Гидрофобная защита ячеистых бетонов полимерными кубовыми остатками —
На декабрьском Пленуме ЦК КПСС К С. Хрущев в своем докладе указал на важность производства химических материалов, предохраняющих изделия и конструкции от коррозии. Это указание имеет прямое отношение к промышленности строительных материалов, в частности к производству конструкций из ячеистых бетонов.
Как известно, зашита ячеистых бетонов от воздействия воды, что особенно важно для ограждающих конструкций, выполняется чаще всего кремнеорганическимн соединениями. Гидрофобизация этих бетонов предусмотрена полиэтилгидросилоксаном (C2HsSiHO) „ в виде водного раствора, известного под наименованием ГКЖ-94 (гидрофобная крем- пеорганическая жидкость). Довольно широко используются с этой целью также метилсиликонат натрия (CHaSiOONa)n или ГКЖ-Ю и этилсиликонат натрия (C2HsOONa)n или ГКЖ-П.
Однако при современном объеме производства и применения эффективных строительных материалов потребность в гидрофобизаторах столь велика, что кремнеорганические соединения стали дефицитными. Стоимость их еще очень высока. Поэтому изыскание новых, недефицитиых и достаточно надежных гидрофобных материалов — задача очень важная.
Некоторые полимерные соединения или их смеси, в частности так называемые кубовые остатки, образуют при повышенных температурах стекловидную пленку, обладающую адгезией к пористым поверхностям. Кубовые остатки получаются при ректификации в производстве ряда органических соединений.
В Новосибирском инженерно-строительном институте исследовались кубовые остатки завода «Карболит» (г. Кемерово), получаемые при производстве дивинилбеизола, после пятой и шестой колонн ректификации. Они содержат до 25% концентрированного дивинилбеизола, растворенного в бензолах, и до 25% этилстирола, или этилбензола и представляют собой подвижную жидкость буро-желтого цвета с запахом бензола.
Нанесенные иа пористую поверхность любым из известных способов — пропиткой, покраской, пульверизацией,— эти отходы при 120—140°С в процессе термической полимеризации легко образуют тонкую водонепроницаемую пленку, обладающую высокой адгезией по отношению к твердым телам. Пленка не изменяет цвета гидрофобизуемых материалов, не лишает их паропроиицаемости, а по отношению к воде не менее стойка, чем аналогичные покрытия на основе кремнеорганических соединений.
В течение ряда лет нами изучалась возможность применения природных горелых пород Кузбасса для изготовления бесцемеитного газобетона. В состав его входят (в % по весу): известь молотая негашеная—10, гипсовый камень — 5,
шлак доменный гранулированный кислый (Мл=0,8)—10, горелая порода Хорошеборского месторождения — 75. Все компоненты размолоты до удельной поверхности 2500 ± ±250 см2/г. В смесь добавляется порошок алюминия в количестве 500—550 г/м? при водотвердом отношении 0,45. После вызревания в течение 10—12 ч газобетон пропаривается по режиму 3+8+5. Материал вполне морозостоек и атмосферостоек, при объемном весе 750—800 кг/м3 характеризуется маркой 50.
Розовый цвет мелкая и однородная пористость придают материалу схожесть с арткиским туфом. Надо были найти и применять такие гидрофобные покрытия, которые не изменяли бы богатую цветовую гамму газобетона. В качестве таких гидрофобизаторов, кроме кре.мнеоргаников, и было предложено использовать полимерные кубовые остатки.
Опыты проводились с сухими образцами газобетона в виде кубов с ребром 100 «и. Пропитывали образцы по техническим условиям для креммеоргаников—после суточной выдержки при 105-110°С. Наносили гидрофоб распылителем в два слоя На рисунках 1, 2, 3 представлены результаты испытания контрольных (негидрофобизованных) образцов и образцов.
Более показательным является определение сорбционного насыщения влагой (нз воздуха), зависящего от поверхности газобетона Величины сорбционного насыщения для защищенных поверхностей газобетона в два раза ниже, чем для контрольных, причем кубовые остатки действуют так же, как гидрофобные жидкости ГКЖ-10 И ГКЖ-П (рис 2).
Результаты капиллярного водонасыщения еще более показательны— они позволяют выбрать наиболее эффективный для данного материала гидрофобизатор (рис. 3). Метилсиликонат не пропитал стенок капилляров, а этилсиликонат, и в особенности кубовые остатки, создали гидрофобный слой и препятствуют капиллярному всасыванию влаги.
В лаборатории исследовались также физико-механические свойства гидрофобизованных газобетонов и их изменение при водонасыщении и попеременных замораживаниях и оттаиваниях (15 циклов) Установлено, что покрытие гидрофобами значительно повышает механическую прочность газобетонов. Так, метилселиконат натрия повышает величину временного сопротивления при сжатии в среднем на 13,5, этилсиликонат — на 20%, ГКЖ-94— иа 31% и кубовые остатки— на 27″о Изменение физико-механических свойств выражается коэффициентом водостойкости, численно равным отношению механической прочности газобетонов, насыщаемых водой в течение 15 сут., к прочности сухих образцов и коэффициентом морозостойкости характеризующим изменение прочноти при замораживаниях (см таблицу).
Кубовые остатки дивинилбензота при оптимальном режиме полимеризации (тепловая обработка при 140—160°С в течение 3 ч) кроме высокого гидрофобного эффекта повышают прочность, водостойкость и морозостойкость В отличие от них кремнекерамики снижают морозостойкость вследствие различной упругости гидрофобных микропленок.
Натурные испытания гидрофобизованных газобетонов, проводящиеся сейчас в климатических условиях Новосибирска, визуально показывают полную устойчивость материалов.
Покрытие газобетонов гидрофобами перед пропариванием дает наиболее высокие результаты, причем введение некоторых инициаторов полимеризации позволяет увеличить гидрофобный эффект в 1,5—2 раза без снижения физико-механических свойств газобетонов Применение других кубовых остатков, например от производства стирола и метил- акрилата. а также переход на автоклавную обработку не показали наличия гидрофобного эффекта.
Дальнейшие исследования установили возможность не только поверхностной, но и объемной гидрофобизаций газобетона кубовыми остатками. Наилучшие результаты получаются с введением 15—-20% гидрофоба от количества извести. При этом объемное водопоглощение безавтоплавиых газобетонов с 38% снижается до 15—18%, что практически соответствует добавке 25—30 л жидких кубовых остатков на I м3 газобетона.
Таким образом, кубовые остатки дивкпнлбензола как гидрофобы не только не уступают кремнеорганнческим соединениям, но по некоторым показателям даже превосходят их. Применение этих продуктов даст значительную экономию денежных средств и улучшит качество безавтоклавного армогазобетона из глиежей зол ТЭЦ и ГРЭС.