ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Гидрофобизация тяжелых бетонов и тощих растворов

Некоторые ПАВ не только пластифицируют свежеприготовленные смеси, но вместе с тем гидрофобизируют бетоны (растворы) и изделия из них.

Бетоны (и растворы) представляют собой капиллярно-пористые тела и по своей природе гидрофильны, то есть, находясь в соприкосновении с водой, они ее впитывают. Последствия, возникающие от вредного влияния воды, а также от попеременного замораживания увлажненного бетона с последующим его от­таиванием становятся заметны уже через несколько лет. Бетон с низкими по­казателями по морозостойкости разрушается буквально на глазах.

В специализированных бетоноведческих изданиях в качестве примера ча­сто приводится случай разрушения в Австрии моста Рейхсбрюкке через Дунай летом 1976 года, обусловленного низкой морозостойкостью бетона.

Дефекты в бетоне, обусловленные вредным влиянием воды, не сразу до­стигают опасного предела, а накапливаются постепенно - иногда этот процесс вообще визуально незаметен. Но несомненным является тот факт, что эти раз­рушительные процессы начинаются сразу же после изготовления бетонного из­делия и заканчиваются только после его полного разрушения.

Негативное влияние воды во всех ее агрегатных состояниях (водяной пар, вода, лед) вредно сказывается на сохранности бетона на всем протяжении его службы. Исключить или хотя бы значительно минимизировать его можно только уменьшением поступления этой воды в толщу бетона. Поскольку глав­ной транспортной артерией поступления воды в бетон являются капиллярные

Ходы, бороться с водонасыщением бетона очень сложно. Капиллярные силы настолько сильны, что различные наружные защитные обмазки или изоляции мало эффективны - рано или поздно вода находит себе путь.

Против капиллярных сил невозможно бороться, но, оказывается, их мож­но попросту «выключить». Для этого достаточно гидрофильным внутренним стенкам пор и капилляров, изначально пронизывающим все бетонное изделие, придать гидрофобные свойства. Это с успехом делают гидрофобизирующие до­бавки (см. рис. 7.4-1 и 7.4-2).

Противокапиллярное давление гидрофобизированного пористого тела до­статочно велико, и сам факт его существования подтверждает правильность часто употребляемого в этом случае термина «водоотталкивающее покрытие». И хотя этот термин в данном контексте с терминологической точки зрения неверен (ведь

Никакого покрытия, по сути, нет), с физической стороны он отражает сущность происходящих явлений.

Именно благодаря этому противокапиллярному давлению пористые (рав­но как и условно-пористые) материалы, оставаясь воздухо - и паропроницаемы - ми, оказываются непроницаемыми для воды в жидкой фазе даже при достаточ­но высоких гидростатических давлениях.

Давление, при котором вода начинает просачиваться в гидрофобизирован - ные материалы (водоупорность), определяется в основном шириной пор, так как существующие водоотталкивающие покрытия имеют примерно одинако­вую степень гидрофобности. Так, например, гидрофобизированный материал, имеющий поры со средним диаметром около десяти микрон, способен противо­стоять гидростатическому давлению около 1/3 атмосферы, то есть выдержи­вать, не впитывая, столб воды высотой до трех метров. Если вспомнить, что самый сильный дождь при ураганном ветре создает гидростатическое давление около 20-40 см водяного столба, то становится ясным, что гидрофобизация до­статочно надежно защищает строительные материалы от проникновения в них дождевой влаги. Тем не менее, если гидростатическое давление воды на матери­ал превышает противокапиллярное (например при нахождении над поверхнос­тью гидрофобизированного материала толстого слоя воды), то после заполне­ния пор водой протекает процесс фильтрации, который может идти даже легче, с меньшим коэффициентом проницаемости, чем если бы материал был гидро­фильным. Это обусловлено тем, что гидрофильные материалы сорбируют воду, проникающую в мельчайшие дефекты поверхности пор. Это вызывает явления набухания, сокращающего размеры пор, а также пептизации и расклинивания, в результате которых от поверхности отщепляются микрочастицы, закупори­вающие поры. У гидрофобных материалов эти явления проявляются лишь в незначительной степени или не обнаруживаются вовсе.

Благодаря противокапиллярному давлению пропитанные водой гидро - фобизированные пористые материалы и высыхают значительно быстрее, чем негидрофобизированные, впитавшие такое же количество воды, так как она стремиться выйти из несмачивающихся капилляров - противокапиллярное давление ее оттуда выдавливает. Чтобы выгнать воду из гидрофильных капил­ляров, необходимо, напротив, приложить внешнее давление. Таким образом, гидрофобизация пористых, волокнистых или порошкообразных материалов служит защитой от проникновения воды лишь при сравнительно невысоком гидростатическом давлении. Поэтому рекомендовать гидрофобизацию подво­дных гидротехнических сооружений, резервуаров и емкостей, водопроводных труб и прочих водотранспортных, водоизолирующих или водоудерживающих сооружений, находящихся под постоянным большим давлением воды, нельзя. В этом случае следует помнить, что абсолютную водонепроницаемость можно выполнить только при условии полного устранения в теле бетонной конструк­ции пор и капилляров. Это возможно только при помощи специальных высоко­качественных бетонов.

Для обеспечения максимальной водоупорности (водонепроницаемости) гидрофобизированных материалов важны не только возможно большой кра­евой угол воды с водоотталкивающим покрытием и шероховатая структура поверхности, обеспечивающая наибольший кажущийся угол смачивания. Не менее существенна минимальная величина эффективного радиуса пор мате­риала и отсутствие стремления гидрофобного покрытия к распространению на поверхности «вода - воздух» за счет поверхностного растворения. Необходи­мо также, чтобы во избежание понижения краевого угла водоотталкивающая пленка плохо впитывала в себя воду. Все эти качества могут обеспечить либо изначально водонерастворимые, либо, что технологичней, изначально водорас­творимые, но в составе бетонной композиции переходящие в водонераствори - мые гидрофобизирующие добавки.

Одним из убедительных практических примеров, показывающих эффек­тивность гидрофобизации бетона, может служить состояние конструкций Кар­лова моста через р. Влтаву в Праге. Этот мост был построен в XIV веке. Для сооружения его шестнадцати массивных опор был применен бетон на извест­ковом вяжущем с добавкой куриных яиц. Природная водная эмульсия олеина, других жиров и иные составные части куриного яйца являются прекрасными гидрофобизирующими поверхностно-активными веществами. Карлов мост по размерам (его длина 516 м), а главное, по характеру водной среды, климато­логических и других факторов, воздействующих на бетон, имеет много общего с упоминавшимся выше венским мостом Рейхсбрюкке. Однако обычный це­ментный бетон последнего разрушился через несколько десятилетий, а извест­ковый (на воздушной извести!), но хорошо гидрофобизированный бетон Кар­лова моста, являющегося выдающимся архитектурным памятником Европы, служит уже более пятисот лет.

Объемная гидрофобизация строительных материалов с точки зрения их долговечности эффективнее, чем поверхностная обработка водоотталкива­ющими или кольматирующими составами. Об этом, в частности, свидетель­ствует следующий факт. В начале прошлого столетия за рубежом получили широкое распространение флюаты (растворимые соли кремнефтористоводо - родной кислоты), которые наносили на поверхность облицовки из природ­ных (преимущественно карбонатных) камней или штукатурки. Исследова­ния, проведенные в 30-х годах, показали, что флюатированный камень через 20-25 лет оказался в худшем состоянии, чем обычный. С тех пор коренным образом изменилось отношение к флюатированию как методу поверхностной обработки материалов.