Jak nadać zaprawie naturalną hydrofobowość: dawkowanie i mechanizm działania hydrofobowego proszku silikonowego

Wprowadzenie

Dodanie silikonowego proszku hydrofobowego 0,1%–1,0% do receptur zapraw zapewnia naturalną hydrofobowość w całej matrycy materiału, co zasadniczo różni się od środków uszczelniających nakładanych powierzchniowo, które tworzą jedynie tymczasową warstwę na zewnątrz. Składnik aktywny na bazie silikonu rozprasza się równomiernie podczas mieszania i reaguje z produktami hydratacji cementu, tworząc hydrofobowe nanowarstwy na ściankach porów kapilarnych. Te nanowarstwy zmniejszają energię powierzchniową struktury porów, zwiększając kąt zwilżania między wodą a ściankami porów, dzięki czemu woda w stanie ciekłym nie może wniknąć — jednocześnie umożliwiając dyfuzję pary wodnej, dzięki czemu zaprawa “oddycha”.”

Spis treści

Silikonowy proszek hydrofobowy do produkcji zaprawy o naturalnej wodoodporności

To kompleksowe podejście do hydroizolacji oznacza, że nawet jeśli powierzchnia zostanie zarysowana, starta lub ulegnie erozji, hydrofobowość utrzymuje się, ponieważ składnik aktywny jest równomiernie rozłożony w całym przekroju. Typowe dawkowanie waha się od 0,11 TP3T w przypadku łagodnej odporności na wilgoć w tynkach wewnętrznych do 1,01 TP3T w przypadku agresywnych zastosowań hydroizolacyjnych na zewnątrz, takich jak ściany oporowe piwnic, nakładki na pomosty mostowe i konstrukcje morskie. Postać proszkowa eliminuje niestabilność okresu przydatności do użycia oraz zagrożenia związane z obsługą płynnych silanów/siloksanów, zapewniając jednocześnie równoważną lub lepszą hydrofobowość przy niższych całkowitych kosztach zastosowania.

Najważniejsze wnioski

  • Zakres dawkowania: 0,1%–1,0% w przeliczeniu na masę spoiwa cementowego, przy czym w większości zastosowań związanych z hydroizolacją elewacji optymalny zakres wynosi 0,3%–0,5%
  • Obróbka materiału a obróbka powierzchniowa: W przeciwieństwie do środków uszczelniających tworzących warstwę ochronną, hydrofobowy proszek silikonowy wnika w całą matrycę zaprawy — nawet jeśli powierzchnia zostanie zarysowana, odprysknięta lub zszorstkowana, jej hydrofobowość pozostaje nienaruszona
  • Gęstość nasypowa: 300–600 g/l, co ułatwia obsługę, dozowanie i rozprowadzanie w standardowych urządzeniach do mieszania suchych mieszanek
  • Szeroka kompatybilność: Nadaje się do zapraw cementowych, tynków, zapraw do fugowania, klejów do płytek, szpachli oraz systemów zapraw hydroizolacyjnych
  • Zachowana oddychalność: Odpycha wodę w stanie ciekłym, zachowując jednocześnie przepuszczalność dla pary wodnej, co zapobiega gromadzeniu się wilgoci powodującej odpryskiwanie w wyniku cykli zamarzania i rozmrażania oraz degradację wewnętrzną

Dlaczego ta odpowiedź ma znaczenie

Powierzchniowe środki hydroizolacyjne — spraye silanowe/siloksanowe, powłoki akrylowe, membrany bitumiczne — mają tę samą zasadniczą wadę: działają wyłącznie na powierzchni. W budownictwie powierzchnie ulegają uszkodzeniom. Spoiny zaprawowe są obrabiane narzędziami. Tynk ulega zarysowaniom. Powłoki ulegają erozji, pękają i ulegają rozwarstwieniu. Kiedy tak się dzieje, woda znajduje drogę do wnętrza, a “hydroizolacja” zawodzi właśnie w miejscu, gdzie jest najbardziej potrzebna.

Integralna hydroizolacja z wykorzystaniem silikonowego proszku hydrofobowego rozwiązuje ten problem u źródła. Dzięki rozprowadzeniu środka hydrofobowego w całej objętości materiału podczas mieszania każda pora kapilarna — od odsłoniętej powierzchni aż po rdzeń — staje się wodoodporna. Ma to szczególne znaczenie w zastosowaniach narażonych na zużycie mechaniczne (posadzki przemysłowe), powstawanie pęknięć (zaprawy do napraw konstrukcyjnych) lub ciągłe ciśnienie hydrostatyczne (piwnice poniżej poziomu wody gruntowej).

Argument ekonomiczny jest równie przekonujący. Jednorazowe dodanie proszku podczas przygotowywania partii zastępuje operacje obróbki powierzchniowej po utwardzeniu, eliminuje konieczność ponownego nakładania co 5–10 lat oraz zmniejsza ryzyko ponownych interwencji związanych z awariami hydroizolacji. Dla twórców receptur i producentów gotowych mieszanek silikonowy proszek hydrofobowy nie stanowi kosztu — jest to narzędzie wyróżniające produkt na tle konkurencji, które przekształca zwykłą zaprawę w produkt najwyższej jakości o specjalnie zaprojektowanych właściwościach użytkowych.

Szczegółowa analiza techniczna

Chemia hydrofobowości silikonu

Hydrofobowy proszek silikonowy zawiera organokrzemowy związek czynny — o strukturze podobnej do łańcuchów głównych polidimetylosiloksanu (PDMS), z funkcjonalnymi grupami alkoksylowymi lub silanolowymi. Po dodaniu do mieszanki cementowej grupy te ulegają reakcjom hydrolizy i kondensacji w silnie zasadowym roztworze porowym (pH 12–13) powstałym w wyniku hydratacji cementu:

  1. Hydroliza: Grupy alkoksylowe (–OR) ulegają hydrolizie do grup silanolowych (–Si–OH) w obecności wody i zasad.
  1. Kondensacja: Grupy silanolowe ulegają kondensacji z grupami hydroksylowymi obecnymi w uwodnionych fazach cementu (żel C–S–H, powierzchnie portlandytu), tworząc stabilne wiązania kowalencyjne typu –Si–O–Si– oraz –Si–O–Ca–.
  1. Orientacja: Niebiepolarne grupy metylowe (–CH₃) w łańcuchu głównym siloksanu są skierowane na zewnątrz od powierzchni porów, tworząc niskoenergetyczną hydrofobową powierzchnię graniczną.

Jak to działa w matrycy cementowej

Kluczowym czynnikiem wyróżniającym jest rozkład przestrzenny w ramach obróbki hydrofobowej. W przeciwieństwie do środków uszczelniających, które dzięki siłom kapilarnym wnikają w utwardzony beton jedynie na głębokość 2–5 mm, proszek podczas mieszania rozprasza się w postaci mikrocząstek. W miarę postępującej hydratacji każda cząstka staje się ogniskiem nukleacji, w którym zachodzi modyfikacja hydrofobowa otaczającego żelu cementowego.

W rezultacie powstaje trójwymiarowa sieć powierzchni hydrofobowych wyściełających połączony system porów kapilarnych. Kąt zwilżania wody na ściankach porów poddanych obróbce zazwyczaj przekracza 110°, co oznacza, że ciśnienie kapilarne faktycznie odpiera wodę, zamiast ją zasysać. Zjawisko to opisuje równanie Younga-Laplace’a:

ΔP = 2γ cosθ / r

Gdzie ΔP oznacza ciśnienie kapilarne, γ – napięcie powierzchniowe wody, θ – kąt zwilżania, a r – promień porów. W przypadku cementu niepoddanego obróbce (θ ≈ 30°) cosθ jest dodatnie, a woda jest wciągana do porów. W przypadku porów poddanych obróbce silikonowej (θ > 90°) cosθ staje się ujemne, a ciśnienie kapilarne aktywnie przeciwdziała przedostawaniu się wody.

Zaprawa SHP do hydroizolacji

Głębokość działania na pory kapilarne

W prawidłowo skomponowanej mieszance efekt hydrofobowy rozciąga się od zewnętrznej powierzchni na całą grubość materiału. Analiza SEM-EDS pękniętych próbek zaprawy potwierdza równomierne rozmieszczenie krzemu w przekroju poprzecznym, a nie jedynie jego skupienie na powierzchni. Jest to podstawowa zaleta, dzięki której hydrofobowość integralna zapewnia lepszą długotrwałą trwałość.

Porównanie z ciekłymi silanami/siloksanami

Obróbka ciekłymi silanami (alkilotrialkoksysilany, takie jak izobutylotrimetoksysilan lub oktylotrietoksysilan) stanowi skuteczną metodę obróbki powierzchni, ale wiąże się ze znacznymi ograniczeniami praktycznymi:

Parametr

Ciekły silan (powierzchniowy)

Proszek silikonowy Michem (Integral)

Etap składania wniosków

Dopieczenie (co najmniej 28 dni)

Podczas mieszania

Głębokość dystrybucji

maksymalnie 2–5 mm

Pełny przekrój poprzeczny

Zależność od pogody

Wymagana sucha nawierzchnia, brak prognozy opadów

Brak

Zawartość lotnych związków organicznych (VOC)

Często na bazie rozpuszczalników (o wysokiej zawartości lotnych związków organicznych)

Zero lotnych związków organicznych (VOC), suchy proszek

Odporność na uszkodzenia powierzchniowe

Utrata właściwości w przypadku zarysowania powierzchni

Działa niezależnie od stanu nawierzchni

Okres przydatności do spożycia

6–12 miesięcy, wrażliwe na wilgoć

Rozszerzona, stabilna postać proszkowa

Ryzyko narażenia pracowników

Wdychanie rozpuszczalnika, kontakt ze skórą

Minimalne zagrożenie pyłem (standardowe środki ochrony indywidualnej)

Optymalizacja dawkowania na podstawie porowatości kapilarnej

Wymagana dawka jest bezpośrednio powiązana ze stosunkiem wody do cementu oraz wynikającą z niego porowatością kapilarną. Zaprawy o niskim stosunku w/c (w/c 0,55) lub zawierające kruszywa lekkie o większej porowatości wymagają dawek zbliżonych do górnej granicy przedziału 0,5%–1,0%.

Specyfikacja produktu

Nieruchomość

Wartość

Nazwa produktu

Hydrofobowy proszek silikonowy Michem

Wygląd

Biały do białawego sypki proszek

Składnik aktywny

Związek hydrofobowy na bazie silikonu

Gęstość nasypowa

300–600 g/l

Zawartość wilgoci

≤ 5%

pH

Od neutralnego do lekko zasadowego

Zalecane dawkowanie

0,1%–1,0% w stosunku wagowym do spoiwa cementowego

Główne zastosowania

Zaprawa murarska, tynk, zaprawa do fug, klej do płytek, szpachlówka ścienna, systemy hydroizolacyjne

Opakowanie

Dostępne w wielowarstwowych torebkach papierowych lub workach luzem

Wszystkie wartości są typowe i oparte na aktualnych specyfikacjach produkcyjnych. Aby uzyskać certyfikat analizy dla konkretnej partii, prosimy o kontakt z firmą Michem.

Praktyczny przewodnik użytkowania

Kalkulator dawkowania

Dawkę oblicza się zawsze jako procent całkowita masa spoiwa cementowego, a nie całkowitą masę mieszanki. Obejmuje to cement oraz wszelkie dodatkowe materiały cementowe (popiół lotny, żużel, pył krzemionkowy).

Wzór:

Masa proszku (kg) = Spoiwo cementowe (kg) × Dawka (%)

Przykłady z rozwiązaniami:

Zastosowanie

Spoiwo (kg/m³)

Dawkowanie (%)

Wymagana ilość proszku (kg/m³)

Szpachlówka do ścian wewnętrznych

150

0.15%

0.23

Tynk zewnętrzny

300

0.3%

0.90

Klej do płytek (C2)

350

0.3%

1.05

Zabieg hydroizolacyjny z użyciem zawiesiny

400

0.5%

2.00

Zaprawa do napraw konstrukcyjnych

450

0.5%

2.25

Zaprawa do hydroizolacji piwnic

500

1.0%

5.00

Przykład receptury mieszanki: tynk zewnętrzny hydrofobowy

Komponent

Części według wagi

kg na partię o masie 1000 kg

OPC CEM I 42,5

100

250

Wypełniacz wapienny

30

75

Piasek krzemionkowy sortowany (0,1–1,0 mm)

300

750

Eter celulozy (środek modyfikujący lepkość)

0.15

0.38

Michem Silikonowy proszek hydrofobowy

0,15 (0,51 TP3T spoiwa)

1.25

Włókno polipropylenowe (opcjonalnie)

0.10

0.25

Woda (dodać tyle, by uzyskać odpowiednią konsystencję)

~55

~138

Właściwości docelowe:

  • 24-godzinna absorpcja wody metodą kapilarną (EN 1015-18): < 0,20 kg/(m²·min⁰,⁵)
  • Przepuszczalność pary wodnej (EN 1015-19): μ < 15
  • Wytrzymałość na ściskanie (28 dni): Klasa CS III–CS IV

Procedura mieszania

  1. Proszek hydrofobowy Michem Silicone należy wstępnie wymieszać z częścią drobnego kruszywa lub wypełniacza, aby zapewnić jego równomierne rozprowadzenie.
  1. Wsyp wszystkie składniki suche (cement, kruszywa, domieszki, gotową mieszankę proszkową) do mieszalnika i mieszaj przez 2–3 minuty, aż do uzyskania jednolitej konsystencji.
  1. Podczas mieszania stopniowo dodawaj wodę. Proszek hydrofobowy nie wpływa znacząco na zapotrzebowanie na wodę; dostosuj ilość wody tak, aby uzyskać pożądaną konsystencję.
  1. Po dodaniu wody mieszać przez kolejne 3–5 minut, aby zapewnić całkowite rozproszenie.
  1. Należy stosować się do standardowych zasad dobrych praktyk dotyczących danego rodzaju zaprawy. Nie jest wymagany żaden specjalny sposób pielęgnacji — zaleca się standardową pielęgnację na mokro.

Testy kontroli jakości

  • Test rurki Karstena (na miejscu, 24 godziny): Wchłanianie wody powinno być znikome w porównaniu z grupą kontrolną bez obróbki
  • Test upadkowy: Krople wody powinny tworzyć kulki na utwardzonej powierzchni, charakteryzując się dużym kątem zwilżania
  • Absorpcja kapilarna (EN 1015-18 / ASTM C1585): Oznaczenie stopnia redukcji w porównaniu z próbką odniesienia niepoddaną obróbce
  • Wytrzymałość na ściskanie: Sprawdzić, czy zmiana wynosi ≤ 10% w porównaniu z grupą kontrolną bez leczenia (zazwyczaj w granicach 5%)

Często zadawane pytania

Nie. Przy zalecanych dawkach (0,1%–1,0%) wpływ na wytrzymałość na ściskanie mieści się zazwyczaj w przedziale ±5% w stosunku do niepoddanej obróbce próbki kontrolnej. Modyfikacja hydrofobowa zachodzi na powierzchniach porów i nie zakłóca w znaczący sposób hydratacji cementu ani tworzenia się żelu C–S–H. W niektórych recepturach obserwuje się niewielki wzrost wytrzymałości wynikający ze zmniejszonego parowania i lepszego utwardzania wewnętrznego.

W przypadku systemów cementowych nie zaleca się stosowania dawek powyżej 1,0%. Powyżej tego progu efekt hydrofobowy ustabilizuje się, podczas gdy urabialność, przyczepność i właściwości mechaniczne mogą zacząć się pogarszać. W ekstremalnych warunkach, takich jak długotrwałe ciśnienie hydrostatyczne, należy połączyć hydrofobowość integralną z recepturą mieszanki o gęstym uziarnieniu oraz dodatkowymi materiałami cementowymi.

Tak. Produkt jest kompatybilny z eterami celulozy, superplastyfikatorami polikarboksylanowymi, redyspergowalnymi proszkami polimerowymi (RDP), przyspieszaczami, opóźniaczami, środkami napowietrzającymi oraz włóknami PP. W przypadku łączenia wielu domieszek należy zawsze przeprowadzić badania kompatybilności, zwłaszcza przy stosowaniu dawek z górnej granicy zakresu, ponieważ czasami mogą wystąpić zjawiska konkurencyjnej adsorpcji.

Środki hydrofobowe na bazie stearynianów działają na innej zasadzie — tworzą nierozpuszczalne sole wapnia, które fizycznie blokują pory. Chociaż są skuteczne przy wyższych dawkach (1%–3%), mogą znacznie obniżyć wytrzymałość i nie zapewniają takiej samej modyfikacji powierzchni w skali nano. Hydrofobowość na bazie silikonu zazwyczaj zapewnia równoważną lub lepszą hydrofobowość przy dawkach o 50%–70% niższych, przy mniejszym wpływie na właściwości mechaniczne.

Przechowywać w oryginalnym, szczelnie zamkniętym opakowaniu w chłodnym, suchym miejscu, z dala od bezpośredniego światła słonecznego. W zalecanych warunkach przechowywania (temperatura < 35°C, wilgotność względna < 65%) okres przydatności do użycia wynosi ponad 12 miesięcy od daty produkcji. Po otwarciu należy szczelnie zamknąć opakowanie i jak najszybciej zużyć zawartość. Proszek powinien zachować sypkość; zbrylanie się może wskazywać na kontakt z wilgocią i powinno być powodem do sprawdzenia jakości przed użyciem.

Wnioski

Silikonowy proszek hydrofobowy stanowi przełom w dziedzinie hydroizolacji budowlanej — przenosząc ochronę z delikatnej warstwy powierzchniowej na właściwość właściwą samemu materiałowi. W dawkach od 0,1% do 1,0% silikonowy proszek hydrofobowy firmy Michem przekształca zwykłe zaprawy cementowe, tynki, zaprawy do fug i szpachlówki w systemy hydrofobowe, które zachowują swoje właściwości przez dziesiątki lat pomimo działania czynników atmosferycznych, ścierania i ruchów konstrukcyjnych.

Dla twórców receptur, którzy pragną wyróżnić swoje linie produktów dzięki najwyższej jakości właściwościom wodoodpornym, unikając przy tym skomplikowanego, wieloetapowego procesu nakładania oraz ryzyka konieczności ponownej interwencji związanego z obróbką powierzchni, zintegrowany silikonowy proszek hydrofobowy stanowi rozsądny pod względem technicznym i strategiczny z handlowego punktu widzenia wybór.

Twój Niezawodny Partner Dla Celuloza Etery

Skontaktuj się ze mną, aby uzyskać najnowszą wycenę lub poprosić o test próbki (nasze próbki są bezpłatne i obejmują wysyłkę).

Zamów bezpłatną próbkę + ceny fabryczne

Odpowiemy na Państwa zapytania w ciągu 6 godzin. Prosimy o podanie rodzaju zakładu oraz miesięcznego wolumenu, abyśmy mogli przygotować dla Państwa indywidualną ofertę.

Szybko dostarczymy profesjonalne rozwiązania!

Zamów bezpłatną próbkę + ceny fabryczne

Odpowiadamy na zapytania z Indii w ciągu 4 godzin. Prosimy o podanie typu zakładu oraz miesięcznego wolumenu, abyśmy mogli przygotować dla Państwa indywidualną ofertę.