Гидрофобизация строительных материалов

В Республике Беларусь с ее влажным климатом и частыми осадками вопрос гидрофобизации строительных материалов более чем актуален. На сооружения из кирпича и бетона вода воздействует агрессивно, поскольку данные стройматериалы имеют достаточно пористую структуру.

Дождевая вода, проникая в поры материала, при отрицательных температурах увеличивается в объеме и может вызвать локальную деструкцию. Кроме того, дождевая вода - это тоже раствор, содержащий, в частности, оксиды углерода, серы, азота и фосфора, аммиак, хлор и хлористый водород и разрушающе действующий на бетон, мрамор, силикатный кирпич и другие материалы. При этом в стеновых материалах увеличивается количество пор, капилляров и микротрещин, являющихся все новыми очагами агрессии, и степень разрушения материала существенно возрастает. Даже очень небольшое содержание в воздухе кислотных оксидов серы и азота, а также хлористого водорода способно вызвать смещение такого экологического параметра атмосферы, как углекислотное равновесие. В этом случае существенно повышается содержание в воздухе свободной, так называемой "агрессивной" углекислоты. Следует отметить, что агрессивным углекислый газ является по отношению к минеральным строительным материалам (извести, мрамору и бетону), поскольку превращает нерастворимый кальцит СаСО3 в водорастворимый гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2: СаСО3+СО2+Н2О=Са(НСО3)2.

По сути происходит элементарное вымывание материала с дополнительным образованием трещин, пор и раковин. А результатом этого является старение бетона, отшелушивание штукатурки, потускнение мрамора.

Одним из наиболее перспективных направлений в гидрофобизации является использование кремнийорганических составов, обладающих способностью к водоотталкиванию. Кремнийорганические жидкости, основу которых составляет кремнекислородная цепочка регулируемой длины (-O-Si-O-Si-O-Si-)n, содержат около атомов кремния гидрофобные углеводородные радикалы разной величины: С2Н5, С3Н7, СH2n-1. В зависимости от назначения, это сообщает им как разную степень гидрофобизирующих свойств, так и различную способность проникновения в материал. То есть вариации сочетаний углеводородных радикалов позволяют получать разнообразные водоотталкивающие системы.

Существенным обстоятельством в данном вопросе является то, что кремнийорганические жидкости не закрывают, а выстилают поры, создавая на их поверхности тончайшую водонепроницаемую пленку.

Восстановление горизонтальной отсечной гидроизоляции

Одним из направлений гидрофобизации является восстановление так называемой горизонтальной отсечной гидроизоляции. Цель этого мероприятия - предотвращение капиллярного подъема грунтовых вод в стены сооружений.

Немецкой фирмой "Schomburg" была разработана технология Asolanz, предусматривающая устройство отсечной гидроизоляции на основе кремнийорганической жидкости Aquafin-SMK. Назначение технологии - обеспечить долговечную защиту строений и их декоративных элементов от капиллярной влаги.

Горизонтальная отсечная внутристенная гидроизоляция, по данной технологии, делается при помощи иньектирования жидкости Aquafin-SMK в специально сделанные шпуры кирпичных, кирпично-бутовых и бутовых кладок. Aquafin-SMK - концентрат силиконовой микроэмульсии, которая при разбавлении водой образует микрочастицы размером 40-70 нм, способные проникать в тончайшие капилляры строительных материалов, гидрофобизировать их внутренние стенки, перекрывая таким образом капиллярный подсос воды.

Несколько по-иному функционирует механизм гидроизоляционного заслона в случае применения раствора Aquafin-F на основе жидких кремниевых соединений (силикатов калия). В данном случае перекрытие капиллярной структуры строительных материалов обусловлено взаимодействием гидрофобизующего раствора с известью. При этом образуются нерастворимые химические соединения, закрывающие поры и останавливающие капиллярный подсос воды. Отдельно хотелось бы отметить, что указанные жидкости не вызывают коррозии арматурной стали.

Добавки в бетоны и растворы

Другим направлением гидрофобизации является применение высокоэффективных кремнийорганических добавок в бетоны и растворы. Уникальная химическая структура кремнийорганических соединений (КОС), наличие в одной макромолекуле полярных (гидрофильных) участков и неполярных (гидрофобных) групп позволяет производить на композиционную водо-цементно-песчаную и т.д. смесь пластифицирующее действие. Суть его сводится к следующему. Гидрофильные участки КОС ориентируются к полярным составляющим бетонной смеси (воде и цементу), гидрофобные группы - к неполярным компонентам (песку, гравию и щебню), создавая мостики, которые объединяют физически плохо совместимые фрагменты строительного раствора. Это позволяет существенно снизить водоцементное отношение, а следовательно уменьшить содержание крупных пор, являющихся микросборниками воды в материале. При замерзании вода превращается в лед, который распирает поры, что способствует разрушению строительного материала.

При использовании кремнийорганических соединений наблюдается два эффекта: гидрофобно-пластифицирующий и морозостойкий. Результатом этого являются снижение водоцементного отношения, образование пластичной консистенции материала при меньших расходах воды, соответственное сокращение объема пористой структуры. На увеличение морозостойкости влияют и другие факторы действия КОС: химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, способствующее образованию плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, снижение температуры замерзания водного раствора за счет понижения упругости пара. Так добавка КОС в количестве 1-2% к весу вяжущего пластифицирует смесь, препятствует расслоению, уплотняет бетоны и растворы и оказывает гидрофобизующее и противоморозное действие.

В ряде случаев добавки кремнийорганических соединений препятствуют карбонизации известьсодержащих материалов, образуя труднорастворимые соединения другой химической природы, устойчивые к атмосферному воздействию.

Так, раствор Asolin-Р65 в количестве 1% к весу вяжущего является эффективной модифицирующей добавкой к штукатурным цементно-известковым смесям. Ее применение позволяет снизить водоцементное отношение, предотвратить расслоение и водоотделение. Помимо водоотталкивающих свойств материала повышаются также его морозостойкость и химическая стойкость в атмосферных условиях.

Пропиточные составы

Третьим направлением гидрофобизации является использование кремнийорганических пропиточных составов. Отмеченное выше сочетание гидрофильных и гидрофобных фрагментов в составе молекулы позволяет жидкости проникать в гидрофильный материал, выстилая стенки капилляров и пор и сообщая им водоотталкивающие свойства. При этом пористая структура сохраняется, и материал не теряет способности "дышать".

Одним из таких составов является Asolin-WS - кремнийорганическая жидкость, обладающая очень высокой проникающей способностью. Низкая молекулярная масса олигомера и наличие полярного растворителя обеспечивают быстрый транспорт раствора в капилляры и поры бетона, кирпича, силикатного кирпича, искусственного камня, асбоцемента, минеральных штукатурок и красок. А наличие длинного углеводородного заместителя у атома кремния (гидрофобная часть системы) обеспечивает необходимое водооталкивающее действие.

В целях реставрации и обновления исторических объектов и памятников, укрепления выветренных участков конструкций, реставрации каменной кладки, штукатурного гипса и фресок также перспективно использование соответствущих низкомолекулярных пропиточных кремнийорганических составов. Они обеспечивают глубинную пропитку материала, вступая в химическую реакцию с известью, и приводят к образованию твердых, не адсорбирующих грязь продуктов. Обработанные такими составами поверхности становятся устойчивыми к воздействию атмосферных осадков. Примером такого соединения является Аsolin-OH30, разработанный также фирмой "Schomburg". Данный пропиточный кремнийорганический состав успешно применяется при производстве ремонтных и реставрационных работ.

Силиконовые герметики

Заканчивая наш краткий обзор гидрофобизующих кремнийорганических продуктов, следует упомянуть и о силиконовых герметиках, результатом отвердевания которых является эластичная, водоупорная, химически стойкая масса. Они эффективны в помещениях сантехнического назначения (душевых и ванных комнатах, саунах, бассейнах), а также для уплотнения швов в оконных и дверных проемах. Например, силиконовый герметик Escosil обладает высокой атмосферостойкостью в интервале температур от -50°С до +150°С, а поэтому пригоден как для внутреннего, так и для наружного использования.

Подробную информацию вы найдете на сайте www.schomburg.ruПодготовил Илья ЛАТЫШЕВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 24 за 2001 год в рубрике материалы и технолгии

©1995-2022 Строительство и недвижимость