Строительство

Технология гидрофобно-антикоррозионной и гидрофобной защиты

В камере сушки и полимеризации поточной линии для жилищного строительства одновременно обрабатывают две панели (только с наружной стороны) длиной 6 м, для промышленного строительства — три панели (как с наружной, так и с внутренней стороны) длиной 6 м.

Поддержание и регулировка заданной температуры в камере сушки и полимеризации осуществляется автоматически при помощи регулирующего прибора ПСР-1-05, измеряющего температуру в центре излучающей панели.

Колебание температур по длине и высоте камеры, как показали испытания, не превышает 5-7° С, что обеспечивает нормальный температурный режим. Сушка и полимеризация гидрофобного покрытия происходив при температуре на поверхности стеновой панели 80±5,0°(1 период нагрева панелей на обеих поточных линиях составляв 35-40 мин.

Вентиляция в камере сушки и полимеризации сблокирована) с подачей газа. В случае выхода из строя системы вентиляции автоматически отключается подача газа.

Окраску панелей производят водоэмульсионной полимерной краской с гидрофобной добавкой. Первый слой краски наносят распылителем на горячую панель (75-80° С). Краска подается из бачка, в котором создается давление сжатого воздуха 1,5- 2,0 кгс/см2.

Посты гидрофобизации, полимеризации и окраски панелей обслуживает один оператор. На посту доводки проверяют качество покрытия и исправляют дефекты путем повторного нанесения покрытия в местах пропусков, окраски и т. д. После проверки качества покрытий ОТК панели передают мостовым краном на закрытый склад готовой продукции.

Оптимальные технологические параметры гидрофобной и гидрофобно-антикоррозионной защиты стеновых панелей на поточных линиях с автоматическим управлением процессов для промышленного и жилищного строительства следующие:

В связи с тем что на многих заводах панели обрабатывают в горизонтальном положении и учитывая преимущества такого метода, автором была разработана технологическая схема гидрофобно-антикоррозионной защиты панелей на поточных линиям при горизонтальной укладке панелей.

Поверхности здания

Гидрофобно-антикоррозионная и гидрофобная защита панелей на поточных линиях с автоматизацией технологических процессов.

Отделку и гидрофобно-антикоррозионную защиту стеновых панелей на поточных линиях с автоматизацией технологических процессов производят в таком порядке.

Технология гидрофобно-антикоррозионной и гидрофобной защиты как наружных, так и внутренних поверхностей панелей для жилищного и промышленного строительства аналогична.

Подготовка поверхности панелей  (после их очистки масел и пыли до поточной линии) как на линии промышленного, так и жилищного строительства состоит в заделке раковин цементно-песчаным раствором (1:3) с добавкой известкового вяжущего; при наличии крупных пор указанный раствор наносят на всю поверхность панели. Затирку гладких панелей осуществляют механизированным способом. Толщина слоя затирки не должна превышать 1 мм.

После проверки качества поверхности стеновые панели передают на пост гидрофобизации. Гидрофобизация панелей осуществляется таким образом. Водоэмульсионный гидрофобизатор из насоса-эмульсатора, расположенного возле камеры гидрофобизации, подается в распылители, в которые одновременно поступает сжатый воздух под давлением 5-6 кгс/см2 (на компрессоре). Наносят гидрофобизатор с помощью распылителей, управляемых автоматически, при температуре не ниже 10° С и влажности поверхности стеновых панелей не более 12%. Сплошность покрытия панелей гидрофобизатором обеспечивается равномерностью подачи распылителей и перекрытием факелов распыления. После завершения цикла напыления подача гидрофобизатора в распылители автоматически отключается.

Сушка и полимеризация гидрофобного покрытия на поточных линиях осуществляются при помощи инфракрасного излучения от металлической «панели», нагреваемой при сжигании в газовых горелках газа или другого теплоносителя. Нагрев инфракрасными лучами ускоряет процесс полимеризации в несколько раз по сравнению с сушкой и полимеризацией нагретым воздухом.

Осуществление процессов отделки

Перед покраской швы на зданиях двухкратно гидрофобизируют (по цементно-песчаному раствору). Технология нанесения водоэмульсионных защитных покрытий на заводах-изготовителях такая же, как и на зданиях. После полной монтажной готовности здания на швы с телескопической вышки распылителем наносят водоэмульсионный гидрофобизатор, грунтовочный и окрасочный составы.

На Луганском заводе ячеистобетонных конструкций опытные панели с совмещенными водоэмульсионными покрытиями были изготовлены на поточной линии с малой механизацией производственных процессов по следующей технологии. При помощи мостового крана панели устанавливали на выставочный пост, где очищали их поверхность, затем панели шлифовали шлифовальной машиной и затирали поверхность при помощи машинки Демьяненко цементно-песчаным раствором с добавкой местного вяжущего. После этого осуществляли гидрофобизацию панелей Распылителем. Загидрофобизированная панель поступала в камеру сушки и полимеризации, а из нее -на пост окраски, где ее окрашивали распылителем или валиком. Общая продолжительность технологического цикла составила 85 мин. Расход гидрофобизатора 45, общий расход краски — 450 г на 1 м2.

Поверхности здания с этими покрытиями в течение 10-12 лет не нарушались. Проверкой было также установлено, что в течение этого срока сохранился гидрофобный слой под окраской. Эти данные хорошо согласуются с выполненными экспериментальными исследованиями долговечности и аналитической обработки экспериментальных данных. В то же время панели зданий без покрытий, как это видно из приведенных графиков, на глубине 10 см после дождей имели влажность до 25-301% (промышленные здания). Испытания показали также, что во время дождей вода не проходит не только в материал с гидрофобной и гидрофобно-антикоррозионной защитой, но и в трещины, в то время как через лакокрасочные покрытия вода легко проходит в находящийся под ним гидрофильный материал.

Гидрофобно-антикоррозионная защита панелей и швов на зданиях

Вязкость грунтовочных составов из эмалей ПХВ должна быть 35, из кремнийорганических эмалей-16- 18 сек по ВЗ-4; вязкость окрасочных составов — соответственно 50-55 и 20-24 сек. При нанесении гидрофобных и окрасочных составов должна быть обеспечена сплошность покрытия. Производительность распылителей при нанесении покрытий составляет 300-500 м2/ч.

В соответствии с этими формулами концентрация гидрофобизатора составляет 22-25%. Рабочий раствор получают путем растворения заданного количества гидрофобизатора в воде. Фасадные краски или эмали ПХВ в случае завышенной вязкости разбавляют сольвентом, ксилолом или растворителем Р-4 до заданной вязкости.

В 1973-1974 гг. были опробованы водоэмульсионные гидрофобно-антикоррозионные покрытия (Жданов, Днепропетровск, Харьков), предложенные автором. Водоэмульсионный гидрофобизатор наносили распылителем на очищенные поверхности зданий. После первичной полимеризации (до «отлипа») наносили грунтовочный раствор (вязкостью 30 сек), затем двукратно водоэмульсионную краску с гидрофобной добавкой (вязкостью 55 сек).

Проверка долговечности таких гидрофобно-антикоррозионных покрытий  позволили рекомендовать их для защиты зданий из различных ячеистых и легких бетонов. Гидрофобно-антикоррозионная защита поверхностей панелей на заводе-изготовителе с применением малой механизации.

Осуществление процессов отделки и нанесения защитных покрытий на заводе-изготовителе обеспечивает высокие производительность труда и качество покрытий, полную монтажную готовность панелей.

На затирочный слой с помощью распылителя наносят гидрофобизатор, концентрацию которого рассчитывают по формулам, приведенным выше. В случае отсутствия на заводе приточно-вытяжной вентиляции окраску панелей краской ПХВ выполняют на зданиях (двукратно). Краску наносят с помощью распылителя с телескопической вышки.

Прогнозирование долговечности

Кроме того, долговечность гидрофобно-антикоррозионных покрытий в этих случаях совпадает с долговечностью по результатам испытаний в натурных условиях, что также говорит в пользу описанной методики аналитической обработки экспериментальных данных.

С целью прогнозирования долговечности покрытий были установлены коэффициенты перехода от испытаний в камере искусственного климата к испытаниям в атмосферных условиях. Из приведенных данных видно, что для всех видов покрытий в камере искусственного климата соответствует 24 ч испытаний в атмосферных условиях. Таким образом, испытание в течение 360 ч в камере искусственного климата соответствует одному г0ду испытаний в атмосферных условиях.

Полученные результаты аналитической обработки экспериментальных данных позволили построить общие графики долговечности отдельных покрытий, выраженные как функции водопоглощения или эффективности гидрофобизации от времени при ускоренных испытаниях в камере искусственного климата и в атмосферных условиях. Причем экспериментальные точки хорошо совпадают с теоретическими прямыми.

Для ячеистых бетонов совмещенные гидрофобные покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и краски ПХВ сохраняют эффективность гидрофобизации 80% в течение более 22 лет. Худшие результаты получены для совмещенных покрытий на основе алкилсиликонатов натрия и красок ПХВ (с затиркой и без затирки). Однако долговечность этого совмещенного покрытия для пеносиликата более 10 лет, а для газошлакобетона — около 32 лет. Более высокая эффективность этого покрытия для газошлакобетона объясняется, по-видимому, пониженной щелочностью и более упорядоченной структурой этого материала, имеющего небольшие замкнутые поры. Покрытие на основе метилсиликоната натрия имеет предельную долговечность (т. е. полную потерю гидрофобного эффекта) 10 лет, гидрофобный эффект 75-80% сохраняется в течение только 4 лет. Долговечность покрытий из красок ПХВ, ПВА, силикатных, стиролбутадиеновых и других низкая.

Эффективность покрытия

Среди паронепроницаемых покрытий  высокой эффективностью гидрофобизации обладают совмещенные покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и эпоксидной смолы ЭД-6-99,9% за 3000 ч испытаний, а также полиуретановых лаков и их композиций.

При нанесении на гидрофобный слой тяжелого бетона полимерных пленок резко возрастает морозостойкость и водонепроницаемость, что позволяет рекомендовать их для внутренней и наружной гидроизоляции наземных и подземных железобетонных сооружений.

Так, бетоны с совмещенными покрытиями на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и эпоксидной смолы выдержали 220, с водоэмульсионными совмещенными покрытиями — 200, с гидрофобными покрытиями- 100-140, покрытиями красками ПВА и ПХВ без предварительной гидрофобизации — 100-137, силикатной краской — 78-80 циклов замораживания и оттаивания.

Эти покрытия рекомендуются для внутренних покрытий при гидросмыве, при воздействии агрессивных факторов в жидкой фазе и для наружных покрытий.

Прогнозирование долговечности совмещенных гидрофобно-антикоррозионных защитных покрытий. Для аналитической обработки результатов экспериментальных данных был применен метод наименьших квадратов, позволяющий при заданном типе зависимостей вычислять числовые параметры, наилучшим образом отображающие экспериментальные данные. При аналитической обработке проверялась справедливость выведенной автором эмпирической формулы где В — водопоглощение образца с покрытием за время т; k — коэффициент, характеризующий процесс гидрофилизации во времени; В0 — начальное водопоглощение образца без покрытия.

По результатам вычислений определяли корреляционные числа для испытаний в камере искусственного климата и в атмосферных условиях, а также долговечность покрытий до полной потери гидрофобных свойств. Корреляционные числа для обоих видов испытаний и покрытий колеблются от 0 89 до и,У9, что указывает на приемлемость выбранной методики аналитической обработки.

Тяжелые бетоны

Испытания при многократных циклах увлажнения и высыхания тяжелых бетонов подтверждают, что высокие гидрофобные свойства во времени сохраняются для покрытий на основе водной эмульсии полиэтилгидросилоксановой жидкости и краски ПХВ — эффективность гидрофобизации после 1600 суток испытаний как в воде, так и в растворах солей составляет 70%. Хорошие результаты были получены для совмещенного покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и кремнийорганической эмали КО-168- за 720 суток испытаний в воде эффективность гидрофобизации составляет более 70%.  Покрытия на основе метилсиликоната натрия и краски ПХВ, как и для ячеистых бетонов, показали низкие гидрофобные свойства.

Высокую эффективность имеют совмещенные покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости, эпоксидных, эпоксидно-фурановых и других смол и лаков. Эффективность гидрофобизации при многократных циклах увлажнения и высыхания в растворах солей в течение от 1 до 1700 суток колеблется в пределах 100-82%. Высокоэффективными (80,5%) после 1700 суток испытаний также являются покрытия на основе водной эмульсии полиэтилгидросилоксановой жидкости, краски ПВА и лака ПХВ.

Они свидетельствуют о том, что за длительный срок испытаний коррозия арматуры практически не происходит.

Результаты испытаний паропроницаемых гидрофобно-антикоррозионных покрытий для тяжелых бетонов в камере искусственного климата.

Эффективность покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости — 50% после 3000 ч испытаний. Это позволяет рекомендовать для ограждающих конструкций, эксплуатируемых в условиях нормальной относительной влажности и гидросмыва при отсутствии гидростатического напора, производить только гидрофобизацию.

Теплопроводность материала

О том, что совмещенные полимерные защитные покрытия являются надежным средством повышения морозостойкости ячеистых и легких бетонов, свидетельствуют данные. Морозостойкость бетонов с гидрофобно-антикоррозионной защитой составляет 80-120 вместо 25-60 циклов замораживания и оттаивания для бетонов без покрытий.

Положительно влияют совмещенные гидрофобно-антикоррозионные покрытия и на прочность ячеистых и легких бетонов. Так, образцы пеносиликатов с совмещенными покрытиями в течение 360 суток испытаний практически сохраняют свою прочность; контрольные образцы в период дождей и большой относительной влажности заметно теряют ее.

Как говорилось выше, для создания нормального тепловлажностного режима при эксплуатации зданий из ячеистых бетонов необходимо, чтобы защитные покрытия обеспечивали способность панелей «дышать».

Паропроницаемые совмещенные гидрофобно-антикоррозионные покрытия обеспечивают предохранение конструкций от попадания влаги извне и свободное ее испарение из панели, что можно проверить по десорбции влаги из образцов и газопроницаемости. Так, десорбция влаги у образцов газосиликатов с гидрофобно-антикоррозионными покрытиями и без покрытий не намного отличается; трехкратное покрытие краской ПХВ ухудшает десорбцию влаги из образцов.

Газопроницаемость  образцов, например пеносиликатов с совмещенными покрытиями на основе раствора полиэтилгидросилоксановой жидкости и краски ПХВ и образцов без покрытий, также близка (соответственно 5,1 и 5,9 см/мин).

Тяжелые бетоны. Эффективность и долговечность совмещенных гидрофобно-антикоррозионных покрытий тяжелых бетонов определена с учетом условий эксплуатации как наружных, так и внутренних поверхностей ограждающих железобетонных конструкций — при многократных циклах увлажнения и высыхания при погружении образцов в воду и в концентрированные растворы солей, содержащих ионы сульфатов, хлоридов, кальция, магния, а также в камере искусственного климата.

 

Ячеистые и легкие бетоны

Для газошлакосиликатов высокой эффективностью во времени (более 80% за 880 суток испытаний) обладают совмещенные гидрофобно-антикоррозионные покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и краски ПХВ. Совмещенные покрытия на основе метилсиликоната натрия и краски ПХВ оказались менее эффективными — за 300 суток испытаний эффективность гидрофобизации падает с 95 до 55%. Лучшие результаты получены для водоэмульсионных совмещенных покрытий.

Эффективность гидрофобизации при оптимальных вариантах совмещенных покрытий пеносиликатов, облицованных гранитной крошкой, составляет более 80% за 560 суток испытаний.

Для керамзитобетонов высокой эффективностью гидрофобизации во времени отличаются совмещенные покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости, эмали КО-168, а также краски ПВА и эмали ПХВ (75-85% за 900 суток испытаний).

Высокую эффективность гидрофобизации ячеистых и легких бетонов с совмещенными покрытиями на основе водоэмульсионных гидрофобизаторов и гидрофобной краски ПВА и ПХВ подтвердили испытания в камере искусственного климата и в атмосферных условиях. Менее эффективными оказались совмещенные покрытия на основе метилсиликоната натрия и краски ПХВ.

Теплопроводность материала, предназначенного для стеновых панелей, является одной из важных физических констант. Поэтому важно знать, как изменяется теплопроводность ячеистых бетонов с гидрофобно-антикоррозионными покрытиями в атмосферных условиях.

В то же время теплопроводность материалов без покрытий в периоды дождей и высокой относительной влажности резко возрастает.

Таким образом, для создания нормальных тепловлажностных условий при эксплуатации зданий, сохранения первоначальной теплопроводности необходима защита ячеистых и легких бетонов совмещенными полимерными покрытиями.

 

Эффективность и долговечность совмещенных гидрофобно-антикоррозионных покрытий

Процесс разрушения полимеров характеризуется разрывом как химических, так и межмолекулярных связей. Под влиянием различных эксплуатационных факторов — многократных циклов увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания, действия ультрафиолетовых лучей, переменных температур — протекают процессы гидрофилизации, старения полимерных пленок.

Все это приводит к суммарному эффекту — повышению водопоглощения бетонов с защитными покрытиями, по которому и судят об изменении эффективности гидрофобизации во времени, т. е. о долговечности покрытия.

Полная потеря гидрофобного эффекта наступает после достижения предельного водопоглощения, характерного для данного адсорбента. Гидрофобный эффект в этом случае будет равен нулю.

Ячеистые и легкие бетоны. Эффективность и долговечность защитных покрытий была определена в условиях, близких к эксплуатационным, путем многократных циклов увлажнения и высыхания, ускоренных испытаний в камере искусственного климата (везерометре), длительных испытаний в атмосферных условиях.

Высокую эффективность гидрофобизации (70% за 1480 суток испытаний) имеют совмещенные гидрофобно-антикоррозионные покрытия на основе гидрофобизатора и гидрофобной краски ПВА, разработанные автором.

Совмещенные гидрофобно-антикоррозионные покрытия на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и метилсиликоната натрия и краски ПХВ имеют высокую эффективность гидрофобизации (75-83% при 2100 сутках испытаний) на газошлакобетонах. В то же время для пеносиликатов с покрытием на основе алкилсиликонатов натрия и краски ПХВ эффективность гидрофобизации значительно ниже. Эффективной-  гидрофобизации во времени при совмещенных покрытиях на газоспонголитобетонах невысока, однако гораздо выше, чем при не совмещенных покрытиях.