СПОСОБ ГИДРОФОБИЗАЦИИ ШИФЕРА Российский патент 2004 года по МПК C04B41/50 

Применение различного рода пропиточных составов с целью увеличения долговечности, надежности и водостойкости строительных материалов обусловлено необходимостью защиты их от воздействий внешней среды и сохранения эксплуатационных характеристик в течение длительного времени. Шифер в настоящее время является одним из доступных кровельных материалов. В то же время несмотря на свои достаточно высокие эксплуатационные характеристики и невысокую стоимость по сравнению с другими (металл, металлочерепица, полимерные покрытия и др.) кровельными материалами шифер со временем теряет свои свойства. В основном, это проявляется при эксплуатации шифера во влажной среде и в условиях знакопеременных температур. Вследствие гидрофильности шифера многократное повторение циклов проникновения влаги в поры материала и последующего замерзания воды приводит к потере его механических свойств и водостойкости. В настоящее время для продления срока службы шифера, как и многих других строительных материалов, применяются различного рода защитные покрытия.

Наиболее распространенным способом защиты шифера от проникновения влаги являются различные лакокрасочные материалы. Но будучи по природе своей органическими, эти составы, в условиях естественной эксплуатации кровли, недолговечны, быстро разрушаются и к тому же являются относительно дорогими. Другим распространенным способом защиты шифера является обработка его кремнийорганическими составами типа ГКЖ-11 [1. Пащенко А.А., Воронков М.Г., Михайленко Л.А., Крутицкая В.Я., Ласская Е.А. Гидрофобизация. - Киев: Наукова Думка, 1973, с.239 - прототип]. Эти составы являются более стойкими, чем органические лакокрасочные материалы, но их высокая стоимость ограничивает широкое применение.

В [2. Массалимов И.А., Бабков В.В., Мусавиров Р.С. и др. Заявка №2001115466/03(016225) - аналог] предложен способ гидрофобизации строительных материалов (бетон, газобетон, шифер, тротуарная плитка и др.) водным раствором серы, в котором сера находится в полисульфидной форме и входит в состав полисульфида кальция. При обработке таким составом сера в составе молекулы полисульфида кальция попадает в мельчайшие поры материалов, а в процессе высыхания молекула полисульфида кальция распадается на элементную серу и гидроокись кальция, которая под действием атмосферного углекислого газа превращается в мел. Как показали испытания, элементная сера прочно фиксируется в порах материалов и образует гидрофобную оболочку, препятствующую проникновению влаги внутрь материалов. Соответственно повышаются эксплуатационные характеристики: водонепроницаемость и морозостойкость.

В качестве наиболее близкого аналога может быть принят способ гидрофобизации асбестоцемента с использованием полисульфида натрия [SU 41428 A, C 04 B 41/62, 31.01.1935].

В развитие способов применения серы в целях повышения гидрофобности строительных материалов для шифера был использован взамен водного раствора полисульфида кальция водный раствор на основе полисульфида натрия. Необходимо отметить, что процесс получения полисульфида натрия в чистом виде в водном растворе затруднителен, так как наряду с полисульфидом натрия образуются тиосульфаты, сульфиты, сульфаты и др., которые не вносят своего вклада в процесс гидрофобизации. В то же время попытки выделения тиосульфатов, сульфатов и др. из водного раствора затруднительны. В связи с этим более предпочтительно введение в водный содержащий полисульфид натрия стабилизаторов полисульфидов – полиспиртов (глицерин, этиленгликоли и др.).

Для этой цели был приготовлен водный раствор полисульфида натрия следующим образом. Элементная сера в количестве 150 г, предварительно измельченная в дезинтеграторе, была засыпана в 1 л 15% раствора гидроокиси натрия. Смесь была нагрета до кипячения, и процесс кипячения поддерживали до полного перевода серы в водный раствор, в результате образовывался полисульфид натрия. Для придания устойчивости раствору при высоких концентрациях полисульфида натрия в раствор добавляли полиспирты (глицерин полиэтиленгликоль и др.). Далее раствор был охлажден до комнатной температуры и отфильтрован.

Наряду с вышеприведенным раствором, в котором было принято отношение массового содержания серы и гидроокиси натрия, равное 1:1, были получены растворы, в которых увеличивали содержание серы. Увеличение содержания серы приводило к возрастанию времени, необходимого для растворения серы. Причем, когда отношение серы к гидроокиси натрия превысило 1,60, и появлялась в осадке сера. Так как увеличение содержания серы увеличивало затраты на получение состава и не улучшало показатель водопоглощения испытуемых образцов, для испытаний был выбран раствор, получение которого описано выше.

Процесс гидрофобизации проводился следующим образом. Образцы шифера размерами 1,5×11 см опускали в раствор полисульфида натрия при комнатной температуре и выдерживали в течение 1 и 24 часов. Затем образцы вынимали из раствора и высушивали при комнатной температуре. По прошествии 10 дней образцы подвергали испытаниям на водопоглощение согласно общепринятой методике.

Перед испытаниями все образцы контрольные (необработанные гидрофобизатором) и гидрофобизованные взвешивали, таким образом определяли исходный вес образца М₀. Далее образцы помещали в воду до полного погружения. Часть образцов выдерживали 1 час, другую 24 часа. Пропитанные водой образцы вынимали и сразу взвешивали, так определяли вес M₁. Параметр водопоглощения в процентах определяли как α=(m₁-М₀)·100/М₀. Для определения эффективности гидрофобизатора, наряду с предложенным составом, были испытаны также состав на основе полисульфида кальция, эффективный для бетона, а также широко известный промышленный гидрофобизатор на основе кремнийорганического соединения марки ГКЖ-11.

Результаты приведены в таблицах 1 и 2. Из таблицы 1 видно, что в течение 1-го часа вода вообще не проникает в образец, пропитанный серосодержащей композицией на основе полисульфида натрия. В то время как в непропитанный образец проникает более 10% воды, в образец, пропитанный полисульфидом кальция, около 7%, а в образец, пропитанный ГКЖ-11, 3%. Образцы, обработанные серосодержащей композицией на основе полисульфида натрия и выдержанные в воде в течение суток, поглощают 0,72% воды, что в 10 лучше показателя для полисульфида кальция и в 18 лучше показателя для ГКЖ-11 и в 24 раза лучше показателя для не обработанного гидрофобизатором образца. Здесь необходимо отметить, что при длительном воздействии воды составы на основе серы превосходят состав на основе ГКЖ-11, причем для шифера наилучшим является состав на основе полисульфида натрия. Эксперименты показали, что повторные циклы замачивания-сушки не приводят к вымыванию серы из пор шифера и к ухудшению водостойкости гидрофобизатора, как в случае полисульфида кальция [2], так и в случае серосодержащей композиции на основе полисульфида натрия.

Таким образом, согласно полученным результатам для шифера гидрофобизатор – серосодержащая композиция на основе полисульфида натрия существенно превосходит составы аналогичного назначения и превосходно работает в условиях постоянного гидростатического давления воды и повторения циклов замачивания-сушки.

Изобретение относится к способу обработки шифера водным серосодержащим раствором в целях его гидрофобизации. Способ гидрофобизации шифера включает обработку его с использованием полисульфида натрия. Полисульфид натрия используют в виде водного раствора, приготовленного из предварительно измельченной в дезинтеграторе серы и водного раствора гидроокиси натрия кипячением до полного растворения с последующим введением полиспирта в качестве стабилизатора, охлаждением до комнатной температуры и фильтрованием, а обработку изделий из шифера осуществляют погружением и выдерживанием в течение 1-24 часов. Технический результат: повышение водостойкости изделий из шифера. 2 табл.

Способ гидрофобизации шифера, включающий обработку его с использованием полисульфида натрия, отличающийся тем, что полисульфид натрия используют в виде водного раствора, приготовленного из предварительно измельченной в дезинтеграторе серы и водного раствора гидроокиси натрия кипячением до полного растворения с последующим введением полиспирта, в качестве стабилизатора, охлаждением до комнатной температуры и фильтрованием, а обработку изделий из шифера осуществляют погружением и выдерживанием в течение 1-24 ч.