Повышение гидрофобных свойств ячеистого бетона

ПОВЫШЕНИЕ ГИДРОФОБНЫХ СВОЙСТВ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА
Существующие в настоящее время способы повышения гидрофобных свойств ячеистых бетонов можно разделить на неизменяю шие и изменяющие структуру пористости бетона.К первым относится поверхностная гидрофобиэация бетона жидкостями ГКЖ 0, ГЮК П, ГКЖ 94 29, 36, 02. Однако гидрофобиэация поверхности бетона указанными составами не предотвращает проникновение водяных паров в ограждение и поэтому в качестве пароизоляционной защиты распространения не получила. К этим же способам относится зашита ячеистого бетона пленочными малопроницаемыми покрытиями 72, 05, 07. Эти способы защиты не влияют на особенность ячеистого бетона — высокую проницаемость для газа и жидкости. В случае нарушения целостности пленочного покрытия увлажнение бетона будет происходить так же интенсивно, как и незащищенного.Вследствие больших различий структуры и свойств полимерных покрытий и бетона нанесение их непосредственно на бетонную поверхность приводит к возникновению напряжений в зоне контакта, усадочным явлениям и деформациям пленочного покрытия. Поэтому необходима специальная подготовка поверхности перед нанесением пленочного покрытия. Эта подготовка заключается в создании промежуточного слоя, что увеличивает трудоемкость пленочной зашиты. Кроме того, основным компонентом пленочных покрытий является полимерный материал, что обусловливает интенсивное старение пленок и потерю ими защитных свойств. Обычно долговечность пленочных покрытий не превышает 0 лет. В связи с этим более рациональными представчяются способы повышения гидрофобных свойств ячеистого бетона, предусматривающие изменение структуры его пористости: пропитка гидрофобными составами на заданную глубину и введение в ячеистобе тонную смесь на стадии ее приготовления гидрофобных добавок, т.е. гидрофобизация всего объема бетона. Пропитка бетонов с целью понизить их проницаемость гидрофобными органическим) материалами применяется в строительстве уже несколько десятилетий 03. В последние годы исследуется способ пропитки ячеистых бетонов на глубину 5 20 мм мономерами с последующей их полимеризацией и отверждением в порах бетона 35. Эти работы находятся в стадии разработки.В Уральском ПромстройНИИпроекте исследовали возможности защиты ячеистого бетона путем пропитки его водоотталкивающими составами 49, 79. И.Б. Удачкиным предложена модель пористости ячеистого бетона, позволяющая теоретически решить технологические задачи пропитки этого материала. Он установил, что между воздухопроницаемостью ячеистого бетона и радиусом сквозных пор имеетси закономерная зависимость. Сложная система сообщающихся капилляров переменных радиусов и направлений была условно заменена «эквивалентными» капиллярами. «Эквивалентный» радиус рассчитывали по результатам пропитки бетонов с известным показателем воздухопроницаемости. Модель пористости ячеистого бетона представлена как совокупность пучка сквозных капилляров или одного капилляра и тупиковых ответвлений. Сквозной капилляр обусловливает проницаемость бетона, его радиус соответствует радиусу «эквивалентного» капилляра. Набор радиусов тупиковых ответвлений соответствует распределению пор по размерам в рассматриваемом ячеистом бетоне, а суммарный объем ответвлений — фактическому объему пор в этом бетоне.Эта модель позволила определить степень заполнения пор бетона пропиточным составом и выбрать способ интенсификации процесса пропитки в зависимости от плотности бетона. Например, расчетным путем было определено, что для пропитки ячеистых бетонов с сопротивлением воздухопроницанию менее 00 м2 с МПа кг (бетоны плотностью 500 700 кг м3) целесообразно создавать движущее давление пропиточного состава путем вакуумирования пор бе гона, а для бетонов с большей плотностью — создавать давление на пропиточный состав. Выбор пропиточного материала должен осуществляться не только с учетом его влияния на влагозащитные свойства бетона после пропитки, не и по влиянию его на другие характеристики бетона. Известно, что при пропитке некоторыми веществами (парафином, кремнийор ганическими жидкостями и др.) пропитанный слой бетона г.рн водонасыщении образца растрескивается и отделяется от непрочитанной части. Это объясняется образованием вследствие пропитки четкой плоскости, разделяющей пропитанный и непропитанный бе l. По этой плоскости концентрируются напряжения, вызванные см, что нспронитанное ядро при увлажнении набухает, а пропитанный слой не изменяет объема. Следовательно, для пропитки бетона необходимо применять многокомпонентные или много группопые составы, состоящие из веществ с различной способностью проникать в поры бетона. В зтом случае между пропитанной и непропитанной частью бетона образуется переходный слой с частично пропитанными порами. Этот слой служит буфером и исключает опасную концентрацию напряжений.Многокомпонентные пропиточные составы подбирались по методике УралпромстройНИИпроекта, основанной на определении трещиностойкости частично пропитанных образцов при увлажнении их непропитанного ядра 6. По зтой методике образцы цилиндры диаметром и высотой по 5 см (или кубики со стороной 5 см) высушивают и пропитывают на глубину 0,5 см. В образце просверливают канал диаметром, 8 см, расположенный с эксцентриситетом от оси 0,6 см. Это позволяет создать слабое сечение, в котором прежде всего должна появиться трещина. Нижнее отверстие канала закупоривают пробкой, высота которой равна ширине наименьшего сечения образца. В канал подают воду, поддерживая ее постоянный уровень. Визуально или с помощью оптических приборов наблюдают за появлением трещины в слабом сечении образца. Пригодность пропиточного состава определяют по времени от начала увлажнения до момента образования трещинь: (табл.39).Пропитка битумом БН Ш более чем в 2 раза увеличила перисг времени до образования трещины. Ширина раскрытия трещины настолько мала, что она заметна лишь при использовании оптических приборов. Однако пропитка чистым битумом малотехно логична ввиду его высокой вязкости.Оптимальны составы смесей, содержащих 60 80% петролатума и 40—20% битума БН Ш. Вязкость таких составов в среднем на порядок ниже вязкости битума БН Ш, а трещиностойкость пропитанного слоя близка к трещиностойкости бетона, пропитанного битумом.В табл. 40 приведены средние значения некоторых свойств образцов из газозолобетона и пенобетона плотностью 700 кг м3 при различной глубине пропитки их петролатумно битумным составом. Водопоглощение, морозостойкость и долговечность определяли по специальной методике. Испытывали образцы размером 0x 0x5 см, пропитанные на половину высоты. Образцы погружали в воду пропитанной частью. Водопоглощение определяли после 4 лет хранения этих образцов в воде. Оттаивание образцов при испытаниях морозостойкости по этой методике производилось также при погружении образца в воду пролитанной половиной.При исследовании долговечности непропитанные грани образцов закрывали герметичной обоймой. Пропитанную часть подвергали комплексу воздействий, каждый из которых соответствовал условному году эксплуатации и включал 30 ч увлажнения с одновременным прохождением 0 циклов замораживания и оттаивания в воде по режиму: 3 ч замораживание + 3,5 ч оттаивание. Кроме го го, образцы облучали двумя лампами ПРК 2М в везерометре в течение 80 ч при температуре +55±5°С с одновременным дождеванием и высушиванием.Количественные величины агрессивных воздействий установлены для Среднего Урала на основании натурных исследований и обработки метеоданных.Непропитанные образцы начали разрушаться после трех и полиостью разрушились после прохождения пяти комплексов воздействий. Образцы, пропитанные на глубину 3 6 мм, начали разрушаться после 7 9 циклов, а при глубине пропитки 0 мм и более не изменили своих свойств даже после 35 комплексов воздействий. Таким образом, пропитка ячеистого бетона петролатумно битум иым составом на глубину 0 5 мм увеличивает долговечность ячеистого бетона, подвергающегося непосредственному действию влаги, не менее чем в 7 раз.У панельных стен независимо от температурно влажностного режима внутри помещения цокольная часть находится в особо тяжелых условиях эксплуатации. Эта часть стены подвергается усиленному увлажнению в весенний период от тающего снега, причем нередки случаи, когда действие влаги сопровождается гидростатическим давлением. В промышленных зданиях с неорганизованным водостоком цокольные панели интенсивно увлажняются от брызг дождевой влаги. Натурные исследования показали, что у панелей из ячеистого бетона, установленных в цокольной части стены, первые дефекты, вызванные увлажнением бетона, появляются после 3 лет эксплуатации. Результаты испытаний долговечности пропитанных бетонов по комплексной методике позволяют прийти к выводу, что аначогичные дефекты у панелей, пропитанных на глубин;. 0 5 мм, появятся лишь после 50 лет эксплуатации.Технологические параметры пропитки ячеистого бетона (табт. 4) исследовали на лабораторной установке, состоящей из вакуум насоса ВН 46, конденсационной колонки и двух пропиточных ванн. Ванны подогревали электрическим нагревателем с автоматическим регулированием температуры от 20 до 200°С.
Образцы размером 20x20x60 см с влажностью 5% по массе погружали в ванну без пропиточного состава, закрывали ее герметической крышкой и взкуумировали при одновременной подаче пропиточного состава. Затем ванную разгерметизировали и выдерживали образцы некоторое время в пропиточном составе. Исследовали влияние влажности и воздухопроницаемости, продолжительности пропитки, вязкости пропиточного состава, степени вакууми рования бетона на глубину пропитки.Графики на рис. 37 показывают, что формула (4.) с удовлетворительной точностью позволяет определять технологические параметры пропитки. В заводских условиях параметры пропитии оп робывались на опытной установке завода ЖБИ № треста «Строй деталь 70» в Свердловске, рассчитанной на одновременную пропитку двух панелей. Установка состояла из ванны с герметичной крышкой, вакуум насоса, пароконденсатора, системы вентиляции, шлангов вакуумной системы, регулирующих приборов и пульта управления. На дне ванны были расположены электрические нагреватели.
Пропитывали пенобетонные панели серии СТ 02 3 размером, 2x6x0,2 м плотностью 500 и 700 кг м3 на половину высоты. Остальная часть панелей имела доавтоклавную отделку каменными дроблеными материалами или окрашивалась после пропитки. Панели изготовляли за 5—6 дней до пропитки и не подвергали специальной выдержке для высушивания. Влажность их обычно составляла 20—22% по массе, но в отдельных случаях доходила до 24% по массе.
Исследовали три технологические схемы пропитки: с вакууми рованием панелей через специальный горизонтальный технологический канал (первый способ); с вакуумированием внутреннего объема герметичной ванны перед подачей в нее пропиточного состава (второй способ); с использованием конденсационного вакуума, создаваемого в порах бетона за счет разности температур между гидрофобным составом и изделиями (третий способ). Для пропитки использовали два состава: смесь петролатума и битума марки БН Ш в соотношении :0,5 по массе и раствор битума БН 5 в керосине (керосина 0% по массе). Вязкость го состава при 90, 05 и 30°С составляла соответственно 0,08; 0,05;
Лучшие результаты получены при использовании конденсационного вакуума. Этот метод требует большей продолжительности нахождения панелей в пропиточной ванне, но обеспечивает более высокую однородность глубины пропитки (табл. 42).Глубину пропитки определяли но изменению электросопротивления бетона при проникновении в него пропиточного состава 7. Электросопротивление непропитанного бетона в зависимости o влажности составляет в 05 06 Ом, электросопротивление кого же бетона в зависимости от степени насыщения пор петрола умно битумной смесью — Ю8 Ю Ом.Данные табл. 42 позволяют назначить проектную глубину пропитки с учетом возможного отклонения минимальных значений от средних величин. Исследование свойств пропитанного бетона показало, что существенное уменьшение водопоглошения образцов набтюдается при глубине пропитки 0 мм и более (см. табл. 42). Это значит, что в 95% случаев глубина пропитки должна быть не ниже 0 мм и лишь в 5% случаев допускается исключение из этого правила. Используя результаты математической обработки показателей глубины пропитки, получим, что зто условие будет удовлетворяться, если средняя глубина пропитки при третьем способе будет равна 4 мм, втором — 5 и первом — 24 мм. Эти цифры показывают, что третий способ дает большую однородность глубины пропитки. Пропитанные панели были смонтированы в цокольные участки стен ряда зданий (экспериментальная база У рал про метре и НИИпроекта, база механизации треста «Уралмашстрой», склад цветных металлов Уралзлектротяжмаша и др.). В стенах экспериментальной базы Уралпромстройниипроекта пропитанные панели плотностью 500 кг м3 толщиной 20 см устанавливали с заглублением ниже уровня отмостки на 30 см (рис. 38). Панели смонтированы в 1968 г., а эксплуатация здания началась в 70 г.Влажность бетона в пропитанных ячеистобетонных панелях определяли на высоте 7— 0 см над уровнем отмостки (табл. 43). Нз уровне отмостки влажность бетона была выше. Например, в северной панели в октябре 1978 г. влажность бетона на уровне отмостки составляла по слоям толщиной 5 см из помещения 6,2; 2,7:. 5 и 7,5% по массе. Влажность бетона у незащищенных панелей на участках, соприкасающихся с грунтом, достигала 25 35% по массе. Пробы отбирались в октябре, только в 1974 г. пробы были отобраны в июне.
Некоторые технологические параметры, а также надежность способа пропитки ячеистых бетонов для защиты их от увлажнения при гидростатическом давлении воды следует дополнительно тсч нить. В частности, необходимо дополнительно исследовать повеление панелей с пониженной глубиной пропитки, влияние уровня гидростатического давления и длительности его действия, исследовать способы отделки пропитанной поверхности и некоторые другие вопросы. В то же время проведенные исследования показывал перспективность способа защиты панелей от увлажнения пропитк;й гидрофобными составами. Этот способ технологичен, применяемые материалы недефицитны, возможна механизация производства p бот. По данным завода ЖБИ № треста «Стройдеталь 70», себестоимость м2 зашиты панели с двух сторон на высоту 60 см при использовании установки на 2 панели составляет, 37—, 53, а при использовании установки на 6 панелей 0.66—0,8 руб. в зависимости от вида пропиточных материалов. При этом расходы по содержанию оборудования брались в размере 84%, цеховые 75,8% и общезаводские 45,6%.Исследования, проведенные в УралпромстройНИИпроекте г ННИИстроме, а также опыт завода ЖБИ № треста «Стройде тапь 70“ в Свердловске, Белгород Днестровского экспериментального завода ячеистого бетона и Славутского завода силикатных стеновых материалов показал, что пропитка нефтебитумными составами может успешно применяться также для пароизоляционнс зашиты панелей из ячеистого бетона 25, 90, 97.
Газобетон Пенобетон Пазоэолобетон Газобетон пропитанный Пенобетон пропитанный Гаэоэолобетон пропитанный Кумароно каучуковое покрытие Хлоркаучуковое покрытие сипе. Коэффициент воздухопроницаемости определен по ГОСТ 2 S52.5—77 при разности давлений воздуха по обе стороны образца 0,3—0,5 МПа. Плотность исследованного газобетона до пропитки составляла 600, пенобетона 500 и газозолобетона 700 кг м3. По показателям паровоздухопроницаемости пропитанный ячеистый бетон аналогичен высококачественным пленочным пароизоляцион. покрытиям. Изменяя глубину пропитки изделия, можно пол члть защитные слои с различным сопротивлением паро и воздухо проницанию.Долговечность пароизоляционной пропиточной защиты исследовали по специальной комплексной методике. Агрессивные воздействия были представлены в виде комплекса, один цикл выпот иемия которого моделировал годичную эксплуатацию бетона с зашитой. Учитывали следующие агрессивные воздействия: кислород и углекислый газ воздуха, тепловой поток, свет, влагу. Количест иенные характеристики зтих факторов были определены расчетным путем яля условий эксплуатации стен зданий с влажностью воздуха 75 95% при температуре помещений 5 25°С в центральном районе европейской части СССР.Цикл испытания, соответствующий году эксплуатации, состоял из 40 ч фильтрации через образцы влажного воздуха при разрежении 0, 3 0, 6 МПа. Это обеспечивает прохождение через м бстона за один цикл 85 м3 влажного воздуха. Влагосодержаниг воздуха должно быть не менее 20 г м3. Одновременно защищенная поверхность образцов облучалась инфракрасными и ультрафиоле юными лучами с помощью облучателя М 7 8 при температуре воздуха в помещении 24—26°С и температуре защищенной поверхности до 35°С.После 40 ч испытаний образцы в течение 8 ч подсушивали до начальной влажности (5—7% по массе) при относительной влажности 50% и одновременно карбонизировали углекислым газом 00% ной концентрации. После этого повторяли цикл комплекса воздействий. В ходе испытаний через каждый цикл контролировали воздухопроницаемость пропитанного слоя бетона и изменение средней влажности образцов, а через 0 циклов — паропроницаемость прс • питанного слоя.Испытывали гаэобетонные и газосиликатные образцы размером 2x25x6 см, пропитанные с одной стороны раствором битум; ЬН Ш в керосине на глубину от 4 до 8 мм (табл. 45).Схема испытательной установки показана на рис. 39. Образцы устанавливали в гнезда кассеты вакуум камеры пропитанной поверхностью наружу, закрепляли планками и герметизировали швы мастикой УМС 50. Из внутренней полости вакуум камеры вакуум насосом откачивали воздух. Количество отсасываемого воздуха регулировали специальным краном, а величину разрежения внутри камеры вакуум метром. Облучатель М 7 8, установленный перед образцами, включался одновременно с вакуум насосом. Воздух в помещении перед образцами увлажняли и нагревали устройствами с автоматическим регулированием заданных параметров. Для карбонизации образцы устанавливали пропитанной стороной внутрь камеры, вновь герметизировали швы, а камеру соединяли шлангом с баллоном углекислоты. Влажность воздуха в помещении на период карбонизации снижали до 50%. После 8 ч карбонизации цикл испытания считался законченным. Определение воздухопроницаемости производили на одном и том же образце из партии через каждый цикл испытания. Паропроницаемость образцов проверяли в начале испытания и далее через каждые 0 циклов.Для сравнения одновременно испытывались образцы с покрасочной пароизоляцией из алюминиево битумной краски на основе лака АЛ 77, а также с добавкой в такую краску 0 5% эпоксидной смолы ЭД 6 с отвердителем (табл. 46).У газобетона плотностью 540 кг м, пропитанного битумом на глчбину 0,6—0,7 см, после 25 циклов комплексного испытания, т.е. после 25 условных лет эксплуатации значения сопротивлений паро и воздухопроницаемости снижаются на 8—20% первоначальных. Однако и в зтом случае пароизоляционные свойства такого слоя удовлетворяют требованиям, предъявляемым к пароизоляции конструкций во влажных и мокрых условиях эксплуатации.Сопротивление паро и возцухопроницапию газосиликата, пропитанного битумом на глубину 0,8 см, после 25 циклов испытаний практически не снижается.
Защита на основе лака АЛ 77 утратила пароизоляшюнные свойства через 4 цикла испытаний. Натурными исследованиями установлено, что покраска на основе битумных лаков сохраняет защитные свойства лишь в первые 3 года эксплуатации. Таким образом, результаты испытаний по комплексной методике близки результатам натурных исследований.Можно прийти к выводу о том, что пропитанные нефтебитумом слои ячеистого бетона толщиной не менее 5 мм являются эффективной пароизоляционной защитой конструкций на срок службы. превышающий 25 лет. Эта пароизоляция может выполняться в специальных пропиточных установках или же с использованием эффекта конденсационного вакуума, возникающего в панели при изменении температуры во время ее автоклавной обработки и остывания. В первом случае панель помещают в пропиточт ю ванну, во втором — наносят гидрофобный состав на горизонтально расположенную панель перед загрузкой ее в автоклав или непосредственно после выгрузки из автоклава 96. В последнее десятилетие внимание ряда научных коллективов привлекла проблема гидрофобизации ячеистого бетона введением в него добавок на стадии приготовления смеси.В НИИЖБе исследовали добавку битума. Битум вводили кусками в мельницу мокрого помола шлама или в виде эмульсии непосредственно в смеситель газомассы 57, 6Q. В Уральском Пром стройНИИпроекте исследована возможность использования битума в виде порошка, размолотого при отрицательной температуре совместно с добавками, препятствующими слеживаемости молотого битума 95. В МИСИ им. В.В. Куйбышева и Минском НИИСМе испытывали в качестве добавки пиролизную смолу, расход которой составлял до 5% массы сухих компонентов, и установили, что гидрофобный эффект при использовании пиролизной смолы зависит от ее состава 8. Поскольку смола является нестабильным продуктом, то применение ее без дополнительной переработки малоперспективно. В Алма Атинском НИИстромпроекте исследовали влияние добавки в ячеистый бетон природного асфальтита в количестве 0,5—5% по массе сухих веществ 39. При добьзке 3% асфальтита краевой угол смачивания ячеистого бетона достиг 4 против 0° для контрольных образцов. Водопоглошение и паро проницаемость бетона с добавкой асфальтита уменьшаются н£ 40 г, повышается его морозостойкость. В.М. Хрулев и В.В. Еременко гидрофобизировали ячеистые бетоны полипропиленом 27. При расходе добавки 5% по массе сухих компонентов капиллярное водонасыщение газобетона снизилось более чем б 2 раз В указанных исследованиях не уделялось внимания необходимости выявления требуемой степени гидрофобизации ячеистого бе ra, определения сохранности гидрофобного эффекта при дли п лыюй эксплуатации, назначению критерия оценки гидрофобного) ффскта. Между тем зти показатели для объемной гидрофобиза цци ячеистого бетона введением добавок в бетонную смесь должны рассматриваться как основополагающие. Основанием к такому мнению служат результаты анализа возможного характера распределения гидрофобного покрытия по поверхности капилляров цементного камня.Г.Н. Нудель под руководством автора исследовала влияние добавок полимерных гидрофобизирующих материалов на структуру пористости ячеистых бетонов. Полученные данные показывают, что минимальный средний радиус пор, заполняемых этими материалами, составляет (6,9—7) Ю 7 см (69 70 мкм). Это значение может быть принято в качестве средней толщины гидрофобной пленки в бетоне. В зтих же исследованиях была определена удельная поверхность стенок пор в бетоне, включая поры с радиусом 6.9 0 7 см. Она составила 45 м2 г. При плотности смол 0,5 г см3 расход добавки на м бетона плотностью 700 кг м при условии сплошного покрытия стенок пор слоем добавки толщиной 70 мкм будет равен: 7 0~7 0,5 45 04 7 05 =, 02 05 = 02 кг. Очевидно, что такая добавка приведет к значительным технологическим трудностям при изготовлении бетона и будет неэффективна по экономическим соображениям. Следовательно, изучение объемно гидро фибизированного ячеистого бетона должно проводиться исходя из предпосылки о несплошном — прерывистом расположении гидрофобного слоя на внутренней поверхности капилляров.В зтой связи особую важность приобретает вопрос о требуемой степени объемной гидрофобизаиии ячеистого бетона в зависимости от условий эксплуатации. Может ли быть достигнута требуемая степень гидрофобизации при прерывистом распределении добавки на поверхности капилляров?Немаловажен также выбор критерия, которым оценивается гидрофобный эффект. Водозащитная способность бетона характеризуется водопоглощением, капиллярным всасыванием, сорбцией, па ропроницаемостью. Какой из зтих показателей должен быть использован для оценки гидрофобного эффекта и каково должно быть численное значение этого показателя?Оценка влияния добавки должна включать также показатели долговременное™ сохранения гидрофобного эффекта. Проникновение влаги в стенки капилляров на незащищенных участках может привести к постепенной потере адгезии пленок к бетону по их периметру, скручиванию пленок и полной потере бетоном гидрофобных свойств.Под требуемой степенью гюрофобизации ячеистого бетона мы понимаем отношение влажности ячеистого бетона при эксплуатации ао влажных условиях к его нормативной влажности при эксплуатации в нормальных температурчо влажностных условиях. Иными словами, зто величина, показывающая, во сколько раз надо уменьшить влажность ячеистого бетона, чтобы привести ее к уровню,нормируемому для конструкций, эксплуатирующихся в нормальных условиях, и таким образом обеспечить конструкциям, работающим при повышенной влажности, влажностный режим, наблюдающийся в обычных условиях.Требуемая степень гидрофобизации бетона определяется расчетом. Она изменяется в зависимости от условий зксплуатации, вида бетона, толщины стены и др. Например, для ячеистого бетона плотностью 700 кг м3 в условиях Свердловска при относительной влажности воздуха в помещениях 75% и толщине стены 40 см она равна, 7, а при плотности 500 кг м3 и толщине стены 26 см — 2.Увлажнение наружных стен, эксплуатирующихся в условиях повышеннной влажности, происходит вследствие диффузии водяного пара через ограждение, сорбции его на поверхности твердой фазы и конденсации в капиллярах. Интенсивность диффузии водяного пара через бетон зависит от его паропроницаемости, а взаимодействие пара с твердой фазой определяется сорбцией водяных паров. Эти два показателя: паропроницаемость бетона и сорбция водяных паров в нем — рекомендуются в качестве критериев оценки гидрофобности бетона. Численные значения зтих критериев для ячеистого бетона плотностью 600 700 кг м3, рассчитанные для условий Свердловска: при относительной влажности 97% сорбция — 0— 2% по массе, паропроницаемость (2, 3,) Ю кг (мс Па). При зтих показателях средняя влажность бетона в панелях во влажных условиях эксплуатации к концу периода влаго накопления не будет превышать 2% по массе, что позволяет применять объемно гидрофобизированные ячеистые бетоны во влажных условиях без ограничений.Требуемая степень гидрофобизация ячеистого бетона для условий Урала достигается введением в бетон добавок смол или битума в количестве 5—7% по массе.
Наиболее изучены технологии и свойства объемнс гидрофоби зированного бетона с добавками битума БН Ш и БН V, инден ку мароновой и стирол инденовой смол, а также комплексной добавки стирол инденовой смолы + ГКЖ 94 (табл. 48). Битум предпочтительнее вводить в виде эмульсии, а смолы в измельченном виде.Натурные исследования влажности объемно гидрофобизирован ного ячеистого бетона проводились на панелях, установленных в стенах формовочного цеха Северского завода ЖБИ 94. В зимний период температура воздуха в помещении составляла 20— 2 °С, а влажность доходила до 90%. Величина зимнего влагонакопления у панелей без добавок составила в первую зиму 8,5%, а во вторую 8,5%. У панелей из объемно гидрофобизированного бетона зти показатели составили 4,6 и 3,5%. После 2 лет эксплуатации влажность бетона в панелях без добавок составила 8,, а в панелях из объемно гидрофобизированного ячеистого бетона — 0,87с по массе, т.е. ниже нормативной.Экономическая эффективность применения панелей из объем ногидрофобизированного ячеистого бетона в сравнении с кера.м зитобетонт. ми расчитывалась при следующих исходных данных:плотность ячеистого бетона с добавками 700 кг м3, керамзитобето 000 кг м 3, толщина стен при одинаковом термосопротивленик у ячеистого бетона 0,3 м, у керамзйтобетона 0,4 м. Удельные капитальные вложения приняты одинаковыми для обоих вариантов Калькуляции себестоимости для панелей изобъемно гидрофоби •шрованного газобетона составлены в соответствии с данными Пермского завода силикатных панелей, для панелей из керамзито бсгона — в соответствия с данными Пермского завода ЖБК 3.Приведенные затраты составили для панелей из объемно гидро фобизированного ячеистого бетона, 29 руб. м2, для панелей из ксрамзитобетона — 6,88 руб м2.В разработке проблемы повышения гидрофобных свойств ячеис) го бетона сделаны лишь первые шаги. Использованные приемы не изменяют фазового состава и структуры новообразований цементирующего вешества, а базируются на введении в бетон в той или иной последовательности гидрофобных добавок, изолирующие кристаллический сросток бетона от взаимодействия с влагой.Коренным решением проблемы улучшения водозащитных свойств ячеистых бетонов явилась бы разработка способов понижения их сорбционной активности не путем введения в бетон добавок, а за счет модифицирования фазового состава новообразований и структуры пористости бетона изменением технологических параметров его изготовления. Однако влияние этих параметров на сорбционные свойства ячеистых бетонов не исследовалось.Автором совместно с канд. техн. наук Г.М. Захариковой обобщены и проанализированы опубликованные в отечественной литературе за последние 30 лет сведения о сорбционных характеристиках автоклавных ячеистых бетонов. Эксикаторным методом со стабилизацией массы над растворами солей или серной кислоты получено более 00 изотерм сорбции этих бетонов (рис. 40). Их анализ показал, что сорбционная активность ячеистых бетонов не зависит от способа образования ячеистой структуры и что нет четкой зависимости величины сорбции от средней плотности бетона.При анализе результатов возник вопрос, почему у некоторых бетонов сорбция завершается в мономолекулярных слоях. Таковы результаты для пенобетонов и пеносиликатов, приведенные в ранних работах В.Д. Астафьевой и А.Т. Баранова, а также в таблицах теплофизических показателей строительных материалов А.У. Франчука. По этим данным, пенобетон и пеносиликат плотностью 700 кг м3 имеют сорбционную влажность 0,8—, 5% при относительной влажности воздуха 40% и гигроскопичность 4—5%. Вероятно такие результаты объясняются недостаточной продолжительностью эксперимента. Статический анализ показал, что закон распределения сорбции при каждой относительной влажности воздуха не является нормальным. Полученные гистограммы указывают на то, что все данные можно представить в виде двух групп верхней и нижней, распределение внутри которых близко к нормальному. В табл. 48 приведены показатели для зтих групп.
Анализ кривой на рис. 4 показывает, что часть испытанных ячеистых бетонов имела при относительной влажности воздуха 97% сорбшгонную влажность менее 0 с по массе и таким образом удовлетворяла требуемым показателям для бетона, предназначенного для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью без какой либо гидрофобизации. Это побудило провести исследование сорбционных свойств ячеистых бетонов ряда заводов. Кривая, видимо, характеризует результаты опыта недостаточной продолжительности.Относительная влажность воздуха.Были исследованы сорбционные свойства шести ячеистых бетонов примерно одинаковой плотности, отличающихся видом исходных материалов, составом и технологией, изготовленных на заводах в Харькове (7), Белгород Днестровске (2), Люберцах (3), Гродно (4), Ступино (5) и Свердловске (6) (табл.49). Для изготовления всех бетонов использовали малоалюминатные порт ландцементы с добавками 5% шлака для бетонов к 3, 5% песка для бтеонов 2 и 4 и 5% шлака для бетона 5. Бетон 6 изготовляли на цементе без добавок, газобетоны на кварцевом песке и смешанном вяжушем — по вибротехнологии, газозолобетоны по литьевой технологии (табл.50).Результаты исследований фазового состава новообразований и анализа микрофотографий продуктов твердения, сделанных на сканирующем микроскопе, приведены в табл. 5. Структуру пористости исследовали методом ртутной поромег рии при максимальном давлении 200 МПа, что позволяло определить объем пор с радиусом,большим 3,75 нм (табл. 52) Для бетонов, 3, 6 на рис. 42 приведены дифференциальные кривые км в области переходных пор. В области макропор кривые этих бетонов показывают распределение объема пор по радиусам более плавное, чем у бетона.
Объем пор с радиусом от 00 до 0 нм у бетонов и 3 одинаков, но характер распределения их по радиусам различен. У бетона 3 центр тяжести объема пор, ограниченных этими радиусами, тяготеет к 0 нм, а у бетона выход за пределы 20 нм.
Объем переходных пор с радиусом до 36 нм можно определить также по уравнению Кельвина, используя изотермы сорбции или гесорбции водяных паров. На рис. 43 приведено распределение объема пор радиусом от, 4 до 0 нм в бетонах. 3 и б, рассчитанное но уравнению Кельвина и изотерме десорбции воды этих бетонов. Следует отметить, что при расчете по этой формуле учитывался не радиус капилляра, а радиус мениска влаги в капилляре. Нескольку толщина полимолекулярных слоев воды может достигать 2 нм, кривые на рис. 43 должны быть сдвинуты по оси абсцисс «право на 4 нм. При этом допущении результаты расчета распределения объема пор по радиусам на основании изотерм десорбции водяных паров будут иметь хорошую сходимость с эксперимен ильными данными, полученными методом ртутной порометрии.Распределение пор по радиусам в интервале радиусов от А дг КЗ им у бетона отличается плавностью. У бетона 3 и особенно у бетона 6 общий объем пор с радиусом, 4— 0 нм значительна превосходит объем этих пор у бетона. Распределение по радиусам этих пор у бетонов 3 и 6 отличается наличием пика (с учетом сдвижки кривых) в области радиусов 6— 0 нм.Наименьшую удельную поверхность (см. табл. 50) имеет бетон. Газозолобетоны имеют примерно одинаковую удельную поЧ верхность, значительно превосходящую удельную поверхность газобетонов.Сорбционную влажность бетонов определяли эксикаторным ме тодом в соответствии с ГОСТ 2852.6 77, выдерживая навески да достижения равновесной влажности над растворами солей и серной кислоты при 8—20°С. После окончания сорбционных испытаний были получены десорбционные характеристики (табл. 53).Бетон имеет сорбционную активность 80% при относительной влажности воздуха 97%. По критериям, обоснованным в pa ботах Уральского ПромстройНИИпроекта, такой бетон может при меняться без дополнительной защиты при повышенной влажности среды 59. Проанализируем отличия технологических параметров изготовления этого бетона, обеспечивших уменьшенную его сорб ционную активность, от газобетонов других заводов. Плотность бетонов примерно одинакова, поэтому она исключается из числа факторов, влияющих на сорбцию.Водотвердое отношение для вибрированных бетонов находится в пределах 0,38—0,42. Прослеживается уменьшение сорбционной;нчажности при уменьшении В Т Бетоны, 3, 4 и б проходили ав тклавную обработку при 0,8 МПа, бетон 2 — при МПа, а бетон. при 0,6 МПа. Длительность изотермической выдержки во всех случаях составляла 8 ч. В то же время режимы подъема и снижения температуры различны. Общее время нахождения бетона в ав гоклаве 6, 4, 2 и 3 ч соответственно для бетонов, 2, 3 к 4. г уменьшением времени нахождения в автоклаве сорбционная влажность бетона увеличивается. Исключение составляет бетон 4, которого время нахождения в автоклаве на ч больше, чем у бетона 3, и в то же время сорбционная влажность бетона не ниже, а выше нежели у бетона 3. Однако В Т бетона 4 на 0,04 выше, нежели бетона 3.
Суммарный расход вяжущего (цемент + известь), отнесенный к единице плотности бетона, равен 0,45; 0,38; 0,36; 0,33 для бетонов, 2, 3, 4 соответственно. С уменьшением удельного суммарном» расхода вяжущего сорбционная активность бетона увеличи нвется.Таким образом, газобетон, имеющий минимальную сорбцион иую активность, отличается от остальных рассмотренных газобетонов повышенным удельным расходом вяжущего, пониженным В Т и увеличенным временем пребывания в автоклаве.Эти обстоятельства связываются нами с наличием в новообра мваниях газобетона, кроме тоберморита и CSH (B), двухкаль нлевого гидросиликата C2SH2, имеющего низкую удельную по иерхноеть. У газобетона отмечено плотное расположение кристаллов в сростке, равномерное распределение переходных пор по радиусам и, наконец, меньшая удельная поверхность при суммарной пористости более высокой, нежели.у бетонов 3 и 4*.
Уменьшение сорбционной активности газобетона позволяет не только расширить область его применения, но и повысить уровень теплозащиты зданий без увеличения толщины стены. Так, по данным Евро Международного комитета по бетону (ЕКБ), увеличение влажности газобетона на % приводит к увеличению его теплопроводности на 0,004 Вт (м2 °С) или в среднем на 2,5%. Практик чески это значит, что бетон при относительной влажности воздуха 75,5% будет иметь теплопроводность на 5 и 2,5% меньше, нежели бетоны 3 и 6. При относительной влажности воздуха 97% разница составит 20 и 42,5%.
Высокая сорбционная активность газобетона, кроме того, удлиняет период эксплуатации, в течение которого в ограждающей конструкции влажность уменьшается до нормативной величины. Это необходимо учитывать при определении экономической эффект тивности уменьшения сорбционных свойств ячеистого бетона

02.08.2008

Комментарии

Повышение гидрофобных свойств ячеистого бетона
Автор: Александр · 21.08.2008 20:54:12
Статья есть, а вот автор кто. Есть вопросы,а к кому обращаться.Откуда статья,где ее можно прочитать полностью, с рисунками и диаграммами,на которые есть ссылки,а их не видно. Спасибо.