Использование торфяных добавок для гидрофобизации строительных материалов. (Часть 3)

17.10.2012

Применение гидрофобизованных смесей позволяет существенно снижать влагопроводность и влагоемкость отвердевших растворов, бетонов и других строительных материалов за счет придания гидрофобных свойств их структурным элементам.

Процесс водопоглощения при полном погружении образца в воду разделяется на три основные фазы, которые обладают своими закономерностями. В первой фазе (приблизительный временной интервал от 0 до 3 часов) происходит капиллярносорбционное впитывание жидкости. На этом этапе гидрофобизированная поверхность и межструктурное пространство «сопротивляется» капиллярному подсосу жидкости. Однако заметный эффект будет хорошо проявляться только при ограниченном количестве влаги. Если же образец полностью погружен в воду, то с течением времени происходит смачивание элементов структуры и порового пространства между ними.

Эта стадия характеризуется наибольшим удельным весом впитываемой воды. Емкость водопоглощения в конце первой фазы (отметка 3 часа) в гидрофобизованном образце меньше, по сравнению с контрольным примерно на 25 %. После заполнения ячеек порового пространства скорость впитывания воды заметно снижается. В этой переходной фазе (она длится примерно от 3 до 24 часов), вода проникает в микропоры и другие менее доступные участки микроструктур цементного камня. В третьей фазе (от 24 часов и более) впитывание происходит очень медленно и, соответственно, количество впитываемой влаги увеличивается незначительно.

При использовании гидрофобизованных органоцементных композиций для приготовления составов с высокой водостойкостью необходимо стремиться к пролонгированию первой фазы. Но вместе с тем нужно добиваться и снижения максимальной емкости поглощения, которая во многом будет определяться пористостью материала. Гидрофобные пленки, которые находились на поверхности цементных частиц, при перемешивании раствора распределяются по всему объему материала, создавая тем самым «защитный барьер» от проникновения влаги внутрь образца.

Причем эффективность этого «барьера» зависит от того, насколько равномерно и упорядочено они распределяются в растворе. При виброуплотнении смеси возможна передислокация основной части добавок вверх образца, что положительно сказывается на гидрофобности его поверхности. Однако при наличии очень тонких капилляров в открытых частях образца (не контактировавших с опалубкой), возникающее в них капиллярное давление может превышать гидрофобную составляющую структуры, и в таком случае вода будет проникать вглубь. В этом случае водоотталкивающие характеристики крупнопористой поверхности намного лучше. Вода на ней может находиться длительное время, не проникая в цементный камень.

То же самое наблюдается и при попытках смачивания центральных зон образцов, после их разрушения. Таким образом, нанесение гидрофобно-модифицированного материала на различные поверхности позволит защитить их от проникновения влаги. В том числе это касается крупнопористых строительных растворов, а также растворов с дефектами структуры, образующимися в процессе нанесения и твердения. Торф по своей природе является хорошим органическим связующим, активность которого, при прочих равных условиях, повышается при увеличении степени механической переработки. Однако, в связи с тем, что торф принадлежит к коллоидным системам, твердеющим за счет коагуляционного структурообразования  при сушке, а для цемента характерны реакции гидратации и гидролитической диссоциации, взаимное влияние добавок из этих материалов на процессы твердения будет отражаться в основном только на большей или меньшей (в зависимости от концентрации) дефектности конечной структуры.

То есть другими словами минеральное и торфяное связующее химически не реагируют друг с другом, а если и возникают какие-либо химические связи, то они не имеют преобладающего значения и не влияют на взаимодействие компонентов [12]. Исходя из этого положения возможно создание бетонных и цементных растворов на основе гидрофобизованных торфяными добавками вяжущих, которые по своим прочностным характеристикам не уступают образцам из немоди- фицированных материалов. В этом случае необходимо только определить концентрацию гидрофобно-модифицирующей добавки, которая с одной стороны обеспечивала бы достаточно высокую гидрофобность материала, а с другой - не снижала прочность изделия. Применение в качестве основного сырья для получения гидрофобных добавок высокоразложившегося торфа показывает, что при концентрации последних до 3-5 % от массы минерального вяжущего заметных снижений прочности образцов не наблюдается.

Более того, влияние гидрофобно-модифицирующих добавок снижается при твердении растворов во влажных условиях. Это свидетельствует о том, что разработанные модификаторы не принимают активного участия в процессах гидратации, а только сопутствуют им, создавая «водозащитные барьеры» в цементном камне на межструктурном уровне. Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что использование уникальных свойств соединений, извлекаемых при химической переработке органического вещества торфа, позволяют успешно их применять для гидрофобизации цементосодержащих строительных смесей, а также затвердевших растворов (бетонов) на их основе.

Предварительные эксперименты показывают, что использование таких добавок позволяет увеличивать сроки хранения сыпучих строительных материалов без потери их потребительских свойств, в том числе и в неблагоприятных условиях (высокая относительная влажность воздуха, плохо оборудованные складские помещения и т. п.) более чем в пять раз.

В этой связи, перспективным направлением является широкое использование гидрофобно- модифицированных материалов для выполнения ремонтных и отделочных работ, производства бетонов и других конструкционных материалов, а также строительства во влажных климатических зонах.