Применение кремнийорганических гидрофобизаторов в дорожном строительстве: технологические аспекты и критерии выбора

Компания САЗИ около тридца­ти лет занимается производ­ством кремнийорганических гидрофобизаторов.

Основной областью их примене­ния все эти годы были промышлен­ное и гражданское строительство (ПГС), а также вторичная защита таких объектов в процессе эксплуатации. Но сравнительно недавно, в послед­ние несколько лет, эти технологии стали использоваться в дорожном строительстве, в содержании и ре­монте дорожных покрытий и искус­ственных бетонных сооружений. Ре­зультаты этого уже проявляются как повышение сохранности объектов, уменьшение шелушения и растрески­вания бетона.

Но мы отмечаем достаточное количество критических замечаний к этим технологиям, связанных в первую оче­редь с потерей обработанных объектов защитных свойств значительно раньше, чем ожидается, – вплоть до 3÷6 меся­цев вместо обещанных поставщиками 3÷5 лет. Это сводит на нет эффективность такого метода вторичной защиты и потому требует особого внимания.

Специалисты нашей компании, изучая как сам этот аспект, так и предлагаемые другими производителями ма­териалы под названием «гидрофобизаторы», разобрались в причинах отмеченных случаев неработоспособности подобных материалов. И здесь мы хотим дать Читателю рекомендации по выбору и входному контролю при по­купке таких материалов, чтобы избежать отмеченного выше неудачного опыта их применения.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

В первую очередь следует прояснить, каким образом гидрофобизатор защищает бетонные сооружения.

Как известно, бетон имеет пористо-капиллярную струк­туру, что связано с механизмом его твердения, и водопо­глощение бетона – это заполнение водой таких внутренних пустот.

Капилляры бетона имеют очень малые диа­метры, поэтому для продавливания воды через них требуется повышенное её давление. Этот аспект учитывается техническим показателем «предел водонепроницаемости (W)» – макси­мальным давлением воды, при котором бетон еще не пропускает воду.

Обратите внимание на курсив. Речь идет о «пропускании воды сквозь бетон». Если же во­да заполнит капилляры на глубину, например, 3–5 мм от поверхности, то испытания по упомяну­тому техническому показателю этого не «увидят».

А может ли быть так, что вода заполнит поры и капилляры бетона приповерхностного слоя при значительно меньшем, чем W, давлении? Ответ: да. Более того, вода при контакте с по­верхностью бетона будет проникать в него и при отсутствии давления – вследствие смачиваемо­сти бетона.

И более того, в школе на уроках физики всем нам по­казывали так называемый капиллярный эффект: вода поднимается вверх по тонким трубкам. То есть против силы тяжести, и , следовательно, при «отрицательном» давлении воды.

А представляет ли опасность такое увлажнение при­поверхностного слоя? И опять ответ утвердительный: да. Оно вызывает разрушение этого слоя из-за переходов через 0°C и из-за коррозионных процессов, вызываемых агрессивными водными растворами.

Таким образом, эти поверхности надо либо защищать от контакта с водой, либо сделать их несмачиваемыми, и тогда вода без давления в них не пойдет.

Первый способ – это внешнее, «пленочное», покрытие (например, лакокрасочное), второй – гидрофобизация (рис. 1).

При втором способе капилляры бетона остаются от­крытыми, а на их поверхностях на некоторую глубину об­разуется тончайшая несмачиваемая (гидрофобная) пленка.

При этом, в отличие от первого способа, где покрытие находится вне бетона, эта гидрофобизирующая пленка, расположенная внутри капилляров, защищена от внеш­них механических и других воздействий самим бетоном.

Таким образом, создается сво­еобразная система: гидрофобиза­тор защищает бетон от разруше­ния водой и водными растворами (переходы через 0°C, коррозия), будучи сам защищенным этим бе­тоном от механического износа и солнечного света.

На рис. 2 показана схема капилля­ра, из которой видно, что поврежде­ние солнечным светом пленки гидро­фобизатора в капилляре диаметром 0,05 мм составляет около 0,15 мм, что никак не меняет эффективность защиты, поскольку глубина пленки в капилляре больше в 20 раз (≈3 мм).

Сказанное означает, что ее защит­ные свойства по этой причине не ухудшаются, и это – обычный факт в ПГС: там гидрофобизатор нередко надежно работает по 10–15 лет.

Таким образом, кремнийорганиче­ские гидрофобизаторы (то есть мате­риалы, работающие по описанному механизму) – уникальное сочетание чрезвычайно высокой эффектив­ности гидроизоляции бетона, про­стоты технологии и низкой стоимо­сти в пересчете на 1 кв. м бетонной поверхности.

Есть лишь одно, но очень стро­гое, ограничение в их использова­нии: защищаемый бетон не должен подвергаться давлению воды более 100–120 мм водяного столба. По той простой причине, что он – не изоля­тор, а «устранитель смачивания».

А поскольку в дорожной и смежных отраслях таких давлений воды практически нет, то кремнийорганические гидрофобизаторы – чрезвычайно перспективный метод защиты таких строительных конструкций.

Но только при выборе «гидрофобизатора» следует убе­диться, что это на самом деле гидрофобизатор – т.е. ма­териал, работающий по описанному механизму. А не, на­пример, прозрачное (и поэтому невидимое) покрытие по типу изображенного на рис. 1.

И тут, в связи с недостаточной освоенностью этой тех­нологии, возникает сложность.

Вот подборка некоторых технических показателей ка­чества, которые обычно рассматриваются (в том числе в рамках ТЗ тендеров) при выборе гидрофобизаторов:

1) Отсутствие темного пятна при смачивании;

2) Повышение показателя морозостойкости бетона, за­данного заказчиком после обработки гидрофобизатором;

3) Уменьшение показателя водопоглощения бетона, за­данного заказчиком после обработки гидрофобизатором.

Действительно, материал, работающий по механизму гидрофобизации, описанному выше , обеспечивает в опре­деленных значениях перечисленные требования.

Но это же верно и для покрытий. Более того, можно ожидать, что для показателей 2) и 3) в лабораторных ис­пытаниях покрытия покажут значительно более высокие значения – по той простой причине, что они полностью перекрывают доступ воды в бетон. Только вот быстро раз­рушаются в жестких условиях реальной эксплуатации дорог.

Вопреки распространенному мнению, и показатель, который принято называть «глубиной проникновения», надежным методом контроля этого разрушения в меха­низме действия материала не является.

В самом деле, если при проверке на изломе припо­верхностный сухой слой отсутствует, а показатели 1), 2), 3) выполнены, то использованный материал – покрытие, а не гидрофобизатор. А вот обратное не работает: если глубина проник­новения есть, это не означает отсут­ствия покрытия. И выполненные показатели 1)÷3) могут быть следстви­ем работы именно покрытия. Которого в эксплуатации бетона быстро не станет.

Как же быть? Есть ли способы отли­чить на испытаниях гидрофобизатор от покрытия?

Да, есть.

  Все просто. После подготовки образ­цов для испытаний по 1)÷3) механически обработайте поверхности образца для удаления, если оно имеется, внешнего покрытия. И после этого проводите ис­пытания. Если хорошие результаты по 1)÷3) обеспечены покрытием, то они резко ухудшатся. Если же это резуль­тат действия гидрофобизатора, то они практически не изменятся.

Наш опыт говорит, что лучшим спо­собом такого воздействия является мягкая пескоструйная обработка: она удалит покрытие, но при этом про­дукты износа не заволакивают поры и капилляры у поверхности образца. И есть еще один способ такой проверки, появившийся у нас из ожидания приобретателей гидрофобизаторов, что в результате обработки бетон не будет пропускать нефтепродукты (масла).

Это невозможно – гидрофобизаторы защищают только от воды, такова уж их природа.

Материалы, придающие бетону защиту от масел (это называется «олеофобность»), существуют, но они намно­го дороже гидрофобизаторов, и никто их под видом ги­дрофобизаторов и по соответствующей рыночной цене предлагать не будет.

При этом на рынке немало «гидрофобизаторов», име­ющих «олеофобный эффект». Как это возможно? Все про­сто – эти «гидрофобизаторы» не что иное, как покрытия, которые описывались выше.

Так что проверка на «защиту от масла» – это четкий индикатор, отличающий реальный гидрофобизатор от покрытий.

И к слову! Если поверхность, обра­ботанную таким «гидрофобизатором», подвергнуть показанному выше меха­ническому воздействию, то олеофоб­ности больше не будет (см. видео). По­чему? Все верно – потому что это не гидрофобизатор, а покрытие.

Мы надеемся, что изложенная в этой статье инфор­мация будет полезна Вам, Читатель, и поможет получить ожидаемые эффекты от действительно чрезвычайно пер­спективной технологии защиты от агрессивного действия воды на бетон в жестких эксплуатационных условиях до­рожного хозяйства.