Инструкция по применению жидкого стекла для бетона

Щелочные водные растворы силикатов натрия и калия были известны ещё средневековым алхимикам, но широкое применение в качестве специального строительного клея они получили лишь в XIX в. В наши дни жидкое стекло для бетона и цементных смесей, жаростойких обмазок, автодорожных покрытий и буровых растворов — важный компонент, значительно улучшающий исходные характеристики используемых материалов.

Немного химии и физики

Датой рождения жидкого стекла (ЖС) считается 1818 год, когда баварский химик-минералог Иоганн Непомук фон Фукс получил его при обработке кремниевой кислоты едкими щелочами. Полупрозрачный раствор обнаруживал ценное свойство создавать инертную поверхностную плёнку, тонкую и прочную одновременно. После высыхания новое эластичное покрытие обладало водоотталкивающими и антисептическими свойствами, оставаясь безвредным для окружающих.

Чаще всего под торговым названием «силикатный клей» скрываются гидрозоли силиката натрия с формулой Na2O (SiO2) n или калия — K2O (SiO2) n. Невысокая стоимость и отличные гидроизоляционные свойства обусловили их широкое применение в строительной отрасли. Реже встречается водный раствор силиката лития, используемый в покрытиях электродов.

ЖС затвердевает только на воздухе, когда параллельно происходят две физико-химические реакции. С одной стороны, идёт испарение жидкой фазы, что приводит к увеличению концентрации свободного коллоидного кремнезёма, который потом коагулирует и уплотняется. С другой стороны, в процессе твердения участвует углекислота, постоянно присутствующая в составе воздуха. Она действует на небольшой глубине, поэтому все реакции протекают исключительно на поверхности.

Сегодня, чтобы получить натриевое стекло, смесь кварцевого песка с сульфатом натрия или его карбонатом (кальцинированной содой) обжигается при температуре от 1300 до 1400 °C, а калиевое стекло синтезируется аналогичным образом из поташа. При охлаждении расплава образуются полуфабрикаты — твёрдые силикат-глыбы. Для растворения в воде куски помещают в автоклавы и обрабатывают паром под давлением от 6 до 8 атмосфер. Натриевые силикаты отличаются повышенной клейкостью и высокой адгезией к минеральным основаниям, а калийные хорошо зарекомендовали себя при работе в кислых средах.

Обзор методов использования

Губительное влияние влаги на фундаменты, кровлю и фасады зданий, а также вымывание грунтов под автомобильными дорогами и постаментами памятников удается предотвратить с помощью щелочных гидрозолей силикатов. Чем разводить песчано-цементный раствор, зачем и сколько жидкого стекла добавлять в бетон — давно решили для себя строители.

ЖС заслуженно относится к бюджетным и эффективным присадкам, оно успешно конкурирует с лучшими полимерными модификаторами. Средняя цена состава на основе солей натрия составляет около 30 р. за 1 кг, солей калия — до 90 р. Упаковку весом 15 кг можно купить всего за 280 р.

При этом сокращается продолжительность застывания смеси, повышается стойкость монолита к агрессивному действию влажности, жары, кислотности и биологических патогенов. Деревянные изделия и конструкции, пропитанные ЖС, приобретают огнестойкость: не горят открытым пламенем, а тлеют. Растворимое стекло применяется в качестве добавки к смеси или для обработки в чистом виде.

Проникающая гидроизоляция

Если силикатный клей смешать с водой в соотношении 1:10, то он проникает в пористую бетонную поверхность на глубину до 5 мм. Образующиеся при высыхании монокристаллы натриевых или калиевых солей герметично закупоривают все встречающиеся дефекты. Трёх слоёв пропитки достаточно для создания полностью водостойкого покрытия, пригодного для дальнейшего нанесения битумной гидроизоляции.

Добавление в бетонные растворы

Цемент и наполнитель соединяются в необходимых соотношениях, затем в них вливается ЖС, разведённое водой 1:10, и перемешивается. Состав очень быстро схватывается, поэтому работать с ним надо оперативно. Здесь на помощь приходит специальный «растворный» пульверизатор. Широкое применение получили гидроизолирующие составы для панельных швов, монолитных стен и стыковочных элементов конструкций. Бетонные стяжки на основе силикатного клея используются при строительстве бассейнов, заливке фундаментов, выгребных и смотровых ям, подвалов и прочих водонепроницаемых сооружений.

Помимо придания гидрофобизирующих свойств конструкциям, регулярно контактирующим с влагой, ЖС незаменимо при строительстве печей и котлов. Для этого бетонные растворы готовят из марок цемента не ниже M300. При покупке обязательно надо проверить, какой срок годности стоит на упаковке, сохранена ли её герметичность. Важным является и наличие соответствующих сертификатов. Гелеобразная полупрозрачная жидкость не должна содержать комки и посторонние включения, её нельзя подвергать замораживанию-размораживанию, поскольку при этом пропадают потребительские свойства.

Положительное влияние на бетон

Строительный материал, получающийся при застывании цементно-песчаной смеси с добавками щебня, обладает достаточной прочностью, но иногда и этого оказывается мало. Улучшить физико-химические показатели бетонов позволяют пластифицирующие добавки, для чего и добавляют жидкое мыло в цементный раствор. В качестве экономного варианта применяется гашёная известь или жидкое стекло.

Последний компонент наиболее предпочтителен, так как одновременно заменяет несколько дорогих модификаторов: для быстрого схватывания, пластификации, гидрофобизации и гидроизоляции. Положительное воздействие ЖС на цементно-песчаную смесь и изделия из неё переоценить трудно. Среди основных достоинств отмечают следующие качества:

• улучшение эластичности рабочего раствора;
• создание водо- и воздухонепроницаемых молекулярных структур, что обуславливает влагостойкость изделий, работающих в условиях избыточной влажности;
• возникновение гидроизоляционных способностей;
• повышение стойкости к истиранию;
• увеличение жаропрочности (входит в состав кладочных смесей для печей и каминов);
• антибактериальный эффект — бетонные поверхности не плесневеют и не поражаются грибками;
• высокая адгезия ко многим основаниям, в том числе к зеркальным;
• короткие сроки застывания (важно для заделки полых дефектов);
• стойкость к действию агрессивных кислот (актуально для бетонов в химической отрасли);
• антистатические свойства;
• безопасность для людей и окружающей природы (исключение составляет попадание в глаза и на слизистые оболочки, что устраняется обильным промыванием);
• простота применения;
• невысокая себестоимость и малый расход.

Обсуждая все за и против жидкого стекла в бетоне, специалисты единодушно относят к отрицательным моментам тот факт, что тонкая гидроизолирующая плёнка подвержена разрушению при внешнем механическом воздействии или самостоятельно постепенно разлагается в пределах пятилетнего срока эксплуатации. Это требует дополнительных затрат на возведение защиты в виде рулонной изоляции или последующей покраски битумной мастикой.

Немаловажно и то, что модифицировать растворимым стеклом можно только бетоны, а прочие строительные материалы (в том числе и кирпич) под воздействием силикатов быстро разрушаются.

Правила сочетания компонентов

Строгое соблюдение рекомендуемых пропорций — основа составления бетонных замесов. Оно влияет на рабочие качества смеси и, как следствие, на прочность и долговечность строений. Принцип «чем больше — тем лучше» здесь не подходит, несмотря на обилие положительных качеств. Наиболее часто используются следующие композиции:

1. Универсальный пластификатор легко получить, если к цементно-песчаной смеси (соотношение 1:3) добавить 1/5 массовую часть жидкого стекла.
2. В бетон для гидроизоляции пропорции иные: 400 г ЖС растворяют в 1 л воды для затворения сухой смеси.
3. Грунтовочный состав получается путём растворения 1 л жидкого стекла в 2,5 л чистой воды. Покрытие наносится малярным инструментом: валиком, кистью-макловицей или распылителем. Повторная обработка возможна уже через 30 минут при температуре воздуха выше 20 °C и нормальной влажности.
4. Водостойкая штукатурка готовится из цемента и песка (соотношение 1:2,5) и замешивается 15% водным раствором силиката. Основание перед нанесением нуждается в подготовке — механической зачистке от потёков и выступающих элементов. Если работа производилась шлифовальным камнем или силикатным кирпичом, потребуется обязательное удаление пыли.
5. Защитное покрытие поверх бетонной штукатурки получается при разбавлении ЖС водой в пропорции 5:1.
6. Обмазочный раствор готовится при смешении равных частей цемента, воды и ЖС. Время схватывания составляет около 15 минут, поэтому наносить массу стараются быстро, не позволяя ей высохнуть, равномерно разглаживая мастерком или шпателем. Все последующие манипуляции (монтаж остальных слоёв гидроизоляции, теплоизоляционные и отделочные работы) возможны спустя 24 часа после нанесения обмазки.
7. Огнеупорную кладочную смесь для строительства печи в бане получают при введении 25% растворимого стекла в песчано-цементную массу.

В состав фундаментов в местностях, где грунтовые воды проявляют кислую реакцию, нельзя добавлять более 3% силиката, при этом требуется дополнительная гидроизоляция другими материалами. Добавки в бетон свыше 25% общей массы категорически противопоказаны — это приводит к тому, что готовое изделие начинает крошиться уже через несколько суток после отвердевания.

Технология внесения

Существует определённая последовательность приготовления замеса. Она обеспечивает соответствующее качество готового продукта:

1. Берётся 1 ведро очищенной воды, не содержащей солевых примесей. Вода для технических нужд не подходит, так как её загрязняющие компоненты могут отрицательно воздействовать на физико-химические процессы.
2. Затем в ведро вносится 1 стакан (250 мл) ЖС и хорошо перемешивается.
3. Гомогенизированный раствор переливается в широкую ёмкость (корыто или таз).
4. Песок и цемент соединяются в необходимых количествах и добавляются при помешивании.
5. Бетонная смесь взбивается строительным миксером или дрелью со специальной насадкой.
6. Полученная однородная масса заливается в подготовленную опалубку.

Точная дозировка компонентов в домашних условиях проблематична. Но водоотталкивающие и воздухонепроницаемые свойства ЖС проявятся полностью, если обратить внимание на рекомендации специалистов:

• нельзя вливать в цементно-песчаную смесь чистый силикатный клей, не растворив его предварительно в воде;
• бетон можно затворять водой только после того, как она разбавит ЖС;
• присадка существенно уменьшает время застывания, поэтому готовят малые порции состава и заливают максимально быстро;
• после работы тщательно промывают инструмент и не используют его в местах возможного контакта с пищей;
• растворимое стекло нетоксично, но следует избегать попадания его брызг на слизистые оболочки глаз и незащищённые участки кожи;
• работы желательно выполнять в помещениях с достаточной вентиляцией, вдали от источников открытого огня, а ещё лучше — на свежем воздухе.

Силикатный клей — экономичный и надёжный заменитель специализированных пластификаторов, хотя неконтролируемое отклонение от разработанных производителем пропорций вызывает ухудшение прочности конструкций, в которых используется жидкое стекло для гидроизоляции бетона. Инструкция по применению содержит все необходимые рекомендации и позволяет правильно организовать работы и достичь максимального эффекта. Полученный результат будет соответствовать всем ожиданиям.