Свойства и применение гидрофобизаторов для кирпича, бетона и камня

Разрушительное действие влаги

Основной причиной потери прочности и целостности строительных материалов и отделочных материалов является постоянное присутствие в их толще конденсированной влаги. Существует несколько основных механизмов воздействия, которые вызывают различные негативные последствия.

Основной причиной потери прочности монолита является эрозия под воздействием мороза. Частицы воды, попавшие в его структуру, замерзают при отрицательных температурах и увеличиваются в объеме. В результате нарушаются структурные связи и увеличивается пористость. Со временем негативные последствия замерзания удваиваются, поскольку в материале накапливается все больше и больше воды.

Кроме того, вода, будучи жидкостью, разрушительна. Такие материалы, как газобетон и раствор с низким коэффициентом трения, разрушаются в результате химических реакций, происходящих в присутствии воды. В конечном итоге, химические свойства вяжущего нарушаются, и материалы на основе гипса особенно уязвимы в этом отношении. Негативные последствия этого процесса включают образование выцветов и потерю эстетики поверхности.

Еще одним негативным последствием высокой влажности является быстрое увеличение теплопроводности. Вода - самый известный проводник тепла, и когда она накапливается в строительных конструкциях, это значительно снижает энергоэффективность здания. Этот эффект еще больше проявляется во внешних слоях, где вода замерзла, а в твердом агрегатном состоянии теплопроводность в несколько раз выше.

Почему вода скапливается в зданиях

Вода является важным компонентом экосистемы, и ее влияние на здания невозможно полностью устранить. Однако можно удержать накопление воды в разумных пределах, если знать основные пути проникновения воды в здание.

Наиболее очевидным является прямое попадание осадков на поверхности стен. Некоторые строительные материалы устроены таким образом, что вода быстро испаряется в течение нескольких десятков часов после увлажнения, практически не оказывая негативного воздействия. В некоторых случаях, однако, влага может очень неохотно испаряться с поверхности облицовки или штукатурки и проникать вглубь влагопоглощающей структуры.

Другим способом испарения является капиллярное действие из фундаментов или луж, скопившихся в гидроизоляционном материале. Поверхностное натяжение заставляет воду быстро рассеиваться внутри материала с выраженными пустотами, даже если он имеет свободную пузырьковую структуру. Этот эффект можно ослабить, уменьшив водопоглощение бетонных конструкций или установив горизонтальные барьеры из гидроизоляционных материалов, но полностью устранить капиллярное действие практически невозможно.

Третья возможность - конденсация влаги изнутри здания. Материалы, обладающие высокой проницаемостью для водяного пара, должны быть защищены специальной мембраной, препятствующей проникновению водяного пара. Однако на практике рост влажности и отклонение точки росы не всегда принимаются во внимание. В результате водяной пар легко проникает в пористые материалы, конденсируется на отделке и в конечном итоге вызывает растрескивание и отслоение покрытия.

Гидрофобные агенты и их действие

Чтобы понять, как влага проникает и накапливается в материале, необходимо хотя бы поверхностно знать его структуру. Большинство строительных материалов, за исключением пластмасс и металлов, имеют поры. Эта пористая структура образует капиллярный лабиринт, который позволяет переносить воду на очень большие расстояния.

Эффективность транспортировки воды зависит, прежде всего, от того, может ли внутренняя поверхность капилляров смачиваться, то есть удерживать водяную пленку. Чем больше площадь поверхности этой мембраны, тем быстрее и сильнее вода может диффундировать через структуру. Одним из способов борьбы с этим явлением является гидрофобизация, которая просто закупоривает поры в материале, делая его барьером для жидкостей и газов.

Гидрофобные агенты имеют другой принцип действия. Они изменяют поверхность, образованную структурой материала, таким образом, что к ней может прилипнуть не более одной молекулы воды. Другими словами, частица водяного пара может "прилипнуть" к стенке капилляра на короткое время, но это препятствует прилипанию второй частицы и исключает возможность конденсации.

Проникающая гидрофобизация в бетон

Метилсиликонат натрия считается одним из самых известных гидрофобизирующих агентов. Это одна из старейших добавок в бетон, которая также используется в качестве проникающего гидрофобизатора. По своему принципу действия метилсиликонат натрия находится между гидроизолирующим и гидрофобным агентом, а также может ограничивать движение влаги вглубь материала, удлиняя лабиринт, образованный порами, и препятствуя эффективному смачиванию поверхности. Кроме того, в настоящее время в качестве пропитывающих материалов для бетона очень часто используются материалы на основе силикона и каучука.В отличие от проникающей гидроизоляции, эти защитные средства пропитывают только поверхностный слой, образуя внешнюю гидроизоляцию. Суть этого эффекта заключается в том, что поверхностное натяжение не повышается до значения, при котором возможно капиллярное движение, из-за ограниченного количества молекул воды, которые могут прикрепиться к поверхности.

Самое важное отличие гидрофобных средств от проницаемой гидроизоляции заключается в том, что в них полностью отсутствует препятствие для газообмена. Это позволяет остаткам воды, проникшим в поверхностный слой, быстро испаряться и не препятствует естественному потоку водяного пара через внутренние помещения здания.

Обработка поверхности

В отличие от средств, проникающих вглубь материала, поверхностные гидрофобные средства не изменяют пористую структуру в значительной степени. Вместо этого они образуют на поверхности сложную сеть кристаллов и полимерных цепочек, препятствуя накоплению большого количества влаги. В отличие от объемных гидрофобизаторов, поверхностные гидрофобизаторы не препятствуют капиллярному всасыванию из фундамента и не могут вытеснить воду из стен.

В качестве поверхностных гидрофобизаторов часто используются катионные поверхностно-активные вещества. Их действие заключается не только в образовании водоотталкивающей пленки на поверхности материала, но и в придании ему бактерицидных свойств. В результате можно полностью или частично предотвратить появление плесени и мха.

Также был разработан широкий спектр химических средств для обработки поверхности на основе солей некоторых металлов и силиконовых модификаций. Наиболее распространенными являются растворы алкилсиликатов калия - единственная группа гидрофобизирующих средств, которые допускается разбавлять водой. Это самые недорогие и простые в использовании составы.

Другая группа кремнийорганических химикатов - это концентраты технического силикона, которые перед применением разбавляются в 50-100 раз в органических растворителях. Технология этих гидрофобных агентов сложнее, но они предотвращают возможность приобретения подделок, маскирующихся под настоящие продукты, и имеют более длительный срок службы.

Где гидрофобные агенты бесполезны
К сожалению, не все здания могут ограничить водопоглощение с помощью гидрофобных агентов. Это особенно верно для пористых материалов, таких как камень и пенобетон с горячей водой. Поэтому необходимо наносить защитный слой из плотной структуры, обработанной гидрофобным агентом.

Гидрофобные средства также следует использовать с большой осторожностью для защиты конструкций, содержащих арматуру. Высокая щелочность многих продуктов усиливает коррозию и снижает долговечность. По этой причине на армированных сеткой штукатурках и железобетонных конструкциях следует использовать только пропитывающие средства на основе органических растворителей, которые в процессе гидрофобизации не выделяют едких щелочных солей.