Защита материалов от влаги. Силиконовые гидрофобизаторы

Известно, что воздействие окружающей среды отрицательным образом сказывается на долговечности зданий и сооружений. Защита от этого воздействия является одной из главных задач, стоящих перед теми, кто строит и эксплуатирует различные здания и сооружения. Основное внимание при этом уделяется борьбе с влагой, которая на практике осуществляется двумя основными способами – гидроизоляцией и гидрофобизацией.

Эти два способа принципиально отличаются друг от друга. Гидроизоляция заключается в создании на поверхности защищаемого материала водо- и паронепроницаемой пленки, служащей препятствием для проникновения влаги внутрь материала. Гидрофобизация предполагает обработку материала специальными составами, резко снижающими его способность смачиваться водой. При этом паро- и газопроницаемость материала сохраняется. Поговорим о гидрофобизации более подробно.

Тонкие гидрофобные покрытия (иногда толщиной в одну молекулу – т. н. мономолекулярные покрытия) получают в результате обработки материала эмульсиями, растворами или парами гидрофобизаторов, которые прочно сцепляются с поверхностью защищаемого материала и препятствуют проникновению воды в поры материала. Но не за счет того, что поры перекрываются, а за счет эффекта выталкивания воды из пор.

В качестве веществ-гидрофобизаторов применяются соли некоторых металлов (алюминия, меди, циркония) и жирных кислот, кремнийорганические фторорганические соединения, поверхностно-активные вещества.

Наибольшее распространение получили гидрофобизаторы на основе кремнийорганических соединений (силоксановые или силиконовые соединения). Эти вещества обладают пористой структурой и не в состоянии препятствовать проникновению в материал молекулам воды в виде пара (т. е. не препятствуют «дыханию» материала). Они начинают действовать только в том случае, когда влага присутствует в виде микро-капель и капель, что и приводит к влагозащитному эффекту.

На практике чаще всего используют силиконовые гидрофобизаторы, являющиеся эффективными и технологичными влагозащитными веществами. В качестве их основы используются:

• Алкилсиликонаты калия
• Гидросодержащие силоксаны
• Алкоксисиланы
• Гидроксилсодержащие силоксаны (каучуки).

Гидрофобизаторы на основе алкилсиликонатов калия являются водорастворимыми соединениями. Они поставляются в виде высокощелочных растворов (рН=14), в которых 50-60% составляет вода, остальное – щелочь с алкилсиликонатами калия в отношении 1:1. Наличие щелочи высокой концентрации требует осторожности в обращении с этим материалом. Эти гидрофобизаторы являются самыми дешевыми и обычно применяются на стадии изготовления строительного материала, например, добавляются вместе с водой в цементные растворы. Их недостатком является то, что они требуют очень точной дозировки во избежание появления на материале «высолов» (цветных или белесых солевых разводов на поверхности материала).

Нужно иметь в виду, что иногда вместо алкилсиликонатов калия предлагают алкилсиликонат натрия, который является более дешевым. Применение алкилсиликоната натрия, однако, при неумелом использовании может привести к снижению прочности строительного материала из-за образования кристаллогидратов, которые, разрастаясь внутри материала, разрушают его. Кроме этого, алкилсиликонаты натрия способны образовать неуничтожимые «высолы» на поверхности строительного материала.

Другие типы силиконовых гидрофобизаторов (на основе гидросодержащих силоксанов, алкоксисиланов и каучуков) не вызывают "высолов", однако они стоят дороже. Их поставка осуществляется в виде стопроцентного основного вещества (силикона), которое разбавляется органическими растворителями (изопропиловым или этиловым спиртами, уайтспиритом, толуолом, ксилолом, бензином и пр.) перед применением. Чтобы можно было использовать воду в качестве растворителя, данные гидрофобизаторы иногда переводят в эмульсию. Однако в этом случае эффективность гидрофобизатора снижается.

Технология обработки силиконовыми гидрофобизаторами предусматривает три способа их использования:

• Поверхностная гидрофобизация. В этом случае на поверхность материала наносится концентрат, предварительно разбавленный до рабочего состава (2-10% активного вещества). Нанесение может осуществляться любым способом: распылением, поливом, окунанием, с использованием кисти или валика.
• Объемная гидрофобизация. Обработка может осуществляться как на стадии приготовления строительного материала (например, добавлением вещества в затворную воду), так и способом пропитки готового материала, в том числе и принудительной – закачиванием вещества под давлением через отверстия («шпуры»), просверленные в материале.
• Совмещенная гидрофобизация, при которой материал подвергается и объемной, и поверхностной обработке. Данный способ является самым эффективным.

Кроме основной функции – защиты от влаги – силиконовые гидрофобизаторы придают материалам дополнительные полезные свойства. Часть этих свойств является следствием защиты от влаги, другая часть - самостоятельным полезным эффектом, обусловленным реакциями, протекающими в результате гидрофобизации. К этим дополнительным свойствам относятся:

• Повышение прочности, морозоустойчивости и антикоррозионной устойчивости материалов.
• Увеличение пластичности, подвижности и технологичности таких строительных материалов, как штукатурные и растворные смеси. Повышение производительности строительных работ.
• Увеличение антислеживаемости и срока хранения строительных материалов, в частности, цемента, в который силиконовые гидрофобизаторы добавляются на стадии помола клинкера.