Способ защиты строительных изделий Советский патент 1980 года по МПК C04B41/28 

Изобретение относится к способам (Защиты строительнык изделий и придания им устойчивости против-коррозии преимущественно под действием кислот и растворов солей. Известен способ защиты от коррозии бетонных резервуаров ,.утем обработки газообразным тетрафторидом кремния fl. Известный способ позволяет повы сить защитные антикоррозионные свойства бетона, но при этом не достигается его водоотталкивающая способность. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности н достигаемому результату является способ защиты строительных изделий, вклю чающий обработку изделия парообразными органосиланами, например, метил- хлорсилзнами в течение 40-v50 мин при 2. Известный способ не позволяет повы сить стойкость против коррозии строите нык изделий, потому что воздействие па рообразных меч илхлг ;C4. па строи- тельн-ые изделия приводит к образованию гигроскопического хлорида кальция, который вызывает разрушение структуры строительного изделия и, кроме того, водоотталкивающих свойств. Цель изобретения - повышение корро- зионной стойкости и прочности изделия независимо от содержания в нем влаги и степени отверждения. Достигается это тем, что в способе защиты строительных изделий, включаю- щем обработку изделия парообразными органоснланами, обработку изделия осуществляют органофторсиланами общей формулы Rn ST Р4-п органический радикал из группы: этильный, метильный, алкенильный, ароматический, а И принимает значения от 1 до 3. Также обработку осуществляют смесью метилфторсиланов, образующихся при фторировании остатков от перегонки продуктов синтеза метилхлорсиланов. При этом обработку осуществляют при нормальных условиях. 37 Описываемый способ осуществляется следующим образом. . Готовую строительную деталь, изготовленную на основе минерального вяжущего щелочной реакции, обрабатывают газообразным или парообразным органофторсиланом общей формулы Rn 5i 4-ц где R представляет собой органический остаток, преимущественно метильный или этильный радикал, а п принимает значе- Ю НИН чисел от 1 до 3, преимущественно 1.

Причем в некоторых случаях обработку производят в присутствии четырехфтористого кремния и/или инертного газа. Через поры газ проникает в строительную деталь и с экзотермическим эффектом реагирует с щелочными составляющими детали с образованием фторидов металлоц преимущественно фтористого кальция, который в противоположность соответствую щим исходным окисям, гидроокисям и углекислым солям полностью устойчив по отношению к воде или водным растворам кислот или солей. Одновременно образуется органополисилокеан, который вследствие, своего гидрофобного действия препятствует проникновению воды. При этом гидрофобизация происходит в значительно большей толщине слоя, чем это может быть достигнуто посредством окрашивания или опрыскивания-с применением силиконового раствора. В противоположность обработки поверхности цемента четырехфтористым кремнием, при которой выделяющаяся вода в свободном состоянии поглощается осаждающейся кремниевой кислотой, реакция органофторсилана с гидроокисями металлов приводит к отталкиванию и выделению воды.

При этом структура в реакционном слое уплотняется таким образом, Что достигается улучшение механических . свойств бетона - повышается его прочность, которая превосходит прочность бетона обработанного четырехфтористым кремнием, при этом степень гиброфоби- зации составляет в среднем 85%.

В качестве органофторсилана может быть использован метилфторсилан. Он может применяться в чистом виде или же совместно с диметилдифторсиланом и/или триметилфторсиланом. Последняя смесь образуется при обработке фторирующим средством остатков, образующихся при перегонке продуктов синтеза метилхлорсилана. Также пригодны и другие низкокипящие органофторсиланы: этилфторсилан, винилфторсилан, пропил-

давлениях. При обработке очень плотного бетона в нормальных условиях без применения давления может быть достиг5 нуто уплотнение смол толщиной от 1 до 4 мм. При этом не имеет (решающего значения в мокром, влажном, воздушносухом или высушенном состоянии находится деталь.

Посредством изменения давления газа, времени обработки, концентрации реакционного газа толщину защитного слоя и, следовательно, степень защитного действия можно менять в заданных пределах.

Способ осуществляют в выложенной кислотоупорным материалом камере или в ломере из пластической синтетической массы, в актоклаве или на ленте камеры

непрерывного действия.

Так как плотность газообразного ор- ганофторсилана больше плотности воздуха, обработку внутренних стенок полых емкостей из бетона или других щелочных строительных материалов, например силосных башен, баков, дымовых труб и т. д. производят путем введения реакционного газа в полую емкость, при этом воздух вытесняется, а емкость закрывают, на- пример, пленкой из полимерного материала.

Пример 1. Из портландцемента ( PZ400), устойчивого к сульфатам 5 портландцемента ( SPZ 300) и шлакопортланццемента (HOZ 225), при применении испытательного песка с фракцией зерен О,О8 ... 1 мм (отношение S|Z 3 н М|2. О,5), изготавливали приз мы с измерениями 10 х 10 х 60 мм. Изготовленные призмы выдерживали в течение 14-21 дня под водой, затем высушивали на воздухе до постоянной массы и непосредственно после этого выдерживали в эксикаторе при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 48 часов в атмосфере метилтрифторсилана. 35 фторсилан или пары более высококипящих органофторсиланов, например бутилфторсиланы, или фенилфторсиланы. Газы или пары могут быть применены в чистой форме или могут быть разбавлены инертным газом. Способ может осуществляться при , комнатной температуре или при повышенной температуре. Обработку можно проиэводить как при атмосферном давлении, так и при более низких или более выссжих Изготовленные указанным способом призмы обрабатывали смесью четырехфт ристого кремния и метилтрифторсилана (3:4) или четырехфтористого кремния, метилтрифторсилана и диметилдифторсилана (3:3,6:0,4). В таблице 1 противопоставлены пределы прочности при сжатиии этих призм с прочностями необразованных призм и призм, обработанных равным образом газообразным чистым четырехфтористым кремнием. Можно сделать вывод, что необработанные призмы обладают наиниз шей прочностью, в сравнении с наивысшей прочностью призм, обработанных газом, содержащим метилтрифторсилан . Увеличение прочности достигает 100 пр центов. Обработка призм указанным выше газом или парами, соответственно, смесям при пониженном давлении или при повышенном давлении приводит равным образом к хорошим результатам. Предел прочности при сжатии обработанных различным образом маленьких призм из строительных растворов представлен в табл. 1

Таблица

SiF

J

Водопоглощение и степень гидрофобизарования образцсв, выдержанных до постоянного веса в воде, приведены в таблице 3. Из табличных данных следует, что водопоглошение обработанных метилтрифторснланом призм примерно на 85 процентов меньше, водопоглоще- ние обработанных тетрафторсиланом призм лишь на 20-25% меньше, чем Водопоглощение необработанных призм. Продолжоние табл. 1 |Пределы прочности при Обработка.сжатии, кг/см iJpz pTz HOZ ,, 599 533 503 5iVCH,,SiF -«-fCH,, Удельная газопроницаемость Р Z -призм и HOZ -призм сопоставлена в таблице 2, Из таблицы видно, что обработка как метилтрифторсиланом, так и тетрафторсила- ном приводит к повышению газопроницаеости и, следовательно, к меньшему закупориванию пор. Удельная газопроницаемость обраотанных различным образом цементных астврров представлена в табл. 2. Таблица2

Из таблицы можно сделать вывод, что : обработка газом образцов как в мокром, так н во влажном состоянии происходит с упехом.

Пример 4. Призмы с PZ - ;вязующим изготавливали в соответствии с примером 1, производили обработку газом и помещали в корродирующий раствор. Течение коррозии определяли с помощью увеличения массы призмы спустя 28 дней, таблица 6.

Увеличение массы призм через 28 дней хранения в корродирующем растворе представлено в табл, 6.

Таблицаб

Значительно меньшее изменение массы образцов, обработанных метилтрифторсиланом, подтверждает тормозящее коррозию действие метилтрифторсилана.

Пример 5. Бетонные призмы измерениями 4 х 4 х 16 см из PZ и гравия как обычно подвергали схватывани и через Ю месяцев после изготовления посыпали при комнатной температуре метилтрифторсиланом. Увеличение массы

ОбработкаУвеличение массы в % после хранения Пример 6. Примененные в примере 5 призмы из бетона насыщали вд трубке, снабженной обогревающей рубаш- кой, метилтрифторсиланом при температуре, указанной в таблице 8. Через 28 дней хранения в воде определяли водопоглощение (значения для сравнения см. в таблице 7). Указанные равным образом в таблице 8 значения отдачи воды (масса отданной воды при последующей, сущке выдержанных призм на воздухе) показывает, что обработанные газом при температуре и выше образцы поглощают часть воды необратимо. Водопоглощение и отдача воды призмами КЗ бетона, обработанными газообразным

призм при хранении в корродирующем растворе (таблица 7) показывает, что подвергнутые в течение продолжительного времени воздействию атмосферного воздуха детали из бетона, т. е. полностью карбонизированные, также могут быть подвергнуты защите от коррозии, как и свежеизготовленные детали.

Увеличение массы призм из бетона через 28 дней хранения в корродирующем растворе представлено в табл. 7,

Т аблица 7

в растворе рифторсиланом при повышенной атуре представлены в табл. 8. Таблица 8 . 7 Глубина проникновения фторсилана, определенная посредством разрезания .Ьбразца и обработки поверхности среза растворов фенолфталеина, составляла в случае PZ от 1 до 2 мм, в случае 5PZ от 1 до 3 мм и в случае HOZ от 2 до 4 мм. Пример 2. Маленькие призмы из 5PI получали по аналогии с описанным в примере 1, обрабатывали реакци бнным газом и через 28 дней после их изготовления помешали в следующие растворы: 1.НС С - рН 1 (примерно 0,1 моль 2.39 г сернокислого магния /л воды. 3.386 г сернокислого магния /л воды. Пример 3. Маленькие призмы cPZ-, 5PZ- и НОZ - связующим изготавливали в соответствии с примером 1 и в различных случаях в мокром, вла ном и сухом состояниях обрабатывали газообразным метилтрифторсиланом, через 28 дней после их изготовления приз мы помещали в раствор (пример 2) и, спустя 180 дней определяли предел про ности при сжатии.

Таблица4 5 4.305 г хлористого магния /л воды. 5.Водопроводная вода. Оценку образцов, которые в случае обработки реакционным газом не имели никаких поверхностных коррозионных повреждений, производили посредством измерения предела прочности при сжатии после хранения в течение 180 дней. 1Полу-1 ченные результаты совместно со значениями, полученными в случае необработанных газом образцов и обработанных четырехфтористым кремнием, представлены в таблице 4. Они подтверждают наличие замедляющего коррозию влияния в случае обработки Метилтрифторсиланом. Предел прочности при сжатии Piтфизм после вьщерживания в коррод1фующе м растворе представлен в табл. 4 Полученные результаты противопост авлены в таблице 5 значениям,полученным для необработанных образцов и обработанных тетрафгорсиланом указанным способом. Предел прочности при сжатии призм, обработанных газом в различном состоянии влажности, через 180 дней вьщерживания в растворе хлористорого магния (305 г соли на литр воды) представлен в табл. 5. Таблица 5 Пример 7. Примененные в nptiмере 5 призмы из бетона обрабатывали при комнатной температуре до насыщени смесью метилтрифторсиланов, которую получали в результате взаимодействия о татков, образовавшихся при перегонке продуктов непосредственного синтеза ме тилхлорсиланов, с водной плавиковой кислотой (У ), и которая содержала 92% метилтрифторсилана, 7% диметилдифторсилана и 1% триметилфторсилана. Через 10 недель выдержанные в корродирующем растворе образцы показывали через 28 дней следующее увеличение маесы (таблица 9, значения для сравнения см. в таблице 7), Увеличение массы призм из бетона, которые были обработаны Гааообраа- ной смесью метилфторсиланов и 28 дней выдержаны в корродирующем растворе представлено в табл. 9 Таблица9 Увеличение масс Корродирующий раствор

Вода

10%-ная На ОН

0,1 NV НС I

Пример 8. Примененные в примере 5 призмы из бетона при комнатной температуре обрабатывали до насыщения газообразным винилтрифторсиланом. Через 4 недели выдержанные в корродирующем растворе образцы показывали после 28 дней следующее увеличение массы, таблица 10.

Уветгчение массы призм из бетона, которые обрабатьшали газообразным вишштрнфторсиланом и 28 дней выдерживали в корродирующем растворе, представлено.в табл. 1О.

Пример 10. Опытные образцы с измерениями 40 х 40 х 16О мм из плотного силикатного бетона (отнощение связующее - вода 0,62, отношение твердого вещества (неизмельченный песок), к связующему 5,1) обрабатывали газом по аналогии с описанным в примере 1. Измеренные непосредственно после этого значения водопоглощения и рассчитанные из них по Риетмейеру степени гидрофобизирования, показывают сильный гидрофобный эффект метилтрифтор-илана даже в случае силикатного бетона, таблица 11.

Водопоглощеш1с (WA ) и степень гидрофобизирования (Н°) обработааа1ыхразличным образом образцов из пЛотного силикатного бетона представлены в табл. 11.

Т-а блица 11 Таблица 10 Корродирующий растУвеличение массы, вор 0,1 М НС, Пример 9. Пары кипящего фенилтрифторсилана (102 С) пропускали в те- чение 1 часа через нагретую до температуры 110-115° С трубку, в которой находились призмы из бетона, примененные в примере 6, Непосредственно после этого нагревание продолжали в течение 2 часов при указанной температуре. Охлажденные высушенные призмы поглощали при 28-дневном хранении в воде 0,94% воды. Отдача воды при последующей сущке на воздухе составляла 0,43%. Необработанные призмы поглощали 4,3% воды. Увеличение удельной газопроницаемости обработанного указанным образом газом плотного силикатного бетона указано в таблице 12. Удельная газопроницаемость у обработанных газом образцов из плотного силикатного бетона представлена в табл. Таблица 12 Удельная газопроОбработканицаемость (пико- Рг Глубина проникновения газа, которую можно определить с помощью обработки поверхности среза раствором ализаринаS составляла при обработке газообразн тетрафторснланом 2,5 мм, метилтрифтор силаном 3,5 мм и смесью тетрафторсилана и метилтрифторсилана 3,0 мм. Определенные пределы прочности на растяжение при изгибе и предел прочнос ти при сжатии представлены в таблице 13.. Предел прочности на растяжение при изгибе н тфедел прочности при сжатии обработа1шых образцов из плотного силикатного бетона представлен втабл. 13 Таблица 13

Таблица 14. Пример 11. Опытные образцы с измерениями 40 х 40 х 160 мм из газосиликатного бетона (кансущаяся плотность 0,86 г/см) обрабатывали газообразным тетрафторснланом и мет штри- фторсиланом по аналопш с описанным в примере 1. Определенные непосредственно после этого водопоглощение и фассчитанные из них по Риетмейеру степени гнцро- фйбизирования отчетливо показывают гид- рофобизирующий эффект метилтрифторси- лана, таблица 14. Воаопоглощение (WA) и степень гвдрофобизщзовання (Н°) обработанных различным образом образцов из газэсиликатного бетона представлены в табл. 14. Пример 12. Призмы из газосиликатного бетона с кажущейся плотностью 0,86 г/см обрабатывали газообразным метилтрифторсиланом по аналогии с описанным в примере 1 и непосредственно после этого помещали их в раствор, содержащий ЗОО г хлористого магния в 1 л воды. Через 6 месяцев образцы еще не поглощали воду и плавали в неизменном виде на поверхности раствора. Пример 13. Призмы из газосиликатного бетона с кажущейся плотностью 0,86 г/см обрабатывали газом по аналогии с описанным в примере 1. Непосредственно после этого определяли гидрофобность образцов посредством измерения краевого угла нанесенной капли воды, соответственно, раствора. Полученные результаты показаны в таблице Измерение краевого угла обработанного газом силикатного бетона представлено в табл 15.

Краевой угол (степень) в растОбработка

Глубина проникновения газа составляла от 1 до 3 мм.

Пример 14. Призмы с измерениями 7x7x4 см, изготовленные из плотного силикатного бетона,, обрабатывали в сосуде, работающем под давлением, в течение 4 часов чистым метилтрифторсиланом, соответственно смесью, состоящей из метилтрифторсилана и тетрафторсилана tl:l) и непосредственно этого образцы выдерживали в течение 480 часов в воде,

ЕЗ таблице 16 противопоставлены полученные результать с воцопоглошением

Пример 15. Опытные образцы с измерениями 7 х 2 х 2,5 см, изготовленные из содержащего магнезию связующего и асбеста (Керенит) насыщали в эксикаторе при комнатной температуре и атмос:ф(рном давлении метил- трифторсиланом, соответственно, ,фrгofx;илaиoм и i Dnocf)eacTBe, послк этого выцгржи.вали в течение 48 часов

Таблица15 воре

необработанных призм, которые равным образом выдерживали в течение 48О часов в воде, и призм, которые в течение 6 часов обрабатывали под давлением тетрафторсиланом и выдерживали в течение 240 часов в воде.

Глубина проникновения метилтрифторсилана составляла примерно Ю мм.

Водопоглощенне (WA ) н степо1ш гадрофобнзирования (Н ) фторсиланами под давлением обработанных призм из плотного силикатного бетона представлены в табл. 16.

Таблица 16

В растворе хлористо1о магния или в 4О/0-ном растворе гидроокиси натрия. Увеличение массы в каждом случае показано в таблице 1 7.

Увеличение массы обр:аботанных фтор- силанами образцов из KofrouuTa после выдерживания в течоииг -18 часов в корродирующем раствоу}0 предсталлено в табл 17.

Обработка

CHojS-iF,, S-i

Формула иаобрете и,и я

Увеличение массы в % после хранения в растворе

10

6,5

Не оп42,0 ределено

56

87,0

вляют смесью метилфторсиланов, образующихся при фторировании остатков от , перегонки продуктов синтеза метилхлор-. силанов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР № 340638, кл. С O4 В 41/28, 1Э7О.