Гидрофобизация конструкций с помощью составов Schomburg
Кирпич и бетон имеют достаточно пористую структуру, что делает возможным агрессивное воздействие воды на каменные, бетонные и железобетонные конструкции. Вода, проникающая в сооружение снизу, есть грунтовая вода, представляющая собой смесь растворов солей, хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов. После испарения воды эти соли оставляют белесые разводы на фасадах, разрушают фундаменты, срывают штукатурки и облицовку.
Вода угрожает и сверху, и это воздействие весьма неоднозначно. Дождевая вода, проникая в поры материала, при отрицательных температурах увеличивается в объеме и может вызвать локальную деструкцию. Кроме того, дождевая вода также является раствором. Дождевые потоки захватывают из атмосферы большое количество газообразных производственных выбросов, в том числе оксиды углерода, серы, азота и фосфора, аммиак, хлор и хлористый водород. Эти газы, частично растворяясь в воде, превращают дождь в кислотный раствор, разрушительно действующий на бетон, мрамор, силикатный кирпич и другие материалы.
При этом 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. При этом существенно повышается содержание в воздухе свободной углекислоты, называемой в таком случае агрессивной. Агрессивным углекислый газ является по отношению к минеральным строительным материалам, извести, мрамору и бетону, превращая нерастворимый кальцит в водорастворимый гидрокарбонат кальция. Происходит элементарное вымывание материала с дополнительным образованием трещин, пор, раковин. Бетон стареет, штукатурки отшелушиваются, мрамор тускнеет, на его поверхности появляются характерные потеки.
Проблема защиты материала от воздействия влаги решается различными способами гидрофобизации, то есть водоотталкивания. Это применение всевозможных методов гидроизоляции, использование жидкого стекла, закрывающего поры, получение высокоплотных материалов с минимальной пористой структурой. Одним из перспективных направлений является использование различных кремнийорганических составов, обладающих способностью к гидрофобизации.
Кремнийорганические жидкости, основу которых составляет кремнекислородная цепочка регулируемой длины, содержат рядом с атомами кремния гидрофобные углеводородные радикалы разной величины, что сообщает им в зависимости от назначения как разную степень гидрофобизирующих свойств, так и различную способность проникновения в материал. Вариации этих сочетаний позволяют получать водоотталкивающие системы, применяемые в самых разнообразных целях, связанных с проблемой гидрофобизации. Это краски, покрытия, пропитки, гидрофобизующие добавки в бетоны и растворы. Существенно важным обстоятельством при этом является способность кремнийорганических жидкостей не закрывать, а выстилать поры, создавая на их поверхности тончайшую водонепроницаемую пленку.
Одним из таких направлений является восстановление так называемой горизонтальной отсечной гидроизоляции с целью предотвращения капиллярного подъема грунтовых вод в стены сооружения. Разработанная фирмой Schomburg технология Asolanz предусматривает детальную проработку всех операций по устройству отсечной гидроизоляции на основе кремнийорганической жидкости Aquafin-SMK. Назначение технологии - обеспечение долговечной защиты строений и декоративных элементов строений от капиллярной влаги путем устройства горизонтальной отсечной внутристенной гидроизоляции с помощью иньектирования жидкости Аquafin-SMK в специально сделанные шпуры кирпичных, кирпично-бутовых и бутовых кладок.
Аquafin-SMK представляет собой концентрат силиконовой микроэмульсии, которая при разбавлении водой образует микрочастицы размером 40-70 нанометров, способные проникать в тончайшие капилляры строительных материалов, гидрофобизировать их внутренние стенки, перекрывая таким образом капиллярный подсос воды. Возникает горизонтальный заслон, препятствующий дальнейшему транспорту воды в стены сооружения.
Несколько иной механизм гидроизоляционного заслона имеет место в случае применения раствора Аquafin-F на основе жидких кремниевых соединений, силикатов калия. Перекрытие капиллярной структуры в данном случае обусловлено взаимодействием гидрофобизующего раствора с известью с образованием нерастворимых химических соединений, закрывающих поры и останавливающих капиллярный подсос. Указанные материалы не вызывают коррозии арматурной стали.
Другим направлением гидрофобизации является применение эффективных кремнийорганических добавок в бетоны и растворы. Уникальная химическая структура кремнийорганических соединений, наличие в одной макромолекуле полярных, гидрофильных участков и неполярных, гидрофобных групп позволяет производить на композиционную водоцементопесчаную смесь пластифицирующее воздействие, суть которого сводится к следующему. Гидрофильные участки соединения ориентируются на полярные составляющие бетонной смеси, на воду и цемент, гидрофобные же группы на неполярные компоненты, на песок, гравий и щебень, создавая мостики, объединяющие плохо совместимые физически фрагменты строительного раствора. Это позволяет существенно снизить водоцементное отношение и, следовательно, уменьшить содержание крупных пор, являющихся в материале микросборниками воды. Зимой при замерзании влаги лед распирает поры, что способствует разрушению материала. Снижение водоцементного отношения, образование пластичной консистенции материала при меньших расходах воды, соответственное сокращение объема пористой структуры и есть результат гидрофобно- пластифицирующего и морозостойкого эффекта при действии кремнийорганических соединений.
На увеличение морозостойкости влияют и другие факторы действия кремнийорганического соединения. Это химическое взаимодействие с гидроксидом кальция с образованием плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, снижение температуры замерзания водного раствора за счет понижения упругости пара. Добавка соединения в количестве 1-2 процентов 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 Аsolin-Р65 в количестве 1 процента к весу вяжущего является эффективной модифицирующей добавкой к штукатурным цементно-известковым смесям. Применение данной добавки позволяет снизить водоцементное отношение, предотвратить расслоение и водоотделение. Помимо водоотталкивающих свойств повышаются также морозостойкость и химическая стойкость материала в атмосферных условиях.
Третьим направлением 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 очень высокой проникающей способности. 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. Наличие длинного углеводородного заместителя у атома кремния, это гидрофобная часть системы, обеспечивает необходимое водоотталкивающее действие.
При реставрации исторических объектов, укреплении выветренных участков конструкций, реставрации каменной кладки, штукатурного гипса и фресок перспективно и использование соответствующих низкомолекулярных пропиточных кремнийорганических составов. Обеспечивая глубинную пропитку материала, вступая в химическую реакцию с известью, они приводят к образованию твердых, не адсорбирующих грязь продуктов. Обработанные поверхности становятся устойчивыми к воздействию атмосферных осадков. Примером такого соединения является Аsolin-OH30, успешно применяемый при производстве ремонтных и реставрационных работ.
В заключение обзора гидрофобизующих кремнийорганических систем следует упомянуть о силиконовых герметиках, отверждающихся в эластичную, водоупорную, химически стойкую массу. Силиконовые герметики эффективны в таких помещениях сантехнического назначения, как душевые и ванные комнаты, сауны, бассейны, а также для уплотнения швов в оконных и дверных проемах. Силиконовый герметик Escosil обладает высокой атмосферостойкостью в интервале температур от минус 50 до плюс 150 градусов, поэтому он пригоден как для внутреннего, так и для наружного использования.
Игорь ПРИВАЛОВ
Вода угрожает и сверху, и это воздействие весьма неоднозначно. Дождевая вода, проникая в поры материала, при отрицательных температурах увеличивается в объеме и может вызвать локальную деструкцию. Кроме того, дождевая вода также является раствором. Дождевые потоки захватывают из атмосферы большое количество газообразных производственных выбросов, в том числе оксиды углерода, серы, азота и фосфора, аммиак, хлор и хлористый водород. Эти газы, частично растворяясь в воде, превращают дождь в кислотный раствор, разрушительно действующий на бетон, мрамор, силикатный кирпич и другие материалы.
При этом 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. При этом существенно повышается содержание в воздухе свободной углекислоты, называемой в таком случае агрессивной. Агрессивным углекислый газ является по отношению к минеральным строительным материалам, извести, мрамору и бетону, превращая нерастворимый кальцит в водорастворимый гидрокарбонат кальция. Происходит элементарное вымывание материала с дополнительным образованием трещин, пор, раковин. Бетон стареет, штукатурки отшелушиваются, мрамор тускнеет, на его поверхности появляются характерные потеки.
Проблема защиты материала от воздействия влаги решается различными способами гидрофобизации, то есть водоотталкивания. Это применение всевозможных методов гидроизоляции, использование жидкого стекла, закрывающего поры, получение высокоплотных материалов с минимальной пористой структурой. Одним из перспективных направлений является использование различных кремнийорганических составов, обладающих способностью к гидрофобизации.
Кремнийорганические жидкости, основу которых составляет кремнекислородная цепочка регулируемой длины, содержат рядом с атомами кремния гидрофобные углеводородные радикалы разной величины, что сообщает им в зависимости от назначения как разную степень гидрофобизирующих свойств, так и различную способность проникновения в материал. Вариации этих сочетаний позволяют получать водоотталкивающие системы, применяемые в самых разнообразных целях, связанных с проблемой гидрофобизации. Это краски, покрытия, пропитки, гидрофобизующие добавки в бетоны и растворы. Существенно важным обстоятельством при этом является способность кремнийорганических жидкостей не закрывать, а выстилать поры, создавая на их поверхности тончайшую водонепроницаемую пленку.
Одним из таких направлений является восстановление так называемой горизонтальной отсечной гидроизоляции с целью предотвращения капиллярного подъема грунтовых вод в стены сооружения. Разработанная фирмой Schomburg технология Asolanz предусматривает детальную проработку всех операций по устройству отсечной гидроизоляции на основе кремнийорганической жидкости Aquafin-SMK. Назначение технологии - обеспечение долговечной защиты строений и декоративных элементов строений от капиллярной влаги путем устройства горизонтальной отсечной внутристенной гидроизоляции с помощью иньектирования жидкости Аquafin-SMK в специально сделанные шпуры кирпичных, кирпично-бутовых и бутовых кладок.
Аquafin-SMK представляет собой концентрат силиконовой микроэмульсии, которая при разбавлении водой образует микрочастицы размером 40-70 нанометров, способные проникать в тончайшие капилляры строительных материалов, гидрофобизировать их внутренние стенки, перекрывая таким образом капиллярный подсос воды. Возникает горизонтальный заслон, препятствующий дальнейшему транспорту воды в стены сооружения.
Несколько иной механизм гидроизоляционного заслона имеет место в случае применения раствора Аquafin-F на основе жидких кремниевых соединений, силикатов калия. Перекрытие капиллярной структуры в данном случае обусловлено взаимодействием гидрофобизующего раствора с известью с образованием нерастворимых химических соединений, закрывающих поры и останавливающих капиллярный подсос. Указанные материалы не вызывают коррозии арматурной стали.
Другим направлением гидрофобизации является применение эффективных кремнийорганических добавок в бетоны и растворы. Уникальная химическая структура кремнийорганических соединений, наличие в одной макромолекуле полярных, гидрофильных участков и неполярных, гидрофобных групп позволяет производить на композиционную водоцементопесчаную смесь пластифицирующее воздействие, суть которого сводится к следующему. Гидрофильные участки соединения ориентируются на полярные составляющие бетонной смеси, на воду и цемент, гидрофобные же группы на неполярные компоненты, на песок, гравий и щебень, создавая мостики, объединяющие плохо совместимые физически фрагменты строительного раствора. Это позволяет существенно снизить водоцементное отношение и, следовательно, уменьшить содержание крупных пор, являющихся в материале микросборниками воды. Зимой при замерзании влаги лед распирает поры, что способствует разрушению материала. Снижение водоцементного отношения, образование пластичной консистенции материала при меньших расходах воды, соответственное сокращение объема пористой структуры и есть результат гидрофобно- пластифицирующего и морозостойкого эффекта при действии кремнийорганических соединений.
На увеличение морозостойкости влияют и другие факторы действия кремнийорганического соединения. Это химическое взаимодействие с гидроксидом кальция с образованием плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, снижение температуры замерзания водного раствора за счет понижения упругости пара. Добавка соединения в количестве 1-2 процентов 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 Аsolin-Р65 в количестве 1 процента к весу вяжущего является эффективной модифицирующей добавкой к штукатурным цементно-известковым смесям. Применение данной добавки позволяет снизить водоцементное отношение, предотвратить расслоение и водоотделение. Помимо водоотталкивающих свойств повышаются также морозостойкость и химическая стойкость материала в атмосферных условиях.
Третьим направлением 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 очень высокой проникающей способности. 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. Наличие длинного углеводородного заместителя у атома кремния, это гидрофобная часть системы, обеспечивает необходимое водоотталкивающее действие.
При реставрации исторических объектов, укреплении выветренных участков конструкций, реставрации каменной кладки, штукатурного гипса и фресок перспективно и использование соответствующих низкомолекулярных пропиточных кремнийорганических составов. Обеспечивая глубинную пропитку материала, вступая в химическую реакцию с известью, они приводят к образованию твердых, не адсорбирующих грязь продуктов. Обработанные поверхности становятся устойчивыми к воздействию атмосферных осадков. Примером такого соединения является Аsolin-OH30, успешно применяемый при производстве ремонтных и реставрационных работ.
В заключение обзора гидрофобизующих кремнийорганических систем следует упомянуть о силиконовых герметиках, отверждающихся в эластичную, водоупорную, химически стойкую массу. Силиконовые герметики эффективны в таких помещениях сантехнического назначения, как душевые и ванные комнаты, сауны, бассейны, а также для уплотнения швов в оконных и дверных проемах. Силиконовый герметик Escosil обладает высокой атмосферостойкостью в интервале температур от минус 50 до плюс 150 градусов, поэтому он пригоден как для внутреннего, так и для наружного использования.
Игорь ПРИВАЛОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 46 за 2009 год в рубрике мат. и тех.
