Введение 4
Раздел 1 Гидрофобизация 9
1.1 Общее понятие гидрофобизации 9
1.2 История применения гидрофобизирующих веществ 9
1.3 Химические мероприятия (на примере камня) 18
1.4 Объемная гидрофобизация 19
1.5 Отсечная гидрофобизация 20
1.6 Поверхностная гидрофобизация 21
1.7 Гидрофобизация бетонов и растворов 22
2. Гидрофобизаторы 26
2.1 Добавки в бетоны и растворы 27
2.2 Сущность гидрофобизации цементов 29
2.3 Условия получения гидрофобного цемента 31
2.4 Выбор гидрофобизирующих добавок. Их химические свойства 33
2.5 Химические свойства веществ, из которых состоят гидрофобные
пленки на цементных зернах 39
2.7 Интенсификация помола цемента при использовании
гидрофобизирующих добавок 42
2.8 Предотвращение потери активности цемента при перевозках и
хранении 49
2.9 Пропиточные составы 61
2.10 Технология применения силиконовых гидрофобизаторов 62
2.11 Методы испытания и контроля гидрофобизованных строительных
материалов 69
2.11.1 Определение водопроницаемости 75
2.11.2 Определение поверхностного водопоглощения 76
2.11.3 Определение водопоглощения при погружении 77
2.11.4 Капиллярный подсос 77
2.11.5 Гигроскопичность 83
2.11.6 Влагоотдача 84
2.11.7 Морозостойкость 84
2.11.8 Прочность 86
3. Практические мероприятия по гидрофобизации строительных
материалов 88
3.1 Испытание и контроль физических свойств строительных материалов 88
3.1.1 Доломитовый блок 89
3.1.2 Керамический кирпич 91
3.1.3 Силикатный кирпич 92
3.2 Определение водопроницаемости 93
3.3 Определение влагопоглощения 97
3.4 Определение прочности исследуемых материалов 100
3.5 Определение эффекта капиллярного подсоса 103
Заключение 104
Список используемой литературы 107
Одной из отличительных особенностей строительных изделий и материалов, применяющихся в современном строительстве, является их пористость, а следствием этого - высокое поверхностное влагопоглощение. Влага, проникая сквозь наружную поверхность в капилляры, образует пленки, уменьшающие однородную структуру материалов и изделий.
Актуальность:
Вопрос защиты строительных материалов в России с ее влажным климатом является одним из ключевых. Влага воздействует агрессивно на сооружения из кирпича и бетона, поскольку вышеуказанные строительные материалы имеют высокую пористую структуру.
Способность твердым телом поглощать жидкости, газы и пары называют адсорбцией. Вышеуказанный процесс - результат влияния электростатических сил, возникающих на поверхности материала. Адсорбирующая влага перемещает растворы солей, которые в процессе кристаллизации нарушает целостность и структуру материала. Также стоит отметить, что адсорбирующая влага способствует быстрому росту микроорганизмов на поверхности материала, выделяющих в процессе роста различные химические вещества, которые в свою очередь ускоряют разрушения.
Проникая в поры материала, дождевая вода, при низких температурах, в разы увеличивается в объеме и может создать локальные разрушения. Помимо этого, дождевая вода так же является раствором, который может содержать различные вещества, такие как: сера, аммиак, фосфор, хлор, оксид углерода, а также хлористый водород и разрушающе действующий на такие материалы как мрамор, керамический кирпич, бетон и другие. При всем этом, в строительных материалах увеличивается общее количество капилляров и пор, а так же микротрещин, которые в свою очередь являются новыми местами разрушений и их степень существенно возрастает. Смещение такого немаловажного экологического параметра нашей атмосферы, как углекислотное равновесие может вызвать небольшое содержание в атмосфере кислотных оксидов азота и серы. В этом случае значительно увеличивается содержание в атмосфере свободной, как ее еще называют «агрессивной» углекислоты. Следует отметить тот факт, что агрессивным углекислый газ может являться в отношении минеральных строительных материалов, по причине того, что превращает нерастворимый кальцит СаСО3 в водорастворимый гидрокарбонат кальция:
Са(НСО3)2: СаСО3+СО2+Н2О=Са(НСО3)2
В общем виде происходит простейшее вымывание материала с новым образованием пор и трещин, а результатом всего этого является потускнение мрамора, растрескивание штукатурки и старение бетона.
Но стоит отметить тот факт, что основным врагом в строительстве являются циклические замораживания и оттаивания в порах материала, которые приводят к его разрушению.
В настоящее время распространены два способа защиты здания от разрушающего воздействия влаги - гидроизоляция и гидрофобизация. Гидроизоляция представляет собой нанесение вяжущего вещества на поверхность строительного материала или его пропитку с целью создания водонепроницаемого слоя. С помощью гидроизоляции проводят антикоррозийную защиту и герметизацию зданий.
Недостатком данного метода является то, что слой гидроизоляции закрывает поры, в следствие чего материал прекращает дышать. Так же со временем на нем образуются трещины, которые приводят к разрушению слоя гидроизоляции. Однако существует альтернативный метод защиты строительных материалов и изделий, которые позволяет сохранять их способность дышать, то есть пропускать газы и пары.
Гидрофобизация - процесс обработки материалов специальными растворами, в результате которого блокируется проникновение внутрь материала влаги. Вышеуказанные растворы образуют тонкую пленку или мономолекулярный слой на стенках капилляров, которые перекрывают попадание молекул воды внутрь капилляра. Гидрофобизирущее вещество надежно удерживается в верхних слоях материала и по прошествии времени не вымывается. Глубина пропитки составляет от 1 до 6 мм. В основном эти вещества прозрачны, вследствие чего не изменяют внешнего вида и цвета поверхности материала. В процессе обработки зданий и сооружений внешние и внутренние поверхности стен подвергаются обработке гидрофобизатором. Данный метод обработки позволяет увеличить срок эксплуатации изделий до 15 лет.
Способы защиты зданий с помощью гидрофобизиции в нашей стране получили активное распространение только в 90 -х годах. Данные способы используют в следующих целях:
• защита материала от проникновения внутрь его влаги;
• повышение теплоизоляционных свойств поверхности;
• предотвращение от образования высолов;
• увеличение морозостойкости и защита от образования коррозии конструкции;
• увеличение срока службы красок;
• предупреждение роста микроорганизмов и лишайников на поверхности материала;
• повышение прочности материала (за счет укрепления структуры).
Гидрофобизатор наносится на пористые, впитывающие воду материалы. К ним можно отнести такие строительные материалы как кирпич, керамзитобетон, асбест, бетон, известняковые блоки, шлакоблоки, различные виды черепицы, цементно-песчаные и цементно-известковые штукатурки, шифер, искусственный камень, гипсокартон, дерево и другие.
Цель
Целью диссертационной работы является обоснование возможности применения гидрофобных добавок в процессе строительства, а также проведение модификации строительных материалов.
Задачи
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие научные задачи:
- анализ отечественного и зарубежного опыта использования гидрофобизаторов в процессе строительства;
- проведение опытных работ по нанесению гидрофобизаторов на объект исследования, а также анализ полученных физических показателей;
- систематизация полученных физических показателей;
Научная новизна:
Выявление эффективности гидрофобизации каменных материалов путем их полной поверхностной обработки гидрофобизирующими составами.
Объект исследования:
Объектом исследования данной научной работы являются следующие строительные материалы: доломитовый блок, силикатный и керамический кирпичи.
Предмет исследования:
Предметом исследования научной работы является изменение физических показателей объекта исследования до и после обработки гидрофобизатором.
Методология проведения исследования:
Оценка эффективности от обработки каменных материалов гидрофобизирующим составом произведена методами водопроницаемости, влагопоглощения, определение прочности и определение эффекта капиллярного подсоса.
Практическая значимость:
Обработка гидрофобизирующим составом вновь строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений от агрессивного воздействия окружающей среды.
Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту:
На защиту выносятся результаты экспериментального исследования эффективности гидрофобизации каменных материалов после их полной поверхностной обработки гидрофобизирующими составами/
Личный вклад автора:
- Постановка цели исследования
- Обработка исследуемых объектов гидрофобизирующим составом
- Выбор методов исследования эффективности обработки
- Практическое применение выбранных методов
- Обработка результатов и подведение итогов оценки
эффективности
Структура и объем диссертации.
Магистерская диссертация содержит 108 страниц, которые включают в себя 13 рисунков, 14 таблиц, 32 источника, в том числе 6 зарубежных источников.
В современной строительной индустрии особое значение уделяют защите вновь строящихся и готовых зданий и сооружений. Множество негативных факторов влияет на знания и сооружения, такие как: атмосферные осадки, грунтовые воды, ветровое воздействие и так далее. Особое внимание необходимо уделить защите от воздействия влаги. Основная масса строительных материалов из которых возводятся здания имеют пористую структуру. Влага, попадая через эту пористую структуру внутрь материалов, вымывает поры и капилляры, образуя пустоты. Попадая в поры в жидком состоянии, при наступлении отрицательных температур влага замерзает, тем самым увеличиваясь в объеме и вызывая локальные разрушения, что в свою очередь приводит к отслаиванию материала с лицевой поверхности стен.
В данной магистерской работе была проведена экспериментальная оценка эффективности влияния кремнийорганического гидрофобизатора на изменение свойств исследуемых объектов. В качестве исследуемых объектов были выбраны такие строительные материалы как доломитовый блок, керамический кирпич и силикатный кирпич.
В качестве методов определения эффективности воздействия гидрофобизатора на исследуемые объекты были выбраны следующие методы:
1. определение водопроницаемости;
2. определение влагопоглощения;
3. определение прочности;
4. определение эффекта капиллярного подсоса.
В результате проведения вышеуказанных исследований было установлено, что:
1. После обработки доломитового блока раствором гидрофобизатора, водопроницаемость снизилась на 66%. Водопроницаемость керамического кирпича снизилась до 0% первые 4 часа воздействия жидкости. Водопроницаемость силикатного кирпича снизилась на 90% в первые 30 мин исследования.
2. Обработка доломитового блока раствором гидрофобизатора позволила снизить влагопоглощение с 18,92% до 10,98%. У керамического кирпича 12,12% до 4,43%, у силикатного кирпича с 10,21% до 5,12%.
3. Обработка исследуемых объектов раствором гидрофобизатора никак не повлияла на изменение прочности объектов. Средние показатели прочности остались на уровне показателей материала до обработки гидрофобизатором.
4. При проведении исследования на определение эффекта капиллярного подсоса было установлено, что необработанный доломитовый блок и силикатный кирпич не подвержены образованию высолов. В свою очередь на необработанном керамическом кирпиче образование высолов наблюдалось очень наглядно. В течении 96ч проведения исследования наблюдались различные стадии образования высолов от легкой белесости до появления крупных образований ярко белого цвета.
Подводя итог данной работе можно констатировать тот факт, что обработка строительных материалов растворами гидрофобизаторов позволяет снизить смачиваемость материалов влагой, что в свою очередь предотвращает попадение влаги внутрь материалов. Это позволит предотвратить такие негативное явления как:
1. Отслаивание материала;
2. Разрушение, материала вызванное замерзанием влаги внутри материала;
3. Образование высолов;
4. Коррозия материала;
5. Образование и рост микроорганизмов на поверхности материала.
В момент реконструкции зданий, имеющих историческую ценность, обработка гидрофобизирующими составами этих знаний, позволит на долго сохранить первоначальный облик этих зданий и на долго замедлить процессы разрушения, вызванные атмосферными воздействиями.
В ходе проведения исследований было установлено, что обработка керамического кирпича, имеющего характеристики рядового, раствором гидрофобизатора позволяет придать ему характеристики лицевого кирпича по таким показателям как: водопоглощение, водопроницаемость и образование высолов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
