ГИДРОФОБИЗАЦИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

В. Сураев

Долговечность зданий и сооружений зависит от множества факторов, но наибольшее значение имеет уровень организации защиты строительных конструкций от агрессивного воздействия окружающей среды и, в первую очередь, влаги. На практике применяются два принципиально разных способа решения этой задачи: гидроизоляция и гидрофобизация. Гидроизоляция предполагает создание на поверхности защищаемых конструкций слоя водо- и паронепроницаемого материала определенной (иногда весьма значительной) толщины или пропитку строительных изделий из пористых материалов органическим вяжущим, закрывающим поры. Принцип действия гидроизоляции хорошо известен, существует огромное количество публикаций, посвященных этому вопросу, поэтому мы подробно рассмотрим только второй метод.

 

Гидрофобизация – резкое снижение способности изделий и материалов смачиваться водой и водными растворами при сохранении паро- и газопроницаемости. Гидрофобные покрытия часто неправильно называют водоотталкивающими, т.к. молекулы воды не отталкиваются от них, а притягиваются, но очень слабо. Гидрофобные покрытия в виде мономолекулярных (толщиной в одну молекулу) слоев или тонких пленок получают обработкой материала растворами, эмульсиями или (реже) парами гидрофобизаторов – веществ, слабо взаимодействующих с водой, но прочно удерживающихся на поверхности. В качестве гидрофобизаторов применяют соли жирных кислот, некоторых металлов (медь, алюминий, цирконий и т.д.), катионо-активные поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также низко- и высокомолекулярные кремнийорганические, фторорганические соединения.
Не вдаваясь в суть физико-химических явлений, происходящих в процессе намокания, приведем в качестве примера опыт с двумя капиллярами, погруженными в воду. По обычному капилляру (поры строительных материалов, капилляры древесины) вода, под действием сил поверхностного натяжения, поднимается вверх (иногда на десятки метров). В то же время из капилляров, стенки которых обработаны гидрофобизатором, вода, наоборот, «выталкивается». Чем тоньше капилляр, тем выше вода может подняться вверх, или «вытолкнуться» вниз.
Остановимся подробнее на наиболее эффективных, долговечных и технологичных составах на основе кремнийорганики (они же – силиконовые или силоксановые).
Все кремнийорганические соединения обладают сравнительно «рыхлой» структурой и не являются препятствием для проникновения одиночных молекул воды (материал «дышит»). Поверхностный углеродный слой начинает «работать» только в тех случаях, когда влага присутствует не в газообразной форме (пар), а в виде гораздо более крупных агломератов (капель и микрокапель), что визуально и выражается как «водоотталкивание».
В практике строительства чаще всего применяются силиконовые гидрофобизаторы (СГ) на основе:
• алкилсиликонатов металлов;
• алкоксисиланов;
• гидридсодержащих силоксанов;
• гидроксилсодержащих силоксанов.
Только гидрофобизаторы первого типа (алкилсиликонатные) относятся к категории водорастворимых соединений. Следует учитывать, что эти СГ поставляются в виде высокощелочных (рН=14) растворов (содержание воды 50-60%, остальное — алкилсиликонаты натрия со щелочью в соотношении = 1:1) и требуют соблюдения соответствующих мер предосторожности. Использование составов первого типа для поверхностной гидроофобизации требует точного соблюдения рецептуры при разведении товарного концентрата до рабочей концентрации (определяется опытным путем). В противном случае возможно появление высолов, обусловленное образованием на поверхности карбонатов и гидрокарбонатов.
Нередко под видом дешевого водоразбавляемого гидрофобизатора потребителю предлагают алкилсиликонат натрия (Na).
Дело в том, что процесс гидрофобизации сопровождается образованием карбоната в результате взаимодействия отщепляемого щелочного металла с двуокисью углерода (углекислым газом). При использовании составов на основе алкилсиликоната натрия образуется карбонат (Nа2СО3). Карбонат натрия в дальнейшем присоединяет на каждую свою молекулу 10 молекул воды, образуя так называемый кристаллогидрат, который в процессе роста (стремясь обрести присущую ему форму) разрушает структуру окружающего материала. Проще говоря, при использовании алкилсиликоната натрия параллельно идут две конкурирующие реакции – гидрофобизации и разрушения.
Неквалифицированное применение этого капризного материала может привести к непредсказуемым, а подчас и плачевным результатам. Например, превышение концентрации алкилсиликоната натрия в рабочем растворе, скорее всего, вызовет образование неуничтожимых высолов и разводов на обработанной поверхности.
Остальные типы СГ лишены недостатков составов на основе алкилсиликоната, но отлтчаются повышенной стоимостью. Они поставляются в виде 100% основного вещества (реакционно-способного силикона), разбавляемого перед применением в 10-50 раз. По своей природе чистый силикон не совместим с водой и водными растворами, поэтому в качестве разбавителей применяются органические растворители: этиловый или изопропиловый спирты, уайтспирит, толуол, ксилол, бензин и т.п. Для того чтобы использовать в качестве разбавителя воду, указанные типы СГ переводят в эмульсионную форму (с концентрацией основного вещества 10-70%).

Технология применения силиконовых гидрофобизаторов.

Поверхностная гидрофобизация. Предусматривает нанесение на обрабатываемую поверхность рабочего состава СГ, получаемого разбавлением концентрата. Нанесение осуществляется наиболее оптимальным для данного типа СГ и обрабатываемого материала способом: распылением, окунанием, поливом, кистью или валиком.
Объемная гидрофобизация. Может выполняться как на стадии производства строительного материала, так и путем принудительной пропитки готовых конструкций.
На стадии производства строительного материала СГ вводится вместе с водой затворения в определенном количестве активного вещества от массы связующего, например, цемента.
Принудительная пропитка осуществляется методом инъекций (закачивания под давлением) через «шпуры», просверленные в массиве уже сформированного материала или конструкции пропиточного раствора.
Максимальная эффективность и долговечность достигается при совмещении объемной и поверхностной гидрофобизации.

Условия, необходимые для эффективной гидрофобизации обрабатываемой поверхности силиконовыми материалами различного типа.

Тип 1. Необходимо наличие углекислого газа и воды для перевода основного вещества в активную форму. Побочный продукт протекающих процессов – карбонат (или гидрокарбонат) щелочного металла, остающийся в порах материала. Образует защитное покрытие как «подшиваясь» на материал, так и в результате взаимодействия молекул СГ между сосбой.
Тип 2. Необходимо наличие паров воды для перевода основного вещества в активную форму. Побочный продукт химической реакции – пары спирта, улетучивающиеся через поры материала. Образует защитное покрытие как «подшиваясь» на материал, так и в результате взаимодействия молекул СГ между собой.
Тип 3. Наиболее универсален.Проявляет максимальную активность при наличии в обрабатываемом материале гидроксильных групп (-ОН), которые присутствуют практически во всех строительных материалах. Образует защитное покрытие, «подшиваясь» на материал. Побочный продукт – крайне незначительное количество газообразного водорода, быстроулетучивающееся через поры материала.
Тип 4. Для перевода основного вещества в активную форму необходимо присутствие специализированнх катализаторов и паров воды. Состав побочных продуктов зависит от типа используемого катализатора. Образует защитное покрытие как «подшиваясь» на материал, так и в результате взаимодействия молекул СГ между собой.

Дополнительные эффекты, обусловленные применением силиконовых гидрофобизаторов.

Кроме основного эффекта (защита от намокания), СГ сообщают конструкционным материалам ряд весьма полезных дополнительных свойств:
1. резкое повышение коррозионной стойкости и морозостойкости (как следст-вие остутствия намокания);
2. повышение прочностных свойств, обусловленное тем, что в процессе гидрофобизации СГ выступает как дополнительный агент, укрепляющий структуру строи-тельного материала;
3. наличие определенных свойств ПАВ, присущих СГ типов 1 и 3, позволяет на стадии производства строительного материала (в частности, бетона) регулировать такие показатели, как подвижность, водопотребность, удобоукладываемость, зависимость ласти-ческой прочности от времени и воздухововлечение.
В частности, при производстве цемента введение указанных СГ перед стадией помола клинкера обеспечивает:
• при фиксированной производительности – повышение марки цемента;
• при фиксированной марке цемента – повышение производительности;
• приобретение антислеживающих свойств;
• значительное увеличение срока хранения и транспортировки (в т.ч. во влажной атмосфере);
• возможность выпуска гидрофобизированных цементосодержащих материалов (бетон, шифер, др.) без изменения существующей технологии производства.

Вышесказанное содержит хотя и достаточно общие, но несомненно полезные практические рекомендации, которые позволят избежать грубых ошибок в процессе приобретения и использования гидрофобизирующих составов.

Все материалы, применяемые при возведении зданий и сооружений (за исключением металла, стекла и сплошных пластиков), обладают (в большей или меньшей степени) пористой структурой. Наличие пор и капилляров позволяет конструкции «дышать», обеспечивая поддержание микроклимата, благоприятного для здоровья человека. Дело в том, что в квартире средних размеров в течение суток выделяется от 8 до 15л. взвешенных паров бытовой влаги (в результате пользования душем, ванной, кухонной плитой, стирки белья, полива цветов, а также естественного испарения влаги людьми, находящимися в данном помещении). Вся эта влага должна удаляться из помещения через вентиляцию или сквозь толщу ограждающих конструкций, что и происходит при наличии пор в строительном материале.
Вместе с тем, существование пор и капилляров ставит проектировщиков и строителей перед необходимостью позаботиться о гидрофобизации и гидроизоляции сооружения. В противном случае влага, попавшая в капиллярную сеть кирпича или бетона, начинает мигрировать по микропустотам, доставляя сплошные неприятности. Результат – не только мокрые стены, имеющие склонность к промерзанию (при увеличении влажности ограждающих конструкций зданий на 10-20% их теплоизоляционная способность снижается на 50%), плесень и лужи в подвале, но и вынос растворимых (и не очень) солей на поверхность стен.
Не стоит забывать, что соли, постоянно присутствующие в кирпиче или бетоне, сами по себе никакого вреда не причиняют. Все беды являются следствием движения воды в массиве стены и ее испарение с поверхности, сопровождающегося образованием белесых и (или) цветных солевых разводов – «высолов», появление которых говорит о начале коррозии строительного материала.

Итак, для появления высолов необходимо наличие солей, воды и соответствующих погодных условий.

Соли:
Высолы могут иметь самый непредсказуемый химический состав и самое разнообразное происхождение.
• Соли присутствуют в строительном материале изначально. Например, многое определяется месторождением глины, из которой формуют кирпичи. Иногда, кроме традиционных кальциевых отложений, на стене обнаруживаются зеленоватые разводы солей меди, железа и даже ванадия. Чем именно «порадует» кладка, предугадать нельзя: высолы могут появиться как в процессе строительства, так и по прошествии нескольких лет эксплуатации дома.
• Соли попадают в кирпич из кладочного раствора; их более чем достаточно в цементе и, соответственно, в бетоне. Кроме того, при строительстве в раствор вносят некоторые добавки, например, противоморозные (поташ, хлорид кальция, формиаты, нитриты, нитраты и т.д.), которые вполне могут заявить о себе в виде высола.
• Соли могут образовываться (и образуются) в результате химической коррозии самого строительного материала при его химическом взаимодействии с дождевой водой, имеющей кислотную реакцию (рН<7).
• Нередко соли поднимаются из почвы вместе с капиллярной влагой, Это происходит, если отсечная капиллярная гидроизоляция стен отсутствует или не справляется с напором грунтовых вод, которые всегда являются поставщиком солей. Состав такого высола определяется самыми разными факторами: характеристиками почвы, составом минеральных удобрений с ближайших полей или профилем работы местного химкомбината. Часто под данную застройку отдают территории бывшей городской свалки. Трудно даже предположить, что может выступить на фасаде в этом случае.

Вода:
Влага может попасть в массив стены здания следующими путями:
• непосредственно из атмосферы (при косом дожде);
• из почвы по капиллярам и порам стены (в случае нарушения гидроизоляции фундамента и заглубленных частей здания);
• через кровлю (при нарушении гидроизоляции крыши).

Погода:
В устойчивую жару или при затяжных дождях высолы не образуются. Наиболее интенсивно этот процесс протекает при изменеии влажности или температуры, то есть в межсезонье. Именно при смене циклов насыщения и испарения все просчеты и нарушения проявляются в виде пятен высолов.
Даже если мокрые стены не покрываются пятнами и разводами, от преждевременного разрушения, вызванного физической и ли химической коррозией строительного материала, все равно никуда не денешься.

Физическая коррозия может быть вызвана:
• выщелачиванием материала в результате вымывания гидроксида кальция (извести), сопровождающегося возрастанием количества новых и увеличением объема существовавших в бетоне капилляров и пор;
• механической деструкцией, обусловленной замерзанием воды (с соответствующим увеличением объема и распирающим действием льда) в порах материала.
Химическая коррозия как результат взаимодействия составляющих материала с окружающей средой:
Прежде всего это химические реакции между минеральными составляющими (в первую очередь, соединениями кальция – СаО, Са(ОН)2 и др.) и разнообразными «атмосферными» кислотами. Дождевые потоки захватывают из атмосферы большое количество газообразных производственных выбросов, таких как оксиды углерода, серы, азота и фосфора, аммиак, хлор, хлористый водород и т.п., которые частично растворяясь в воде, превращают дождь в кислотный раствор, состоящей из смеси Н2СО3, Н2SО3, Н2SO4, НNO2 и HNO3, а также целого ряда кислот Р и Сl. Эта агрессивная жидкость в буквальном смысле растворяет бетон, мрамор, силикатный кирпич и другие материалы с образованием тех же растворимых и малорастворимых солей. При этом увеличивается количество пор, капилляров и микротрещин, которые, в свою очередь, становятся новыми очагами агрессии, и скорость разрушения материала существенно возрастает.
Разрушение конструкционного материала в результате воздействия грунтовых вод обусловлено не только физическим вымыванием гидроксида кальция, но и накоплением в материале солей. Водно-солевая коррозия (особенно от действия хлоридов и сульфатов) приводит к образованию новых сильно гидратированных солевых структур сложного состава, существенно увеличивающих кристаллизационное давление. Так, например, NaCl реагирует с алюминатными минералами, компонентами цементного камня с образованием гидрохлоралюминатов, сульфаты грунтовых вод реагируют с трехкальциевым алюминатом
3CaO*Al2O3 с образованием объемной структуры
3CaO*Al2O3*3CaSO4*30H2O, что в итоге ведет к разрушению материала.
В ряде случаев наблюдается вспучивание материала в результате действия содержащегося в почве активного аморфного кремнезема SiO2, проникающего в бетон с грунтовой влагой. При этом образуются объемные водные гидросиликаты натрия nNa2O*mSiO2*xH2O, также способствующие коррозионному разрушению.

На основании вышесказанного напрашивается вывод: гидрофобную защиту конструкционных материалов и покрытий необходимо выполнять уже на стадии строительства, не дожидаясь вынужденного ремонта и неизбежных дополнительных затрат на приведение внешнего и внутреннего вида объекта в соответствии с общепринятыми эстетическими нормами.
В заключение несколько слов о материалах, известных под названием «проникающая гидроизоляция».
Первоначально материалы этого типа ввозились по импорту. С течением времени некоторые отечественные фирмы освоили производство аналогичных продуктов, выйдя на рынок с формулировкой «не хуже, но дешевле».
Как эти материалы преподносятся потребителю (дословные цитаты из рекламных статей) и что за этим стоит?

«… образуют нерастворимые кристаллы, целиком заполняющие пустоты, поры и микротрещины. Молекулы воды в поры не проникают, но проницаемость для паров и воздуха сохраняется, т.е. бетон не теряет возможность «дышать».

Нерастворимых в воде кристаллов просто не существует. Тем, кто в этом сомневается, — предлагаю обратиться к «Курсу аналитической химии»: термин – «произведение растворимости». Даже самые труднорастворимые соли все-таки имеют определенную (хотя и очень малую) растворимость в воде. При постоянном воздействии воды эти «нерастворимые кристаллы» неизбежно будут вымываться из любого гидрофильного материала, образуя на поверхности те же высолы.
Пары воды и являются молекулами воды, находящимися в газообразном состоянии. Неувязка какая-то. А если уж эти образующиеся кристаллы действительно «целиком заполняют пустоты, поры и микротрещины», то о какой паро- и газопроницаемости вообще может идти речь?

«… защищает бетон от воздействия кислот и щелочей, промышленных сточных вод, нефтепродуктов, морской воды, агрессивных грунтовых вод, карбонатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, а также повышает морозостойкость бетона».

По описанию похоже на стекло. Хотя оно тоже, пусть и в значительно меньшей степени, подвержено коррозии под действием кислот и щелочей. До сих пор не существовало строительного материала, инертного к любым агрессивным воздействиям.

«… состоит из специального цемента высшего качества, заполнителей и наполнителей определенной гранулометрии, а также запатентованных активирующих добавок… Гидроизоляционный эффект достигается реакцией химических компонентов, содержащихся в…, со свободным кальцием бетона. При нанесении его на влажную бетонную поверхность химические добавки под действием осмотического давления глубоко проникают в капилляры бетона. Эти добавки, кристаллизуясь, блокируют капилляры и трещины, при этом вытесняют влагу.
… При отсутствии влаги компоненты бездействуют. При появлении влаги компоненты автоматически начинают реакцию, и процесс гидроизоляции продолжается вглубь бетона. … В ряде случаев глубина проникновения может достигать до 90 см».

Утверждается, что эти чудодейственные добавки кристаллизуются при соприкосновении с водой и растут, заполняя пустоты. Но ведь это – описание образования кристаллогидратов. Причем здесь вытеснение воды, когда идет физико-химическое взаимодействие с ней?
О какой гидроизоляции может идти речь с помощью гидрофильного (водорастворимого) материала, который, так или иначе растворяется в воде? О чем и пишется – «химические добавки под действием осмотического давления (воды!) глубоко проникают в капилляры бетона».

«Таким образом, стена становится полностью водонепроницаемой с любого направления. Гидроизоляционный эффект со временем существенно усиливается, т.к. кристаллы продолжают расти вглубь и увеличивается их плотность».

Как гидроизоляционный эффект может усиливаться растущими гидрофильными кристаллогидратами, которые к тому же, в процессе роста будут разрушать уже сформировавшуюся структуру строительного материала! Гидроизоляция или есть, или ее нет.
Если рекламируемый материал действительно содержит некие химические добавки, которые при взаимодействии с компонентами бетона образуют труднорастворимые соединения, то возможно два варианта:
• кристаллы образуются «по месту» (в уже сформированной структуре бетона), причем их рост сопровождается разрушением бетона;
• химические добавки вымывают компоненты бетона, образуя новые поры и пустоты, а кристаллы растут в ранее сформированных порах материала, разрушая его.
Предлагаемый материал можно охарактеризовать как состав, использование которого позволяет снизить скорость фильтрации воды через поры легкого бетона за счет уплотнения его структуры. Но ведь этими свойствами в полной мере обладают тяжелые и виброуплотнённые марки бетонов, которые и должны применяться при устройстве заглубленных деталей и конструкций. Использовать же такой материал действительно можно, но только в качестве временной меры перед проведением работ по нормальной гидроизоляции.
Термин «гидроизоляция» подразумевает защиту материала от воздействия воды путем создания на его поверхности водонепроницаемого слоя. Нам же предлагается нечто, не придающее строительным материалам ни гидрофобных, ни гидроизоляционных свойств, материал по-прежнему остается гидрофильным, хотя намокает значительно медленнее.

На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод: главным критерием выбора строительных материалов должен быть здравый смысл, а не завлекательные обещания рекламы.

Гидрофобизация – эффективный способ повышения долговечности строительных конструкций.

 

Увлажнение строительных конструкций атмосферной и грунтовой влагой – главная причина снижения долговечности зданий и сооружений, повышения энергозатрат на их отопление и эксплуатационных затрат на ремонт и восстановление.

Атмосферная влага, проникая в поры материалов, начинает мигрировать по микропустотам, при отрицательных температурах увеличивается в объеме и вызывает локальную деструкцию. Мокрые стены имеют склонность к промерзанию. При увеличении влажности ограждающих конструкций на 10-20%  теплопотери из здания в окружающую среду увеличиваются в 1,5 раза и более. На влажных поверхностях начинается интенсивный рост плесени, грибков, лишайников. Они выделяют миллионы спор, вызывающих ряд опасных заболеваний. На поверхности стен выносятся соли с образованием солевых разводов – «высолов». Кроме того, дождевые потоки захватывают из атмосферы большое количество газообразных производственных выбросов. Эти газы, растворяясь частично в воде, превращают дождь в кислотный раствор, разрушающе действующий на ограждающие конструкции. В итоге – преждевременное разрушение сооружений, вызванное физической и химической коррозией строительных материалов.

В традициях строительства – применять против воздействия влаги  изоляционные материалы и краски. Однако применение пленкообразующих покрытий (краски, лаки, пленочная гидроизоляция) для защиты поверхностей от атмосферных воздействий имеют ряд принципиальных недостатков:

• защитная пленка со временем подвергается растрескиванию, в т. ч. вибрационному и тепловому, из-за разницы коэффициентов теплового расширения;
• в местах разрушения пленок образуются застойные зоны, где скапливается вода, грязь, что ведет к разрушению материала;
• пленки часто нарушают естественный газообмен, что ведет к накоплению влаги внутри стен.

 

Кардинально решить проблемы защиты строительных конструкций от воздействия воды и влаги  можно способами гидрофобизации. Гидрофобизация – это резкое снижение способности изделий и материалов смачиваться водой и водными растворами при сохранении паро- и газопроницаемости. Применение гидрофобизаторов может обеспечить значительный эффект при сравнительно невысоких затратах.

 

Компания «Проводник — ХХI» предлагает для комплексного решения задач защиты строительных конструкций от воздействия воды и влаги силиконовые  защитные составы «Силатех», представляющие собой водную тонкодисперсную композицию кремнийорганических полимеров. Основное их назначение – объемная и поверхностная защита от воздействия воды и влаги пористых строительных материалов и конструкций на их основе – бетона, древесины, кирпича, бумаги, тканей – в температурном диапазоне от –60^оС  до +250^оС.

 

В чем уникальность составов  «Силатех»?

 

Составы, глубоко проникая в поры и капилляры материалов, химически взаимодействуют с поверхностью активными функциональными группами и обволакивают ее молекулами силоксана, образуя макромолекулярную сетчатую гидрофобную поверхность. Образовавшаяся  структура  характеризуется эластичностью,  высокой адгезией к основанию, высокой стойкостью к пониженной  и повышенной  температуре, отличной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению,  воздействию воды, влаги и атмосферных явлений, большой прочностью, ничтожной толщиной, бесцветностью, быстрым высыханием, полным отсутствием токсичных веществ, нерастворимостью в обычных растворителях и высокой паропроницаемостью.

При объемном введении «Силатех» повышает подвижность и пластичность бетона, раствора, штукатурной смеси; они хорошо растекаются, заполняют полости сложной формы, становятся очень удобными в работе, увеличивается их плотность и однородность, пластифицирующий эффект действует фактически на все время схватывания. Существенно повышается морозостойкость, долговечность и коррозионная стойкость конструкций. Вместе с тем объемное введение состава предотвращает коррозию арматуры и закладных деталей  железобетонных  конструкций.

При поверхностном нанесении защитный слой состава отсекает подошву и боковые поверхности фундаментов от грунтовых и паводковых вод, исключает насыщение влагой железобетонных конструкций, оштукатуренных и неоштукатуренных кирпичных стен, как наружных, так и внутренних, цементно-песчаных стяжек, в т.ч. на крышах и пр. Возрастает морозостойкость материалов, в среднем  в 2-10 раз и, как следствие, их долговечность. При этом полностью сохраняется паро-, газопроницаемость (поверхности и конструкции «дышат»), а затраты на обогрев помещений снижаются на величину до 30% и более.

«Силатех» успешно защищает от воды газобетон и конструкции с его применением: козырьки, карнизы, балконы, лоджии, межпанельные стыки, фасады, цоколи, колодцы, пено — шлакокерамзитобетонные изделия, сооружения из керамического и силикатного кирпича, керамических и асбоцементных волнистых и плоских листов,  керамической черепицы.

Использование состава в проведении отделочных работ также весьма полезно. Например, объемное введение в краски и лаки на водной основе, в клеи ПВА и КМЦ, придает им высокие водозащитные свойства, улучшает стойкость пленки  водно-дисперсионной краски к статическому и динамическому воздействию воды, улучшает морозостойкость и долговечность покрытия  в 5 и более раз.

Применение состава в деревообработке придает водозащитные и антисептирующие свойства древесине  самостоятельно, а также до или после пропитки ее «Тонотексом», «Биотексом» или морилкой на неводной основе (морилку на водной основе можно вводить прямо в  «Силатех»).

Покрытие не меняет своих свойств под действием ультрафиолета, поэтому поверхности, обработанные составом, имеют высокую стойкость к ультрафиолету, что является очень важным фактором при производстве реставрационных работ, предохраняет поверхность зданий и сооружений от старения и разрушения. Применение«Силатех»  препятствует загрязнению поверхности и появлению «высолов», уничтожает грибок или предотвращает его рост на шиферных и черепичных крышах и в других местах непосредственного контакта строительных конструкций с водой, останавливает загнивание,  заплесневение,  антисептирует  поверхность при обработке.

Кроме того, поверхностное применение состава препятствует отслоению декоративного лицевого слоя керамического кирпича, выкрашиванию затвердевшего кладочного раствора, в несколько раз продлевает эксплуатационный срок службы изделий, например, тротуарной и облицовочной плитки, и конструкций, работающих во влажном грунте с частой сменой температур. Многократно уменьшается разрушительное воздействие кислот (сила воздействия соляной кислоты снижается в 4-7 раз).

Состав позволяет снизить себестоимость работ, значительно сокращая расход лакокрасочных и пропиточных материалов и переводя их в другой класс использования (например, переводит строительные растворы, шпатлевки и штукатурки из разряда «для  сухих помещений» в разряд «для влажных»). Значительно упрощаются и ускоряются работы вследствие отказа от ряда сложных, часто малоэффективных материалов и технологий защиты от влагонасыщения.

Обработанные составом материалы сохраняют вышеперечисленные качества при поверхностной обработке на 5-10 лет в зависимости от климатически условий и природы материала, а при объемном введении – на весь срок службы конструкции, здания, сооружения или изделия.

Помимо уникальных гидрофобизирующих свойств, «Силатех» является универсальным  грунтом для декоративных лакокрасочных и пропиточных материалов на основе любых растворителей – как водных, так и органических, и позволяет существенно уменьшить их расход, применяя ЛКМ после использования «Силатех» . Поверхность, обработанная составом перед покраской, не впитывает жидкостную основу краски, оставляет ее в толще нанесенного слоя, что позволяет связующему оптимально полимеризоваться. Поэтому при высыхании окрашенная поверхность получается более равномерной и более стойкой, в том числе и к механическим воздействиям. Проведенные испытания показывают, что, применяя состав в качестве грунтовки, можно с успехом производить окраску кирпича, шифера, черепицы, ДВП, ЦСП, известняка, ракушечника и других пористых материалов, которые в обычных условиях окрашиваются крайне неэффективно.

С применением состава сегодня выпускается целый спектр ЛКМ различного назначения, посредством которых обрабатываемым  материалам придается ряд дополнительных свойств, порой самого удивительного характера. Например, придает атмосферостойкость огнезащитным покрытиям. Добавление состава в различные огнезащитные составы,  увеличивает срок их службы в несколько раз.

«Силатех»  может неограниченно долго храниться в герметично закрытой таре, не разлагается под действием солнечных лучей. При замораживании и размораживании не теряет своих свойств. Не содержит растворителей. Пожаро — и взрывобезопасен.

На сегодняшний день  материал  «Силатех» успешно применяется как самостоятельное водозащитное покрытие и как основа для производства гидроизоляционных, огне — и биозащитных материалов, особенно в условиях, не допускающих применения ядохимикатов, а также фасадных и интерьерных лакокрасочных материалов.

По совокупности свойств и широте применения  «Силатех» занимает достойное место среди аналогичных продуктов.

ЖУРНАЛ ОБУСТРОЙСТВО и РЕМОНТ № 18 (301

Выцветы на поверхности бетонных изделий и методы их предотвращения

Выцветы на поверхности строительных конструкций и материалов: бетона, керамики, штукатурных поверхностей и т.п. — стали чуть ли не обыденным явлением. В этой статье мы рассмотрим способы предотвращения и методы борьбы с выцветанием. Белесые налеты на поверхности бетона, или выцветы, — довольно распространенная вещь. В особенности это касается цветных мелкоштучных изделий: тротуарной плитки, облицовочных фасадных материалов. Выцветы подразделяют на первичные и вторичные. Первые проступают уже при твердении бетона, вторые — при его старении под действием атмосферных факторов.

ПЕРВИЧНЫЕ ВЫЦВЕТАНИЯ

Свежеуложенный бетон пронизан капиллярными порами, заполненными водным раствором продуктов гидратации цемента, главным образом гидроксида кальция, который по мере твердения в устьях пор вступает в реакцию с углекислым газом (С02) из окружающего воздуха. Из-за этого концентрация гидроксида кальция в устье поры становится ниже, чем внутри ее, что вызывает постоянный перенос гидроксида из объема на поверхность материала. Постепенно капилляры заполняются карбонатом кальция, и процесс замедляется, а затем и совсем останавливается. На появление выцветов влияют условия твердения бетона. Главнейшие факторы в этом случае — наличие углекислого газа в воздухе и возможность конденсации влаги на поверхности изделий. Когда бетон или какой-либо его участок покрыт пленкой воды, гидроксид кальция может распространиться по всей его поверхности, а затем образовать налет карбоната кальция, нерастворимый в воде. В этом случае появляется первичное выцветание бетона. Нерастворимость карбоната кальция предопределяет «самоторможение» химического процесса. Время, в течение которого вероятно проявление первичного выцветания, легко определить путем простого испытания, налив немного воды на поверхность твердеющего бетона. Если он склонен к выцветанию, то вскоре по краям высыхающей лужицы проступит белый налет карбоната кальция. Если такую проверку провести позже чем через восемь часов твердения бетона на воздухе, то налета не образуется, так как к этому времени устья пор уже закупорены карбонатом кальция. Подтверждением этой гипотезы служит тест на бетоне, твердеющем в воздухе, состоящем только из азота. Отсутствие белого налета в таком случае — результат, подтверждающий карбонатную природу явления и указывающий на связь скорости образования выцветов с содержанием углекислого газа в воздухе.

ВТОРИЧНЫЕ ВЫЦВЕТАНИЯ

Вторичное выцветание происходит при атмосферном старении бетона даже в том случае, если он нормально затвердел и испытание смачиванием дает отрицательный результат. Внешне это проявляется как общее осветление поверхности бетона. Есть основания считать, что причина вторичного выцветания кроется в продолжении процессов гидратации компонентов цемента в отвердевшем материале. В частности, об этом говорит тот факт, что вторичное выцветание вероятно до тех пор, пока продолжается рост прочности бетона. Наблюдения показали, что выцветание бетонных плиток может проявляться в течение года после изготовления изделий. Затем налет постепенно смывается, и примерно через год плитки самоочищаются и восстанавливают свой первоначальный цвет. Размывание налета объясняется медленным превращением карбоната в бикарбонат, более растворимый в воде. Срок восстановления цвета плиток зависит от климата. При засушливом климате вторичное выцветание сохраняется дольше. Однако затяжные дожди, постоянно смывающие гидроксид кальция с поверхности бетона, лишь затягивают процесс выцветания. Повторное проявление вторичного выцветания после естественного исчезновения налета случается крайне редко. Для того чтобы смоделировать вторичное выцветание в условиях хранения бетонных изделий на заводском дворе или стройплощадке, можно периодически (дважды в день) опрыскивать, например, стопку плиток дистиллированной водой в течение 30 минут. Вторичные выцветы чаще всего выступают в местах соприкосновения плиток друг с другом, где вода долго не испаряется. Верхний слой плиток высыхает достаточно быстро и не подвержен выцветанию. Подобные испытания показали, как надо, а точнее, как не надо хранить бетонные изделия. Количественную оценку вторичного выцветания можно проводить, измеряя яркость поверхности фотометром.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫЦВЕТАНИЕ

Первопричиной выцветания является наличие гидроксида кальция Са(ОН)2 в цементном камне. Чтобы выцветы образовались на поверхности бетона, Са(ОН)2 должен мигрировать из объема цементного камня на поверхность. Для этого необходимы: пути миграции, в качестве которых выступают капилляры; силы, побуждающие к миграции, а именно разность концентраций Са(ОН)2 в жидкой фазе на поверхности и в объеме материала; и наконец, сама эта жидкая фаза. Рассмотрим подробно перечисленные факторы. Портландцемент и другие виды цемента на основе портландцементного клинкера в процессе гидратации образуют довольно большое количество Са(ОН)2: до 15% от массы цемента, то есть до 100 кг в 1 м3 бетона. Простейшая рекомендация в этом случае для предотвращения выцветов — использовать цементы с пониженным содержанием трехкальциевого силиката. Но они характеризуются низкой скоростью твердения и пониженной маркой. Другой способ уменьшить количество Са(0Н)2 — применять добавки, способные связывать его (например, активные кремнеземистые). Однако доступные и дешевые добавки, такие, как пуццолана или золы ТЭС, в реальные сроки проявляют себя в должной степени только при интенсивной тепловлажностной обработке, в основном при автоклавировании. Кроме того, введение добавок в количествах, достаточных для связывания всего Са(0Н)2, понизит скорость твердения бетона и скажется на его стоимости. При оценке эффективности этого пути следует учитывать, что выцветы — явление поверхностное, подавляющая доля Са(0Н)2 не принимает участия в этом процессе, то есть остается запертой в бетоне. Еще одно необходимое условие выцветания — наличие капилляров, по которым жидкая фаза цементного камня с растворенным в ней Са(ОН)2 выносится на поверхность изделия. Возможных Капиллярные поры в самом цементном камне — неизбежная плата за избыточное содержание воды. Чем оно меньше, тем ниже капиллярная пористость бетона. Ориентировочно ее можно подсчитать по формуле, предложенной Г. И. Горчаковым: Пк=(В — СО х Ц)х10%, где В — расход воды на 1 м3 бетона, кг; Ц — расход цемента на 1 м3 бетона, кг; Со -доля химически связанной воды в частях от массы цемента. Причин образования капиллярных пор в затвердевшей цементнопесчаной смеси (растворной части бетона) по крайней мере две: неправильно выбранное соотношение песок- цементное тесто и состав самого цементного теста. Чтобы в затвердевшем бетоне не образовалась система сообщающихся микропустот, по которым может мигрировать жидкая фаза, необходимо обеспечивать достаточное количество цементного теста по отношению к песку. Это известная задача в технологии изготовления бетона, для успешного решения которой следует применять пески с оптимальным зерновым составом и с невысокой удельной поверхностью.

Для снижения капиллярной пористости с помощью уменьшения водосодержания смеси при обеспечении плотной ее укладки используют два пути:

применяют супер (гипер) пластификаторы  в сочетании с вибролитьевой технологией;

используют интенсивное уплотнение методом вибропрессования.

 

Но любая из этих технологий не защищает от образования капиллярных пор: их количество уменьшится, но они будут. На появление выцветов также влияют условия твердения бетона. Главнейшие факторы в этом случае — наличие углекислого газа в воздухе и возможность конденсации влаги на поверхности изделий. Влияние влаги, присутствующей на поверхности твердеющего бетона, уже было рассмотрено. В случае если поверхность изделий сухая, а в воздухе достаточное количество С02, идет процесс карбонизации поверхностного слоя бетона. При этом Са(0Н)2, растворенный в жидкости, заполняющей поры, превращается в нерастворимый карбонат кальция СаС02. Все это происходит не в устьях пор, а внутри капилляров. Карбонат кальция  кольматирует  поры, повышая водонепроницаемость бетона, но не изменяя его цвета. Для интенсификации этого процесса можно использовать принудительную подачу углекислого газа в камеры твердения. Источником воздуха, обогащенного углекислым газом, могут быть отходящие газы из котельной. В подаваемую смесь целесообразно вводить водяной пар.

ЗАЩИТНАЯ ПРОПИТКА ПОВЕРХНОСТИ БЕТОНА

Возможны два варианта пропитки поверхности бетонных изделий: силиконовыми или во-доразбавляемыми дисперсными акриловыми бесцветными составами. Пропитка силиконами оказалась не очень эффективной в отношении предупреждения выцветания. Предотвращая попадание воды внутрь бетона, силикон практически не влияет на поступление в поры водяного пара, который может там конденсироваться. Акриловые дисперсные составы при нанесении на бетон создают на его поверхности прозрачную пленку, которая закрывает поры и предотвращает выделение карбоната кальция на поверхности. Малая толщина покрытия обусловливает непродолжительный срок его службы — один-два года. Но этого вполне достаточно, так как белый налет обычно образуется в первые два года. Интересно отметить, что благодаря газопроницаемости пленки, поверхностный слой бетона под ней карбонизируется по описанной ранее схеме. Это служит гарантией от последующих выцветов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выцветание поверхности бетонных изделий — процесс многофакторный, и борьба с ним достаточно трудна. Однако можно создать условия, сводящие его к минимуму

Бетон должен иметь минимальную пористость и водопроницаемость.

При твердении изделий желательно обеспечить доступ углекислого газа к их поверхности

В процессе твердения и при последующей выдержке на заводе-изготовителе необходимо защищать поверхность изделий от попадания влаги. Со временем естественные процессы карбонизации понизят вероятность выцветания бетона в процессе эксплуатации.