Строительство

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.

Совмещенные покрытия

Если паропроницаемость предложенных автором покрытий по цементно-песчаному раствору колеблется от 1,3-105 до 1,7-10.6 г/мч-мм рт. ст., то паропроницаемость цементно-песчаного раствора без покрытия достигает 8,10-3 г/мч-мм рт. ст., т. е. на два — три порядка выше.

Совмещенные гидрофобно-антикоррозионные покрытия защищают не только бетонные поверхности железобетонных конструкций, но и предохраняют арматуру от коррозии благодаря описанным защитным свойствам и уменьшению степени выщелачивания бетона, а значит, и сохранению значения рН, т. е. пассивирующего действия бетона.

Совмещенные защитные покрытия благодаря созданию гидрофобного слоя внутри бетона маловязкими полимерными составами, проникающими в его поры, работают совместно с материалом конструкций в отличие от традиционных лакокрасочных и других покрытий по гидрофильному бетону, которые из-за различных коэффициентов линейного расширения не работают совместно с бетоном и отслаиваются под влиянием атмосферных и других факторов.

В качестве критерия эффективности и долговечности лакокрасочных и других видов защитных покрытий принимают период времени, за который покрытия нарушаются при испытаниях в натурных условиях либо в камере искусственного климата. Однако, как показал опыт эксплуатации сооружений, различные окрасочные покрытия (силикатные, цементные, краски ПВА и другие) теряют водозащитные свойства задолго до их нарушения или отслаивания вследствие проникновения влаги в гидрофильный бетон через покрытие. Совмещенные гидрофобно-антикоррозионные покрытия при отслаивании верхнего полимерного покрытия сохраняют водозащитные свойства благодаря наличию гидрофобного слоя. Поэтому указанный качественный показатель не может служить критерием долговечности.

Испытания бетонов

Такая гидроизоляция является крайне трудоемкой, выполняется вручную и имеет высокую стоимость и низкую долговечность.

Парогидроизоляционные покрытия на основе красок и эмалей, а также на основе цементно-перхлорвиниловых паст, мастик, эпоксидных грунтовок и шпатлевок, хлорсульфированного полиэтилена также имеют невысокую долговечность, требуют большого расхода материалов, что приводит к удорожанию этих покрытий.

Совмещенные покрытия на основе гидрофобного слоя с последующим нанесением полимерных составов, предложенные автором, соответствуют требованиям, предъявляемым к парогидроизоляционным покрытиям, при воздействии влаги в паровой и жидкой фазах и различных агрессивных средах. К ним относятся составы на основе эпоксидных, полиуретановых, эпоксидно-сланцевых смол, характеризующихся широко развитой пространственной структурой, неполярными и слабополярными свойствами, плотной упаковкой молекул. К полимерам с менее плотной упаковкой молекул принадлежат смолы с полярной структурой — ПВА, ПХВ, эмали ХСЭ. Преимуществом этих смол и эмалей является их высокая эластичность. Поэтому их используют в качестве добавок к эпоксидным и эпоксидно-сланцевым смолам, а также для создания защитных покрытий. Полиуретановые смолы, эмали ПХВ, компаунды на основе смолы ЭД-5 и эмалей ХСЭ пленки на основе водоэмульсионных составов, предложенных автором, имеют высокие показатели гибкости (1 мм) и прочности на удар (50 кгс/см2) в диапазоне температур от -40 до +80° С, а пленки на основе смолы ЭД-6 с добавкой 20% битума — от -40 до +180° С.

Исследования автора показали, что существует оптимальная толщина пленки, выше которой паропроницаемость не увеличивается. Толщина пленок на основе названных материалов, нанесенных на гидрофобный слой бетона, составляет 0,15-0,20 мм. При этом значительно сокращаются расход полимерных материалов, стоимость и трудозатраты вследствие уменьшения числа покрытий. Сорбционная способность таких пленок невелика и со временем стабилизируется.

Полимерная пленка

Для тяжелых бетонов с совмещенным гидрофобно-антикоррозионными покрытиями на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и полимерной пленки до 1300 суток испытаний при многократных циклах увлажнения.

Испытания бетонов, в частности пеносиликатов с различными Офобно-антикоррозионными и гидрофобными покрытиями в Гамере искусственного климата  и в атмосферных условиях, еще раз подтвердили преимущества совмещенных гидрофобно-антикоррозионных покрытий.

Преимуществом совмещенных гидрофобно-антикоррозионных покрытий является также то, что они способствуют повышению морозостойкости бетонов. Так, морозостойкость пеносиликата без покрытия составляет 25, с покрытием силикатными и цементными красками -8-19, с гидрофобно-антикоррозионным покрытием  100-120 циклов замораживания и оттаивания.

При образовании различных полимерных пленок на гидрофобном слое материала резко возрастает его водонепроницаемость.

Полимерные пленки в зависимости от назначения могут быть паронепроницаемыми и паропроницаемыми. Для наружных поверхностей железобетонных конструкций, в частности из ячеистых материалов, гидрофобно-антикоррозионные покрытия должны «дышать». Этим свойством обладают гидрофобно-антикоррозионные защитные покрытия на основе кремнийорганических гидрофобизаторов и эмалей ПХВ, КО-174, гидрофобных водоэмульсионных красок ПВА.

Для зданий с мокрым режимом эксплуатации и одновременным гидросмывом необходимо применение парогидроизоляционных покрытий. При наличии агрессивных сред эти покрытия Должны также обладать антикоррозионными свойствами. В настоящее время в качестве традиционного способа парогидроизоляции применяют трехслойную оклеечную гидроизоляцию на горячей битумной мастике с защитной цементной стенкой, армированной металлической сеткой, или кирпичную кладку с последующим оштукатуриванием, окраской или облицовкой глазурованной плиткой.

Гидрофобные покрытия

При традиционных способах защиты вода и растворенные в ней агрессивные вещества легко проникают в расположенный под покрытием гидрофильный бетон вследствие диффузионной проницаемости лакокрасочных покрытий, наличия швов, незащищенного материала в облицованных и офактуренных панелях и других конструкциях.

Гидрофобные покрытия, как известно, придают материалу лишь свойства не смачиваемости, не закрывая поры бетона, и поэтому не могут быть применены для гидроизоляции сооружений, подверженных гидростатическому напору. Как указывалось выше, гидрофобные покрытия подвергаются при эксплуатации сооружений интенсивным процессам гидрофилизации, в особенности на мономолекулярном слое. Полимерная пленка, образованная на гидрофобной поверхности, локализует указанный процесс гидрофилизации и тем самым защищает гидрофобный слой, что приводит к резкому повышению долговечности защитных покрытий, а значит, и долговечности конструкций и сооружений.

О локализации процесса гидрофилизации при помощи совмещенных покрытий на основе кремнийорганических и органических полимеров свидетельствуют результаты испытаний в условиях, близких к эксплуатационным (многократные циклы увлажнения и высыхания, камера искусственного климата, атмосферные условия). Так, при многократных циклах увлажнения и высыхания образцов ячеистого бетона с совмещенными покрытиями на основе полиэтилгидросилоксановой жидкости и красок ПХВ и ПВА и эмалей гидрофобный слой в течение 1150 суток испытаний сохраняет высокую степень насыщения, потеря гидрофобных свойств составляет не более 10-15%. Худшие результаты получены для покрытий на основе метилсиликоната натрия и краски ПХВ.

Для керамзитобетонов с совмещенными гидрофобно-антикоррозионными покрытиями потеря гидрофобных свойств в течение 900 суток испытаний при многократных циклах увлажнения и высыхания составляет 10-14%.