Warstwowy wielofunkcyjny kompozyt tekstylny w hydroizolacji konstrukcji betonowych

• Autorzy: Szafran Krzysztof

Warianty tytułu

EN

Multilayer, multifunctional textile composite for the hydro-insulation of concrete structures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tematem rozprawy doktorskiej jest Warstwowy wielofunkcyjny kompozyt tekstylny w hydroizolacji konstrukcji betonowych, który stanowi naukowe podejście do nowego rodzaju przeciwwodnego zabezpieczenia, szczególnie poziomych zewnętrznych konstrukcji betonowych z wykorzystaniem materiałów włókienniczych. Nowa metoda opiera się na materiałach włókienniczych o różnych strukturach funkcjonalnych, które są wszechobecne w zastosowaniach technicznych. Materiały włókiennicze, poza ich podstawową funkcją „odzieżową” znajdują szerokie zastosowanie w różnych obszarach techniki. Zdobyte doświadczenie i pozyskany stan wiedzy z przeglądu literatury pozwoliły na sformułowanie tezy rozprawy „Możliwe jest opracowanie nowego tekstylnego kompozytu wielofunkcyjnego o własnościach hydroizolacyjnych zapewniającego: (1) bezobsługowy proces konstytuowania betonu nowobudowanym poziomym zewnętrznym elementom architektonicznym o konstrukcji betonowej oraz (2) trwałą i niezawodną jego ochronę przeciwwodną w czasie eksploatacji”. Od kompozytu oczekuje się, aby posiadał doskonałe własności barierowe i był niezawodny w trakcie eksploatacji konstrukcji betonowych, jak również znacznego skrócenia prac budowlanych lub remontowych, co z kolei prowadzi do obniżenia kosztów inwestycji. Kompozyt włókninowy zapewnia bezobsługowy proces dojrzewania betonu, a jego własności drenażowe pozwoliły, jak wykazały badania, zapewnić realizację tego procesu wymaganą w trakcie hydratacji cementu. Z funkcji, jakie ma realizować kompozyt w tej konkretnej sytuacji wynika, że jego struktura ma zapewnić wysokoskuteczne właściwości drenażowe pozwalające odprowadzać nadmiar niezwiązanej z betonem wilgoci w czasie jego dojrzewania. Pełna barierowość jest utrzymywana z kolei przez właściwość powolnego plastycznego odkształcania (osiadania) zmniejszającego porowatość masy drenażowej, powodowanego naciskiem masy warstwy zewnętrznej (wylewki i ewentualnego podłoża). Kompozyt składa się z trzech warstw: Warstwa górna: geowłóknina, która spełnia funkcję ochronną przed uszkodzeniem warstwy barierowej podczas układania kompozytu na betonie konstrukcyjnym, jak również podczas wylewania wylewki na kompozyt. Warstwa środkowa: termoplastyczna folia polietylenowa, która po skonsolidowaniu jej z warstwami górną i dolną zapewnia całkowitą hydro-barierowość kompozytu. Warstwa dolna: geowłóknina o dobrych własnościach drenażowych uzyskiwanych poprzez nadanie jej wysokiej sprężystości i odpowiedniej porowatości. Zadaniem tej warstwy jest odprowadzenie ewentualnego nadmiaru wody, która nie została związana z cementem oraz stworzenie warunków wodnych na powierzchni betonu konstrukcyjnego podobnych jak dla betonu pielęgnowanego w okresie jego dojrzewania. Proponowana technologia skraca czas prac budowlanych o 3 do 4 tygodni. Sposób hydroizolacji z użyciem opracowanego kompozytu barierowego oraz kompozyt barierowy zostały zgłoszone do ochrony w UP RP. Należy również zwrócić uwagę na fakt, że zaproponowana technologia jest całkowicie ekologiczna, gdyż eliminuje stosowanie pap, materiałów bitumicznych (smoły) oraz rozpuszczalników. Ostateczną weryfikację nowej metody hydroizolacji z wykorzystaniem warstwowego wielofunkcyjnego kompozytu tekstylnego zbadano na zbudowanym do tego celu balkonie na jednym z budynków Instytutu Technologii Eksploatacji, gdzie wykonywano badania. Otrzymane wyniki potwierdziły całkowicie barierowość kompozytu i jego niekwestionowaną przydatność w procesie dojrzewania i pielęgnacji betonu oraz niezawodne funkcjonowanie w warunkach rzeczywistego klimatu.

EN

Subject of the doctorate thesis is a “Multilayer, multifunctional textile composite for the hydro-insulation of concrete structures” which constitutes a scientific approach to novel hydro-protection textiles-employing systems primarily suitable to outer horizontal concrete structures. The new method is founded on textile materials with varied functional structures that nowadays are omnipresent in technical applications. Textile materials, aside of they grand role in apparels, have found wide avenues of application in various technical segments. My professional experience and knowledge derived from technical literature have given rise to the following formulation of my thesis: “A chance exists of preparing a novel multifunctional damp-proof composite that would provide: (1) a reliable unmanned curing of the concrete in new built horizontal, outer architecture elements, (2) a permanent, faultless anti-water protection in exploitation”. Demanded of the composite is an excellent barrier function and reliability in the exploitation of the structure as well as a substantial shortening of the construction or renovation works which in turn leads to lower costs involved. The nonwoven composite provides an unmanned curing of the concrete, while its drainage properties ensure, as shown in experiments, a proper run of the curing required in the process of concrete hydration. In the specific case the composite is expected that its structure would provide an efficient drainage which permits the evacuation of excessive unbounded moisture during the concrete maturation. Full barrier properties are maintained as well as the property of a slow plastic deformation (settlement) which causes a decrease of the composite drainage mass porosity by the pressure of outer layers (oversite, subsoil). The composite comprises three layers: Upper layer it is a geotextile nonwoven to play the role of protecting the barrier layer against mechanical damage during the spreading of the composite and casting of the oversite layer. Central layer It is a thermoplastic polyethylene film which, after its consolidation with the upper and bottom layer, constitutes a full water barrier for the composite. Bottom layer It is a geotextile nonwoven with excellent drainage properties imparted by high elasticity and adequate porosity. Role of that layer is to evacuate excessive water that remained unbounded with cement, and to provide water conditions on the surface of the concrete construction like for a cured concrete in its maturation period. The elaborated nonwoven composite provides a high hydro-insulation barrier demanded in the construction of balconies, terraces and loggias, and, at the same time, ensures the retention of water in amount indispensable for concrete maturing. In current practice, the damp-proof layers of the horizontal concrete constructions are put in place after the completion of the concrete maturing. It requires, in the construction works, a quite long time; the process is troublesome and often underestimated by the building people. The proposed composite can be laid onto the concrete construction short after casting. It is, however, recommended to do it after 24 to 48 hours after the concrete has been cast. The concrete construction shall acquire certain strength in that time to protect it against damage when the composite is spread upon it. An oversite layer may be spread promptly on the prepared composite layer. The proposed technology shortens the construction works by 3 to 4 weeks. The method for the damp-proof insulation with the use of the prepared barrier composite and the material itself have been applied for a Polish patent. Noteworthy is that the technology is genuinely environment friendly since, with the new process, the use of the hazardous tar board and solvents is abandoned. The new method of damp-proofing with the use of a multilayer, multifunctional textile composite was eventually verified on a balcony built for that purpose on one of the buildings of the Institute for Sustainable Technologies where the examination was completed. The obtained results fully confirmed the barrier properties of the composite and its unchallenged suitability to the maturing and curing of the concrete, and to a reliable functioning in real climatic conditions.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt tekstylny; hydroizolacja; konstrukcje betonowe

EN

textile composite; hydro-insulation; concrete structures

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Włókiennictwo / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 74
• Strony: 67--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Szafran Krzysztof

• Wydział Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów Politechniki Łódzkiej

Bibliografia

• [1] Praca zbiorowa: Technologia włóknin, WNT Warszawa, 1971 r.
• [2] Boettcher P.: Wytwarzanie i stosowanie geostatyków. Technische Tex./Technikal Text. 1989.
• [3] Wysokiński L.: Skuteczność stosowania geosyntetyków. Mat. Bud. 2001.
• [4] Wierzbowska T.: Kierunki rozwoju w produkcji igłowanych włóknin technicznych. Techniki Włókiennicze 1990.
• [5] Rajabipour F., Weiss J.: Śledzenie stanu betonu za pomocą pomiarów przewodnictwa elektrycznego in situ. CWB 2/2007.
• [6] Jędrzejewski W.: Geowłókniny kompozytowe. Przegląd Włók. 1997.
• [7] PN-EN 13859-1:2010 Elastyczne wyroby wodochronne – Definicje i właściwości wyrobów podkładowych.
• [8] PN-EN 13967:2012 Elastyczne wyroby wodochronne – Wyroby z tworzyw sztucznych i kauczuku do izolacji przeciwwodnej łącznie z wyrobami z tworzyw sztucznych do izolacji przeciwwodnej części podziemnych.
• [9] Szafran K., Szer J., Wojtysiak J.: Sposób wykonania przeciwwodnej izolacji i osuszania poziomych konstrukcji betonowych. Zgłoszenie patentowe RP nr P 387346.
• [10] Wojtysiak J., Szafran K., Szer J.: Wielofunkcyjny kompozyt włókninowy do hydroizolacji poziomych konstrukcji betonowych. Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce, Materiały konferencyjne XII Polskiej Konferencji Nauk-Techn. Łódź 2009.
• [11] Zarzycki R.: Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska. WNT 2010.
• [12] Praca zbiorowa pod kierunkiem Stefańczyk B.: Budownictwo ogólne. Arkady 2010.
• [13] Więźlak W., Bolanowski B., Zajączkowski J.: Sprawozdanie z projektu badawczego nt. Opracowanie metody i aparatury do badań właściwości reologicznych włóknin. POLMATEX-CENARO, Łódź 1999.
• [14] PN ISO 3416: 1998 Ubytek grubości włóknin po obciążeniu statycznym.
• [15] Das D., Pradhan A.K., Chattopadhyay R., Singh S.N.: Hybrid yarns and textile performing for thermoplastic composites. Textile Progres Vol. 44, Issue 1, p. 1-84, 2012.
• [16] Pak A., Zahmatkesh Z.: Experimental study of geotextile’s drainage and filtration properties under different hydraulic gradients and confining pressures. International Journa of Civil Engineering, Vol. 9, No. 2, p. 98-102. June 2011.
• [17] Lederle R.E., Hoegh K., Burnham T., Khazanovich L.: Drainage capabilities of a nonwoven fabric interlayer in an unbounded concrete overlay. TRB Annual Meeting; p. 1-11, 2013.
• [18] Garber S., Rasmussen R.: Nonwoven geotextile interlayers in concrete pavements. TRB of National Academies, Washington D.C., N. 2152, p. 11-15, 2010.
• [19] Ruszkowski K.: Włókniny w budownictwie. Przegląd – WOS, No. 11, p. 52-56, 2006.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).