Hydroizolacja Technologia Kalmatron Opis działania produktów Kalmatron i ich zastosowanie. Jest to najnowsza i jak dotąd najskuteczniejsza metoda hydroizolacji konstrukcji wykonanych z materiałów ceramicznych i betonowych - opracowana dla szczególnie trudnych wyzwań inżynierii budownictwa hydrotechnicznego. Gdańsk 2012-04-02 Strona 0
H HYDROIZOLACJA - Technologia Kalmatron Każdy, kto zetknął się z problemami budowania niezależnie od tego, czy budował domek, lotnisko, garaż, basen, oczyszczalnię ścieków, most, drogę lub tamę wie, że jednym z najtrudniejszych problemów, które musiał pokonać było zabezpieczenie tych budowli przed destrukcyjnym działaniem wody atakującej z różnych stron. W tradycyjnych metodach zabezpieczenia budowli (najczęściej w postaci prób odcięcia kontaktu z wodą) konstruktorzy stosują: drenowanie (odprowadzanie napierającej wody), izolacje pionowe, izolacje poziome - a wszystko to, by zabezpieczyć budowle przez wilgocią. Jednak z biegiem czasu izolacje te przestają być skuteczne. Nagle stwierdzamy, że mamy wilgoć w piwnicach, że fundamenty są popękane i przeciekają. że taras nie jest szczelny i tak dalej i tak dalej. Ten problem ma swój początek w tym, że ceramiczne materiały budowlane (beton, cegła, pustaki i różne inne materiały konstrukcyjne) mają strukturę porowatą, a dodatkowo w ich wnętrzach znajdują się cieniutkie kanaliki zwane kapilarami. Przez te właśnie pory i kapilary, siłami oddziaływania międzycząsteczkowego, ciśnienia hydrostatycznego oraz siłami napięcia powierzchniowego woda przedostaje się do wnętrza budowli. Wystarczy tylko niewielkie uszkodzenie tradycyjnych powłok izolacyjnych, by woda korzystając z tego uszkodzenia, znalazła sobie otwartą drogę do wnętrza. Wszędzie tam, gdzie działanie wody wpłynęło destrukcyjnie na strukturę betonowych i innych mineralnych elementów budowli, takich jak fundamenty budynków (szczególnie zabytkowych), ściany działowe, ściany zbiorników, ściany oczyszczalni ścieków, przyczółki mostowe itp. swoje zastosowanie ma nasza technologia Kalmatron : Wytrącenia kalmacytów wewnątrz struktur materiałów ceramicznych i betonowych powodują uszczelnienie wszystkich wewnętrznych mikropęknięć. Ta nowatorska technologia hydroizolacji jest znakomitym osiągnięciem inżynierii materiałowej, inżynierii budowli, krystalografii oraz chemii i fizyki. Opracowana została podczas prac interdyscyplinarnych prowadzonych przez naukowców z Finlandii, Rosji, Izraela, Hiszpanii i Stanów Zjednoczonych. Strona 1
JAK DZIAŁA KALMATRON - Czym jest metoda krystalohydracji Jest to najnowsza i jak dotąd najskuteczniejsza metoda hydroizolacji konstrukcji wykonanych z materiałów ceramicznych i betonowych - opracowana dla szczególnie trudnych wyzwań inżynierii budownictwa wojskowego, oddana obecnie także dla potrzeb cywilnych. Opracowana została dla coraz częściej występujących potrzeb ochrony i uodpornienia na działanie wody budowli o wieloletniej eksploatacji, starych zniszczonych budowli zabytkowych, ale znajduje także zastosowanie w nowych konstrukcjach budowanych wykonanych z już hydroodpornych materiałów. Zastosowanie metody KALMATRON, polega na specjalnej aplikacji unikalnych, opracowanych dla jej potrzeb materiałów, zwanych ogólnie kompozytami. Prowadząc badania nad materiałami izolacyjnymi nowej generacji odkryto, że pewne substancje, zmieszane w odpowiednich proporcjach z cementem portlandzkim, (niekiedy z innymi materiałami) oraz wodą - tworzą masę kompozytową, która po naniesieniu na powierzchnię starego lub uszkodzonego betonu (także cegły i innych materiałów mineralnych) wchodzi z ich składnikami w reakcję. W jej wyniku struktury tych materiałów ulegają znacznej reprofilacji. Reprofilację powoduje nowo powstała, nierozpuszczalna, krystaliczna substancja w pełni zintegrowana z dotychczasową strukturą materiałów ceramicznych. Ta substancja to kalmacyt. Ten nowy składnik struktury materiałów budowlanych osadza się w kapilarach i porach nierozpuszczalnych struktur krystalicznych. Powstaje wyłącznie w obecności wilgoci i niezhydratyzowanych składników zaczynu cementowego (wolnych jonów wapnia). Wielkość tworzących się kryształów sięgająca 3 4μm pozwala im wnikać w kapilary i pory betonu uszczelniając je przed wnikaniem wody (pojedyncze kryształy są mniejsze od rozmiarów cząsteczki wody), natomiast ich igiełkowaty kształt powoduje, że tworzą one wewnątrz starego betonu matrycę pozwalająca na dyfuzję pary wodnej a zatem osuszają naprawiany materiał i powodują wyparcie z niego nadmiaru wilgoci. Kryształy wewnątrz porów i kapilar w betonie. Fotografia mikroskop skaningowy JEOL pow. 8 tys. x Strona 2 \
Fizyko-chemiczny mechanizm reprofilacji materiałów ceramicznych. Praktyczne działanie sprowadza się do tego że w kierunku ich wnętrza zaczynają zachodzić zjawiska przemieszczające się coraz głębiej i głębiej: 1. Penetracja aktywatorów do starego betonu tymi samymi drogami, którymi w przeciwnym kierunku przemieszcza się woda. 2. Rozpoczęcie powstawania kalmacytów, które wypełniają kapilary, pory i mikroszczeliny oraz przestrzenie między krystaliczne. 3. Eksploracja reakcji tworzenia kalmacytów w głębi struktury materiałów poprzez zaktywowanie wszystkiego, co się tam znajduje a co da się skrystalizować lub związać w innej postaci 4. Wypełnienie kalmacytów przestrzeni wewnątrz materiałów a następnie stwardnienie w jednorodny monolit zarówno pod względem chemicznym jak i fizycznym. Schematyczny sposób działania kompozytów nakładanych na powierzchnię betonu pokazuje rysunek 10. Rysunek 10. Przypadek obciążenia wodą uszczelnionego podłoża; rozbudowane zespoły kryształów kalmacytów nie pozwalają wodzie na penetrację w głąb podłoża. Faza I Faza II Faza III Działanie uszczelniające tego typu kompozytów występuje także przy negatywnym (a więc od strony podłoża) parciu wody. W skali strukturalnej mechanizm reprofilacji prowadzący do hydroizolacji prezentowany jest na rysunku poniżej. Obrazuje on sytuację, gdzie na powierzchnię betonu naniesiony został kompozyt o technologicznej nazwie kalmatron Strona 3
Rysunek 11 Mechanizm reprofilacji materiałów ceramicznych na przykładzie betonu. Na powyższym rysunku pokazano różne rodzaje składników, z których zbudowany jest beton (kruszywo, zaprawa cementowa) a także różne przestrzenie międzykrystaliczne (pory, mikropęknięcia, kapilary) w takim betonie występujące. Czerwonym kolorem oznaczono warstwę kompozytu o nazwie kalmatron naniesioną na powierzchnie betonu. Powiększenie objęte na powyższym rysunku lupą prezentowane jest na rysunku poniżej. Przedstawiono na nim, w jaki sposób we wnętrzu struktury betonu krystalizują i osadzają się kalmacyty, czyli produkty reakcji kompozytu kalmatron z budulcem materiału ceramicznego, którym w tym przypadku jest beton. Rysunek 12 Mechanizm wyparcia wody z struktury betonu za pomocą kompozytu kalmatron Pojawienie się kalmacytów w porach, mikropęknięciach i kapilarach prowadzi do związania wody ale także do wyparcia z tych przestrzeni nadmiaru wody poprzednio niezwiązanej. Kalmacyty tworzą dla wody barierę, której ona nie potrafi pokonać. Dotyczy to także innych substancji płynnych (takich jak kwasy, substancje ropopochodne itp.). Owa bariera jest dla wspomnianych substancji całkowicie nieprzepuszczalna. Krystalizacja w porach prowadzi do redukcji ich objętości i wzrostu gęstości materiału; to zaś w konsekwencji doprowadza do osiągnięcia stanu niemal Strona 4
całkowitej wodoszczelności, ale także poprawy innych cech naprawianego betonu. Zmniejszona średnica porów betonu jest niewiele mniejsza niż średnica cząsteczki wody. Powoduje to stworzenie specyficznego, cząsteczkowego sita - filtra, który zapobiega przenikaniu wewnątrz betonu cząsteczek o rozmiarach większych, do których zaliczają się m.in. cząsteczki kwasów, olejów itp. Skala tych zmian jest następująca; o ile tradycyjny beton zawiera w przybliżeniu 70% makro- i 30% mikroporów, to opisane wyżej działanie kompozytów odwraca te proporcje odpowiednio do 3% i 97%. Zmniejszenie objętości porów prowadzi w ich zmniejszonym wnętrzu do znacznego wzrostu ciśnienia gazów i cieczy, które się tam znajdowały a nie zostały wyparte lub usunięte. Wzmacnia to efekt odporności na penetrację jakichkolwiek niepożądanych substancji ale także prowadzi do poprawy wytrzymałościowych i innych mechanicznych parametrów materiałów ceramicznych. Kalmacyty pod mikroskopem. Praktyczny sposób działania tej metody pokazany zostanie na przykładzie przesiąkającej stopy fundamentowej, gdy stan techniczny budynku jest taki, że woda opadowa i gruntowa przenika przez betonowe ściany i podłogi. Prezentuje to rysunek poniżej. Na prawej części rysunku (powiększenie a ) pokazano drogi migracji wody. Rysunek 13 Zawilgocona ściana i posadzka piwnicy. Na rysunku uwidocznione są drogi przenikania wilgoci przez mikropęknięcia, oraz kapilary istniejące w strukturze materiału. Woda kondensuje się na powierzchni ścian, wykrapla się wciekając do wnętrza pomieszczenia. Jeśli taka sytuacja trwa dłuższy czas - wewnątrz pomieszczenia pojawiają się kolonie grzybów a także pleśń. Faza pierwsza naprawy takiej konstrukcji rozpoczyna się od naniesienia na Strona 5
odpowiednio przygotowaną powierzchnię ściany i podłogi (posadzki), - cienkiej warstwy kompozytowej masy naprawczej Rysunek 14 poniżej. Rysunek 14 Nałożona na ściany i podłogę naprawcza warstwa kompozytu kalmatron. Faza druga naprawy - rozpoczyna się proces penetracji niezwiązanych lub uszkodzonych przez wilgoć struktur mineralnych w głąb struktury reprofilowanego materiału. Polega ona na tym, że pochodzące ze składu masy kompozytowej aktywatory, tymi samymi drogami, którymi przemieszcza się woda ale w przeciwnym niż woda kierunku - wnikają w strukturę betonu wywołując w niej reakcje, których natura opisana jest niżej. Kompozyt, w formie krystalicznych wykwitów szybko rozbudowuje się wewnątrz materiałów ceramicznych wypełniając sobą pęknięcia, kapilary, ale także inne przestrzenie międzycząsteczkowe (pory), wiążąc występujący tam nadmiar wody. Zjawiska te już zostały pokazane wcześniej. Rysunek 15. Rozpoczęty proces krystalohydracji (hydroizolacji). Penetracja przebiega szybko. Po kilku dniach proces osiąga głębokość kilku centymetrów. Na tym etapie zatrzymane jest zjawisko przesiąkania a ściany i posadzka od strony wewnętrznej zaczynają być suche. Strona 6
Faza trzecia naprawy - po dalszych kilkunastu dniach (rysunek 16) zarówno ściany boczne jak i materiał posadzki zostają osuszone, osiągając praktycznie 100% wodoszczelności. Nadmiar wilgoci zostaje związany; ściany i posadzka nie tylko nabierają właściwości nieprzepuszczalności dla wody, ale także są odporne na większość agresywnych związków chemicznych takich jak kwasy, zasady, sole, substancje ropopochodne itd. Rysunek 16: Zawansowany proces hydroizolacji. Właściwości Kalmatron Praktyczne zastosowanie Kalmatronu, tej ultranowoczesnej technologii kompozytowej, eliminuje wiele różnych, nierzadko uciążliwych i kosztownych prac. Można zapomnieć o odkopywaniu fundamentów, renowacji izolacji, podcinaniu murów, wierceniu otworów i wstrzykiwaniu do nich preparatów chemicznych, podłączania murów do prądu i innych nieskutecznych w dłuższej perspektywie czasu a natomiast drogich metodach. Stosując tą metodę możemy osiągnąć: Osuszenie przemokniętych murów, z jednoczesnym zablokowaniem dalszej penetracji przez wodę; także tę działającą pod znacznym ciśnieniem. Uszczelnienie elementów konstrukcji budowlanych przed działaniem cieczy agresywnych, pochodzenia przemysłowego również i tych działających pod ciśnieniem. Zahamowanie w sposób definitywny procesu korozji zbrojenia. Ochronę przed zamarzaniem - minimum 400 cykli. Obniżenie skurczu ceramicznych materiałów konstrukcyjnych - (maksymalny skurcz 0,007 %). Likwidację rys, pęknięć, wżerów, raków itp. (są one bowiem wypełniane nowymi krystalicznymi formami) zapewniającą ochronę przed dalszą degradacją i poważnie Strona 7
spowalniającą proces starzenia się konstrukcji. Pozbycie się szkodliwych pleśni, grzybów i innych bardzo niebezpiecznych dla zdrowia i życia czynników, w tym beztlenowców towarzyszących wilgoci. Pozbycie się nieprzyjemnego zapachu zgnilizny, stęchlizny i wilgoci w powietrzu. Stosowanie Kalmatronu to również: Zwiększenie wytrzymałości na ściskanie od 25 % do 100% Zwiększenie wytrzymałości na zginanie od 25 % Wzrost wytrzymałości na przemarzanie (do 400 cykli) Wzrost wytrzymałości na ścieranie Wzrost gęstości betonu do 40 % Obniżenie ciepła hydratacji w procesie dojrzewania Uodpornienie betonu i zaprawy na działanie środków chemicznych takich jak: sól,, alkaloidy, kwasy, chlorki, dwutlenek węgla, paliwa destylowane Budowle, do których adresowana jest aplikacja Kalmatronu. Budownictwo ogólne: fundamenty, budowle mieszkaniowe, domki, garaże, tarasy, piwnice, Budownictwo hydrotechniczne: zakłady uzdatniania wody, kanały irygacyjne, wały przeciwpowodziowe, zapory, jazy, zbiorniki wody instalacje wodociągowe Budownictwo komunikacyjne: drogi betonowe, lotniska, mosty, wiadukty, estakady, kładki dla pieszych, Budownictwo podziemne: tunele, zbiorniki, studzienki kanalizacyjne, schrony, bunkry Budownictwo przemysłowe: elektrownie, ciepłownie, zbiorniki przeciwpożarowe, fundamenty hal, szyby windowe, oczyszczalnie ścieków, silosy, konstrukcje wielkiego pieca, chłodnie kominowe, Renowacja obiektów zabytkowych. Strona 8