В современном строительстве при изготовлении конструкций и производстве защитных материалов наметилась четкая тенденция по использованию новых методов, основанных на ресурсо- и энергосберегающих, экологически чистых технологиях. Потребность современных предприятий в быстрой реакции на изменения в науке и технике, разнообразии и высоком качестве выпускаемой продукции привела к появлению новой парадигмы организации производства - технологии, обеспечивающей максимальную заводскую готовность коррозионностойких изделий и комплексную защиту зданий и сооружений экологически чистыми водными дисперсиями полимеров. Это обусловлено их многочисленными преимуществами: экономичностью, высокой технологичностью, удобством применения, отсутствием токсичности, пожаро- и взрывобезопасностью, возможностью их использования для достижения разнообразных целей. В основу научно-исследовательских работ, проводимых автором, были положены исследования по применению в качестве комплексной защиты системы «свая - ростверк - полы» экологически безопасных технологий, обеспечивающих коррозионную стойкость и долговечность бетонных и железобетонных конструкций на весь период проектного срока службы зданий и сооружений.
Представленная работа является результатом научно-исследовательских, опытно-конструкторских, технологических, проектных разработок и их реального внедрения для повышения коррозионной стойкости бетона и железобетона водными дисперсиями полимеров винилового ряда в условиях сложных фактических воздействий агрессивной эксплуатационной среды.
Проницаемость, свойственная пористой структуре бетона и способность компонентов бетона и стали вступать в химическое взаимодействие с агрессивной средой, приводят к коррозии бетона и арматуры.
Использование представлений о поверхностных явлениях в коллоидных системах и контактных взаимодействиях в процессе переноса вещества в электрическое поле, изучение закономерностей влияния добавок (модификаторов) на цементные системы и формирования в бетоне барьерных структур позволили целенаправленно использовать водные дисперсии химически стойких полимеров для изменения в нужном направлении свойств бетона, повысить его коррозионную стойкость, долговечность строительных конструкций и сооружений в целом.
Разработаны водные системы полимеров винилового ряда с использованием электрофизических методов (патенты № 2288905, № 51903) для повышения коррозионной стойкости бетона и железобетона. Выявлены закономерности проникания полимера в поровую структуру бетона, позволившие разработать оптимальные технологические режимы и интенсифицировать процесс пропитки в условиях завода-изготовителя железобетонных конструкций.
С учетом результатов обследований строительных конструкций, эксплуатируемых в различных агрессивных средах, в данной работе разработана и принята концептуальная модель исследования долговечности бетона и железобетона строительных конструкций.
Проведенными исследованиями выявлено, что частицы латекса ВХВД-65 имеют отрицательный электрический заряд. Для интенсификации процесса пропитки исследовано влияние различных видов тока на глубину пропитки: постоянного (однополупериодного и двухполупериодного), выпрямленного, ассиметричного, переменного, наложением тока высокой частоты.
Анализ результатов исследований показал, что наиболее простым и эффективным из рассмотренных электрофизических способов интенсификации процесса является пропитка железобетона водными дисперсиями полимеров винилового ряда с использованием переменного тока промышленной частоты и эффекта электрического резонанса. Явление резонанса относится к наиболее важным с практической точки зрения свойством электрических цепей. Оно заключается в том, что электрическая цепь, имеющая реактивные элементы, обладает чисто резистивным сопротивлением. Проникание латекса в пористую структуру бетона происходит за счет возникновения постоянной составляющей тока в результате фарадеевского выпрямления на границе «сталь - бетон». Выпрямленная составляющая определяет также электроосмотический и электрофоретический переносы. В предложенной технологии направление выпрямленной составляющей тока соответствует анодному, что обеспечивает перемещение к поверхности арматуры отрицательно заряженных частиц.
При исследовании объединенной модели «ванна с пропиточным составом - свая», была выявлена емкостная компонента электрического сопротивления бетона, что позволило усовершенствовать способ пропитки железобетонных свай с использованием электрического резонанса в цепи.
Добавлением в электрическую цепь дросселя, обладающего индуктивным сопротивлением, батареи конденсаторов, получили последовательный колебательный контур.
При равенстве величин индуктивного и емкостного сопротивлений в электрической цепи возникает резонанс. Это позволяет снизить напряжение во вторичной обмотке трансформатора и обеспечить качественную пропитку при напряжении 9 - 12В, вместо ранее использованного напряжения - 36В, при сохранении оптимальной силы тока.
Микроскопические исследования позволили установить, что стенки пор покрыты пленкой полимера. Пропитка бетона практически не влияет на изменение его микротвердости. Химического взаимодействия полимера ВХВД-65 с основными минералами цементного камня не выявлено.
Проведенные исследования показали, что поверхностная пропитка существенно снижает проницаемость пропитанного слоя бетона. Газопроницаемость бетона снижается с 5,5 до 16 раз, водопроницаемость снижается на 3-4 марки, коррозионная стойкость при капиллярном подсосе в 10% Na2SO4 повышается не менее чем в 3 раза.