Жидкое стекло без цемента

Гидроизоляция жидким стеклом. Миф и реальность.

Нередко для гидроизоляции различных объектов – колодцы, резервуары, очистные сооружения используют так называемое «жидкое стекло».

Работа по покрытию «жидким стеклом» подвальных и чердачных помещений похожа на силикатизацию бетонных конструкций. В этой статье мы попробуем разобраться, хороша ли подобная гидроизоляция, какие у нее плюсы и минусы.
Для начала разберемся с терминологией.

• В строительстве«жидким стеклом» называют гидроизоляционный материал, полученный путем смешивания истинного жидкого стекла с цементным или бетонным раствором.
• Промышленностьювыпускаются жидкое натриевое стекло, жидкое калиевое стекло, а также их смеси в различных пропорциях. Натриевое и калиевое жидкие стекла абсолютно одинаковы по своему воздействию на цементные композиции.

Основная доля производства приходится на натриевые жидкие стекла, поэтому в данной статье мы рассмотрим только их.

Жидкое (растворимое) натриевое стекло — это коллоидный раствор силиката натрия в воде. Силикат натрия получают путем обжига смеси, состоящей из кварцевого песка и соды. Химический состав натриевого растворимого стекла может быть выражен формулой:
Na2O x nSiO2 + mH2O
Формула жидкого стекла не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться.

Силикатным модулем стекла, (М) называют отношение SiO2: Na2 O. Он показывает, сколько кремнекислоты приходится на единицу окиси натрия. Величина его обычно колеблется в пределах от 2.2 до 3.5. Количество воды может быть различным. В зависимости от этого в коллоидном растворе растворимого стекла меняется его консистенция.

Плотность жидкого стекла измеряется градусами шкалы Боме, (°Ве) или показаниями удельного веса. Заводы обычно отпускают растворимое стекло плотностью 40 – 50°Be (плотностью 1.38 –1.50). Главным качеством жидкого стекла, из-за которого его применяют в строительстве, является его способность ускорять процессы твердения цементов.

Какие процессы происходят при введении жидкого стекла в цементный раствор?

В результате химической реакции между щелочным силикатом (жидкое стекло) и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия.
3Na2O x SiO2 + 3CaO x Al2O3 x nH2O = 3CaSiO3 x nH2O + 3Na2O x Al2O3
Алюминат натрия (Na2O x Al2O3) является очень сильным ускорителем схватывания цементного раствора.

Между жидким стеклом и известью, находящейся в цементе, проходит еще одна химическая реакция, c образованием силиката кальция:
Na2O x 2SiO2 + CaO = Na2O x SiO2 + CaSiO3
Силикат кальция (CaSiO3) очень прочный и плотный материал. Отлагаясь в порах твердеющего цементного камня, силикат кальция, придает ему повышенную плотность и водонепроницаемость.

Однако стоит отметить, что при нанесении смеси цементного раствора с жидким стеклом в качестве гидроизоляционного обмазочного материала толщина проникновения силиката кальция в бетон конструкции не превышает нескольких миллиметров.

Подчеркнем, именно аварийных, так как скорость твердения цементных растворов с добавлением жидкого стекла предсказать сложно.

Ниже приведем плюсы и минусы применения «жидкого стекла» (по строительной терминологии) для гидроизоляции.

Плюсы:

• хорошее сцепление с подготовленными минеральными основаниями;
• образование водонепроницаемого барьера;
• простота использования;
• низкий расход материала;
• сравнительно небольшая стоимость растворов.

Минусы:

• необходима особо качественная подготовка поверхности, без которой слой гидроизоляции просто «отщелкнет»;
• жидкое стекло нуждается в защите от механических повреждений;
• жидкое стекло быстро кристаллизуется;
• жидкое стекло обладает достаточно сильной щелочной реакцией, поэтому работы с ним следует проводить с соблюдением мер безопасности;
• При добавлении жидкого стекла в цементные растворы и бетоны их прочность уменьшается.

Работая с жидким стеклом, надо придерживаться мер безопасности (силикаты имеют сильную щелочную реакцию). Вот важные рекомендации по гидроизоляции с использованием жидкого стекла:

Материал наносят кистью, распылителем или заливают небольшими порциями, в 3-4 слоя по 3-5 мм.При заливке следует обязательно обработать нанесенную массу игольчатым валиком чтобы удалить образовавшиеся пузыри.
Все работы проводятся исключительно в защитной одежде, в том числе обязательно в резиновых перчатках и сапогах. Под руками надо иметь нейтрализующий слабый раствор уксуса и чистую воду на случай попадания силикатов на кожу или в глаза.
Жидкое стекло очень быстро твердеет и повторно не разбавляется, поэтому готовитьраствор необходимо в количестве, достаточном для небольшой площади поверхности.
Работать следует быстро, особенно в больших помещениях. Каждый слой средства должен быть залит полностью, на всю площадь пола, до того как начнет затвердевать. Иначе образуются «швы», которые будут пропускать влагу.

В заключение хочется коснуться темы ремонтопригодности гидроизоляционных и иных покрытий, содержащих жидкое стекло. Дело в том, что после застывания, жидкое стекло превращается в стеклоподобную твердую субстанцию, с которой отделочные и ремонтные материалы имеют слабую степень адгезии. То есть для ремонта или отделки поверхности с нее следует удалить покрытие из жидкого стекла, вплоть до восстановления структуры бетона, а это — достаточно трудоемкий процесс.

Применение жидкого стекла в бетоне

Значительной части людей известно слово “жидкое стекло”, но никто не знает, что даже средневековые алхимики поддавали обработке строительные материалы жидким клеем. Силикатный клей – более знакомое название, востребован и в нынешнее время, а порой и незаменим.

В состав вещества входят силикаты калия и натрия. Раствор жидкого стекла широко применяется в строительстве, обладает разнообразными свойствами. Добавление средства в бетоны для гидроизоляции оправдано при закладке фундамента и значительно увеличивает прочность строительного материала.

Применяют вещество в трех направлениях:

• Гидроизоляция бетонных поверхностей. На слой цемента наносится жидкое стекло, бетон впитывает раствор. После обработки, смесь высыхая закупоривает все поры бетона, влага не проходит. Для максимального эффекта покрытие поверхности проводят в несколько слоев.
• Добавка при изготовлении бетонного раствора. Такой состав компонентов обладает высокой гидроизоляцией, но и быстро застывает, что сокращает время его использования.
• Добавка для изготовления разных марок бетона. Высохнув бетон становится настоящим монолитом.

Преимущества материала

Ознакомление с преимуществами жидкого стекла позволит полностью ознакомиться с этим веществом. Выделяют следующие способности:

• Высокая степень слипания. Текучая консистенция позволяет раствору проникать во все поры материала, чем обеспечивает крепкое сцепление, надежную гидроизоляцию.
• Покрытие клеем способствует образованию водонепроницаемой пленки. Способ нанесения не влияет, изолирующая пленка получается цельной.
• Экономичность в использовании. При любом способе использования требуется малый расход материала.
• Оптимальная цена товара.

Вернуться к оглавлению

Правила применения

Процесс подготовки раствора не сложен, бетонный раствор с жидким стеклом легко приготовить своими руками. Для получения качественного продукта важно соблюдать правильные пропорции компонентов смеси и знать определенные условия использования, чтобы бетон не растрескивался и не разбивался. Правила следующие:

• Жидкое стекло в бетон не добавляется. Сначала готовится сухая смесь, которая разводится тонкой струйкой растворенного в воде клея, при постоянном перемешивании.
• Важно строго соответствовать инструкции, соблюдать пропорции компонентов. 3% – составляющая силикатного клея в растворе для фундамента, в других случаях максимальный процент нахождения клея в составе может достигать 25, от общей массы.
• Жидкий клей способствует быстрому затвердеванию раствора. Добавление незначительного количества воды, либо подготовка малых порций поможет в работе. Готовить смесь в бетономешалке бессмысленно, она схватится до окончания перемешивания.

Вернуться к оглавлению

Инструменты для работы

Применение жидкого стекла в бетоне требует подготовки специальных инструментов. Для начала нужна маленькая емкость, рукавицы и спецодежда. Для размешивания понадобится дрель с насадкой, а для нанесения щетка, кисть или валик. При необходимости нанесения раствора способом распыления, понадобится краскопульт.

В работе понадобится просеянный песок, цемент и вода. Для смешения всех компонентов используют холодную воду. Позаботьтесь о достаточном количестве емкостей разного объема. Это позволит контролировать процесс добавления жидкости в раствор, и предотвратит переливание.

Соотношение материалов

В приготовлении раствора из бетона и жидкого стекла важно учитывать соотношение 1 к 10. Так как наличие клея в бетоне влияет на процесс застывания, для приготовления раствора нужно руководствоваться следующими пропорциями:

• при количестве клея в 2%, первоначальное схватывание материала начнется через 40-45 минут, а окончательно продукт готов за 24 часа;
• 5% вещества начнет проявлять себя в застывании бетона через 25-30 минут, окончательно схватится после 16 часов;
• 8% – схватывание произойдет за 15 минут, а продукт готов в течении 6-8 часов;
• 10% – процесс схватывания займет 5 минут, 4 часа – готов окончательный результат.

Чаще всего эти пропорции применяют для бетона марок М300 и М400. При необходимости повышенной водостойкости процент клея в растворе увеличивают. Стоит знать – максимальный процент содержания жидких веществ доводить до 25 при самостоятельной подготовке не стоит. На практике оказалось: раствор с высоким процентом клея в составе приводит к разрушению бетона практически на следующий день.

Раствор готовят с помощью строительного миксера.

Правильнее при подготовке смеси придерживаться следующего способа:

• вода в составе раствора питьевая, без примесей солей и различных включений, в количестве одного ведра;
• добавить один стакан клея и старательно размешать;
• переместить жидкость в более крупную посуду: миску или таз;
• при тщательном перемешивании добавлять в жидкость ранее подготовленную сухую смесь песка и цемента;
• перемешать все строительным миксером или используйте дрель с насадкой;
• раствор готов к использованию в работе.

Таким соотношением материалов и работой с маленькими дозами можно добиться высокого качества продукта, долговечной гидроизоляции.

Техника безопасности

Использование универсального средства при работе с бетоном – дело не сложное, просто стоит соблюдать меры безопасности. Средство не токсично, но в виде мелких брызг может раздражать слизистую оболочку верхних дыхательных путей. Работать с материалом стоит далеко от источников образующих искры, в достаточно проветривающемся помещении.

Избегайте попадания средства на открытые участки кожи, работайте в перчатках и специальной одежде, с индивидуальными средствами защиты. Не допускайте попадания в глаза, может вызвать ожоги. При необходимости промойте глаза большим количеством воды и обращайтесь за неотложной помощью к врачу. При попадании раствора на кожу, место промыть теплой водой с мылом и смазать кожу мазью, не имеющей в составе активных веществ.

Емкость, в которой разводились растворы, используется по назначению, применение емкости в быту запрещено. После работы ее следует замочить в достаточном количестве воды и тщательно вымыть. Старое универсальное средство не содержит в себе вредных веществ и несмотря на развитие новых технологий и появление новых средств, потребность в жидком стекле не уменьшается.

Гидроизоляция бетона
жидким стеклом

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов натрия – Na₂O·nSiO₂ или калия – K₂O·nSiO₂.

Качество жидкого стекла оценивают по плотности, вязкости раствора и модулю стекла (2,6-4,0), который равен отношению числа грамм-молекул кремнезема к одному грамм-молю оксида натрия или калия. С увеличением модуля повышаются клеящие свойства жидкого стекла и стойкость изделий к кислотам.

Приготовление жидкого стекла

Технология получения жидкого стекла включает сплавление смеси кварцевого песка с карбонатом натрия (калия) или сульфатом натрия (калия) при температуре 1300-1400 °С, охлаждение расплава и его растворение паром под давлением 0,6 — 0,8 МПа в автоклаве.

Растворимое стекло затвердевает только на воздухе. Сущность процесса заключается в испарении воды, повышении концентрации свободного коллоидного кремнезема, его последующей коагуляции и уплотнения.

Само по себе жидкое стекло твердеет очень медленно вследствие образования на его поверхностных слоях плотной пленки, препятствующей проникновению СО₂ во внутренние слои и их высыханию. Поэтому для ускорения твердения применяют различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий.

Наибольшее распространение получило более дешевое натриевое стекло, хотя по свойствам калиевое более ценно.

Применение жидкого стекла

Проявление жидким стеклом вяжущих свойств, обусловливает его использование в качестве связующего в составе композиционных материалов.

Жидкие стекла применяются в качестве компонента цементов — гетерогенных систем, включающих наряду с растворами силикатов тонкодисперсные порошки. Порошки образуют с жидкими стеклами химически взаимодействующую композицию (цемент). В таких цементах жидкое стекло является жидкостью затворения порошковой части. Цементы на основе водорастворимых силикатов идут на изготовление композиционных материалов и покрытий различного назначения.

Следует уточнить, что понимают под вяжущими свойствами жидких стекол. Это уровень прочности искусственного камня, полученного при твердении цемента на основе жидкого стекла (жидкое стекло+тонкодисперсные порошки+добавки различного назначения), или композиционного материала на основе жидкого стекла или жидкого стекла с отвердителем. Вяжущие свойства жидкого стекла отождествляют также со значением его адгезии к подложкам различной природы.

Исходя из классификации строительно-технических свойств строительных вяжущих веществ, жидкое стекло относят к «воздушным вяжущим», поскольку искусственный камень на его основе неводостоек — разупрочняется при хранении в воде. Однако специальными приемами водостойкость такого камня может быть значительно повышена, прежде всего, за счет правильного выбора отвердителя, использования термического отверждения, введения добавок-модификаторов и т.д.

Водостойкость композиционных материалов на жидких стеклах зависит от значения силикатного модуля и заметно повышается при превышении значения 3,3. Дальнейшее повышение модуля приводит к повышению водостойкости материала на основе щелочных силикатов, которая монотонно возрастает в области полисиликатов (при n>4,0), однако в этой области наблюдается ослабление вяжущих свойств.

Ускорение схватывания цемента

Прибавление раствора жидкого стекла к воде затворения цемента ускоряет процесс его схватывания и твердения, что имеет большое практическое значение, например, при зимних бетонных работах. Скорость твердения цементных растворов зависит от состава жидкого стекла и в особенности от содержания в нем кремнезема. Чем выше кремнеземистый модуль жидкого стекла, тем эффективнее происходит его взаимодействие с цементом.

Прибавление к цементному раствору 2 % жидкого стекла ускоряет начало схватывания в 3 раза, а конец схватывания больше чем в 4 раза. Но прочность затвердевшего раствора в этом случае несколько снижается. Дальнейшее прибавление жидкого стекла в количествах до 10 % совершенно не ускоряет начала схватывания, конец же схватывания ускоряется в 6 раз.

Полимерцементные составы

Хорошо зарекомендовали себя при гидроизоляции подземных железобетонных конструкций цементные сложные композиции, включающие для обеспечения заданных свойств до пяти ингредиентов: цемент, песок, синтетический латекс, жидкое стекло, эмульгатор. Основное преимущество таких полимерцементных материалов — экологическая безопасность.

Инъекционные составы

Жидкое стекло применяется для укрепления, уплотнения (силикатизации) слабых грунтов на строительных площадках. Вначале в грунт под давлением закачивают раствор хлористого кальция определенной концентрации, затем жидкое стекло. В результате реакции этих веществ образуются плохо растворимые соединения, которые повышают механическую прочность грунтов.

Добавление жидкого стекла в бетон

Бетон с добавками жидкого стекла не рекомендуется для гидроизоляции, так как со временем жидкое стекло вымывается из бетона, оставляя после себя поры, нарушающие герметичность бетона.

Недостатки

Это прежде всего высокая проницаемость жидкостей в композициях на его основе, нестойкость против воздействия растворов щелочей и относительно невысокая водостойкость. Снижают проницаемость и повышают водостойкость композиций введением различных добавок. Модифицируют свойства жидкого стекла в процессе приготовления композиций.

Жидкое стекло для гидроизоляции бетона

Бетон характеризуется пористой структурой, и проникновение влаги снижает эксплуатационные свойства бетонных строительных конструкций – вымывается цементное связующее, из-за чего монолитное тело разрушается, стальная арматура подвергается коррозии

• Разновидности и свойства
• Способы применения жидкого стекла для бетона
• Внешняя обработка
• Добавление в состав бетона
• Технологии использования
• Бетоны с силикатами
• Грунтовка
• Железнение
• Гидроизоляция
• Достоинства и недостатки
• Заключение

Жидкое стекло для гидроизоляции бетона обеспечивает защиту материала от последствий контакта с водой.

Разновидности и свойства

Жидким стеклом называют водный раствор силиката калия, натрия или лития с добавлением модификаторов. Область применения средства зависит от его основного вещества:

• натриевое служит для изготовления строительных клеев и растворов для гидроизоляции;
• калиевое применяется для приготовления кислотоустойчивых бетонов и цементных ратворов;
• литиевое подходит для упрочняющей обработки бетонных основ пола с последующей полировкой.

Силикатное соединение выглядит как густая жидкость желтого или серого цвета, она не имеет запаха, не выделяет токсичные вещества. Растворителем служит вода. Обработка бетона жидким стеклом дает возможность улучшить его устойчивость к внешним воздействиям.

Способы применения жидкого стекла для бетона

Существует два способа защитить конструкции из бетона и железобетона от влаги при помощи силикатных растворов – выполнить покрытие бетона жидким стеклом или ввести его в состав бетонного раствора на этапе изготовления монолитной конструкции. Рассмотрим, за счет чего формируется защитный барьер при нанесении состава на поверхность, и что дает жидкое стекло в бетоне.

Внешняя обработка

Силикаты, растворенные в воде, при заливке бетона жидким стеклом проникают в верхние слои конструкции через поры, движутся по капиллярам. При контакте с цементным связующим силикаты кристаллизуются. Возникшее в результате химической реакции вещество является водонерастворимым, оно устойчиво к воздействию кислот.

Поверхностная обработка производится для защиты от влаги:

• фундаментных оснований;
• стен и полов во влажных помещениях, подвалах, цокольных этажах;
• балконов и перекрытий;
• внутренней поверхности бетонных резервуаров, колодцев, монолитных чаш бассейнов и т.д.

Добавление в состав бетона

Для чего добавляют жидкое стекло в бетон? Введение в состав бетона силикатов калия и натрия позволяет получить материал, который после высыхания характеризуется уменьшенным диаметром капилляров и пор. Монолитные конструкции, выполненные из такого материала, характеризуются низким коэффициентом водопоглощения, повышенной прочностью и устойчивостью к воздействию влаги, термостойкостью.

При добавлении жидкого стекла в бетон важно соблюдать пропорции: силикатный раствор должен составлять не более 2-5% от общей массы. Превышение указанной нормы приводит к ухудшению механических показателей бетона – он становится чрезмерно хрупким.

Бетон с добавлением силикатов применяется при строительстве гидротехнических сооружений, а также для обустройства:

• фундаментов построек на водонасыщенных грунтах и участках, склонных к подтоплению;
• фундаментов каминов, уличных очагов, домашних печей;
• колодцев и септиков;
• уличных и закрытых бассейнов.

Цементно-песчаный раствор с добавлением силикатов применяется для ремонтных работ в аварийных ситуациях – он в короткие сроки схватывается, образуя гидрофобный материал, и позволяет ликвидировать течь.

Технологии использования

Подробное изучение инструкции по применению жидкого стекла для бетона позволяет избежать ошибок при использовании состава. Расход состава зависит от специфики мероприятий по укреплению бетона жидким стеклом.

Бетоны с силикатами

Чтобы правильно приготовить рабочую смесь, следует знать, сколько жидкого стекла добавлять в бетон. Количество силикатных добавок не должно превышать 5% от общей массы раствора, в который также входит вода, цемент, песок и щебень. Марка цемента – не ниже 32,5 (М400).

Важно знать, как пользоваться жидким стеклом для бетона: его нельзя вводить в готовый раствор. По технологии требуется песок смешать с цементом, а силикатную добавку растворить в воде, после чего замешать бетон, добавив щебень. Так как смесь быстро схватывается, ее следует сразу использовать и промыть емкость, в которой замешивался бетон.

Грунтовка

Грунтовка внутренних поверхностей бассейнов, септиков, колодцев, затопляемых подвалов и резервуаров помогает защитить конструкции от повреждения влагой. При этом заделываются имеющиеся дефекты и трещины. Использование жидкого стекла для трещин в бетоне позволяет создать надежный барьер против течи.

Состав для грунтовки: к смеси просеянного чистого песка, портландцемента М400 и воды добавляют силикатный состав. Массовая пропорция жидкого стекла и цементно-песчаной смеси 1:1. Чтобы нанести жидкое стекло на бетон, используют шпатель.

Железнение

Под железнением бетона жидким стеклом подразумевают обработку конструкций с целью увеличить прочность и долговечность верхнего слоя, повысить стойкость к механическим повреждениям, истиранию.

Готовый раствор на бетонную поверхность наносят лопаткой или кельмой, равномерно распределяют по всей площади. После высыхания выполняется полировка шлифовальной машиной. Для железнения лучше всего подходит силикат лития.

Гидроизоляция

Технология применения жидкого стекла для гидроизоляции бетона:

1. Перед тем как покрыть бетон жидким стеклом, с обрабатываемой поверхности устраняют выступающие неровности, удаляют мусор и пыль.
2. Далее поверхность грунтуется – чтобы разбавить жидкое стекло для пропитки бетона используется чистая вода в пропорции 1 литр силикатного концентрата на 2,5 литра воды. Раствор наносится распылителем, валиком или кистью. Повторная обработка – после высыхания первого слоя (раствор жидкого стекла на бетоне сохнет за 30 минут при температуре воздуха +20°С и нормальной влажности).
3. Обмазочный раствор готовится в соотношении 1:1:1 из концентрата жидкого стекла, цемента и воды. Состав наносится шпателем, мастерком или кельмой равномерным слоем по всей поверхности. Так как состав схватывается за 15 минут, его готовят небольшими порциями и быстро наносят.
4. Укладку рулонной гидроизоляции, утеплителя или облицовочной плитки можно производить спустя сутки после гидроизоляции конструкции жидким стеклом.

Достоинства и недостатки

Пропитка бетона жидким стеклом и добавление силикатов в бетонную смесь имеет ряд достоинств:

• строительные конструкции получают защиту от атмосферной и грунтовой влаги;
• повышается стойкость материала к кислотам;
• увеличивается прочность, жаростойкость и морозостойкость бетона;
• обеспечивается стойкость конструкций к появлению и распространению грибка;
• у обработанной поверхности возрастает износостойкость;
• благодаря текучести и вязкости состава, высокой адгезии, при нанесении формируется ровное покрытие, прочно сцепленное с бетонным основанием.

По сравнению с битумными и полимерными гидроизоляционными материалами силикатные составы недорого стоят и экономно расходуются. Покрытие рассчитано на 5 лет службы, после чего обработку требуется повторить.

В список недостатков входит:

• быстрое схватывание – смесь следует готовить малыми порциями и сразу же использовать;
• высокая хрупкость застывшей пленки – поверхность, подверженную механическим нагрузкам, требуется дополнительно защитить рулонной гидроизоляцией;
• обработанный бетон хуже поддается сверлению, резке штроб;
• при нарушении целостности пленки снижается эффективность гидроизоляции;
• силикатные растворы нельзя использовать для обработки кирпичной кладки, применять совместно с растворителями и органическими смолами;
• нарушение предписанных пропорций жидкого стекла в бетоне ухудшает эксплуатационные показатели конструкций.

Заключение

Чтобы обработать бетон жидким стеклом и получить отличный результат не требуется профессиональное оборудование и специальные навыки. Силикатные растворы удобны в применении и доступны по цене.