Долговечность зданий и сооружений зависит от множества факторов, но наибольшее значение имеет уровень организации защиты строительных конструкций от агрессивного воздействия окружающей среды и, в первую очередь, влаги. На практике применяются два принципиально разных способа решения этой задачи: гидроизоляция и гидрофобизация. Гидроизоляция предполагает создание на поверхности защищаемых конструкций слоя водо- и паронепроницаемого материала определенной (иногда весьма значительной) толщины или пропитку строительных изделий из пористых материалов органическим вяжущим, закрывающим поры. Принцип действия гидроизоляции хорошо известен, существует огромное количество публикаций, посвященных этому вопросу, поэтому мы подробно рассмотрим только второй метод.
Гидрофобизация – резкое снижение способности изделий и материалов смачиваться водой и водными растворами при сохранении паро- и газопроницаемости. Гидрофобные покрытия часто неправильно называют водоотталкивающими, т.к. молекулы воды не отталкиваются от них, а притягиваются, но очень слабо. Гидрофобные покрытия в виде мономолекулярных (толщиной в одну молекулу) слоев или тонких пленок получают обработкой материала растворами, эмульсиями или (реже) парами гидрофобизаторов – веществ, слабо взаимодействующих с водой, но прочно удерживающихся на поверхности. В качестве гидрофобизаторов применяют соли жирных кислот, некоторых металлов (медь, алюминий, цирконий и т.л.), катионо-активные поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также низко- и высокомолекулярные кремнийорганические фторорганические соединения.
Не вдаваясь в суть физико-химических явлений, происходящих в процессе намокания, приведем в качестве примера опыт с двумя капиллярами, погруженными в воду. По обычному капилляру (поры строительных материалов, капилляры древесины) вода, под действием сил поверхностного натяжения, поднимается вверх (иногда на десятки метров). В то же время из капилляров, стенки которых обработаны гидрофобизатором, вода, наоборот, “выталкивается”. Чем тоньше капилляр, тем выше вода может подняться вверх, или “вытолкнуться” вниз.
Остановимся подробнее на наиболее эффективных, долговечных и технологичных составах на основе кремнийорганики (они же – силиконовые или силоксановые).
Все кремнийорганические соединения обладают сравнительно “рыхлой” структурой и не являются препятствием для проникновения одиночных молекул воды (материал “дышит”). Поверхностный углеродный слой начинает “работать” только в тех случаях, когда влага присутствует не в газообразной форме (пар), а в виде гораздо более крупных агломератов (капель и микрокапель), что визуально и выражается как “водоотталкивание”.
В практике строительства чаще всего применяются силиконовые гидрофобизаторы (СГ) на основе:
- алкилсиликонатов калия;
- алкоксисиланов;
- гидросодержащих силоксанов;
- гидроксилсодержащих силоксанов (каучуки).
Только гидрофобизаторы первого типа (алкилсиликонатные) относятся к категории водорастворимых соединений. Следует учитывать, что эти СГ поставляются в виде высокощелочных (рН=14) растворов (содержание воды 50-60%, остальное – алкилсиликонаты калия со щелочью в соотношении = 1:1) и требуют соблюдения соответствующих мер предосторожности. Данный тип является самым дешевым и чаще всего применяется для обычной гидрофобизации на стадии производства строительного материала (вводится вместе с водой затворения). Использование составов первого типа для поверхностной гидроофобизации требует точного соблюдения рецептуры при разведении товарного концентрата до рабочей концентрации (не более 5% по основному веществу). В противном случае возможно появление высолов, обусловленное образованием на поверхности карбонатов и гидрокарбонатов.
Нередко под видом дешевого водоразбавляемого гидрофобизатора потребителю предлагают алкилсиликонат не калия (К), а натрия (Na). Казалось бы, какая разница? И калий, и натрий – щелочные металлы, да и алкилсиликонат натрия в растворе натриевой щелочи (NaOH) значительно дешевле.
Дело в том, что процесс гидрофобизации сопровождается образованием карбоната в результате взаимодействия отщепляемого щелочного металла с двуокисью углерода (углекислым газом). В случае наличия калия – просто карбонат (К2СО3), который частично закрывает поры материала, уплотняя его. При использовании же составов на основе алкилсиликоната натрия образуется карбонат (Nа2СО3). Карбонат натрия в дальнейшем присоединяет на каждую свою молекулу 10 молекул воды, образуя так называемый кристаллогидрат, который в процессе роста (стремясь обрести присущую ему форму) разрушает структуру окружающего материала. Проще говоря, при использовании алкилсиликоната натрия параллельно идут две конкурирующие реакции – гидрофобизации и разрушения.
Неквалифицированное применение этого капризного материала может привести к непредсказуемым, а подчас и плачевным результатам. Например, превышение концентрации алкилсиликоната натрия в рабочем растворе, скорее всего, вызовет образование неуничтожимых высолов и разводов на обработанной поверхности.
К сожалению, известны случаи, когда недобросовестный продавец (умышленно или по незнанию) предоставлял недостоверную информацию о химическом составе гидрофобизатора, поэтому рекомендуется подробно изучить оригинальное описание материала от производителя (а не переработчика или перефасовщика) и самостоятельно определить, подходит ли предлагаемый состав для решения конкретной задачи. Гарантией получения высоких результатов служит приобретение гидрофобизатора у официального представителя компании, производящей (а не перерабатывающей) силиконы. Остальные типы СГ лишены недостатков составов на основе алкилсиликоната, но отличаются повышенной стоимостью. Они поставляются в виде 100% основного вещества (реакционно-способного силикона), разбавляемого перед применением в 10-50 раз. По своей природе чистый силикон не совместим с водой и водными растворами, поэтому в качестве разбавителей применяются органические растворители: этиловый или изопропиловый спирты, уайтспирит, толуол, ксилол, бензин и т.п. Для того чтобы использовать в качестве разбавителя воду, указанные типы СГ переводят в эмульсионную форму (с концентрацией основного вещества 10-70%), но их проникающая способность при поверхностной гидрофобизации ниже, чем при обработке тех же поверхностей силиконовыми материалами на органических растворителях.
