Материалы для промышленных полов. Критерии выбора и проблемы качества
Чем обусловливается низкое качество промышленных полов? Первое, что обычно приходит на ум, – виноват плохой подрядчик. Но, если задуматься, ведь вы сами его выбрали. И почему сегодня такое значение придают высокому качеству полов? Качественные промышленные полы востребованы там, где учитывают и единовременные затраты, и затраты по эксплуатации объекта на проектный период. Промышленный пол – это такой элемент здания, при разрушении которого приходится останавливать производство, причем ремонтные работы стоят на порядок дороже нового строительства.
Отсюда следует определение понятия качества. Качество – это удовлетворяющее нас соотношение эксплуатационных свойств и эксплуатационных расходов, сохраняющееся определенное время. Поэтому сначала надо определить, как и сколько времени будут использоваться полы. Например, в складском хозяйстве, при высотном штабелировании приоритетными будут ровность, несущая способность, низкая истираемость. На предприятиях пищевой промышленности основные требования иные – химическая стойкость к органическим кислотам, жирам, гигиеничность, легкость дезактивации и т. п. Срок эксплуатации также важен при учете затрат, ведь в конечном итоге полы можно сделать даже из полированного базальта, которому «нет сноса»! Критериям выбора конструкций промышленных полов, применения тех или иных материалов, а также простым и надежным методам контроля качества посвящена эта статья.
Итак, основными эксплуатационными свойствами промышленных полов являются:
• несущая способность, т. е. способность всей конструкции полов, включая основание, промежуточные слои и покрытие, противостояние без разрушений статическим и динамическим нагрузкам, приложенным к поверхности полов;
• истираемость – характеристика поверхности покрытия пола (ее определяют лабораторно как отношение потери массы образца в граммах к единице площади 1 см2 при абразивном износе);
• ровность поверхности, общая для всего помещения и локальная, определяется по величине зазора под 2-метровой рейкой и поверхностью пола;
• химическая стойкость;
• искробезопасность.
Как же выбрать конструкцию полов, как выбрать подрядчика, как контролировать качество выполнения работ? При новом строительстве на основании технического задания заказчика проектная организация разработает конструкцию промышленных полов, соответствующую проектным условиям эксплуатации и требованиям строительных норм и правил. К сожалению, в силу сложившихся обстоятельств соответствующая нормативная база не обновлялась с 1980-х годов и не учитывает возможностей применения современных материалов и технологий. Кроме того, существует некая отстраненность проектировщиков от реальных производственных процессов строительства, а также учета полных эксплуатационных расходов объекта проектирования.
Знания и опыт в области применения современных материалов и строительных технологий, причем как позитивный, так и негативный, есть у специализированных строительных организаций, однако информация, которую они передают заказчику, зачастую носит субъективный характер. Исходя из сказанного, заказчику не следует самоустраняться от обсуждения данной темы. Необходимо также ознакомиться с нормативной документацией по данному вопросу, а именно: СНиП 2.03.13-88 «Полы», СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия», «Полы. Технические требования и правила: проектирования, устройства, приемки, эксплуатации и ремонта» (М.: ЦНИИпромзданий, 2004).
Ниже представлены наиболее часто применяемые конструкции покрытий промышленных полов, т. е. верхних слоев, непосредственно подвергающихся эксплуатационным воздействиям, с описанием их достоинств и недостатков, а также требований, предъявляемых к нижележащим слоям основания. Но сначала несколько слов об основании.
Основание
Это тот фундамент, на котором собственно и устраивают покрытие. Функции покрытия и основания разные. Если покрытие придает полам ровность, устойчивость к абразивному износу, химическую стойкость, декоративность и т. д., то основание обеспечивает в первую очередь несущую способность. Важно учитывать также, что стоимость конструктивных слоев возрастает снизу вверх и излишняя экономия на основании нецелесообразна.
Пол следует устраивать на грунтах, исключающих возможность деформации конструкции от просадки грунта. Использование растительных грунтов в качестве оснований под полы не допускается, а естественные грунты с нарушенной структурой или насыпные следует уплотнить. При наличии в основании пола пучинистых грунтов в случае возможности их промерзания следует предусматривать такие мероприятия, как понижение уровня грунтовых вод ниже глубины промерзания не менее чем на 0,8 м, выполнение теплоизоляционного слоя из неорганических влагостойких материалов, замену пучинистого грунта.
Подстилающие слои – слои, распределяющие нагрузку на грунт, – могут быть нежесткими (песчаные, гравийные, щебеночные и т. д.) либо жесткими, бетонными. Нежесткий подстилающий слой устраивают при условии его уплотнения. Для укладки жесткого слоя надлежит применять бетон класса по прочности на сжатие не ниже В22,5. В основании также должны быть предусмотрены гидроизоляция (слой, препятствующий проникновению через пол сточных жидкостей, а также проникновению в пол грунтовых вод) и прослойка – промежуточный слой пола, связывающий покрытие с нижележащим слоем или служащий для него упругой постелью. Гидроизоляцию от проникновения сточных вод и других жидкостей следует предусматривать только при средней интенсивности воздействия их на пол (периодическое увлажнение пола, вызывающее пропитывание покрытия жидкостями; поверхность пола обычно влажная или мокрая; жидкости по поверхности пола стекают периодически) и большой (постоянное или часто повторяющееся стекание жидкостей по поверхности пола).
Покрытия промышленных полов
Бетонные полы с упрочненным верхним слоем являются наиболее распространенной конструкцией при новом строительстве, а также реконструкции полов, если есть возможность укладки бетона слоем минимальной толщины – 60...100 мм. Армирование выполняется либо арматурными сетками, либо введением в бетонную смесь стальной фибры. Укладку и распределение бетонной смеси выполняют по инвентарным опалубочным формам с применением глубинных вибраторов, виброреек и виброскребков.
Для повышения прочности бетона, снижения усадочного трещинообразования, ускорения набора прочности необходимо проводить вакуумирование свежеуложенного бетона – откачивание из бетонной смеси излишней воды, не участвующей в реакции гидратации. Окончательную отделку поверхности бетона выполняют затирочными машинами через 3...5 часов после укладки. В зависимости от условий эксплуатации применяют либо сухие упрочнители поверхности, содержащие пигменты, высокопрочные наполнители, например корунд, которые наносят на свежеуложенный бетон, либо жидкие, бесцветные пропитки на основе кремнийорганических соединений, которыми обрабатывают поверхность через 15 дней после укладки бетона.
Преимущества этого варианта:
• экономичность, простота и надежность конструкции, обусловленные небольшим количеством технологических переделов и применением относительно недорогих материалов. При устройстве несущей железобетонной плиты пола на ее поверхности формируется высокопрочное финишное покрытие (М-650) толщиной 4...5 мм;
• устойчивость к высоким механическим нагрузкам;
• износостойкость;
• беспыльность, легкость уборки;
• долговечность (срок эксплуатации 30...40 лет);
• разнообразие цветовой гаммы;
• отсутствие накапливания зарядов статического электричества.
Из недостатков отметим:
• плохую стойкость к воздействию концентрированных кислот и щелочей;
• минимальную толщину 60 мм и соответственно плотность, что ограничивает применение полов такого типа при реконструкции на перекрытиях;
• внешний вид несколько худший, чем у наливных полимерных покрытий.
В соответствии с рекомендациями НИИ Железобетона, СНиП 2.03.13-88 «Полы», СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия» требования к основанию полов можно сформулировать следующим образом:
• грунтовое основание должно быть спланировано как можно ровней, чтобы избежать перерасхода бетона, и уплотнено (коэффициент уплотнения не менее 0,98);
• рекомендуется устраивать подготовку, нанося слой бетона (В22,5) толщиной 50 мм по предварительно уплотненному песчаному основанию с укладкой полиэтиленовой пленки, что обеспечивает точную установку арматурного каркаса и направляющих. При бетонировании исключается возможность продавливания арматурного каркаса в песчаное основание, вытекания цементного молочка из бетонной смеси, перерасхода высокомарочного бетона, обеспечивается высокая точность поверхности полов. Прослойка из полиэтиленовой пленки является пароизолирующей мембраной, препятствующей накоплению влаги в теле бетона, что увеличивает срок его службы, а также улучшает микроклимат внутри помещения.
Стоимость 1 м2 укладки основания полов зависит от марки бетона, способа армирования, вида упрочнителя, применения бетононасоса и др.
Бетонные полы с абразивным сглаживанием поверхности (террацио) представляют собой слой высокопрочного бетона толщиной 50...100 мм с поверхностью, отшлифованной до проявления зерен гранитного заполнителя и в последующем пропитанной защитными составами. По желанию можно применять многоступенчатую шлифовку и полировку, что позволяет получить поверхность с зеркальным блеском.
Преимуществами таких полов являются:
• надежность и долговечность конструкции, проверенные опытом эксплуатации на многих предприятиях, находящихся в эксплуатации более 30 лет;
• при использовании белых цементов, пигментов и специальных добавок для бетона возможно получение декоративных покрытий полов.
Недостатки:
• нестойки к воздействию концентрированных кислот и щелочей;
• операции по шлифовке и полировке бетона увеличивают срок выполнения работ и приводят к их удорожанию.
Тонкослойные системы покрытия полов устраивают либо методом налива (толщина 1,5...5,0 мм) – эпоксидные, полиуретановые, полимерцементные, либо методом заливки по направляющим (толщина 25...50 мм) – полимерцементные фиброармированные, магнезиальные, мозаичные.
Выбор тонкослойных покрытий в конкретном случае определяется не только условиями эксплуатации, но и жесткими требованиями к существующему основанию по несущей способности (прочность на сжатие не менее М-250), ровности (зазор под 2-метровой рейкой не более 4 мм), остаточной влажности 4...5%, наличию гидроизоляции, препятствующей капиллярному поднятию влаги (за исключением паропроницаемых покрытий), отсутствию жировых загрязнений и др.
Наливное полимерное покрытие представляет собой отвержденный слой эпоксидной, полиуретановой или метилметакрилатной композиции толщиной 3,0...6,0 мм, нанесенной на подготовленное бетонное основание. Наливные полимерные покрытия устраивают в помещениях с высокими требованиями к чистоте, химической стойкости полов, внешнему виду.
Преимущества наливных полимерных покрытий:
• защита основания пола от разрушения, устойчивость к щелочам, кислотам и другим химическим реагентам;
• беспыльность;
• ударопрочность;
• высокая стойкость к механическим нагрузкам, износостойкость;
• отсутствие швов;
• водонепроницаемость;
• гигиеничность и простота уборки;
• эстетичность, разнообразие цветовой гаммы.
Недостатки:
• износостойкость полимерных покрытий несколько ниже, чем бетонов с упрочненным верхним слоем;
• устройство наливных полимерных полов разрешается проводить не ранее чем через 35...40 дней с момента устройства бетонного основания при температуре окружающей среды не менее +15 °C. Это связано с тем, что в процессе отверждения бетона в нем возникают усадочные напряжения, проявляющиеся в виде трещин на поверхности, которые могут разорвать полимерное покрытие. Кроме того, остаточная влага в теле бетона, запечатанная полимерным покрытием, может стать причиной отслоений наливного пола от бетонного основания;
• применение наливных полимерных полов удорожает строительство, поэтому целесообразность их использования определяется в первую очередь требованиями эксплуатации.
Требования к основанию при укладке наливных полимерных покрытий:
• несущая способность основания должна соответствовать эксплуатационным нагрузкам;
• прочность на сжатие не ниже М-250;
• остаточная влажность не более 4...5 %;
• ровность поверхности не менее 4 мм (определяется максимальным просветом между 2-метровой рейкой и поверхностью основания);
• наличие гидро- и пароизоляции, препятствующей накоплению влаги в теле бетона;
• отсутствие жировых загрязнений и др.
Наливное (толщиной 5 мм) и паропроницаемое полимерцементное покрытие с корундом (Optiplan 15) представляет собой высококачественную самонивелирующуюся водостойкую минеральную массу с высокой степенью устойчивости к абразивному износу (М-500), предназначенную для наружных и внутренних работ.
Преимущества покрытия такого вида:
• высокие прочностные показатели;
• ускоренное отверждение (по нему можно ходить через 2...4 часа после нанесения);
• быстрота нанесения (600...800 м2 в смену);
• паропроницаемость, что позволяет применять продукт на основаниях, не защищенных от проникновения капиллярной влаги;
• отсутствие швов;
• возможность устройства покрытия при температуре +5 °C;
• беспыльность.
Недостатки:
• покрытие имеет только естественный цвет бетона;
• относительно высокая стоимость.
Требования к основанию здесь те же, что и для наливных полов.
Мозаичное покрытие (толщиной до 30 мм) на основе магнезиального вяжущего применяют только в сухих помещениях. Для него используют магнезиальный бетон (водосолевого твердения) толщиной 25...30 мм, с поверхностью, затертой бетоноотделочными машинами в процессе укладки, либо с поверхностью, отшлифованной до проявления крупного наполнителя. Шлифовку бетона выполняют приблизительно спустя 10...15 дней после укладки бетона.
Преимущества мозаичного покрытия на основе магнезиального вяжущего:
• низкая истираемость;
• отсутствие швов;
• быстрый набор прочности;
• прочность на сжатие 45...55 МПа;
• беспыльность;
• хорошие декоративные качества (у шлифованных покрытий);
• возможность устройства тонких слоев покрытия позволяет использовать данную конструкцию при ремонте полов на перекрытиях без демонтажа основания.
Недостатки:
• магнезиальные бетоны деформируются и разрушаются при контакте с водой, так как в отличие от бетонов на портландцементе, который представляет собой гидравлическое вяжущее, магнезит является воздушным вяжущим;
• повышенная агрессивность к металлическим конструкциям.
Требования к основанию в этом случае аналогичны требованиям для наливных полимерных полов, поскольку для этих тонкослойных систем необходима адгезия к основанию. Недопустимо увлажнение основания в период эксплуатации полов.
А. Смирнов