ДОСЛІДЖЕННЯ АТМОСФЕРОСТІЙКОСТІ СКЛАДІВ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ВИРОБІВ ІЗ БЕТОНУ

Демидчук Л.Б.
ЛКА, м. Львів


ДОСЛІДЖЕННЯ АТМОСФЕРОСТІЙКОСТІ СКЛАДІВ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ВИРОБІВ ІЗ БЕТОНУ

У реальних умовах експлуатації будівельні матеріали та вироби піддаються комплексній дії значної кількості атмосферних чинників, що значною мірою підвищує їх корозійну активність та може приводити до руйнування. Тому виникає потреба у розробці для них захисних покриттів та кількісної оцінки стійкості їх складів до дії атмосферних чинників [1,2].
Відомо [3], що довговічність та експлуатаційна надійність будівельних матеріалів і конструкцій визначаються стійкістю захисного покриття до дії несприятливих атмосферних чинників, а саме низьких та знакозмінних температур, високої вологості та хімічних реагентів, які знаходяться у робочій атмосфері. Атмосферостійкість покриттів залежить від складу нанесеної на захищувані матеріали композицій, способу їх нанесення, температурного режиму затверднення тощо [4].
Досліджувались шість вихідних композицій захисних покриттів на основі поліметилфенілсилоксану компонентних складів, мас. %: КО-08 - 30…40; Al2O3 - 40…50; ZrO2 - 30…40 із змінним вмістом каоліну, каолінового волокна та шамотного бою.
Запропоновані склади захисних покриттів наносили на попередньо оброблені поверхні шаром товщиною 0,4…0,6 мм. Затверднення покриття проходило при кімнатній температурі протягом 24 годин для досягнення максимального ступеня мікротвердості (не менше 120,0 Н/м2∙106).
Прискорені дослідження визначення атмосферостійкості показали високу ізолюючу здатність покриттів, яка залежить від вмісту та виду наповнювача. Крайовий кут змочування для всіх досліджуваних покриттів більший за 90 градусів, що підтверджує їх високу гідрофобність. Водопоглинання покриттів на залізобетонній поверхні практично у 1,5…2 рази вище, ніж аналогічний показник для бетонної за рахунок нижчої суцільності останньої, що визначається рельєфом поверхні.
Дослідження динаміки змін показників захисної здатності покриттів під дією атмосферних чинників вказує на часткове погіршення їх властивостей, особливо для покриттів, наповнених шамотним боєм, за рахунок їх високої адсорбційної здатності.
Розробленні склади захисних покриттів можна використовувати і в умовах низьких температур. Дослідженням встановлено, що експлуатаційні властивості наповнених силіційорганічних покриттів суттєво змінюються в умовах довготривалої дії низьких температур (експозиція 240 год.; Т = 243 К, підкладка – залізобетон). Для металевих підкладок результати досліджень аналогічні.
Встановлено, що за вказаної температури крайові кути змочування становлять 88...97 градуси, що на 5...17 градусів менше порівняно із аналогічними даними для кімнатної температури. При цьому значення гідрофобних властивостей залежить в основному від вмісту зв’язуючого та наповнювача.
Відносний ступінь екранування, як показник гідрофобності, залежить від тривалості експозиції та складу покриття. Встановлено, що дія низьких температур (мінус 30 °С) незначною мірою впливає на гідрофобність захисного покриття. При цьому, крайові кути змочування зменшуються не більше ніж на 5...17 градусів, а для більшості покриттів перевищують 90 градусів, за рахунок дії мінерального наповнювача, який значною мірою може знижувати дифузію води.
Проведеними дослідженнями встановлено, що при циклічній дії знакозмінних температур значно глибше проходить деструкція покриття, яка впливає на гідрофобність. При цьому крайовий кут змочування під час експозиції тривалістю 24 цикли зменшується на 6...18 градусів, а відносний ступінь екранування – на 0,05...0,11.
Аналізуючи результати досліджень атмосферостійкості покриттів необхідно відзначити, що запропонований метод механохімічного диспергування оксидів та силікатів у середовищі поліметилфенілсилоксану забезпечує формування матеріалу з покращеними ізолюючими та захисними властивостями. Дія атмосферних чинників не викликає глибокого руйнування захисних покриттів. Основні процеси окиснення протікають тільки у поверхневому шарі полімеру без значного зменшення вмісту наповнювача.
Проходження корозійних процесів у поверхневих шарах покриття підтверджується зміною їх шорсткості. При випробовуваннях покриттів у сухому (вологість до 60%) та вологому (вологість 90%) середовищах протягом 1 року встановлено, що максимальне збільшення шорсткості Ra та Rz в залежності від складу захисного покриття, складає 25…48,9%, а максимальний і мінімальний показники шорсткості становлять відповідно 0,683 і 0,487 мкм (у сухих умовах).
Збільшення показника шорсткості візуально підтверджується зміною мікроструктури поверхні захисних покриттів.
Адгезійний контакт з поверхнею залізобетону для всіх досліджуваних захисних покриттів міцний і його руйнування внаслідок дії зовнішнього середовища не виявлено.
Встановлено, що коефіцієнт теплопровідності захисного покриття зменшується з ростом температури за рахунок його спучення та при температурі нагрівання 873 К складає 0,062…0,072 Вт/м ∙ К залежно від складу. Для захисного покриття залізобетону у процесі нагрівання коефіцієнт теплопровідності при нагріванні в інтервалі температур 293…1273 К зменшується у 2,0…2,5 рази, що підтверджує високу теплоізоляційну здатність захисного шару.
Захисні покриття на основі наповненого поліметилфенілсилоксану збільшують міцність на стиск залізобетону та згин у 2,0…2,4 рази при нагріванні залізобетону в інтервалі температур 673…1273 К. Модуль пружності захищеного залізобетону в інтервалі температур 573…873 К у 2,0…2,6 рази вищий, ніж у вихідного.
Враховуючи отримані результати дослідження, можна стверджувати, що композиції на основі наповненого каоліном та алюмінію, цирконію оксидами поліметилфенілсилоксану можна використовувати в якості високотемпературного захисного покриття для залізобетону.
Список використаних джерел: 1. Рыбьев И. А. Строительное материаловедение / И. А. Рыбьев. – М.: Высшая школа, 2002. – 701 с. 2. Чернявский В. Л. Адаптація бетона / В. Л. Чернявский. – М.: Дніпропетровськ: Нова ідеологія, 2002. – 115 с. 3. Свидерский В. А. Защитное покрытие на основе модифицированного полифенилсилоксана / В. А. Свидерский, А. X. Сорсер // Матер. семинара «Прогрессивные лакокрасочные материалы и их применение». – М.: Знание, 1990. – С. 63-67. 4. Машляковский Л. Н. Органические покрытия пониженной горючести / Л. Н. Машляковский, А. Д. Лыков, В. Ю. Репкин. – Л.: Химия, 1989. – 184 с.