Свойства и применение гидрофобизаторов для кирпича, бетона и камня

Свойства и применение гидрофобизаторов для кирпича, бетона и камня
Разрушительное действие влаги
Основная причина потери прочности и целостности строительных и отделочных материалов — перманентное присутствие в их толще конденсированной влаги. Можно выделить несколько основных механизмов воздействия, приводящих к различным негативным эффектам.

Морозная эрозия — основная причина потери монолитной прочности. Частицы воды, запертые в структуре материала, при отрицательных температурах замерзают и увеличиваются в объёме. Это приводит к нарушению структурных связей и повышению пористости. Со временем материал накапливает воду во всё больших объёмах, из-за чего негативный эффект от замерзания многократно усиливается.
Вода действует разрушительно и в жидком состоянии. Такие материалы как газобетон и низкомарочный цементный раствор разрушаются из-за химических реакций, протекающих в присутствии воды. В конечном итоге негативное действие выражается в потере химических свойств вяжущих веществ, особенно уязвимы в этом отношении материалы на основе гипса. В процессе возникает сопутствующий негативный эффект — нарушение эстетики поверхности из-за образующихся высолов.
Из основных негативных воздействий высокой влажности можно также выделить резкое увеличение теплопроводности. Вода — лучший из известных проводник тепла, её накопление в строительных конструкциях приводит к существенному снижению энергоэффективности здания. Эффект усиливается в наружных слоях при замерзании влаги — в твёрдом агрегатном состоянии она проводит тепло в разы интенсивнее.
Причины накопления воды в конструкциях
Вода является неотъемлемой частью экосистемы и потому полностью исключить её воздействие на строительные объекты невозможно. Тем не менее, вполне реально сократить влагонакопление до разумных пределов, для чего нужно знать основные пути проникновения влаги в строительные конструкции.
Наиболее очевидный из них — прямое попадание атмосферных осадков на поверхность стен. Структура некоторых строительных материалов подразумевает быстрое выветривание влаги в течение нескольких десятков часов после намокания, что практически полностью нивелирует негативный эффект. Однако в отдельных случаях влага испаряется с поверхности облицовки или штукатурки крайне неохотно, проникая вглубь гигроскопичной структуры всё сильнее.
Другой путь — капиллярный подсос от фундамента или скопившихся на отмостке луж. Под действием поверхностного натяжения вода стремительно распространяется внутри материалов, обладающих хоть сколь-нибудь выраженной пористостью даже при замкнутой структуре ячеек. Для сокращения такого эффекта снижают водопоглощение бетонных конструкций, устраивают горизонтальные отсечки из гидроизоляции, хотя полностью избавиться от капиллярного перемещения удаётся крайне редко.
Третий путь — конденсация влаги, поступающей изнутри здания. Материалы с высокой паропроницаемостью должны защищаться специальными мембранами, препятствующими просачиванию водяного пара. Однако на практике расчёт стен по влагонакоплению и смещению точки росы проводят далеко не всегда. Из-за этого водяной пар беспрепятственно проникает сквозь пористые материалы и конденсируется в отделочном слое, вызывая со временем образование трещин и отслоение покрытия.
Гидрофобизаторы и принцип их действия
Чтобы понять, как влага проникает и накапливается в различных средах, следует хотя бы поверхностно ознакомиться с их структурой. Наличие пор свойственно практически всем строительным материалам за исключением пластика или металла. Пористая структура образует лабиринт капилляров, по поверхности которых вода может перемещаться на очень значительные расстояния.
Эффективность распространения влаги зависит в первую очередь от способности внутренней поверхности капилляров смачиваться, то есть удерживать водяную плёнку. Чем больше площадь этой плёнки — тем быстрее и интенсивнее вода распространяется по структуре. Один из методов борьбы с этим явлением используется при гидроизоляции, которая попросту закупоривает поры материала, превращая его в непреодолимый барьер для жидкостей и газов.
Принцип действия гидрофобизаторов иной. Они модифицируют поверхности, образованные структурой материала, таким образом, что на них не может закрепиться более одной молекулы воды. Иначе говоря, частица водяного пара может ненадолго «прилипнуть» к стенке капилляра, но при этом исключается возможность присоединения второй частицы и, как следствие, исчезает возможность для конденсации влаги.
Проникающая гидрофобизация бетона
Одним из наиболее известных средств для гидрофобизации считается натрия метилсиликонат. Это одна из наиболее старых добавок для бетона, также применяемая в качестве проникающей гидроизоляции. По принципу действия метилсиликонат натрия занимает промежуточное положение между гидроизоляторами и гидрофобизаторами, ограничивая перемещение влаги вглубь материала за счёт удлинения лабиринта, образованного порами, а также препятствуя эффективному смачиванию поверхностей.
Также в качестве пропиток для бетона большую популярность приобрели материалы на основе силикона и каучука. В отличие от проникающей гидроизоляции, такие защитные средства пропитывают только верхние слои поверхности, формируя наружную гидрозащиту. Суть эффекта в том, что поверхность может присоединить только ограниченное число молекул воды, что не позволяет силам поверхностного натяжения возрасти до тех значений, при которых возможно капиллярное перемещение.
Важнейшее отличие гидрофобизаторов от проникающей гидроизоляции — полное отсутствие нарушения газообмена. За счёт этого обеспечивается быстрое выветривание остатков воды, сумевшей проникнуть в поверхностный слой, также ничто не препятствует прохождению водяного пара изнутри помещений естественным путём.
Средства поверхностного действия
В отличие от средств, проникающих вглубь материала, поверхностные гидрофобизаторы практически не модифицируют пористую структуру. Вместо этого они образуют на поверхности сложную паутину кристаллических образований или полимерных цепочек, которые не позволяют влаге накапливаться в больших количествах. В отличие от гидрофобизаторов объёмного действия, поверхностные не защищают от капиллярного подсоса со стороны фундамента и практически не способствуют вытеснению влаги из толщи стены.
В качестве поверхностных гидрофобизаторов часто применяют катионные поверхностно-активные вещества. Эффект от их использования заключается не только в образовании водоотталкивающей плёнки на поверхности материала, но также придании ей бактерицидных свойств. За счёт этого полностью или частично исключается образование плесени или обрастание мхом.
Также для поверхностного нанесения разработан широкий ряд строительной химии, основанной либо на соединениях солей некоторых металлов, либо на кремнийорганических веществах — модификациях силикона. Наиболее популярны растворы алкилсиликоната калия — единственная группа гидрофобизаторов, для которых допускается разведение водой. Это наиболее дешёвые и простые в применении составы.
Другая группа кремнийорганической химии — это концентраты технического силикона, которые разбавляют перед применением органическими растворителями до 50–100 раз. Технология использования таких гидрофобизаторов сложнее, однако они не допускают возможности приобретения подделки под видом оригинального продукта, а также характеризуются более продолжительным сроком службы.
Где применение гидрофобизаторов бесполезно
К сожалению, не все строительные конструкции могут быть ограничены в водопоглощении с помощью средств гидрофобизации. Прежде всего это касается материалов с высокой пористостью, таких как ракушечник или «тёплый» газобетон. Для их защиты требуется нанесение защитного слоя с более плотной структурой, который впоследствии и обрабатывается гидрофобизирующим средством.
Также гидрофобизаторы нужно с высокой осторожностью применять для защиты конструкций, содержащих стальное армирование. Высокая щёлочность большинства средств способствует усилению коррозионных процессов и сокращению долговечности. Поэтому для штукатурки, армированной сеткой, а также для железобетонных конструкций допускается только применение пропиток на основе органических растворителей, не образующих в процессе гидрофобизации едких солей щёлочных металлов.