Странный Парень : другие произведения.

Гидрофобизаторы

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Статья для научной конференции, насколько я знаю опубликована не была, хотя официальный отказ так же не присылался. Возможно, кому будет интересно. Просьба - в исходном виде не использовать, ибо это хоть и не большой, но труд, зарегестрированный, экспертное заключение получено, антиплагиат показал почти полное отсутствие совпадений (что-то порядка 5% или меньше) Информация устарела, её опубликовали, мне выдано свидетельство об участии в конференции
  Нанотехнологии - новое слово в области защиты ответственных конструкций. Гидрофобизаторы.
  
  Традиционно гидроизоляция выполняется покраской (металл), созданием мембраны из материалов на основе битума и полимеров и т.д. Все эти технологии связаны с созданием на поверхности материала пленки, которая не пропускала бы воду. Это несомненный плюс - если вода не может просочиться через эту пленку, то она не сможет и проникнуть в материал. Но тут есть и свои минусы: пленка меняет свойства поверхности и внешний вид, в случае повреждения или дефекта пленки она перестает выполнять свои функции. Кроме того, создаваемая пленка препятствует проникновению воды, пара и воздуха как внутрь, так и наружу, препятствуя выведению скопившейся в порах жидкости.
  Развитие такого направления в науке и технике как нанотехнологии разумно привело к созданию новых решений для гидроизоляции. Нано - приставка, обозначающая десять в минус девятой степени. Нанометр - размер соединений небольшого числа молекул или даже макромолекула (которые к слову в природе иногда достигают и размеров, различимых взглядом, а полимерные материалы зачастую состоят из небольшого числа таких молекул). Нанотехнологиями называются любые контролируемые процессы, происходящие с молекулами и их объединениями в пределах одного - ста нанометров [1].
  Таким образом, контролируя материалы на таком уровне, можно придать им новые свойства или усилить имеющиеся. У мастик и эмульсий повышается адгезия, они становятся менее водо- и паропроницаемыми. С лакокрасочными материалами то же самое - они становятся менее требовательными к обрабатываемой поверхности, повышается адгезия, они становятся более эластичными, а значит ниже вероятность образования трещины и т.д. Появление нанотехнологий привело также и к развитию такого направления, как разработка гидрофобизаторов.
  Гидрофобизаторы - покрытия либо добавки, снижающие проникновение воды в пористые материалы. Их действие основано на изменении поверхностного натяжения материалов - обычно его энергия у необработанных материалов больше чем у воды. В результате в месте контакта двух сред возникает сила притяжения, под действием которой жидкость и перемещается в капиллярах [2]. Величина капиллярного давления (возникающего под действием этой силы) согласно уравнению Лапласа зависит от радиуса кривизны поверхности жидкости и энергии поверхностного натяжения. Гидрофобизаторы обволакивают микропоры и капилляры в структуре бетона, изменяют угол смачивания поверхности ("биддинг" эффект [3]) и энергию поверхностного натяжения у стенок, препятствуя проникновению воды - она просто скапливается на поверхности в виде капель, а поверхность не смачивается. Нанотехнологии позволяют создавать молекулы со сложной структурой, учитывающей индивидуальные особенности защищаемого материала, основание которых взаимодействует с материалами на молекулярном уровне, "намертво" прикрепляясь к стенкам капилляров и пор [4, 5]. При этом с другой стороны молекулы вещества создают водоотталкивающую поверхность. Нанотехнологии позволяют получать также и другие свойства, кроме водоотталкивающих.
  Большинство существующих гидрофобизаторов можно условно разделить на три группы: основывающиеся на силанах, силиконах и силоксанах [6]. Самые дешевые из них - на основе силиконов. Но из-за полярности молекулы (и как следствие небольшой глубины пропитки) и неустойчивости к щелочам данные покрытия не пользуются популярностью. Из оставшихся двух каждый имеет свои достоинства и недостатки, а следовательно и область применения. Так силоксаны являются антисептиками, у них выше водоотталкивающие свойства, они лучше защищают поверхность от загрязнений. Зато силаны имеют меньший размер молекул, а значит и большую глубину проникновения, они менее привередливы к влажности обрабатываемой поверхности. Но это в общем, каждый конкретный состав имеет свои особенности:
   условия нанесения: такие как температура (от плюс пяти до плюс тридцати, но встречаются составы с заявленными производителями минус пять и даже минус десять), влажность (у большинства не более пяти процентов, но существуют специальные составы для нанесения на влажную поверхность), требования устранить засолы (но встречаются составы, маскирующие их) и т.д.;
   глубина проникновения: она во многом зависит от обрабатываемого материала. Согласно европейскому стандарту EN1504 (часть 2) по проникновению в бетон гидрофобизаторы делятся на два класса - первый класс проникает на глубину до десяти миллиметров, второй класс - свыше десяти [7], существующие составы обещают проникновение в бетон на глубину до двадцати миллиметров и выше;
   дополнительные свойства вроде защиты от грибков или граффити, повышенная стойкость к истиранием и т.д.
   снижение водопоглощения - оно у разных составов так же варьируется, и составы необходимо подбирать для каждого соответствующего случая.
  Возникает вопрос - в чем разница между гидрофобизаторами и проникающей гидроизоляцией. Она проста - проникающая гидроизоляция увеличивает плотность поверхностных слоев бетона, закупоривая поры. Это также приводит к снижению водопоглощения материала. Но снижается и паропроницаемость, на поверхности образуется прерывистая пленка, изменяющая физические свойства поверхности и внешний вид, в отличие от гидрофобизаторов. Они не влияют на паропроницаемость, а значит вся влага, попавшая каким либо способом внутрь, свободно выходит обратно. На обработанной поверхности не образуется пленка - а значит внешний вид материала не меняется (за исключением ряда специальных маскирующих дефекты составов, а так же составов которые затемняют, осветляют или придают матовый или глянцевый эффект), не меняются также и физические свойства. Кроме того гидрофобизаторы как правило уменьшают загрязняемость поверхности, некоторые составы препятствуют проникновению краски, другие наоборот снижают маркость окрашенной поверхности. Гидрофобизаторы зачастую защищают также от масел, солей, соединений хлора и других вредных для бетона и арматуры веществ, которые обычно проникают совместно с водой. При этом существуют составы, которые как снижают адгезию вязких материалов (антивандальные составы для защиты от граффити, жевательных резинок и т.д.), так и такие, которые позволяют применять различные защитные поверхности, например "жидкую резину". Однако это никак не говорит что нужно отказаться от проникающей гидроизоляции - её можно применять и на влажную поверхность, а отдельные виды используются для остановки протечек в бетоне - состав проникает вглубь пор против течения образуя нерастворимые соединения, что прекращает поступление воды. Гидрофобизаторы более требовательны к влажности поверхности, а в случае напорных протечек их и вовсе нельзя использовать. Так же особенностью проникающей гидроизоляции является довольно большая глубина проникновения (порядка десяти сантиметров), способность заполнять небольшие трещины (до 0.4 мм) и сохранность защиты на весь период эксплуатации [8].
  Если с проникающей гидроизоляцией все ясно, то как насчет других её разновидностей - покраска, "жидкая резина" и прочие. В каких случаях лучше применять гидрофобизаторы, а в каких иные виды защиты? В данном случае все зависит от того, какой характер воздействия воды и какой результат необходим. Гидрофобизаторы значительно снижают проникновение воды, однако не исключают её. Существующие тесты показали снижение проникновение воды в бетон: подобные испытания проводят: ASTM E514 (Американское сообщество по испытанию материалов E514) - снижение уровня проникновения воды под давлением в 500кПа (тест длится 120 часов), оно колеблется в районе 90%; его аналог тест RILEM 11.4 - измерение количества поглощенной из вертикальной стеклянной трубки воды за 24 часа. Необработанные материалы за первые пятнадцать минут поглощают воды больше, чем обработанные гидрофобизаторами за все время тестов. Производители гидрофобизаторов марки "Сази" на конференции ООО "НПК СК Мост" в ноябре 2010 года продемонстрировали необходимость защиты тяжелых бетонов от проникновения воды на примере испытания образцов (обработанного и необработанного гидрофобизаторами) на поглощение воды из вертикальной, наполненной водой, стеклянной трубки (тест Карстена). Результат - значительное снижение водопоглощения [9]. Таким образом, в большинстве случаев обработки гидрофобизатором может быть вполне достаточно. Но в случае если необходима еще более сильная защита требуются другие формы защиты - создание мембранной водонепроницаемой поверхности. Для улучшения свойств или экономии (если повышенная защита требуется только одной поверхности) мембраны могут дополняться гидрофобизаторами - это предупредит проникновение воды через бреши, дефекты и повреждения мембраны. Еще один недостаток гидрофобизаторов - они не способны перекрыть поступления воды через трещины и другие повреждения поверхности. В данном случае необходимо либо предварительно произвести ремонт поверхности, либо использовать другие виды защиты. Однако и тут возможны исключения - все зависит от интенсивности водного воздействия, содержания солей и агрессивны соединений. И даже в случае недостаточности защиты одними гидрофобизаторами, может быть целесообразно применять их в комплексе с другими видами защиты (например, получило активное применение связки гидрофобизатор-ингибитор коррозии - первый препятствует проникновению воды в толщу до арматуры, а второй замедляет коррозию арматуры от той воды, которая все же проникла). Положительной стороной гидрофобизаторов являются их относительно невысокая стоимость, низкий расход, легкость обработки (их можно наносить как кистью, так и распылителем). Также их можно добавлять в состав бетонов при приготовлении - это улучшает водоотталкивающие свойства, продлевает защиту. Отдельно можно отметить стойкость данной защиты к ряду агрессивных сред и ультрафиолету. И при всем при этом этот материал экологически безопасен. Он совершенно не токсичен после нанесения. Производители работают над снижением вредного воздействия составов до смешивания - снижаются содержания растворителей, большинство их и вовсе не содержат - для обработки применяется водный раствор. Содержание летучих соединений крайне низкое и обгоняет по этому показателю большинство других видов обработок. Долговечность такого покрытия порядка десяти лет, а в случае добавления гидрофобизаторов в состав бетона еще дольше.
  Подведем итог - гидрофобизаторы перспективное направление развития защиты бетонных изделий и сооружений, а их применение способствуют увеличению перерывов между ремонтными работами и снижает стоимость этих работ. Область их применения очень широка, есть возможность найти состав с необходимыми свойствами. И хотя в этой статье говорилось только о защите бетона и железобетона, гидрофобизаторы применяют для защиты всех пористых материалов, а также текстиля, стекла, металлических поверхностей.
  Литература:
  1. Определение нанотехнологии согласно "Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года" [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ntsr.info/nanoworld/simply/index.php?ELEMENT_ID=1442
  2. Капилярные явления [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_1536.html;
  3. Павлов, В. И. Эффект "росы" - как метод оценки гидрофобности поверхности строительного материала/В. И. Павлов, А. И. Простякова// Технологии бетона - 2010 - ?9 - С. 88-89.
  4. Никитченко, Е. Гидроизоляция с приставкой "нано"/Елена Никитченко//Промышленно-строительное обозрение. - 2010. - ?126.
  5. Нановзгляд на проблему гидроизоляции ("Энергобалт")// Промышленно-строительное обозрение. - 2010. - ?2.
  6. Гидрофобные пропитки Sikaў. Концепции и технологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.alpinacompany.ru/storage/files/35705181414aaf661b9bfdd69240ff9e.pdf;
  7. Европейский стандарт EN1504. Материалы и системы для защиты и ремонта железобетонных конструкций;
  8. Румянцева, С. Проникновение извне/ Славяна Румянцева// Промышленно-строительное обозрение. - 2007. - ?103.
  9. Почему тяжелые бетоны тоже нуждаются в защите? Мост без гидрофобизации. Так выглядит разрушение [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.sazi.ru/tyzhelie_betoni;
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"