Навигация

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ ДЛЯ СОСТАВОВ ПРОНИКАЮЩЕЙ ИЗОЛЯЦИИ

Проведены исследования по изучению природы поверхности минеральных пигментов оксидного типа. Показано влияние характера их поверхности на гидратационные процессы.

При применении составов проникающей гидроизоляции в реставрационных работах к ним предъявляют высокие требования не только по физико-механическим характеристикам, но и по эстетическим, особенно цветовой гамме, поскольку восстановленные здания и сооружения должны органично вписываться в окружающий ландшафт.         В качестве материалов проникающей гидроизоляции, обладающей уникальными свойствами по восстановлению бетонных и каменных конструкций и приданию им не только повышенных физико-механических характеристик, но и специальных свойств по водонепроницаемости, фунгицидности, коррозионной стойкости, пониженной трещиностойкости  при динамических и статических нагрузках все более широкое применение получили отечественные составы «Виатрон». Такие составы более адаптированы к условиям Украины и с точки зрения химического состава, а также по доступности входящих в него компонентов широкого и  разнообразия модификаций по применению для тех или иных условий. Например для восстановления эксплуатационного срока службы таких сооружений как пирсов и доков, резервуаров питьевого водоснабжения, организации паркингов, высушивания подвальных помещений, восстановления конструктивных элементов на коксо- и других химических предприятиях,  создание теплогидроизоляционных штукатурок для помещений, работающих в сложных климатических условиях, восстановление бетонных и каменных конструкций при воздействии агрессивных сред, в том числе и биологически активных (системы водоотведения, водоочистки, фундаменты и т.п.).

Природа исходных компонентов, их соотношение, формирование определенной макро- и микроструктуры  в материале определяют в конечном итоге эксплуатационные свойства конструкций восстановленных и отреставрированных при помощи составов проникающей гидроизоляции.

При введении в составы проникающей гидроизоляции любых наполнителей необходимо подбирать минеральные добавки таким образом, чтобы при твердении в системе возникало наибольшее количество гетерогенных контактов.

В предыдущих исследованиях было показано, что для повышения структурной прочности свежеотформованных изделий в цементно-песчаные смеси необходимо вводить дополнительно минеральные добавки, имеющие положительный знак заряда поверхности частиц ( СаSO4·0,5H2O, СаSO4·2H2O, Са(OH)2 и др.) с целью создания более прочных гетерогенных контактов с частицами портландцемента [1]. Введение пигментов в цементные системы необходимо производить также с учетом их электроповерхностных свойств с целью формирования наиболее прочной контактной зоны, как с частицами заполнителя, так и продуктами гидратации клинкерных минералов. Наиболее применяемыми пигментами в строительстве являются сухая охра (природный пигмент, состоящий из глинистых минералов, окрашенных гидратированными оксидами железа); сурик железный (природный неорганический пигмент, состоящий из оксида железа (до 70%), глин и кварца); диоксид марганца и оксид хрома. К настоящему времени уже сформулированы основные представления о состоянии поверхности таких материалов [2]. В их строении можно выделить металлокислородный остов и, окружающие его, функциональные группы, связанные с ним межатомными связями, которые образуют слой поверхностных  групп,  например  ОН-групп  ( ОН, ОН ).  Эти группы определяют знак заряда поверхности дисперсных частиц и характеризуют поверхность, как совокупность кислотно-основных центров адсорбции по Льюису и Бренстеду [3]. Нами были проведены исследования знака заряда поверхности частиц пигментов методом сепарации в поле высокого напряжения [4], результаты которых представлены в табл.1.

Таблица 1 — Результаты распределения частиц пигментов по знакам заряда их поверхности

Наименование пигмента

Содержание частиц со знаком заряда поверхности,  %

        « + »         «  —  »         «  о  »
Охра сухая

15

10

75

Сурик железный

70

13

17

Диоксид марганца

81

5

14

Оксид хрома

85

10

5

Из табл.1 видно, что сурик железный, диоксид марганца и оксид хрома, состоящие в основном из оксидов металлов, содержат 70% и более  дисперсных частиц с положительным знаком заряда поверхности, которые соответствуют центрам адсорбции кислотного характера [3,5].  А это, в свою очередь,  определяет их как тонкодисперсные минеральные добавки, способствующие повышению структурной прочности у свежеотформованных изделий за счет увеличения гетерогенных контактов  между частицами кварцевого заполнителя и цементного вяжущего. Кроме того центры кислотного характера являются активаторами гидратационных процессов цементных минералов [3], способствующих увеличению гелевой пористости цементного камня, следовательно повышению в конечном итоге прочности (табл. 2), водонепроницаемости и морозостойкости.

Из табл.2 видно, что при использовании сурика в качестве пигмента в составах проникающей гидроизоляции увеличивается как ранняя прочность ( через 3 часа) за счет образования гетерогенных контактов с частицами цемента и наполнителей, так и конечная по сравнению с контрольным.

Таблица 2 – Повышение прочностных характеристик проникающей гидроизоляции, пигментированной железным суриком

Состав Изменение прочности при сжатии, МПа
 3 часа 1 сутки 3 суток 7 суток 14 суток 28 суток
Контрольный,

 

0,16 7,6 16,3 23,0 37,6 41,5
С добавкой сурика 5%, 0,25 8,7 18,9 24,8 38,4 42,5,
С добавкой охры 5%, 0,14 7,4 15,9 22,8 36,0 40,8

Следует отметить, что частички сурика, как и все пигменты, нерастворимы в воде и следовательно, повышение прочности бетона в конечном обусловлено не образованием химических связей,акислотными центрами адсорбции, определяющими положительный знак заряда поверхности его частиц и являющейся его индивидуальной характеристикой.

Следовательно, при выборе пигментов для составов проникающей гидроизоляции важно знать количество и характер поверхности всех дисперсных частиц, входящих в нее, а также, в конечном итоге и состав продуктов гидратации, чтобы на макро- и микроуровне формировать прочные контактные зоны между наполнителями и продуктами гидратации.

УДК 691.3
Яковлева Р.А., Костюк Т.А., Салия Т.Г.

Литература:

1.Бабушкин В.И., Кондращенко Е.В., Костюк Т.А. Роль активных центров и поверхностных зарядов в формировании структуры цементного и гипсового камня / Вестник НТУ «ХПИ».- Харьков, 2002.- №2.-Т.2.-С.52-60.
2. Алесковский В.Б. Курс химии надмолекулярных соединений . Учебное пособие. –Л., 1990.
3. Сватовская Л.Б., Сычев М.М., Орлеанская Н.Б. Электронные явления при твердении вяжущих// Цемент.- 1980.-№7
4.    Бабушкин В.И., Кондращенко Е.В., Костюк Т.А., Новикова С.П. К вопросу о методологии измерения электроповерхностных свойств частиц в вяжущих системах/ Науково-технічний збірник НДІБМБ та ДНДІСТ.-К.: 2002.- Вып.17 .-С.38-43.
5. Яковлева Р.А., Попов Ю.В., Данченко Ю.М., Быков Р.А. Исследование реологических свойств эпоксиполимеров, отверждающихся при отрицательных температурах // Вісник КНУТД.- 2007.-№4.-С.75-78