Гидрофобты бетон - Hydrophobic concrete

Гидрофобты бетон болып табылады бетон бұл суды басады. Ол анықтамада көрсетілген стандарттарға сәйкес келеді су өткізбейтін бетон. Жылы жасалған Австралия 20 ғасырдың ортасында Австралияда миллиондаған текше метр гидрофобты бетон төселді, Азия, және Еуропа, және АҚШ 1999 жылдан бастап. Оның жүздеген құрылымдарда тиімді қолданылуы оның үлкен қабылдануына және өсуіне ықпал етті.^[1][2]

Құрылым

Әдеттегі бетон өте жақсы гидрофильді. Бұл оның күрделі жүйесінен туындайды капиллярлар, бұл бетон плитасы шегінде микрокрек торы арқылы су соратын.^[3] Бұл қатайтылған матрица үздіксіз «бату көзі» циклын жасайды, яғни жоғарыдан су үнемі төменгі биіктікке қарай тартылады. Дарси коэффициенті сұйытылған судың қысым болатын кез-келген кеуектер мен капиллярлар арқылы ағып кету қабілетін айтады. Төменгі Дарси тұрақтысы жоғары сапалы материалмен корреляцияланады.^[4]

Коммерциялық компаниялар гидрофобты бетон жасау үшін кәдімгі бетон қоспасын өзгерту үшін әртүрлі тәсілдерді қолданады, олардың бәрі кеуекті бетон қоспасын қандай да бір жолмен толтыруды көздейді. Кейбір жиі қолданылатын әдістер жатады полимер қалыптастыру, ұсақ дақтарды құю және кристалды формациялар, соңғысы ең кең қолданылатын.

Полимердің түзілуі суда еритін полимердің ион алмасу арқылы полимерленуі арқылы валентті металл иондарымен жұмыс істейді. Ca және Fe иондары резеңкеде ерімейтін бөлшектер түзеді. Бұл ұсақ бөлшектер көшіп, бетонда құрғаған кезде пайда болған ұсақ жарықшақтар мен капиллярларға шоғырланады. Полимерлеу жалғасуда, резеңке тығындар пайда болады және осы су жолдарын біржолата тығыздап, суды сіңіруді де, су өткізгіштігін де айтарлықтай төмендетеді.

Кристалдық технология гидрофобты бетон жасау үшін қолданылады кристалды құрылымдар бетонды қатайту процесінде қалған ұсақ капиллярларда, тесіктерде және басқа ауа қалталарында пайда болады. Бұл түзілу кезінде қосымша өнімдер капиллярлар мен кеуектерде қалыпқа келеді, әдетте жаңадан тазартылған бетон кальций гидроксиді, сульфаттар, натрий карбонаттары, калий, кальций, және гидратталған және суланбаған цемент бөлшектері. Содан кейін бұл кристалды құрылымдар тесіктер мен капиллярларды бітеп тастап, судың ағып кетуіне жол бермейді. Химиялық қоспалар кристалды қоспаларға қоспалар немесе жабындар арқылы қосылғаннан кейін олар судың қатысуымен жанама өнімдермен әрекеттеседі. Содан кейін бұл реакция тері тесігін бітейтін ерімейтін кристалды құрылымды құрайды. Бұл процесс барлық химиялық реакциялар пайда болғанға дейін жалғасады. Жабын ретінде қолданған кезде химиялық реакция химиялық диффузия процесі арқылы жүреді. Бұл жоғары тығыздықтағы ерітіндінің тепе-теңдік пайда болғанға дейін төмен тығыздықтағы химиялық ерітіндіге қарай жылжу процесі. Бетонды суға батыру тері тесіктерінде төмен химиялық тығыздықты тудырады, ал кристалды химикатты жабын ретінде қолдану жоғары химиялық тығыздықты тудырады. Бұл екі сұйықтық ішкі құрылым бойынша тепе-теңдікке жеткенше бетонның ішкі құрылымы арқылы диффузияланады. Бұл процесс аяқталғаннан кейін гидрофобты бетонның кристалды құрылымы аяқталады.^[5]

Қасиеттері

Гидрофобты материал түзудің түпкі мақсаты - азайту полярлық туралы молекулалар. Себебі су молекулалары өте полярлы, олар ішінара оң немесе жартылай теріс зарядтарға оңай тартылады. Бейтарап бетінде су молекулалары топтасып, бір-бірін өзіне тартып, шар тәріздес су тамшысын жасайды. Содан кейін бұл тамшылар бетонның капиллярларына сіңіп кетудің орнына бетон бетінен булануы мүмкін. Гидрофобты бетонда қолданылатын кристалдардың нақты құрылымы мен құрамы көпшілікке мәлім емес; оның қасиеттеріне байланысты, бірақ оны полярлы емес молекула деп санауға болады.

Суды тойтару қасиеті гидрофобты бетонға су тамшыларында еріген бөлшектердің ластануын болдырмауға мүмкіндік береді. Кристалдардың өзі полярлы емес болғандықтан, кристалдар мен еріген оттегінің арасында өзара әрекеттесу аз болады. Бұл бетонға төзуге мүмкіндік береді арматура темірдің темірі бар бетонның беріктігін жиі бұзатын тат. Стандартты тауарлық бетонның орташа су сіңіргіштігі 4-10% құрайды. Керісінше, гидрофобты бетон орташа алғанда 0,3-1% құрайды.

Гидрофобты бетонның ескерілмеген қасиеті оның ауадағы ылғалдылықты басу қабілеті. Сұйық судан айырмашылығы, ауадағы су молекулалары жоғары кинетикалық энергиямен қозғалады және ақыр соңында газ тәрізді түрінде болады. Гидрофобты бетондағы кристалды құрылымдар ылғалдың бетон капиллярлары арқылы қозғалуын болдырмайтындай ықшам.

Өңдеу

Гидрофобты бетон екі санатқа жататын әртүрлі тәсілдермен шығарылады; жабындар немесе қоспалар. Екеуі де кристалды құрылымдардың судың пайда болуына мүмкіндік береді.

Қаптау процесі арқылы гидрофобты бетон жасаған кезде жабынды кеуекті беттерге шашыратылады немесе щеткамен тазаланады. Көп жағдайда ол кәдімгі бетон тақтасына қолданылады, содан кейін коррозиялық процестен өтіп, бетонның капиллярларының көп бөлігін ашады. Бұған судың беткі қабатын шамамен 3000-4000 фунт деңгейінде жару арқылы қол жеткізуге болады. Құмды үрлеу және қышқылмен ойып өңдеу де қолайлы процестер болып табылады. Су қосу - келесі қадам. Оны тігінен немесе көлденеңінен қолдануға болады, бірақ температура 33 градустан төмен болмауы керек Фаренгейт тоңып қалмас үшін. Сондай-ақ шамадан тыс буланудан аулақ болу керек. Булану жылдамдығы жоғары аудандарда бұл процесс көбіне температура салқындаған кезде бір түнде жүреді. Тері тесіктері мүмкіндігінше сумен қаныққаннан кейін, жабын қолданылады. Гидрофобты химиялық заттар ұнтақ түрінде болады және оларды щеткамен жағу үшін ұнтақтың бес бөлігінен екі бөлігіне дейін сумен араластырады. Бүріккіш қолдану үшін ұнтақтың бес бөліктен үш бөлікке дейінгі арақатынасы. Жабын бір шаршы алаңға 1,25-1,5 фунт аралығында қолданылады және бүкіл беті жабылғанша жалғасады. Егер беткі қабат басқа қабатты қажет етсе, оны гидрофобты қоспаны алғашқы қолданғаннан кейін қырық сегіз сағат ішінде қолдану керек. Бетонды қолданғаннан кейін, оны қолданғаннан кейін екі-үш сағаттан кейін ылғалды ортада емдеу керек. Бұған бірнеше күн бойы бетіне күніне кем дегенде үш рет су бүрку арқылы қол жеткізіледі. Булануды бәсеңдететін заттар да уақытша қолданылады. Климатқа байланысты емдеу процесі ұзаққа созылуы мүмкін және жиі сулануды қажет етеді. Бетонды емдегеннен кейін, процесс аяқталғанға дейін екі-үш апта отырады.

Гидрофобты бетон қоспаны қолдану арқылы жасалғанда, гидрофобты химиялық қоспалары бар ұнтақты араластыру процесінде қосады. Басқаша айтқанда, ол бетон төселген кезде бетон қоспасына қосылады, әдеттегі мөлшер бетон қоспасының екі-үш пайызын құрайды. Су пакеттік процестің бөлігі болғандықтан, қосымша емдеу процесі қажет емес. Бұл тәсіл оңайырақ және аз еңбекті қажет етеді, бірақ оны жаңа бетон төселген кезде ғана қолдануға болады.^[6]

Қолданады

Гидрофобты бетонды кәдімгі бетонмен бірдей қолдануға болады, көбінесе кәдімгі бетонды жөндеу қауіпті болса немесе құрылымның зақымдануы өте зиянды болса. Туннель жұмыстары гидрофобты бетонның негізгі қолданылуы болып табылады, өйткені жерасты жөндеу қиын және қымбатқа түседі.^[7] Бұл сонымен қатар төменде орналасқан ғимараттар мен тротуарларға іргетас қалау үшін ең жақсы таңдау су қоймасы.

Гидрофобты бетонды су астында пайдалану теңіз объектілерінде басты қолдану болып табылады. Бассейндер мен тоғандар құру үшін суды ұстау үшін жиі қолданылады. НАСА бассейнді салу үшін гидрофобты бетонды ғарышкерлерді Айда жүруге үйретуге пайдаланды. Гидрофобты бетон сондай-ақ жаңбыр немесе жаңбыр лужына ұшырайтын қосымшаларда қолданылады, мысалы, жасыл шатырлар, басқа шатырлар, тұрақ құрылымдары және плазалар.

Артықшылықтары

Гидрофобты бетонды қолданудың көптеген артықшылықтары арасында ол орнату уақытын қысқартады және өзіндік құнын төмендетеді. Гидрофобты бетонды пайдалану өнеркәсіптік жобаның жұмыс уақытын қысқартуы мүмкін, себебі қалыпты бетон коррозияға төзімділік кезеңімен қатар гидрооқшаулағыш кезеңді де қамтиды. Гидрофобты бетонмен коррозияға төзімділік және гидроизоляция бір уақытта жасалады.

Сол сияқты уақытты қысқарту орнату шығындарын азайтады. Тұрақты, мембраналық бетонның бағасы бір шаршы фут үшін шамамен 5 АҚШ долларын құрауы мүмкін, дегенмен бағаға байланысты әр түрлі болуы мүмкін. Гидрофобты бетонды монтаждаудың бір сатылы процесі бір шаршы фут үшін 3,20 АҚШ долларын құрайды. Мұндай үнемдеу Калифорнияның оңтүстігіндегі Hycrete компаниясы хабарлағандай, жоба барысында тез арада жиналуы мүмкін.

1998 жылы тек Батыс Еуропада гидрофильді цементті жөндеуге шамамен бес миллиард доллар жұмсалды. Жөндеу жұмыстарының көп бөлігі қалалық жерлерде су коррозиясының бұзылуына байланысты қажет болды. Су коррозиясы аз немесе мүлдем болмағандықтан, гидрофобты бетон кәдімгі бетонға қарағанда жақсы сақталады, ол әдетте бірнеше жылдан кейін тозған және ескірген көрінеді.

Экологиялық тұрғыдан гидрофобты бетон да пайдалы, себебі ол «жасыл». Оның қайта ұсақталу мүмкіндігі оны оңай қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Кәдімгі бетонды қайтадан ұсақтауға болатындығына қарамастан, бұл өте қымбат процесті қажет етеді, бұл көбінесе бетонның полигонға түсетіндігін білдіреді. Гидрофобты бетонның бұл артықшылығы оны болашақ жобаларда үнемді қайта пайдалануға мүмкіндік береді.

Кемшіліктері

Гидрофобты бетонның кейбір жағымсыз жақтары қолдану процесінде туындайды. Жабын ретінде қолданған кезде, ол материалға тек 12 дюймге дейін ене алады. Сондай-ақ, жабу процесінің өзі өте көп еңбекті қажет етеді. Егер құрылым 12 дюймнен қалың болса немесе бұл үлкен аумақтағы жоба болса, қоспаны қолдану тәсілі жақсы нәтижеге ие болар еді.

Гидрофобты бетон алу үшін баламалы кристалды технологияны қолдану су болған кезде ғана мүмкін болады, өйткені жабынды қолданар алдында бетті мұқият сулау керек.^[8]

Әдебиеттер тізімі