Самый большой вред строительным объектам и инженерным сооружениям причиняют вода и растворенные в ней вещества. Механизмы разрушения строительных материалов под действием влаги очень разнообразны.
Большинство строительных материалов обладают порами; небольшими, невидимыми глазом отверстиями, куда может проникать вода. При замерзании влага превращается в лед, который расширяется и увеличивает размер пор. Со временем это приводит к разрушению поверхности кирпичей, бетонных конструкций, штукатурки и проникновению воды внутрь кирпичной кладки, фундамента.
Для производства кирпича используется глина, в которой всег-да присутствуют те или иные минеральные соли; технологический процесс изготовления кирпича не всегда предусматривает их удаление. Естественная циркуляция воды, протекание крыши, нарушение гидроизоляции фундамента, атмосферные осадки приводят к вымыванию этих солей из кирпича и ухудшению его механических свойств. Большая часть солей оседает на стенах в виде так называемых высолов; светлых пятен, существенно ухудшающих внешний вид здания. В тех случаях, когда поверхность стены оказывается загрязненной, соли кристаллизуются в верхнем слое материала, что со временем приводит к его разрушению; за счет увеличения размера кристаллов.
В современных городах вода, находящаяся в почве или атмосфере, представляет собой раствор самых различных веществ: оксидов углерода, серы, азота и фосфора, аммиака, хлора и т. д. Часть из них обладает высокой химической активностью. Взаимодействуя с различными компонентами строительных материалов, эти вещества разрушают их. Например, бетон, мрамор, силикатный кирпич и другие материалы содержат нерастворимый кальцит СаСО3. При его соединении с водой и углекислым газом СО2 образуется растворимый гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2, который легко вымывается из материала. Это приводит к увеличению пор, снижению прочности и разрушению конструкции, ухудшению ее внешнего вида.
На влажных строительных конструкциях развиваются различные биологические образования: плесень, грибки, лишайники, микроорганизмы и т. д. Как правило, это приводит к ухудшению качества жизни людей, проживающих или работающих в здании, порче оборудования и материальных средств, хранящихся в здании, и т. д.
Гидрофобизаторы
Защитить здание от влаги можно с помощью самых различных материалов; пластика, краски, лака, водозащитных мастик и т. д., но это всегда приводит к изменению внешнего вида ограждающих конструкций. Если это недопустимо, рекомендуется использовать специальные составы гидрофобизаторы.
Впитывание влаги в любую пористую поверхность происходит под действием капиллярных сил. После обработки гидрофобизатором поверхность перестает смачиваться водой, и впитывание прекращается; капиллярных сил оказывается недостаточно, чтобы преодолеть силу поверхностного натяжения воды. Наиболее эффективные гидрофобные составы отталкивают воду так сильно, что она не проникает даже в трещины шириной до 1 мм. Глубина проникновения некоторых гидрофобных составов внутрь материала может составлять 30 мм. При этом гидрофобизатор не заполняет поры, а покрывает их поверхность. То есть в отличие от красок, лаков и т. д. гидрофобные составы не изолируют защищаемый материал от окружающей среды и сохраняют естественную вентиляцию объекта; обработанная гидрофобизатором поверхность остается проницаемой для воздуха. С помощью гидрофобных составов нельзя эффективно защитить горизонтальную поверхность через некоторое время вода просочится в поры под действием силы тяжести. Материалы, обработанные гидрофобным составом, впитывают в 15-25 раз меньше воды, чем аналогичные материалы, не прошедшие обработку. Применение гидрофобизаторов позволяет:
Некоторые гидрофобные составы отталкивают не только воду, но и животные, растительные или технические масла, жиры и другие вещества. В качестве основы для создания гидрофобизаторов чаще всего используются силиконы силан и силоксан, соединения на основе эфиров и кремниевой кислоты, другие органические вещества.
Необходимо помнить, что с материалами, обработанными большинством марок гидрофобизаторов, невозможно проводить ряд строительных или отделочных работ. Например, к пропитанному гидрофобным составом пеноблоку не пристанет кладочный раствор, покрытую гидрофобизатором поверхность невозможно будет покрасить красками, использующими в качестве растворителя воду, и т. д.
Свойства современных гидрофобизаторов
Для того чтобы качественно и надежно защитить тот или иной конструктивный элемент здания от влаги, рекомендуется использовать гидрофобизатор, специально предназначенный для нанесения на материал, из которого этот элемент изготовлен. Как правило, выбор водоотталкивающего состава зависит от размера пор материала, гидрофобизатор должен проникнуть в материал на определенную глубину. В настоящее время в мире производится более ста видов гидрофобизаторов, обладающих различными реологическими, химическими и другими свойствами, и предназначенных для нанесения на различные строительные материалы: природный и искусственный камень, бетон, газобетон, красный и силикатный кирпич, керамическую плитку, различные виды черепицы, гипс, мрамор, штукатурку, известняки, клинкер, различные сорта дерева, картон и т. д.
Возможность нанесения гидрофобного состава на материал оговаривается в его техническом паспорте. Поставляться гидрофобизаторы могут в виде порошка (перед употреблением их необходимо разводить водой или органическими растворителями), жидкостей, эмульсий, паст и т. д. Срок действия большинства марок гидрофобизаторов составляет от 5 до 25 лет. Глубина проникновения гидрофобных составов в материал – от 1,5 до 30 мм. При нанесении гидрофобизатора на поверхность, подвергающуюся постоянному механическому воздействию, это необходимо учитывать. Если глубина проникновения состава невелика, конструкция потеряет свои гидрофобные свойства после того, как верхний слой материала сотрется. Большинство гидрофобизаторов обладают антисептическими свойствами и препятствуют появлению грибков, плесени, микроорганизмов и др.
Как правило, гидрофобизаторы бесцветны и практически не изменяют внешний вид защищаемой поверхности. Некоторые гидрофобные составы углубляют естественный цвет материала, на который они были нанесены, эффект мокрого кирпича. Существуют гидрофобные составы, предназначенные для выравнивания цвета и придания поверхности блеска. Иногда гидрофобизаторы используются в качестве грунта для силикатных красок.
Также гидрофобизаторами называются специальные добавки к традиционным строительным материалам: бетону, цементным и известково-цементным растворам и т. д. С их помощью можно не только придать этим материалам гидрофобные свойства, но и увеличить их пластичность, снизить расслоение растворов, повысить стойкость к воздействию агрессивных сред.
На отечественный рынок гидрофобизаторы и гидрофобные добавки поставляют компании Remmers и Schomburg (Германия). В России выпуском гидрофобных составов занимаются предприятия; Технологии и Системы Защиты, Сази, НЕО+ и др. В той или иной степени гидрофобизаторы представлены в ассортименте большинства крупных западных производителей красителей и лаков.
Нанесение гидрофобизаторов. Отсечная гидроизоляция
Гидрофобизация может быть поверхностной или объемной. При поверхностной гидрофобизации состав наносится только на поверхность конструкции, при объемной инъецируется внутрь конструкции через специально просверленные отверстия, шпуры. При поверхностной гидрофобизации конструкция сохраняет водоотталкивающие свойства на протяжении 5-25 лет, при объемной – на протяжении всего срока службы. Для поверхностной и объемной гидрофобизации применяются различные гидрофобные составы.
Поверхностная гидрофобизация. Перед нанесением гидрофобизатора поверхность очищают от высолов, копоти, биологических образований и т. д., как правило, это делают с помощью специальных составов или воды. Иногда поверхность дополнительно просушивается. После этого кистью, валиком или пульверизатором на поверхность конструкции наносится один или несколько слоев гидрофобного состава. Гидрофобизаторы некоторых марок готовы к работе сразу после нанесения, другие необходимо предохранять от попадания влаги на протяжении нескольких часов или суток. Точные указания по применению того или иного гидрофобного состава должны быть приведены в его техническом паспорте.
Объемная гидрофобизация. Существует несколько видов объемной гидрофобизации. Самый распространенный из них отсечная гидроизоляция. Она применяется для защиты кирпичных, кирпично-бутовых, бутовых и других стен от капиллярного подъема грунтовых вод. На определенной высоте в стене просверливаются шпуры диаметром от 10 до 20 мм, куда заливается гидрофобизатор. При организации гидроизоляции в кладке шпуры сверлятся в слое раствора. Состав распространяется по порам внутри раствора и перекрывает воде доступ в верхнюю часть стены. Расстояние между шпурами может составлять 15 см или менее, зависит от консистенции гидрофобного состава и размера пор раствора. Заливка гидрофобизатора осуществляется вручную с помощью воронки и гибкой трубки или с помощью специальных насосов. Заливка может осуществляться много раз с интервалом несколько часов до тех пор, пока состав полностью не пропитает материал. Если конструкция имеет большие пустоты и полости, перед объемной гидрофобизацией рекомендуется залить их жидким раствором цемента. В стенах, сложенных из натурального камня, шпуры сверлятся в два ряда в шахматном порядке. Если поры материала конструкции невелики и проникновение гидрофобного состава затруднено, шпуры сверлятся под углом 35-40°. При этом они делаются не сквозными, между шпуром и противоположной стороной конструкции должно оставаться не менее 5 см. В крупногабаритных конструкциях отверстия сверлятся с двух или нескольких сторон.
Необходимо помнить, что современные гидрофобизаторы разнообразны и обладают различными химическими и реологическими свойствами. Поэтому при их использовании необходимо руководствоваться указаниями к применению и точно соблюдать технологию нанесения состава. Эти сведения должны содержаться в технической документации всех сертифицированных гидрофобизаторов.
