Уренат - новый отечественный инъекционный полимерный материал для гидроизоляции

«УРЕНАТ-5449» (в дальнейшем «УРЕНАТ») - инъекционный полимерный реагент , разработанный Институтом Гидроспецпроект совместно с отечественными химиками. На данный момент УРЕНАТ является наиболее оптимальной композицией для гидроизоляционных работ.

К понятию гидроизоляции, в широком смысле слова, можно отнести не только ликвидацию протечек ("водопроявлений") в подвальных помещениях, коллекторах и тоннелях, но и борьбу с фильтрацией воды через тело и основание гидротехнических сооружений.

Как показывает наш и зарубежный опыт, наиболее эффективным способом борьбы с фильтрацией воды через элементы сооружения является увеличение водонепроницаемости этих элементов, а также окружающего грунта и зоны их контакта. При выборе гидроизоляционных материалов и технологий необходимо учитывать материал и состояние сооружения, требования к условиям его эксплуатации, гидрологические условия местности и т.д.

Институт ООО «Гидроспецпроект» более 55 лет занимается разработкой составов инъекционных растворов и технологий их приготовления и использования, а также применительно к гидроизоляции подвальных, заглубленных помещений, коллекторов и тоннелей в Москве.

По проектам и под руководством специалистов ООО «Гидроспецпроект» были с успехом выполнены противофильтрационные инъекционные завесы таких высоконапорных плотин, как Братская, Красноярская, Саяно-Шушенская, Чиркейская, Ингурская и многие другие, а также санация и гидроизоляция многих памятников архитектуры в Москве:

-"Дом Кнопе" (памятник архитектуры, архитектор Трейман), Колпачный пер;

- особняк С.Т.Морозова, (Дом приемов МИД, памятник архитектуры, архитекторы Ф.О. Шехтель, И.С. Кузнецов), ул. Спиридоновка, д. 17;

- особняк Якунчиковой (памятник архитектуры XIXв) Пречистенский пер., д. 10;

- палаты Долгоруких (памятник архитектуры);

- комплекс зданий Государственной Третьяковской Галереи (памятник архитектуры), Лаврушинский пер., д. 4, в том числе Щусевский зал основного здания и др.

Накопленный в институте опыт санации и гидроизоляции подвальных и заглубленных помещений и коллекторов показывает, что только комплексный, всесторонний подход к решению рассматриваемой проблемы позволяет получить положительные долговременные результаты.

Санация и гидроизоляция подвальных и заглубленных сооружений необходимы для того, чтобы:

-защитить материал конструкций (дерево, кладка, бетон, металл и т.д.) от преждевременного разрушения;

-создать нормальные санитарные условия для эксплуатации сооружения.
Решение этих двух основных проблем возможно путем уменьшения водопроницаемости и водонасыщенности материала конструкций сооружений. При этом, с одной стороны, увеличивается морозостойкость материала, резко сокращаются или прекращаются физические, химические и биологические процессы разрушения материала сооружений. С другой стороны, при малой влажности материала стен прекращается развитие таких вредных для здоровья биологических форм, как плесень, сине-зеленые микроводоросли, грибки разных видов и пр. После восстановления (или устройства новой) гидроизоляции прекращается поступление в помещение воды с вредными солями, приводящее к образованию "высолов" (отложению солей) на внутренней поверхности стен, кроме того, соли диффундируют в воздух помещений, вызывая респираторные заболевания.

Как показывает наш опыт, уменьшить водопроницаемости материала кладки можно только инъекционным способом, т.е. нагнетанием под давлением в материал кладки специальных растворов, что обеспечивает объемную пропитку. Учитывая разнообразие фильтрационных и прочностных свойств, условий фильтрации (скорость потока, величина давления напора) и т.д., необходимо применять инъекционный раствор с определенными свойствами:

- вязкость раствора должна изменяться в широких пределах, начиная от близкой к вязкости воды, поскольку проницаемость (коэффициент фильтрации) материала стен и фундаментов может изменяться в широких пределах;

- время начала полимеризации раствора (продолжительность сохранения начальной вязкости) должно обеспечивать приготовление и нагнетание раствора в требуемом объеме;

- раствор и технология нагнетания должны обеспечивать кольматацию материала конструкций при напорной фильтрации;

- материал, образовавшийся после полимеризации раствора, должен создавать структуру, обладающую достаточной адгезионной прочностью с материалом сооружения, повышенной водонепроницаемостью, долговечностью и устойчивостью в агрессивных средах;

- материал, образовавшийся после полимеризации раствора, должен быть эластичным (резиноподобным), чтобы при деформации материала сооружения не нарушалась его сплошность;

- технологии приготовления и нагнетания раствора, а также используемое при этом оборудование, должны быть наиболее простыми и доступными;

- раствор должен быть экологически чистым.

С участием нашего института были разработаны и исследованы многие виды инъекционных растворов, каждый из которых имеет свою оптимальную область применения.

Ниже будет рассмотрен только один инъекционный полимерный реагент «УРЕНАТ-5449».

Полиуренатовый реагент «УРЕНАТ» представляет собой прозрачную, вязкую жидкость от темного до светло-желтого цвета, которая характеризуется следующими параметрами: плотность 1,033г/см³, вязкость кинематическая при 25°С - 4000 оСт. Это - однокомпонентный реагент, который полимеризуется водой. При полимеризации его объем увеличивается, реакция идет с выделением тепла и газа СО₂. После полимеризации образуется резиноподобный материал белого цвета, пористость и прочность которого зависят от объемного соотношения реагента и воды. Относительное удлинение при разрыве материала, полученного после полимеризации, достигает 25%.

При объемном соотношении «вода : реагент» (В : Р), равном 10 и более, после полимеризации образуется гелеобразный резиноподобный водонепроницаемый материал с малой пористостью (менее 5%). Время начала полимеризации до 5 минут, с увеличением соотношения В : Р время начала полимеризации увеличивается. В настоящее время разработаны добавки, которые в несколько раз увеличивают время полимеризации материала «УРЕНАТ».

При смешивании воды с реагентом в больших соотношениях (более 10) вязкость раствора до начала полимеризации практически равна вязкости воды.

В качестве примера приведем технологию приготовления и нагнетания «УРЕНАТа», используемую для повышения водонепроницаемости кирпичной и бутовой кладки стен подвальных помещений.

Схема расположения скважин, их оборудование, приготовление полимера «УРЕНАТ» и нагнетание приведены на рис. 1а и 1б.

Рис. 1а. Схема расположения скважин при бурении снаружи здания

Схема расположения скважин при бурении изнутри здания

Рис.1б. Схема расположения скважин при бурении изнутри здания, их оборудование, приготовление и нагнетание полимера «УРЕНАТ»: 1 - трубка, заделанная в скважину, пробуренную в кладке стены; 2 - шаровой кран; 3 - тройник с патрубками; 4 - соединительные шланги; 5 - насос для нагнетания раствора с подводящими шлангами; 6 - манометр, 7- кран для регулировки давления нагнетания, 8 - мешалка на электродрели, 9 - емкость для оперативного приготовления рабочего раствора «Уренат», 10 - расходная емкость с рабочим раствором «Уренат».

Порядок выполнения операций следующий.

Сначала бурят скважины для нагнетания раствора. Располагать скважины следует таким образом, чтобы предотвратить поступление воды с наружной стороны стены и снизу из фундаментов. Для этого наиболее целесообразно бурить наклонные скважины с наружной стороны стены. При этом устье скважины должно быть на уровне земли, забой скважины должен располагаться на 20 ? 30 см ниже пола подвала и находиться в теле стены на расстоянии 10 ? 15 см от ее внутренней грани. Если по тем или иным причинам наклонные скважины в стене снаружи здания пробурить невозможно, или они получаются слишком длинными, то скважины бурят изнутри здания по сетке в шахматном порядке (рис. 2). Скважины бурят и обрабатывают в 2 очереди: первая очередь скважин имеет шаг 1 ? 5 м, вторая очередь - 0,5 ? 0,75 м. Скважины продувают сжатым воздухом для удаления бурового шлама.

Каждую скважину оборудуют пакером, краном, тройником и соединительными шлангами. Это позволяет при необходимости быстро отключать или подключать любую скважину к нагнетательной линии. Нагнетательная система оборудуется манометром с предохранителем. Учитывая малую продолжительность начала полимеризации реагента, скважины объединяют в «гребенку», т.е. раствор подают по общему шлангу (по циркуляционной схеме), имеющему подвод через кран к каждой скважине.

Перед нагнетанием полимера система опробуется водой при отключенных (закрытых) скважинах. При этом давление нагнетания поднимают до максимально допустимого и проверяют герметичность соединений системы. Для нагнетания полимера допускается использование погружных насосов типа «Ручеек», «Малыш», использование насосов с меньшей производительностью малоэффективно.

Рабочий водный раствор реагента «УРЕНАТ» в соотношении 20 ? 30 готовится в емкости объемом 7 ? 10 л посредством смешивания реагента с водой в течение 10 ? 15 секунд мешалкой, имеющей скорость не менее 800 об/мин (электродрель). Затем рабочий раствор выливается в приемную емкость насоса и подается в первую скважину нагнетательной системы. После закачки в скважину требуемого объема раствора (нормы) или получения отказа, кран на этой скважине закрывают, подключают следующую скважину и нагнетание раствора продолжают без перерыва до полной обработки всех скважин. Затем насос и нагнетательную линию немедленно промывают водой при закрытых скважинах. После демонтажа нагнетательной линии полимер из скважин удаляют и скважины ликвидируют.

Как показывает опыт работ, эффективность от нагнетания «УРЕНАТа» в кирпичную или бутовую кладку очень высока, "водопроявления" по стене прекращаются сразу. Это объясняется очень низкой вязкостью раствора, близкой к вязкости воды, благодаря чему его проникающая способность очень высока. Раствор проникает, в основном, по мелким трещинам в кладке и по шовному материалу, т.е. по путям поступления воды в материал стен снаружи. При этом раствор частично вытесняет воду и частично связывает ее, т.е. свободной воды в кладке, практически, не остается. Кроме этого, как показали обследования шурфов, выполненных около стен, где нагнетали реагент, раствор через трещины и шовный материал кладки выходит на контакт с грунтами, частично проникая в него, образует по всей площади стены на пленку полимера толщиной до 10 мм. Таким образом, как бы восстанавливается гидроизоляция с наружной стороны стены. Поэтому, данный вид работ часто называют не повышением водонепроницаемости кладки, а восстановлением внешней гидроизоляции стены, хотя более точно его следует называть восстановлением гидроизоляции стены и фундаментов (т.е. зоны стены, расположенной ниже пола подвального помещения).

Необходимо отметить, что борьбу с "водопроявлениями" по стене предлагают осуществлять посредством гидроизоляции ее с внешней стороны путем откопки траншеи и оклейки стены гидроизоляционным материалом. Такое предложение вредно, т.к. при этом несущая способность фундаментов резко снижается, что может вызвать неравномерные осадки здания. Неэффективно оно и с точки зрения гидроизоляции, поскольку вода в кладку стены продолжает поступать снизу фундамента.

После выполнения инъекции реагента «УРЕНАТ» вода в кладку извне не поступает, а находящаяся в кладке вода связана полимером. При эксплуатации помещений стены будут постепенно высыхать, т.к. гель полимера будет отдавать воду и превращаться в тонкую воздухопроницаемую пленку. На контакте с внешним влажным грунтом и материалом фундамента полимерный материал не высыхает и сохраняет свои гидроизоляционные свойства. Через несколько лет эксплуатации помещений зона высохшего воздухопроницаемого полимерного материала будет увеличиваться, а толщина зоны влажного полимера (противофильтрационная зона) будет уменьшаться до нескольких сантиметров, т.е. материал стены будет сухим и воздухопроницаемым, что важно для температурно-влажностного режима внутри помещения.

Схема равновесно-влажностного состояния кладки после объемной пропитки полимером «УРЕНАТ» приведена на рис. 2.

Необходимо отметить еще одно положительное свойство рассматриваемого полимерного материала - его способность многократно высыхать и набухать до первоначальных размеров с восстановлением водонепроницаемости при появлении воды. Следовательно, толщина противофильтрационной завесы в стене будет автоматически поддерживаться при изменении гидрологических условий: увеличиваться при росте напора воды и уменьшаться при его уменьшении.

При использовании этого вида работ, практически, не требуется выполнение дорогостоящих работ по отсечной гидрофобизирующей защите стен от капиллярного подсоса воды по кладке и обмазочной поверхностной гидроизоляции. Инъекционный полимерный раствор реагента «УРЕНАТ» практически универсален. Он может использоваться для создания противофильтрационных завес в малопроницаемых грунтах, заполнения шпонок и температурно-деформационных швов коллекторов, тоннелей и гидротехнических сооружений. Получение материала с требуемой пористостью и прочностью возможно и при замене воды в рабочем растворе реагента другими растворами (например, бентонитовыми). При нагнетании больших объемов водного раствора реагента целесообразно использовать дозаторы и специальные смесители для двухкомпонентных систем.

Стоимость рабочего раствора реагента «УРЕНАТ» на порядок меньше, чем у зарубежных аналогов. В настоящее время множество иностранных фирм устраивают выставки и конференции, на которых настойчиво рекламируют свои гидроизоляционные материалы, в то время как об отечественных разработках, которые в ряде случаев лучше зарубежных, знает только узкий круг специалистов, что, на наш взгляд, недопустимо.