Мировая строительная отрасль имеет более чем 40-летний опыт применения интегральной (комплексной) гидроизоляции. Безусловным лидером в сфере разработки и применения кристаллических гидроизоляционных присадок является американская компания ISC/Penetron, головной офис которой находится в городе Восточный Сетокет (East Setauket).

Линейка инновационных разработок компании весьма значительна и включает в себя инъекционные составы (PeneSplitSeal), гидроизоляционные жгуты (Penebar), антибактериальные присадки, защищающие бетон и арматуру от воздействия вырабатываемой бактериями серной кислоты (Penetron BioMIC), средства для мгновенной остановки течей (Peneplug), систему ПенеБанд (PeneBand System), применяемую для гидроизоляции деформационных швов, и многие иные системные продукты. При этом наиболее известным и распространенным в мире (105 стран) продуктом является кристаллическая добавка Penetron Admix[1].

Общеизвестно, что, просто добавив Penetron Admix к бетону, можно возводить экономичные и долговечные конструкции, во-первых, в более короткие сроки, во-вторых, с жизнестойкостью более 60 лет. Обработка бетона с помощью Penetron Admix приводит к появлению у бетона под воздействием воды свойств к самовосстановлению и герметизации различных микротрещин, пор и капилляров. Получаемая водостойкая бетонная матрица оказывается способной выдерживать высокое гидростатическое давление и химическое воздействие с диапазоном рН от 3 до 11.

Проблема сегодня заключается не только и не столько в эффективности научных и технологических разработок ISC/Penetron, которая хорошо известна, сколько, во-первых, в постоянном совершенствовании имеющихся продуктов, во-вторых, в создании новых, в-третьих, в перманентном тестировании качества и имеющихся, и новых продуктов компании, которая имеет весьма значительный исследовательский штат сотрудников. Кроме того, любой тест качества должен быть максимально наглядным. Задача этой статьи – предоставить визуальное подтверждение роста кристаллов внутри бетонной матрицы, которые и придают бетону свойства самовосстановления и герметизации.

Эксперименты и результаты

Первый тест был нацелен на визуальное подтверждение эффективности Penetron Admix. Бетонные образцы, содержащие Penetron Admix, были помещены в воду на 6 месяцев и исследованы под микроскопом для проверки роста кристаллов. Изображения, представленные на рис. 1-3, были получены от одного и того же образца и одной и той же трещины, только при различном увеличении: ×100, ×500 и ×1000. Совершенно очевидно, что игольчатые кристаллы, образующиеся внутри бетонной матрицы, способствуют затягиванию микротрещин и, таким образом, самоисцелению бетона. Причем при значительном увеличении видно, что кристаллы росли не только в области трещин, но и во всей бетонной матрице.

Рис. 1. Рост кристаллов в треснувшем бетоне (увеличение ×100)

Рис. 2. Рост кристаллов в треснувшем бетоне (увеличение ×500)

Рис. 3. Рост кристаллов в треснувшем бетоне (увеличение ×1000)

Вторая группа экспериментальных тестов – тесты на проницаемость.

Первое испытание на водопроницаемость проводилось по стандарту DIN 1048:5. При тестировании образцы бетона подвергались воздействию давления, равному 72,5 фунтов/кв. дюйм (0,5 N/mm2) в течение 72 часов. По завершении образцы были извлечены из соответствующего условиям теста устройства и разделены по центру. После чего была замерена и промаркирована глубина проникновения воды в образцы: контрольные и обработанные Penetron Admix. Результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1. Стандарт DIN 1048:5 – результаты теста на водонепроницаемость[2]

Образец	Максимальная глубина проникновения воды в дюймах (мм)	Средняя глубина проникновения воды в дюймах (мм)
1P (образец, обработанный Penetron Admix)	Абсолютная водопроницаемость, проникновение воды отсутствует	Абсолютная водопроницаемость, проникновение воды отсутствует
2P (контрольный образец)	1,026 дюйма (26 мм)	0,695 дюйма (18 мм)

Второе испытание на проницаемость проводилось в соответствии со стандартом ASTM D5084. Тест предполагает измерения с использованием пермеаметра гидравлической проводимости насыщенных пористых материалов. Применялись два метода: метод A (метод испытания с постоянным напором воды), метод D (метод испытания с постоянным расходом воды).

Необработанные/контрольные образцы показали гидравлическую проводимость 2,1×10-9 см/сек. Образцы, обработанные Penetron Admix, продемонстрировали гидравлическую проводимость 3,1×10-11 см/сек. Замеры выполнялись через 40-45 дней после начала эксперимента. Таким образом, экспериментальные данные свидетельствуют о том, что образцы, обработанные Penetron Admix, имели измеренную гидравлическую проницаемость в 68 раз меньше, чем необработанные образцы[3].

Третий эксперимент был проведен в соответствии со стандартным методом тестирования водопроницаемости бетонов CRD-C 48-92, разработанным Корпусом военных инженеров армии США (United States Army Corps of Engineers – USACE), старейшей (существует с 1775 г.) и известнейшей инженерной организации, объединяющей как военных, так и гражданских специалистов.

Контрольный образец и образец, обработанный Penetron Admix, испытывали, применяя давление воды 200 фунтов/кв. дюйм (1,379 N/mm2). В эксперименте добивались постоянного потока воды, средняя скорость которого за последние пять дней эксперимента использовалась для расчета средней водопроницаемости. Основной результат – проницаемость обработанного образца меньше проницаемости образца контрольного почти в 6 раз (5,93). Результаты приведены в табл. 2.

Таблица 2. Стандарт CRD-C 48-92. Результаты теста на водонепроницаемость[4]

	Контрольный образец	Образец, обработанный Penetron Admix
Средний поток воды за последние 5 дней (cm3/hr)	0,052	0,009
Средняя водопроницаемость (ft3/sec)/(ft2(ft head/ft))	2,86 × 10-12	4,82 × 10-13

Некоторые выводы

Цель этой статьи – анализ экспериментальных практик, связанных с изучением эффективности применения Penetron Admix для уменьшения проницаемости бетонов и увеличения их долговечности. Основываясь на данных, полученных в результате тестовых экспериментов, можно сделать следующие основные выводы:

• когда бетон с добавлением Penetron Admix подвергается воздействию воды, активируется химическая реакция, приводящая к образованию нерастворимых кристаллов во всех микротрещинах, порах и капиллярах бетонной матрицы;

• в процессе исследования образца под микроскопом отчетливо виден рост иглоподобных кристаллов, перекрывающих трещины в бетоне и герметизирующих бетонную матрицу;

• рост кристаллов в бетонной матрице сопровождается уменьшением проницаемости бетона, что делает его практически полностью водонепроницаемым;

• испытание на водопроницаемость по стандарту DIN 1048:5 показало, что образец, обработанный Penetron Admix, полностью выдерживает рабочее давление в 72,5 psi (0,5 N/mm2) в течение 72 часов по сравнению с контрольным образцом, уровень проницаемости которого был зафиксирован по максимальному значению в 1,026 дюйма (26 мм), по минимальному – в 0,695 дюйма (18 мм);

• тест на проницаемость воды стандарта ASTM D5084 показал, что образец, обработанный Penetron Admix, имел измеренную гидравлическую проводимость в 68 раз меньше, чем контрольный образец;

• метод испытаний на водопроницаемость бетона по стандарту C 48-92 показал, что образец, обработанный Penetron Admix, был примерно в 6 раз менее проницаемым, чем контрольный образец.

Согласно стандарту ACI 201.2R-01[5], «долговечность гидротехнического бетона определяется как его способность противостоять атмосферным воздействиям, химическому воздействию, истиранию или любому другому процессу разрушения. Долговечный бетон должен сохранять свою первоначальную форму, качество и удобство обслуживания при воздействии окружающей среды». При этом очевидно, что вода играет принципиально важную роль в химических и большинстве физических процессов, происходящих в бетоне, включая неизбежные естественные, в том числе процессы разрушающего характера. Соответственно, снижение проницаемости бетона приведет к снижению износа, увеличивая его долговечность.

Можно сказать, что ISC/Penetron не просто осознает взаимосвязь между ростом кристаллов, снижением проницаемости и долговечностью бетона, но и владеет действительно эффективными технологиями значительного продления жизни любым бетонным конструкциям.

Penetron International Ltd.
45 Research Way, Suite 203
East Setauket, NY 11733 USA
Ph.: 631-941-9700
Fax: 631-941-9777
E-mail: info@penetron.com
Web: www.penetron.com

[1] См. например, «Технологии бетонов». Информационный научно-технический журнал. 2019, №3-4 (152-153), с. 8-10.

[2] Report of Results for ASTM C39 and DIN 1048:5 (EN 12390-8): Water Permeability, Professional Service Industries Inc.

[3] Report of Results for ASTM Standard D5084: Permeability Tests on Treated and Untreated Concrete, Ardaman & Associated Inc. 12 February 2015.

[4] Report of Results for CRD-C 48-92: Water Permeability, Penetron Permeability Testing, TEC Services, 26 September 2016.

[5] ACI 201.2R-01.