Газобетон. Способ объемной гидрофобизации

Высокая влагоемкость и гигроскопичность ячеистых бетонов независимо от технологии производства и способа твердения позволяет применять их только в зданиях с сухими и нормальными режимами. В помещениях с повышенной влажностью применение ячеистых бетонов в настоящее время значительно ограничено. Кроме того, практика показывает, что на строительно-монтажных площадках далеко не всегда создаются благоприятные условия, исключающие увлажнение этих конструкций во время строительно-монтажных работ и транспортирования изделий.
   Какие же факторы влияют на влагоемкость и гигроскопичность ячеистых бетонов?
   Известно, что при твердении ячеистого бетона часть воды затворения идет на гидратацию вяжущего, а большая часть остается свободной. Свободная вода, испаряясь из затвердевшего бетона, образует капилляры, которые часто остаются открытыми. Такие поры, особенно большого диаметра, являются причиной низкой морозостойкости, если они заполняются водой непосредственно при соприкосновении с нею или счет конденсации пара. Вода эта впоследствии замерзает, разрушая материал. Наличие открытых пор является также причиной деформации и разрушении ячеистого бетона, так как способствует развитию в нем в процессе эксплуатации различного рода дефектов структуры.
   Увлажнение материала зависит от способа проникновения влаги. Так, при поглощении влаги из воздуха происходит ее адсорбция и конденсация. И то и другое явление зависит от структуры материала. При соприкосновении с водой наблюдаются смачивание (капиллярный подсос), проникновение влаги под действием гидростатического давления, термодиффузионных и других процессов.
При адсорбции образуется адсорбционный слой воды, который вызывает понижение прочности материала. Этот эффект является обратимым или, во всяком случае, может быть вполне обратимым, так как при исчезновении адсорбированной воды в процессе высушивания восстанавливается первоначальная наивысшая прочность, присущая сухому ячеистому бетону. Однако при адсорбции влаги из воздуха наряду с обратимым эффектом понижения прочности газобетона, капиллярные поры которого частично заполняются водой, возникают еще и необратимые эффекты, ведущие к понижению прочности, а в конечном счете и к полному разрушению ячеистого бетона. Такие необратимые эффекты чаще всего появляются при соприкосновении жидкой фазы (воды) с поверхностью ячеистого бетона.
   Под действием проникающей по капиллярам воды может происходить довольно быстрое растворение даже малорастворимых новообразований. Причина такого необратимого эффекта под влиянием воды, заполняющей поровую структуру, была в свое время установлена П. А. Ребиндером. Она заключается в растворении мест контакта между отдельными кристалликами, сросшимися в кристаллизационную структуру. При этом избыток растворенного вещества как бы переносится через раствор и выделяется в порах на свободной поверхности этих кристалликов, в результате чего видимой потери в весе не будет, но прочность сильно понижается. Характер заполнения ячеистого бетона водой при соприкосновении с ней можно представить себе следующим образом: вода вначале поднимается по более крупным капиллярам и по мере движения отсасывается более мелкими. Такое движение воды или капиллярный подсос в значительной степени зависит от количества капилляров, на концах которых наблюдается перепад давления. В ячеистом бетоне, где капилляры переменного сечения расположены хаотически по всему объему тела, всегда имеются капилляры, ориентированные перпендикулярно направлениям движения жидкости. Эти капилляры не участвуют в подсосе воды, так как в них пет перепада давления. К капиллярам, не участвующим в капиллярном подсосе, относятся также замкнутые (тупиковые) поры.
   Предварительные работы, которые были проведены в НИИЖБ в 1970 г., а также изучение отечественной и зарубежной литературы показали, что кроме защиты поверхности ячеистого бетона, т. е. создания гидрофобной пленки, может быть предложен более радикальный путь борьбы с капиллярным подсосом. При этом долговечность ячеистых бетонов обеспечивается их уплотнением за счет заполнения капилляров нерастворимыми в воде веществами либо создаются условия, при которых стенки капилляров не будут пропускать влагу к новообразованиям.
   Было установлено, что большинство гидрофобизирующих веществ, пригодных для объемной гидрофобизации плотного бетона при обычных способах их введения в смесь, не дают положительного эффекта в производстве автоклавного ячеистого бетона, особенно газобетона.
   В настоящей статье приведены результаты исследования влияния некоторых технологических факторов на капиллярный подсос газобетона, а также характеристики предложенного нами способа объемной гидрофобизации.
   Методика определения подсоса заключалась в следующем. Образцы размером 7X7X22 см высушиваются до постоянного веса и погружаются в воду в вертикальном положении на глубину до 3 см в ванну с постоянным уровнем воды. Торцы предварительно очищают от масла, а боковые стороны призмы покрывают парафином.
   По истечении 1, 3 ,7, 20, 30, 70 и 100 ч с момента погружения призмы взвешивают и по разности веса определяют прирост влаги в весовых процентах в образце. Таким способом определяли кинетику капиллярного подсоса во времени и полный капиллярный подсос.
   Параллельно для выявления эффекта гидрофобизирующей добавки изучался капиллярный подсос в образцах обычного бетона того же состава и объемной массы. Капиллярный подсос газобетона вычислили как среднеарифметическое из результатов испытания трех образцов.
   Для изучения влияния некоторых технологических факторов на капиллярный подсос газобетона, а также для исследования возможности снижения капиллярного подсоса были использованы материалы, химический состав которых указан.
   Капиллярный подсос зависит от количества микрокапилляров, образованных за счет воды затворения. На основании этого можно было ожидать, что с увеличением количества воды затворения при изготовлении ячеистой смеси, т. е. с повышением В/Т, капиллярный подсос должен увеличиваться. Для опытов были изготовлены образцы газобетона с объемной массой 600 кг/м3 и разным количеством воды затворения, что должно было соответствовать водотвердому отношению 0,4; 0.5 и 0,6. Одновременно были изготовлены такие же образцы с объемной массой 600 кг/м3, размером 10Х10Х10см для определения предела прочности при сжатии.
   Наибольшая прочность и наименьший капиллярный подсос характерны для газобетона с водотвердым отношением 0,5. Так, при В/Т, равном 0,5, прочность при сжатии соответствовала 48 кгс/см2, а увеличение веса за счет капиллярного подсоса составляло 26%. При В/Т, равном 0,4 и 0,6, был получен газобетон с прочностью соответственно 41 и 43 кгс/см2, а увеличение веса за счет капиллярного подсоса было равно 33 и 34%.
   Из приведенных данных видно, что эффективность капиллярного подсоса не столько зависит от величины В/Т, сколько от структуры материала. Капиллярный подсос сильно зависит от объемной массы газобетона, доказательством чему могут служить результаты соответствующих исследований.
   C уменьшением объемной массы, т.е. с увеличением количества макропор, полученных в результате взаимодействия извести с алюминиевой пудрой, капиллярный подсос возрастает. Если для объемной массы 970 кг/м3 увеличение веса за счет капиллярного подсоса составляет 16%, то для объемной массы 730 кг/м3 оно доходит до 24%, а для объемной массы 400 кг/м3 — до 50% веса образца.
   Большую роль играет также тепловлажностная обработка. По данным Ф. М. Иванова, с увеличением температуры повышается объем макропор в бетоне, а следовательно, и его проницаемость. Чтобы выяснить, как влияет тепловлажностная обработка ячеистого бетона на капиллярный подсос, были изготовлены две партии образцов газобетона с объемной массой 700 кг/м3 одного и того же состава. В одном случае образцы были подвергнуты провариванию при 95е С при нормальном давлении, а в другом - запариванию. Капиллярный подсос запаренного ячеистого бетона выше, чем пропаренного, на 40—50%.
   Таким образом, данные, полученные нами, также подтвердили закономерность, на которую указывает Ф. М. Иванов.
   В процессе изучения характера капиллярного подсоса в ячеистом бетоне и способов его понижения был предложен новый способ гидрофобизации ячеистого бетона. Он заключается в том, что битум марки 5 или другое инертное нерастворимое в воде твердое вещество с температурой плавления не ниже 50 и не выше 170°С тонко размалывается совместно с известняком или другим минеральным веществом (зола. известь, песок и др). Было установлено, что добавка такой смеси к ячеистому бетону (независимо от вяжущего) в количестве 5% из расчета на чистый битум от веса сухих компонентов бетона снижает капиллярный подсос ячеистого бетона через 1 ч с 19 до 5%, а через 100 ч—с 24 до 10%.
   Особенно эффективна такая добавка к теплоизоляционному ячеистому бетону. Так, например, если через 1 ч контрольные образцы газобетона на смешанном вяжущем с объемной массой 450 кг/м3 увеличились в весе за счет капиллярного подсоса на 25%», а через сутки на 36%», то образцы такого же газобетона, но с добавкой 10% битума увеличились в весе за счет капиллярного подсоса на 4,5 и 9%. Через 100 часов количество впитанной воды в гидрофобизированном образце возросло до 13% веса образца, в то время как контрольные образцы увеличились в весе на 44%.
   Еще больший эффект наблюдается в опытах с теплоизоляционным материалом из газозолосиликата. Если контрольные образцы газозолосиликата с объемной массой 300 кг/м3. в течение суток набирают влаги до93% по весу, то такие же образцы, но с добавкой битума в количестве 8% веса сухих веществ увеличились в весе только на 15%. Количество впитываемой влаги практически не меняется при дальнейшем нахождении образца в воде.
   Чтобы установить, как влияет добавка битума на сорбционные свойства ячеистого бетона, были изготовлены образцы газобетона размером 10Х10Х10 см на разных вяжущих, с объемной массой 600 кг/м3 с добавкой битума и без добавки (контрольные). После автоклавной обработки готовили пластины размером 10Х10Х1.5 см, которые помещали над водой в закрытом эксикаторе.
   Добавка битума в количестве 5% к газобетону независимо от вида нижущего снижает адсорбцию до 30%. Такое же явление наблюдается при испытании газобетона на паропроницаемость.
Интересно отметить, что десорбция влаги из гидрофобизированных образцов газобетона в лабораторных условиях такая же, как и у образцов из негидрофобизированного газобетона. Газобетон. Атмосферная стойкость
Опалубка. "Роддом" для бетонного монолита
Ячеистый бетон. Производство и применение ячеистых бетонов с пониженной объемной массой
Гидроизоляция фундамента. Сделаем подвал сухим
Легкие бетоны на пористых заполнителях

канд. хим. наук Л. М. Розенфельд
инж. Т. Д. Васильева