Гидрофобизирующие добавки

Они состоят из молекул резко асимметричного, как говорят химики, «дифильного» строения. Одна их часть (полярная) хорошо смачивается водой, другая (углеводородная) — не смачивается, т. е. гидрофобна.

В итоге такие добавки, адсорбируясь полярными группами на гидрофильных поверхностях, покрывают их гидрофобным молекулярным слоем.

Гидрофобизирующие добавки наряду с минеральными применяются в бетонах и растворах с древних времен. Основной причиной их введения была необходимость повышения водостойкости извести, являвшейся в течение тысячелетий основным вяжущим, путем придания ей водоотталкивающих свойств. Использовались, в частности, свиное сало, коровье молоко, куриные яйца и другие продукты, содержащие жиры.

Современные гидрофобизирующие добавки: кремнийорганические жидкости (ГКЖ-10; ГКЖ-11; ГКЖ-94); кубовые остатки синтетических жирных кислот, некоторые жиры, асидол, мылонафт и т. д. На их применении основано получение гидрофобного портландцемента, не теряющего активности при хранении, и гидрофобизация многих строительных материалов.

Гидрофобизирующие добавки могут не только вводиться в бетонную смесь (объемная гидрофобизация), но и наноситься на поверхности затвердевшего бетона (поверхностная гидрофобизация). Это предоставляет возможность улучшения свойств бетона в уже изготовленных конструкциях, например морозостойкости, результаты определения которой нередко становятся известными только через длительное время.

При введении в бетонную смесь добавки сорбируются на зернах цемента, поэтому замедляют схватывание и в ряде случаев твердение бетона. Они пластифицируют бетонные смеси, но, в отличие от пластификаторов, тошие смеси в большей степени, чем жирные. Существуют два объяснения. Согласно первому, это происходит за счет вовлечения воздуха. Воздушные пузырьки увеличивают объем теста и облегчают перемещение зерен заполнителей (эффект шарикоподшипника, особенно существенный для смесей с низким содержанием цементного теста). Согласно второму, предполагается возникновение «слоев скольжения» между гидрофобными молекулами, адсорбированными на поверхности твердых частиц (подобным образом объясняют действие машинных смазок).

В состоянии покоя смесь с гидрофобизирующими добавками выглядит вязкой и даже жесткой. Но при динамических воздействиях (перемешивание, вибрация) она резко пластифицируется. Иными словами, эти добавки придают смеси повышенную тиксотропность.

В затвердевшем бетоне молекулы добавки располагаются на стенках пор и снижают водопоглощение бетона. Это повышает коррозионную стойкость и морозостойкость бетона. Последняя увеличивается и благодаря вовлечению воздуха, трансформирующегося при твердении бетона в воздушные поры.

Влияние гидрофобизирующих добавок на прочность бетона зависит от соотношения их пластифицирующего действия, позволяющего снизить расход воды, и воздухововлекающего эффекта, а также возможного тормозящего влияния добавок на процессы твердения бетона.

Критерием эффективности гидрофобизирующих добавок является снижение водопоглощения бетона не менее чем в два раза.