Гидрофобная защита строительных материалов и изделий с применением атактического полипропилена Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 577.334

КРЮЧКОВ ЕВГЕНИЙ НИКОЛАЕВИЧ, канд. техн. наук, доцент, kruchkoven@mail. ru

Белорусская государственная сельскохозяйственная академия,

213410, Республика Беларусь, Могилевская обл., г. Горки, ул. Мичурина, 5, ДЕБЕЛОВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА, канд. техн. наук, доцент, mackevichn72@mail. ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2,

ЗАВЬЯЛОВА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА, ст. преподаватель,

mackevichn72@mail. ru

Томский государственный университет,

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36,

ЗАВЬЯЛОВ ПАВЕЛ БОРИСОВИЧ, студент, mackevichn72@mail. ru Национальный исследовательский Томский политехнический университет,

634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

ГИДРОФОБНАЯ ЗАЩИТА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ АТАКТИЧЕСКОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА

Предлагается в качестве гидрофобизатора строительных материалов и изделий применять модифицированный атактический полипропилен. В статье также определены значения кинематической вязкости композиций в зависимости от концентрации модифицированного атактического полипропилена. Приведены расчетные и экспериментальные данные параметров адгезии, которая является одной из важнейших характеристик, определяющих качество гидрофобной защиты.

Ключевые слова: гидрофобная защита, гидрофобизаторы.

KRYUCHKOV, EUGENIY NOKOLA YEVICH, Cand. of tech. sc. assoc. prof., kruchkoven@mail. ru

Belorussian State Academy of Agriculture,

5 Michurin st., Gorky, Mogilevskaya area, 213410, Belorussia,

DEBELOVA, NATALIA NIKOLAYEVNA, Cand. of tech. sc., assoc. prof., mackevichn72@mail. ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2 Solyanaya sq., Tomsk, 634003, Russia,

ZAVJYALOVA, ELENA NIKOLAYEVNA, senior teacher, mackevichn72@mail. ru Tomsk State University,

36 Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia,

ZAVJYALOV, PAVEL NIKOLAYEVICH, student, mackevichn72@mail. ru Tomsk Polytechnic University,

30 Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia

© Е.Н. Крючков, Н.Н. Дебелова, Е.Н. Завьялова, П.Б. Завьялов, 2011

HYDROPHOBIC PROTECTION OF BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS USING ATACTIC POLYPROPYLENE

Modified atactic polypropylene is suggested to be used as hydrophobisator of building materials and products. The values of kinematic viscosity of compositions depending on concentration of modified atactic polypropylene have been determined. Adhesion is one the most important characteristics, determining the quality of hydrophobic protection. Calculation and experimental data of adhesion parameters have been given.

Keywords: hydrophobic protection, hydrophobisators.

Одной из важнейших проблем в строительстве является повышение долговечности зданий и сооружений, снижение затрат на их ремонт. Большинство строительных материалов обладают высокой пористостью и подвержены набуханию за счет капиллярного всасывания воды. Вода растворяет кристаллы солей, что при переменном увлажнении и высыхании нарушает структуру материалов и снижает их прочность. В результате растворенные в воде соли выходят на поверхность строительной конструкции и образуют на ней пятна -высолы, которые ухудшают внешний вид здания и нарушают его теплообмен. Вода - главный враг строительных материалов [1]. Вода при замерзании увеличивается в объеме до 10 %, что создает в порах материалов, пропитанных водой, давление свыше 200 МПа. Самые прочные из строительных материалов, такие как бетон, кирпич и даже природный камень, не в силах противостоять такому внутреннему давлению без образования микротрещин [2].

Одним из эффективных гидрофобизаторов является атактический полипропилен.

Г идрофобизирующий состав атактического полипропилена является совершенно уникальным материалом. Он рекомендуется для поверхностной и объёмной обработки бетона, силикатного кирпича. Атактический полипропилен, в отличие от обычных гидрофобизаторов, может использоваться при обработке влажных материалов. Например, в случае работы на сложной поверхности или в условиях, когда ее практически невозможно подсушить: на чердаках, в подвалах [3, 4, 5].

Атактический полипропилен является побочным продуктом при производстве полипропилена. В настоящее время отечественные производители полипропилена утилизируют этот продукт.

Одним из основных факторов, влияющих на проникновение раствора гидрофобизатора в объём обрабатываемого материала, является вязкость раствора, зависящая от концентрации вещества гидрофобизатора и размера пор строительного материала (рис. 1).

Кривая графика (рис. 1) показывает, что существенные изменения в структуре композиции наблюдаются в пределе концентрации 12-16 % масс. При этих концентрациях смесь представляет собой более твёрдую консистенцию. Условная вязкость раствора атактического полипропилена возрастает с повышением концентрации, причём это возрастание наблюдается в интервале небольших концентраций (таблица). Как известно, на форму молекулы мономера в растворе влияет природа растворителя. Чем лучше атактический по-

липропилен растворён в данном растворителе, чем более он сольватирован, тем меньше участки молекулярной цепи взаимодействуют друг с другом, тем более вытянуты молекулы мономера и тем выше вязкость раствора.

С

4 О а 10 12

Концентрация, г

Рис. 1. Зависимость кинематической вязкости раствора от концентрации атактического полипропилена

Плотность раствора атактического полипропилена определялась с помощью ареометра при увеличении концентрации атактического полипропилена с 2 до 16 г. По результатам выполненных экспериментов можно сказать, что при изменении концентрации с наибольшей степени изменяется вязкость раствора, именно вязкость раствора в наибольшей степени будет влиять на глубину проникновения раствора гидрофобизатора в поры обрабатываемого материала (рис. 2).

Р

Концентрация, г

Рис. 2. Зависимость плотности раствора от концентрации атактического полипропилена

Значения параметров адгезии модифицированного атактического полипропилена средней окисленности, растворенного в низкомолекулярном конденсате, к поверхности цементного камня в зависимости от его концентрации

Параметры ^отр-10-3 Готр-10-3 WV10-2 WV-10-2 f

Концентрация модифицированного атактического полипропилена 12 %

Цементный камень 1,8 ± 0,1 4,5 ± 0,3 21,3 ± 0,4 42,5 ± 0,4 -21,2 ± 0,7

Концентрация модифицированного атактического полипропилена 14 %

Цементный камень 2,1 ± 0,2 5,3 ± 0,5 26,5 ± 0,5 52,9 ± 0,9 -26,4 ± 0,7

Концентрация модифицированного атактического полипропилена 16 %

Цементный камень 2,4 ± 0,3 6,3 ± 0,7 64,6 ± 0,8 129,1 ± 1,4 -64,5 ± 1,1

Концентрация атактического полипропилена 100 %

Цементный камень 8 ± 0,2 20 ± 0,8 21,5 ± 0,7 248,4 ± 1,3 -226,9 ± 1,3

Примечание. F0Tp = ma - сила отрыва; W0Tp = F0Tph / S - адгезионная прочность, Дж/м2;

^адг = F ——cos в) - работа адгезии, Дж/м2; WKm = 2№’вдг / (1 + cos ©), - работа когезии, Дж/м2; b

f = ^адг - WKQT - коэффициент растекания капли, Дж/м2; h - толщина пленки, м; S - площадь поверхности пленки, м2; b - ширина пленки, м; © - угол смачивания, градус.

Применение атактического полипропилена гидрофобизатора - прямой путь увеличения долговечности и повышения эксплуатационных свойств строительных конструкций. Глубина проникновения гидрофобизирующего состава тем больше, чем выше пористость обрабатываемого материала. Стенки пор и все частицы материала, соприкасающиеся с гидрофобизатором, обволакиваются невидимой тончайшей водоотталкивающей пленкой. Обработанный материал теряет способность смачиваться водой и капиллярно ее всасывать.

Следует отметить, что адгезия гидрофобного материала к поверхности твердого тела является одной из важных характеристик, определяющих качество гидрофобной защиты. Результаты экспериментальных исследований представлены на графиках, из которых видно, что наиболее высокая адгезионная прочность пленки атактического полипропилена наблюдается при концентрации 16 г (рис. 3).

Рис. 3. Нанесение атактического полипропилена на поверхность бетона:

1 - концентрация 16 г; 2 - концентрация 10 г; 3 - концентрация 8 г; 4 - концентрация 2 г

Оптимальная концентрация атактического полипропилена составляет 16 % масс. При этой концентрации адгезионная прочность является максимальной.

Отрицательное значение коэффициента растекания капли указывает на взаимодействие пленки атактического полипропилена с поверхностью подложки. Этот вывод подтверждают расчеты работы когезии, которые превышают значения работы адгезии. Причем с увеличением времени контакта когезионные процессы нарастают.

Как видно, в результате адгезионного взаимодействия на поверхности атактического полипропилена наблюдается уменьшение краевого угла смачивания по отношению к капле воды, что является следствием увеличения его полярности в результате процессов адсорбции и диффузии и свидетельствует о наличии когезионного отрыва.

Библиографический список

1. Синявский, В.В. Материалы для гидроизоляции и гидрофобизации сооружений /

B.В. Синявский // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2003. - № 6. - С. 22-23.

2. Дебелова, Н.Н. Гидрофобная защита капиллярно-пористых материалов с использованием постоянного электрического тока / Н.Н. Дебелова // Вестник ТГАСУ. - 2006. - № 1. -

C. 68-73.

3. Нехорошева, А.В. Научные основы методов и средств безопасной утилизации отходов производства изотактического полипропилена / А.В. Нехорошева // Геоэкология по техническим наукам. - СПб., 2009. - С. 9.

4. Органосиликатные материалы, их свойства и опыт применения. Материалы краткосрочного семинара. - Л., 2000. - 113 с.

5. Экспресс-информация // Строительство и архитектура. - М., 2001. - Сводный том. -Вып. 3. - С. 22-23.