Растворимые в воде гидрофобизующие кремнийорганические соединения

Наименование	Марка	Структурная формула	Радикал R	Примечание
Алюмоэтилсиликонат натрия АЭС)	АЭСР-3 АЭСП-4		C2H5	Р – водный раствор; П – порошок; Число – отно-шение Si/Al.
Алюмометилсиликонат натрия (АМС)	АМСР-3 АМСП-2 ………… АМСП-9		CH3
Этилсиликонат натрия (ЭСН)	ГКЖ-10 ГКП-10 ЭСНК	(n=4-13)	C2H5	Ж – жидкость (раствор 30 %); П – порошок; К – кристаллический
Метилсиликонат натрия (МСН)	ГКЖ-11 ГКП-11 МСНК		CH3

Силиконаты и алюмосиликонаты натрия обладают умеренно выраженным пластифицирующим и воздухововлекающим действием и в оптимальных дозировках (0,1…0,3 % от массы цемента) позволяют снизить водопотребность бетонной смеси на 13…16 % при сохранении заданной подвижности. Пластифицирующий эффект тем значительнее, чем крупнее углеводородные радикалы в молекуле ГКС.

Введение ГКС снижает расслаиваемость и водоотделение, задерживает потерю подвижности. При повышении дозировки сверх оптимальной потеря подвижности ускоряется и смесь схватывается в короткие сроки. Эта двойственность обусловлена противоположным действием отдельных фрагментов молекулы: увеличение молекулярной массы радикалов ведет к замедлению потери подвижности, а наличие группы ONa – к ее ускорению.

Другой особенностью ГКС является газовыделение в портландцементных составах. Реакция между Ca(OH)₂ и полиэтилгидросилоксаном (ГКЖ-94) протекает при обычной температуре и сопровождается выделением водорода, что вызывает увеличение объема бетонной смеси на 1…2 %.

Прочность бетона с увеличением дозировки силиконатов и алюмосиликанатов натрия от 0 до 0,2 % возрастает в среднем на 15…25 %, а при последующем увеличении количества добавок начинает снижаться.

Положительное влияние ГКС на морозостойкость связано с образованием системы условно-замкнутых пор.

Гидрофобизация отвердевшего бетона происходит в результате применения ГКС с гидролитически неустойчивыми связями (Si–Cl, Si–N, Si–OC₂H₅, Si–OH, Si–ONa, Si–H), которые за счет обменных реакций с Ca(OH)₂ хемосорбируются цементным камнем из порового раствора, образуя устойчивые гидрофобные пленки.

2.11.4. Водоудерживающие добавки на основе производных целлюлозы. В отличие от своих производных целлюлоза нерастворима в воде. В 1912 г. на германском химическом концерне Хехст (Hoechst) был изобретен способ получения водорастворимой целлюлозы с помощью едкого натра и диметилсульфата, а в 1925 г. получен патент на этерификацию целлюлозы метилхлоридом. С этого времени началось производство метилцеллюлозы (МЦ), а позднее и других эфиров целлюлозы, таких как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ), метилгидроксипропилцеллюлоза (МГПЦ) и других продуктов, обладающих высокой водоудерживающей способностью. Это порошкообразные волокнистые вещества белого или желтоватого цвета. В воде набухают с образованием вязких растворов.

На отечественном строительном рынке преобладает продукция двух производителей: фирмы Клариант (Clariant), которая производит эфиры целлюлозы Тилоза (Tylose), дисперсионные порошки Мовилит (Mowilith Pulver) и другие химические продукты, и отделения Аквалон (Aqualon) немецкой кампании Геркусес (Hercules), специализирующейся на производстве полимеров. Продукты этой фирмы на основе эфиров целлюлозы носят названия: Кульминал (Culminal), Натросол (Natrosol) и другие. Выпускаемые добавки представляют собой комплексы различных веществ, в том числе эфиров целлюлозы. Например, продукты серии Кульминал МНЕС и МНРС, являются смешанными эфирами на основе МЦ, МГЭЦ и МГПЦ с различными значениями вязкости от 5·10^–3 до 60 Па·с. Чем выше значение вязкости, тем больше водоудерживающая способность смесей.

Производные целлюлозы используются главным образом в сухих смесях для получения растворов различного назначения (штукатурных, кладочных, для самовыравнивающихся наливных полов, приклейки кафельной плитки и др.). Особенно они эффективны в случае плиточного клея на основе цемента или гипса. При этом улучшаются все основные свойства клеящего состава.

1. При тонкослойном нанесении цементных растворов на поглощающие влагу основания (кирпич, бетон и т. п.) они довольно быстро обезвоживаются, так как вода частично уходит в основание и частично испаряется. При этом растворы теряют пластичность и клеящую способность и становятся непригодными для разравнивания и исправления дефектов. Метилцеллюлоза, введенная в количестве 0,1…1 %, сообщает растворам высокую водоудерживающую способность и препятствует как испарению, так и отсасыванию воды основанием, обеспечивая равномерность и полноту гидратации вяжущих.

2. Производные целлюлозы увеличивают вязкость жидкой фазы раствора и, тем самым, загущают его.

3. Возрастает время, в течение которого можно исправлять положение керамической плитки после ее установки без потери конечной адгезионной прочности.

4. В результате испарения воды на открытой поверхности раствора образуется твердая корка, препятствующая прилипанию плитки. Время до образования корки, называемое «открытым временем», существенно возрастает.

5. Керамическая плитка, установленная на обычную растворную смесь (без добавки), под действием собственного веса сползает вниз и требует исправления своего положения. По той же причине сползает вниз свеженанесенный штукатурный раствор, особенно при большой толщине слоя. Производные целлюлозы исключают сползание.

6. Возрастает адгезия на контакте раствора с основанием и с облицовочной плиткой, как в момент установки плитки, так и после отвердевания клеящего состава.

2.11.5. Пленкообразующие дисперсионные полимеры. В начале 30-тых годов ХХ века на западе был зарегистрирован первый патент, описывающий способ модификации цементосодержащей системы полимерной дисперсией. Еще через 30 лет началось производство полимеров в порошкообразном состоянии, что было вызвано распространением сухих смесей.

В России давно применяется композиция цемента и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ). В процессе твердения такого состава вода связывается цементом при гидратации, а ПВАЭ за счет этого теряет воду и образует пленки, которые, являясь дополнительными связками, существенно повышают адгезионную прочность строительного раствора.

Для сухих смесей получают сухой тонкодисперсный порошок полимера (ДПП – дисперсионный полимерный порошок), который при затворении водой образует водную дисперсию, способную при высыхании давать полимерную пленку.

ДПП играют троякую роль в сухих смесях. Во-первых, при добавлении к цементосодержащим системам в небольшом количестве от 0,5 до 5 % они играют роль добавок – модифицируют смесь, позволяя регулировать ее свойства. В зависимости от вида ДПП строительный раствор может быть либо более пластичным, либо более вязким. ДПП типа Элотекс 50Е100 могут обеспечить дополнительно до 10 % воздухововлечения. Во-вторых, ДПП проявляют свойства связующего вещества и являются вторым дополнительным вяжущим в цементных смесях. При этом резко возрастают адгезионные свойства системы. Адгезионная прочность интенсивно возрастает в течении первой недели твердения. При содержании ДПП Элотекс 50Е100 в плиточном растворе 3 % адгезионная прочность за 7 суток достигла значения более 1 МПа, что в 3,7 раза больше, чем адгезионная прочность раствора без добавки. ДПП влияет также на прочность при изгибе и растяжении, повышает эластичность и гибкость материала. Это объясняется тем, что в порах и в местах неплотного прилегания раствора к плитке образуются полимерные связки, воспринимающие растягивающие усилия.

В-третьих, ДПП применяются в качестве самостоятельного связующего в сухих шпатлевках, грунтовках, порошковых красках и клеях различного назначения.