Гидрофибизация

Влияние глубины проникновения кремнийорганических

гидрофобизаторов на морозостойкость строительных изделий

С.А. ГЛАДКОВ, генеральный директор Производственного объединения «САЗИ»

Как известно, обработка кремнийорганическими гидрофобизирующими составами придает изделиям из пористых материалов водоотталкивающие свойства. Это происходит благодаря появлению на поверхностях пор и капилляров тончайшей гидрофобной пленки, вследствие чего для проникновения воды внутрь изделия требуется повышенное ее давление. Интуитивно понятно и доказано нами в эксперименте (вся подобная информация, упоминаемая далее втексте, к моменту выхода статьи в печать будет размещена на нашем сайте в разделе «Интересненькое» (www.sazi.ru/interesnenkoe), что качество защиты от воды (повышение водонепроницаемости) тем больше, чем на большую глубину от поверхности обработки распространяется эта водоотталкивающая пленка по стенкам капилляров. Причина в том, что для продавливания воды сквозь несмачиваемые полости требуется создать давление, а после перехода фронта воды за границы этого участка, на гидрофильную часть капилляра, давление воды для поддержания движения воды становится ненужным – она проникает далее вглубь изделия уже под влиянием сил смачивания. Поэтому величина максимального давления воды пропорциональна длине несмачиваемой части полости. Следует ожидать, что вместе с ростом водонепроницаемости будет расти и морозостойкость, которая, как известно, повышается с уменьшением содержания воды
в материале. Но некоторое время назад к специалистам нашего предприятия обратилась с просьбой о помощи строительная компания. Используемая ею керамическаяплитка известной европейской марки после обработки столь же известным европейским гидрофобизатором не
прошла испытаний на морозостойкость по ГОСТ 7025-91: этот показатель после гидрофобизации понизился. Причем такой результат не был уникальным: как выяснилось
позже, аналогичные результаты имели место в нескольких проведенных разными лабораториями экспериментах, на различных материалах и гидрофобизаторах.
После консультаций с нами и другими экспертами эта компания провела испытания плитки по методу, отличающемуся от требований ГОСТ 7025-91: вместо выдержки образцов под водой проводилось их дождевание. Это изменение Заказчик компании счел допустимым, поскольку
плитка располагалась на вертикальной части фасада здания. Результаты такого испытания оказались положительными, и, как говорится, «вопрос был закрыт». Но поскольку гидрофобизаторы рекомендуются для обработки не только вертикальных, но и горизонтальных и иных строительных элементов, то результаты испытаний
по ГОСТ 7025-91 внушали нам опасение. Мы сочли необходимым провести углубленное изучение данной проблемы с целью уточнить свои рекомендации потребителям нашей
продукции. Исследовательский Центр нашей компании, занявшись этой проблемой, выдвинул несколько вариантов причин понижения морозостойкости, один из которых и получил
впоследствии экспериментальное подтверждение в лабораториях Центра.
Методика ГОСТ 7025-91 требует, чтоб образцы перед испытанием на морозостойкость были предварительно выдержаны в ванне с водой в полном погружении, после чего
быстро перемещались в морозильную камеру. Мы предположили, что повышение водонепроницаемости образца послегидрофобизации могло оказаться меньше создаваемого в ванне давления воды. В этом случае, как было сказано выше,вода при замачивании преодолеет гидрофобный барьер и испытуемый образец будет насыщаться водой так же, как и необработанный (контрольный) образец, в сравнении с которым проводится проверка повышения морозостойкости. Но поскольку гидрофобный слой у поверхности образца все
же существует, то в течение достаточно короткого времени после того, как образцы вынули из ванны, и до их замерзания в морозильнике, из контрольного образца воды должно
вытечь больше, чем из обработанного. Таким образом, во время цикла замораживания обработанный образец будет более насыщен водой и поэтому должен показать результаты
хуже, чем контрольный. Проверка этой гипотезы была произведена в два этапа.
Целью первого поставленного нами эксперимента была оценка влияния гидрофобизации капилляров на движение воды по ним в процессе превращения воды в лед.
Известно, что причиной разрушения при циклах «замораживание-оттаивание» являются растягивающие нагрузки на материал, возникающие из-за увеличения объема воды
при ее охлаждении ниже +4°С. И практически все это увеличение происходит при 0°С из-за структурирования молекул во время образования льда. Но силовой фактор может возникнуть только при наличии сопротивления расширению воды, которое в нашем случае может создать только гидрофобный капилляр. Будет ли такой капилляр оказывать сопротивление воде в ее переходном состоянии (известном в обычной жизни как «шуга»), мы полагали
фактом неустановленным, в связи с чем и организовали первую проверку.
Мы собрали модель «пора – капилляр» следующим образом. В прочный и практически нерастяжимый шар (был использован целлулоидный шар для пинг-понга)
были вклеены с достаточной прочностью два стеклянных капилляра (трубки), один из которых предварительно был гидрофобизирован. Шар был наполнен водой так, чтобы не осталось воздушных «линз» в его пространстве, но капилляры при этом оставались сухими. Вся конструкция была с малой скоростью теплоотвода заморожена до -0°С. В результате гидрофильный капилляр был наполнен водой (льдом), а гидрофобный – выдавлен из шара с разрушением клеевого шва, что означало отсутствие движения «шуги» по
этому капилляру (фото 1).Таким образом, было показано, что наличие влаги в образце, имеющем вдоль поверхности слой гидрофобных капилляров, в определенных условиях может привести к созданию растягивающих напряжений во время заморажи-
вания. Целью следующего эксперимента было определение таких условий.
Эксперимент проводился на «макромодели» поры материала : в образцах были высверлены отверстия, сыгравшие в последующих испытаниях роль пор (фото 2). На испытания были взяты образцы двух гидрофобизаторов – производимого нами состава «Типром-У», отличающегося большой глубиной проникновения в пористые материалы, и приобретенного на рынке состава малого проникновения. Впоследствии в ходе эксперимента было
проведено прямое измерение толщины гидрофобного слоя образцов, обработанных этими составами, показавшее существенное отличие составов по проникновению в материал.
В эксперименте было показано, что при применении малопроникающего состава морозостойкость образцов значительно уменьшилась в сравнении с контрольными об-
разцами, в то время как после обработки образцов составом «Типром-У» этот показатель столь же существенно вырос. Кроме того, было зафиксировано, что в «макропорах»
образцов, обработанных составом, приобретенным на рынке, во время замораживания присутствовала вода, в то время как «макропоры» в других образцах (контрольных и
обработанных «Типромом-У») воды во время замораживания не содержали. Поскольку в контрольный образец вода при замачивании должна была поступать не менее интенсивно, чем в обработанный малопроникающим составом, то ее отсутствие во время замораживания можно объяснить только большей скоростью ее вытекания из образца после извлечения последнего из воды. Это подтверждает, чтоосновной причиной понижения морозостойкости является механизм, предложенный нашими специалистами.Результаты описанных здесь исследований приводятк следующим выводам.
1. Методика проверки морозостойкости по ГОСТ 7025-91 не соответствует условиям эксплуатации гидрофобизированных строительных элементов, располагающихся вертикально или с большими углами наклона. Следует внести изменения в способ насыщения образца водой, заменив погружение в ванну дождеванием.
2. В случае использования гидрофобизаторов для защиты элементов, подвергающихся воздействию воды под давлением, методика по ГОСТ 7025-91 корректно отображает практику эксплуатации.
3. Способность кремнийорганических гидрофобизаторов проникать в обрабатываемый материал на значительную глубину, создавая на этой глубине водоотталкивающий слой на стенках пор и капилляров, является важной характеристикой составов. От нее в эксплуатации зависит морозостойкость в случае контакта обработанных изделий
с водой под давлением. В связи с этим рекомендуется при выборе гидрофобизаторов проверять наличие такого показателя в Технических условиях на эту продукцию и его
контроля у производителя состава.


 

 

 

 

Гидрофобизация как способ гидроизоляции строительных сооружений.

...На данный момент  представления потребителей о гидрофибизирующих составах, как минимум, недостаточны: вызывает разногласия ответ даже на самый первый вопрос: а что будет в результате? Какие новые свойства получит потребитель при использовании на своем объекте кремнийорганических гидрофобизаторов?

  Данная статья - это попытка ответить на указанный вопрос. Но просим Читателя учитывать, что представленная информация распространяется только на качественные гидрофобизаторы, производимые передовыми зарубежными и российскими предприятиями и испытываемые в соответствии с установленными правилами контроля и сертификации продукции.

 Как известно, многие строительные материалы пронизаны разветвленной сетью  капилляров и пор, позволяющих воде проникать сквозь материал. Таким образом, для повышения водонепроницаемости достаточно просто  перекрыть эти поры каким-либо образом, что и является  традиционным    подходом, который совершенно точно, в буквальном смысле, называется гидроизоляцией конструкции.  Для этого следует либо создать водонепроницаемый слой на поверхности конструкции, либо, например, - уплотнить сами поры и капилляры.

Возможность  гидроизоляции (предотвращения проникания воды в материал) перекрытием пор  не вызывает сомнений. Но возможность не означает необходимость:  существует ряд  задач, где этот метод экономически не целесообразен, поскольку есть решения проще и дешевле. Кроме того, существуют и санитарно-гигиенические ограничения на применение этого метода гидроизоляции. Таким ограничением является требование сохранения воздухо- и паропроницаемости ограждающих конструкций жилых зданий:  понятно, что перекрытие пор существенно ухудшает или вовсе сводит на нет эти характеристики строительных материалов.

 Давайте вспомним, что заставляет  воду двигаться внутрь конструкции по порам и капиллярам.

 Начнем с подземных частей строительных конструкций. Здесь основным движущим фактором является давление грунтовых вод, которое  растет с увеличением глубины расположения элемента  конструкции и может достигать достаточно больших величин, каждые десять метров глубины увеличивают давление воды на одну атмосферу. Вода в таких случаях попросту вдавливается в капилляры.  Поэтому для гидроизоляции конструкции необходимо перекрыть поры и капилляры. Причем  с ростом  давления воды приходится применять  все более мощные, а потому - дорогие, средства "перекрытия" пор.

 А что с надземными частями зданий и сооружений? В подавляющем большинстве случаев  никакого существенного давления воды там нет, и причиной проникновения в данном случае является "всего лишь" смачивание поверхности капилляров строительного материала водой:  достаточно капле воды коснуться поверхности, например, кирпича, как она стремительно втягивается внутрь его капилляров. И никакого внешнего давления!  Но заметим, что если стенка капилляра будет выполнена из водоотталкивающего материала или покрыта таким материалом, то вода внутрь капилляра не втянется - в полном соответствии с законами физики.

Из сказанного следует вывод - в таких случаях исключить  проникновение воды можно просто сделав поверхность пор и капилляров несмачиваемой. Именно это и происходит при применении кремнийорганических гидрофобизаторов, которые представляют собой растворы кремнийорганики в воде или органическом растворителе, после нанесения на поверхность пористой конструкции проникающие внутрь капилляра. При испарении воды (растворителя) кремнийорганика оседает  на поверхности капилляра с образованием там тончайшей (толщиной, по нашей оценке, порядка десятитысячных долей миллиметра) полимерной пленки с высокими гидрофобными свойствами.   Обработанная таким образом поверхность при контакте с водой уже не втягивает ее в себя, поэтому вода не проникает внутрь конструкции, в чем и состоит цель гидроизоляции (рис. 1).

Рис. 1

1_7.jpg

  Таким образом, гидрофобизация  как процесс придания водоотталкивающих свойств пористым строительным материалам,   является  гидроизоляцией по получаемым результатам защиты конструкции от воды.

  Какова же область применения такого способа гидроизоляции? Как уже было показано  выше, гидрофобизация обеспечивает защиту от воды без  давления. А давление пропорционально высоте столба жидкости над точкой контакта элемента конструкции с водой. Поэтому обработка строительных конструкций гидрофобизаторами будет достаточной для защиты их от проникновения воды во всех объектах надземного расположения, имеющих преимущественно вертикальное или наклонное расположение, требуемое  для стекания воды с поверхности[3]. Кроме того, гидрофобизаторы рекомендованы для защиты от проникновения воды благодаря капиллярному эффекту - при контакте с водой нижних частей конструкций (например, так называемая отсечная гидроизоляция методом инъектирования).

  Следует добавить,   что кремнийорганические  гидрофобизаторы имеют ряд потребительских свойств,  присущих только им и выгодно отличающих эту технологию от других вариантов защиты строительных конструкций.

  Во-первых, эти материалы имеют весьма долгие сроки службы. Связано это с тем, что едва ли не единственным агрессивным фактором для кремнийорганики является солнечный свет. Но водоотталкивающая пленка в капиллярах - всегда "в тени" из-за очень малого диаметра капилляра и достаточно большой глубины простирания пленки (до 15-20мм от поверхности обработки).

  Во-вторых,  обработанная этими материалами конструкция полностью сохраняет свою проницаемость для воздуха и пара: пленка настолько тонка, что практически не уменьшает диаметр капилляра.

  В-третьих,  пленка, кроме своей очень малой толщины, еще и прозрачна. Таким образом, обработка кремнийорганическими гидрофобизаторами не ухудшает внешнего вида зданий. Точнее, даже улучшает его - благодаря тому, что на поверхности фасада не удерживается пыль и другие атмосферные загрязнения,  в результате чего она очень долгое время остается чистой и сохраняет эффект "новизны".

  Наконец, очень важным конкурентным преимуществом этих материалов является низкая, в сравнении с другими способами гидроизоляции, стоимость обработки. В первую очередь - опять же из-за очень малой толщины пленки (масса пленки, покрывающей один  квадратный метр поверхности, обычно составляет менее  20 (!) граммов).

  Таков комплекс свойств кремнийорганических гидрофобизаторов, надежно решающих задачу гидроизоляции надземных участков строительных конструкций. Надеемся, что изложенная здесь информация создает достаточно детальное представление об этих необычных составах и поможет Читателю делать правильный выбор  применяемых для гидроизоляции материалов.

1) Связано это, по нашему мнению, в  первую очередь, с тем, что, несмотря на уже почтенную историю - кремнийорганические гидрофобизаторы освоены в серийном производстве уже полвека назад,  их применение в нашей стране стало массовым совсем недавно - в 90-х годах, поскольку в советское время кремнийорганика относилась к  так называемым "спецматериалам" и была практически недоступной для строителей. Поэтому применение этих материалов в строительстве и ремонте еще, по сути, только разворачивается.

2) Конструкции выше уровня поверхности земли,  в которых есть контакт с водой под давлением (стены бассейнов, русла искусственных рек и т.п.) мы в принятой в этой статье упрощенной классификации отнесем к предыдущей группе объектов с соответствующим решением по гидроизоляции.

3) Строго говоря, это не совсем так. Как показывают испытания, при определенных погодных условиях (дождь с сильным боковым ветром) создается давление, позволяющее воде проникать сквозь гидрофобизированную поверхность в материал фасада. Но, как показывает практика, влаги в этом случае поступает совсем мало и она достаточно быстро испаряется, не успев доставить неприятности.

  

"Защита тротуарной плитки от наледи"

защита от наледи сази 1 защита от наледи сази 2

 

 

Видео по теме:

По материалам сайта www.sazi.ru