроизолирующие штукатурки, и полимерные составы не выдерживают обратного давления воды (идущего от поверхности бетона наружу) и отслаиваются.

Следующий вид гидроизоляции бетона я вынес в отдельный раздел. Именно этот способ закрывает все перечисленные недостатки классических методов.

Проникающая (капиллярная) гидроизоляция

Лучшая гидроизоляция работает внутри бетона, а не снаружи. Смеси для проникающей гидроизоляции содержат специальные реагенты, которые при контакте с водой образуют нерастворимые кристаллы и полностью блокируют проникновение влаги.

ВОДА + РЕАГЕНТ = НЕРАСТВОРИМЫЙ КРИСТАЛЛ

Такие смеси не только образуют внешний защитный «бронеслой» (т. е. выполняют функцию барьерной гидроизоляции, как рубероид, штукатурка, полимеры), но и, главное, проходят глубоко внутрь бетона. При этом часть реагентов остается в неактивном состоянии. Если внешняя защита будет нарушена и вода все же попадет в бетон, то она будет тут же «связана» защитными компонентами: внутри (!) бетона прорастут нерастворимые микрокристаллы и намертво запечатают все полости и микроканалы. Возникает так называемый эффект самозаживления трещин.

Проникающая гидроизоляция становится неотъемлемой частью бетонной конструкции. То есть служит столько, сколько стоит само здание. Все перечисленные выше негативные факторы (солнечный свет, колебания почвы, температурное сжатие/расширение) на проникающую гидроизоляцию не влияют.

При этом по цене такие смеси стоят на уровне тех же классических недорогих битумных мастик и намного дешевле полимерных материалов. А с нанесением справится любой человек. Вполне можно произвести гидроизоляцию своими руками — никакого специального оборудования не требуется.

Идеальный вариант — добавлять гидроизоляционную смесь в жидкий бетонный раствор на стадии замешивания. В этом случае реагенты равномерно распределяются по всему объему и обеспечивают тотальную защиту конструкции.

Но можно ограничиться и поверхностным нанесением — со своей функцией защиты от влаги проникающая гидроизоляция все равно успешно справится.

Одной из первых отечественных смесей, прообраз которой разработали еще советские химики, является проникающая гидроизоляция «Акватрон».

Обзор гидроизоляционных смесей «Акватрон»

Отечественные смеси линейки «Акватрон» производят на предприятии в г. Бийск. Для поверхностного нанесения предназначен «Акватрон-6», а для добавления в жидкий бетон — «Акватрон-12». Как уже упоминалось выше, проникающие смеси становятся частью бетонной конструкции, а потому срок их службы фактически не ограничен. Это верно для любых смесей, а в случае с «Акватроном» подтверждается независимыми испытаниями НИИ бетона и железобетона им. Гвоздева.

Интересный факт: «Акватрон» производят на мощностях бывшего Бийского химического комбината, которые ранее использовались для производства пороха. Качество любой смеси определяется уровнем чистоты и степенью помола. МИКРОчастицы будут проникать в бетон по МИКРОтрещинам, и чем мельче помол, тем глубже реагенты проникнут внутрь и лучше защитят бетонную конструкцию. Возможность применения в производстве бывших пороховых мельниц, созданных для нужд ВПК, стало для компании исторически сложившимся конкурентным преимуществом.

Схема работы «Акватрона»:

· Внешняя мембранная защита. Создает на поверхности непроницаемый «бронеслой» (по принципу гудрона и битума).

· Проникающая капиллярная защита. Реагенты проходят глубоко в микротрещины и при контакте с водой образуют нерастворимые кристаллы, которые запечатывают все полости и пустоты.

· Антикор-эффект — арматура и трубы внутри бетона защищены от ржавчины.

Сферы применения

Проникающие смеси используют не только для гидроизоляции фундаментов, но и для ремонта крыш и бетонных перекрытий. В стандартных многоэтажных домах кровля сделана из бетонных плит, которые через 20-25 лет начинают протекать. Ремонт обычно осуществляют с помощью рулонных материалов на основе битума. Главная проблема — повторять его нужно каждые 3-5 лет. Если воспользоваться проникающей гидроизоляцией, то повторный ремонт более не потребуется — защита будет работать еще не менее 100 лет.

Для экстренной остановки протечек используют особые быстротвердеющие составы, которые обладают высокой адгезией и формируют надежную гидропломбу.

Здесь к месту придется интересная история с прорванным магистральным водопроводом в одном из отделений Сбербанка. Коммунальщики не спешили устранять аварию, и тогда применили «Акватрон-8». Напор хлещущей воды был настолько велик, что гидропломбу удерживали трое рабочих при помощи тяжелого швеллера. И через три минуты течь была устранена.

На Иркутской ГЭС эта отечественная смесь использовалась для ремонта каскадных тоннелей, которые находятся внутри плотины под огромным давлением воды.

Первые составы отечественных смесей были разработаны еще советскими химиками для нужд военно-промышленного комплекса. Но на данный момент их можно свободно купить в рознице — в обычных строительных магазинах и даже через интернет.

Современная проникающая гидроизоляция широко используется в частном строительстве и постепенно вытесняет традиционные материалы на основе битума. Проникающую гидроизоляцию применяют не только для нового строительства, но и для ремонта старых фундаментов. Ранее для устранения протечек необходимо было раскопать фундамент, чтобы нанести защиту снаружи. Для обжитого пространства с беседками, лужайками, дорожками — это катастрофа. Теперь же достаточно провести гидроизоляцию стен внутри подвала, и проблема будет решена.

Но движемся далее. Некоторые аспекты работы с проникающей гидроизоляцией заслуживают отдельного детального рассмотрения.

Самозаживление трещин — наглядный эксперимент

Испытание эффективности поверхностной (с наружным нанесение защитного слоя) гидроизоляции бетона проводил Научно-испытательный институт эргатических систем (НИИЭС).

Свойства смеси «Акватрон-6» исследовали на гидростендах в режимах «на отрыв» и «на прижим» (см. рисунок).

При испытании «на прижим"бетонный брусок обрабатывался защитной смесью снизу. Это имитирует ситуацию, когда гидроизоляцией обработана наружная стена фундамента.

При тестировании «на отрыв» слой гидроизоляции наносили сверху. Это имитирует обработку изолирующим составом внутренней стены старого фундамента для остановки протечек.

После обработки снизу подавалась вода под изначальным давлением в 2 атмосферы. Затем давление постепенно увеличивали до 12 атмосфер.

Во время испытания «на отрыв» протечка произошла при давлении в 4 атмосферы. Но испытание не было остановлено — выступающую воду собирали фильтровальной бумагой. В дальнейшем влага перестала просачиваться на поверхность, и образец выдержал давление более 12 атмосфер. Это и есть тот самый эффект самозаживления трещин: реагенты внутри бетона постепенно вступили в химическую реакцию и «запломбировали» протечку.

Итого в обоих тестах образцы успешно выдержали давление воды в 12 атмосфер. Для понимания уровня защиты отметим, что образец-эталон (необработанный бетон) пропускал влагу уже при давлении в 1 атмосферу.

В этом месте у вдумчивого читателя может возникнуть закономерный вопрос. Если смесь наносят снаружи фундамента, то механизм защиты понятен. Но проникающую гидроизоляцию применяют не только при новом строительстве, но и для устранения течей и сырости в старых домах. При этом раскапывать фундамент не требуется — достаточно провести внутреннюю гидроизоляцию стен фундамента в подвале (тот самый вариант «на отрыв», когда влага проникает снаружи через слой бетона). Получается, подвал будет защищен, сырость уйдет, но сам фундамент продолжит напитывать воду?

Это верно, но лишь отчасти. Разберу ситуацию на конкретном примере.

Эффективность обработки внутренней поверхности старых фундаментов

При поверхностном нанесении реагенты проходят внутрь бетона на глубину 15-20 сантиметров! Поэтому даже в этом случае защита получается не только поверхностная. Но, конечно, за пределами глубины проникновения гидроизоляции фундамент продолжит напитывать воду и будет подвержен разрушению в результате циклов заморозки/оттаивания (влага в бетоне сама по себе особого вреда не приносит, опасно именно замерзание).

Другими словами, поверхностное нанесение работает несколько хуже, чем добавление гидроизоляционной смеси в бетонный раствор на этапе замешивания, но все же обеспечивает очень серьезный уровень защиты.

Для полного понимания ситуации разберу еще один пример. Неправильный, но жизненный, если можно так выразиться.

За качественную гидроизоляцию фундамента на 50-100 лет прежде всего переживает собственник здания. Но переживает, замечу, далеко не всегда. Часто ситуацию пускают на самотек по принципу «какой смысл загадывать на 50 лет вперед».

А вот у арендаторов с сырым подвалом проблема есть здесь и сейчас. И с помощью проникающей гидроизоляции протечки можно устранить быстро, эффективно и недорого.

Как защищают фундамент «снизу»

При новом строительстве фундамент заливают «в землю». Расскажу, как происходит защита бетона классическими методами без добавления специальных смесей.

Под фундаментом делают подушку из щебня и песка, а поверх выстилают рулонную гидроизоляцию (дешевый рубероид). Подушка выполняет функцию дренажа, а барьерная изоляция препятствует проникновению влаги внутрь. Рубероид обеспечивает временную защиту — через 3-5 лет он сгниет и перестанет выполнять свою функцию.

Эффективность такого метода защиты очень сильно зависит от близости грунтовых вод. Например, в Крыму при строительстве в горных районах подземные воды иногда отсутствуют полностью, и даже скважина, пробитая на глубину 50-70 метров, остается сухой. В такой ситуации серьезная гидроизоляция действительно не требуется — дренажной подушки оказывается вполне достаточно (защита, по сути, нужна только от воды из атмосферных осадков).

А вот где-нибудь в Пскове (в болотистой местности) фундамент будет сильно страдать от высокого уровня грунтовых вод. Возможны даже регулярные весенние подтопления подвала.

Что делать, если здание уже построено, а о правильной гидроизоляции бетона не позаботились

Из этой ситуации тоже есть выход. Как я уже писал выше, смеси проникают в бетон на глубину 15-20 сантиметров. Для тотальной защиты уже построенных фундаментов (в том числе для ремонта старых) используется метод инъектирования.

В бетоне проделывают специальные технологические отверстия — шпуры. И закачивают в них гидроизоляционную смесь. На прочность конструкции это никак не влияет, ведь шпуры будут заполнены смесью, которая после застывания станет прочнее бетона.

С учетом глубины проникновения реагентов фундамент будет защищен полностью.

Экономическая целесообразность гидроизоляции

В заключение разберу экономические аспекты. Ниже представлены расчеты стоимости для гидроизоляции 100 кв. м бетонной поверхности разными методами.

В момент покупки смеси для проникающей гидроизоляции бетона обходятся несколько дороже, чем рубероид или цементная штукатурка. Но с учетом стоимости выполнения работ картина меняется. А уж если учесть срок службы каждого из видов защиты, то на длинном промежутке времени проникающая гидроизоляция оказывается не только самым эффективным, но и самым недорогим средством защиты бетона от влаги.

А потому гидроизоляцию на основе битума я бы рекомендовал оставить для других задач. В конце концов, защита нужна не только бетону, но и дереву, и другим материалам. И вот там битум будет в самый раз. А для бетонных конструкций будем использовать более современные решения.