Как придать раствору врождённую водоотталкивающую способность: дозировка и механизм действия силиконового гидрофобного порошка

Введение

Добавление силиконового гидрофобного порошка 0,1%–1,0% в рецептуры строительных растворов обеспечивает внутреннюю водоотталкивающую способность по всей матрице материала, что принципиально отличается от наносимых на поверхность герметиков, которые образуют лишь временную пленку на внешней поверхности. Активный ингредиент на силиконовой основе равномерно диспергируется в процессе смешивания и вступает в реакцию с продуктами гидратации цемента, образуя гидрофобные нанослои на стенках капиллярных пор. Эти нанослои снижают поверхностную энергию структуры пор, увеличивая угол смачивания между водой и стенками пор, благодаря чему жидкая вода не может проникнуть внутрь, при этом сохраняя диффузию водяного пара, что позволяет строительному раствору “дышать”.”

Оглавление

Силиконовый гидрофобный порошок для приготовления раствора, обладающего врожденной водоотталкивающей способностью

Такой комплексный подход к гидроизоляции означает, что даже в случае появления царапин, истирания или выветривания поверхности водоотталкивающие свойства сохраняются, поскольку активный компонент распределен по всему поперечному сечению. Типичная дозировка варьируется от 0,11 TP3T для обеспечения умеренной влагостойкости внутренних штукатурок до 1,01 TP3T для применения в условиях агрессивной внешней гидроизоляции, например, на подпорных стенах подвалов, покрытиях мостовых пролетов и морских сооружениях. Порошкообразная форма исключает нестабильность срока хранения и риски при обращении, связанные с жидкими силанами/силоксанами, обеспечивая при этом эквивалентные или превосходящие гидрофобные характеристики при более низкой общей стоимости применения.

Основные выводы

  • Диапазон дозировок: 0,1%–1,0% по массе цементного вяжущего, при этом для большинства случаев применения наружной гидроизоляции оптимальным считается диапазон 0,3%–0,5%
  • Внутренняя обработка и поверхностная обработка: В отличие от пленкообразующих герметиков, силиконовый гидрофобный порошок равномерно распределяется по всей матрице раствора — даже если поверхность поцарапать, отколоть или стереть, водоотталкивающие свойства остаются неизменными
  • Насыпная плотность: 300–600 г/л, что обеспечивает простоту обращения, дозирования и диспергирования на стандартном оборудовании для смешивания сухих смесей
  • Широкая совместимость: Подходит для цементных растворов, штукатурок, затирок, клеев для плитки, шпатлевок и гидроизоляционных суспензионных систем
  • Сохраняется воздухопроницаемость: Отталкивает жидкую воду, сохраняя при этом проницаемость для водяного пара, что предотвращает скопление влаги, вызывающее отколы в результате циклов замерзания-оттаивания и внутреннее разрушение

Почему этот ответ важен

Поверхностные гидроизоляционные средства — силанные/силоксановые спреи, акриловые покрытия, битумные мембраны — все они имеют один и тот же фатальный недостаток: они действуют только на поверхности. В строительстве поверхности подвергаются повреждениям. Швы между кирпичами обрабатываются инструментом. Штукатурка поцарапывается. Покрытия подвергаются воздействию атмосферных факторов, растрескиваются и отслаиваются. Когда это происходит, вода находит путь внутрь, и “гидроизоляция” дает сбой именно в том месте, где она нужна больше всего.

Интегральная гидроизоляция с использованием силиконового гидрофобного порошка решает эту проблему в корне. Благодаря распределению гидрофобного агента по всему объему материала в процессе смешивания каждая капиллярная пора — от открытой поверхности до самого сердцевины — становится водоотталкивающей. Это особенно важно при применении в условиях механического износа (промышленные полы), образования трещин (ремонтные строительные растворы) или постоянного гидростатического давления (подвалы, расположенные ниже уровня грунтовых вод).

Экономические аргументы не менее убедительны. Однократное добавление порошка на этапе дозирования заменяет операции по обработке поверхности после отверждения, исключает необходимость повторного нанесения каждые 5–10 лет и снижает риск повторных вызовов из-за нарушений водонепроницаемости. Для разработчиков рецептур и производителей готовых смесей силиконовый гидрофобный порошок — это не затраты, а инструмент дифференциации по ценности, который превращает обычный строительный раствор в высококачественный продукт с оптимизированными эксплуатационными характеристиками.

Подробное техническое исследование

Химия гидрофобности силикона

Гидрофобный силиконовый порошок содержит кремнийорганическое активное вещество — цепи, структурно схожие с полидиметилсилоксаном (PDMS), с функциональными алкокси- или силанольными группами. При введении в цементную смесь эти функциональные группы вступают в реакции гидролиза и конденсации в сильнощелочном поровом растворе (pH 12–13), образующемся в результате гидратации цемента:

  1. Гидролиз: Алкоксигруппы (–OR) гидролизуются до силанольных групп (–Si–OH) в присутствии воды и щелочи.
  1. Конденсация: Силанольные группы вступают в реакцию конденсации с гидроксильными группами, присутствующими на фазах гидратированного цемента (гель C–S–H, поверхности портландита), образуя стабильные ковалентные связи –Si–O–Si– и –Si–O–Ca–.
  1. Ориентация: Неполярные метильные группы (–CH₃) основной цепи силоксана ориентированы наружу от поверхности пор, образуя низкоэнергетическую гидрофобную границу раздела.

Как это работает в цементной матрице

Ключевым отличительным фактором является пространственное распределение гидрофобной обработки. В отличие от поверхностных герметиков, которые проникают в затвердевший бетон на глубину всего 2–5 мм за счет капиллярного всасывания, порошок при смешивании диспергируется в виде микрочастиц. По мере прохождения гидратации каждая частица становится центром зародышеобразования для гидрофобной модификации окружающего цементного геля.

В результате образуется трехмерная сеть водоотталкивающих поверхностей, выстилающих систему взаимосвязанных капиллярных пор. Угол смачивания воды на обработанных стенках пор, как правило, превышает 110°, что означает, что капиллярное давление фактически отталкивает вода, а не втягивается внутрь. Это явление описывается уравнением Юнга-Лапласа:

ΔP = 2γ cosθ / r

Где ΔP — капиллярное давление, γ — поверхностное натяжение воды, θ — угол смачивания, а r — радиус поры. Для необработанного цемента (θ ≈ 30°) cosθ имеет положительное значение, и вода втягивается в поры. Для пор, обработанных силиконом (θ > 90°), cosθ становится отрицательным, и капиллярное давление активно препятствует проникновению воды.

Гидроизоляционный раствор SHP

Глубина проникновения средства в капиллярные поры

В правильно сформулированной смеси гидрофобный эффект распространяется от внешней поверхности на всю толщину материала. Анализ образцов разломанного раствора с помощью СЭМ-ЭДС подтверждает равномерное обогащение кремнием по всему поперечному сечению, а не лишь его концентрацию на поверхности. Именно это является основным преимуществом, благодаря которому интегральная гидрофобность обеспечивает более высокую долговечность.

Сравнение с жидкими силанами/силоксанами

Обработка жидкими силанами (алкилтриалкоксисиланами, такими как изобутилтриметоксисилан или октилтриэтоксисилан) является эффективным способом обработки поверхностей, однако имеет существенные практические ограничения:

Параметр

Жидкий силан (поверхностный)

Силиконовый порошок Michem (Integral)

Этап подачи заявки

Последующее отверждение (не менее 28 дней)

Во время смешивания

Глубина распределения

не более 2–5 мм

Полное поперечное сечение

Зависимость от погодных условий

Требуется сухая поверхность, дождя не предвидится

Нет

Содержание летучих органических соединений

Часто на основе растворителей (с высоким содержанием ЛОС)

Без летучих органических соединений (VOC), сухой порошок

Устойчивость к повреждениям поверхности

Потеряется при истирании поверхности

Работает независимо от состояния поверхности

Срок годности

6–12 месяцев, чувствителен к влаге

Расширенная, стабильная порошковая форма

Риск воздействия на работников

Вдыхание паров растворителя, попадание на кожу

Минимальная опасность запыления (стандартные средства индивидуальной защиты)

Оптимизация дозировки с учетом капиллярной пористости

Необходимая дозировка напрямую зависит от водоцементного отношения и, как следствие, от капиллярной пористости. В растворах с низким водоцементным отношением (w/c 0,55) или содержащие лёгкие заполнители с более высокой пористостью требуют дозировок, близких к верхней границе диапазона 0,5%–1,0%.

Технические характеристики продукта

Недвижимость

Значение

Название продукта

Гидрофобный силиконовый порошок Michem

Внешний вид

Свободно сыпучий порошок от белого до небелого цвета

Активный ингредиент

Гидрофобное соединение на основе силикона

Насыпная плотность

300–600 г/л

Содержание влаги

≤ 5%

pH

Нейтральная или слабощелочная

Рекомендуемая дозировка

0,1%–1,0% по массе цементного вяжущего

Основные области применения

Строительный раствор, штукатурка, затирка, клей для плитки, шпаклевка для стен, гидроизоляционные системы

Упаковка

Поставляется в многослойных бумажных пакетах или мешках для сыпучих грузов

Все значения являются типичными и приведены в соответствии с действующими производственными спецификациями. Для получения сертификата анализа конкретной партии обратитесь в компанию Michem.

Руководство по практическому применению

Калькулятор дозировки

Дозировка всегда рассчитывается в процентах от общая масса цементного вяжущего, а не общий вес смеси. Сюда входят цемент и любые цементозаменители (летучая зола, шлак, кремнеземный дым).

Формула:

Масса порошка (кг) = Цементное вяжущее (кг) × Дозировка (%)

Примеры решений:

Приложение

Связующее вещество (кг/м³)

Дозировка (%)

Необходимое количество порошка (кг/м³)

Шпаклевка для внутренних стен

150

0.15%

0.23

Внешняя штукатурка

300

0.3%

0.90

Клеевой раствор для плитки (C2)

350

0.3%

1.05

Гидроизоляционный раствор

400

0.5%

2.00

Строительный ремонтный раствор

450

0.5%

2.25

Раствор для гидроизоляции подвалов

500

1.0%

5.00

Пример рецептуры: водоотталкивающая штукатурка для наружных работ

Компонент

Детали по весу

кг на партию весом 1000 кг

OPC CEM I 42,5

100

250

Известняковый наполнитель

30

75

Классифицированный кварцевый песок (0,1–1,0 мм)

300

750

Эфир целлюлозы (модификатор вязкости)

0.15

0.38

Michem Силиконовый гидрофобный порошок

0,15 (0,51 TP3T связующего вещества)

1.25

Полипропиленовое волокно (по желанию)

0.10

0.25

Вода (добавляйте по мере необходимости для достижения нужной консистенции)

~55

~138

Целевые объекты недвижимости:

  • 24-часовое капиллярное водопоглощение (EN 1015-18): < 0,20 кг/(м²·мин⁰,⁵)
  • Водопаропроницаемость (EN 1015-19): μ < 15
  • Прочность на сжатие (28 дней): класс CS III–CS IV

Порядок смешивания

  1. Предварительно смешайте гидрофобный силиконовый порошок Michem с частью мелкого заполнителя или наполнителя для обеспечения равномерного распределения.
  1. Добавьте все сухие компоненты (цемент, заполнители, добавки, готовую порошковую смесь) в смеситель и перемешивайте в течение 2–3 минут до получения однородной массы.
  1. Добавляйте воду постепенно, постоянно перемешивая. Гидрофобный порошок не оказывает существенного влияния на потребление воды; доведите смесь до нужной консистенции.
  1. После добавления воды продолжайте перемешивать ещё 3–5 минут, чтобы обеспечить полное распределение.
  1. Следуйте стандартным рекомендациям по эксплуатации для данного типа раствора. Особый режим выдержки не требуется — рекомендуется стандартная выдержка во влажной среде.

Испытания по контролю качества

  • Испытание трубки Карстена (на месте, круглосуточно): Поглощение воды должно быть незначительным по сравнению с необработанным контролем
  • Испытание на падение: Капли воды должны скатываться с затвердевшей поверхности, образуя капли с большим углом смачивания
  • Капиллярное поглощение (EN 1015-18 / ASTM C1585): Количественная оценка степени уменьшения по сравнению с необработанным эталонным образцом
  • Прочность на сжатие: Проверить, не превышает ли изменение значения ≤ 10% по сравнению с контрольной группой без лечения (обычно в пределах 5%)

Часто задаваемые вопросы

Нет. При рекомендуемых дозировках (0,1%–1,0%) влияние на прочность на сжатие обычно находится в пределах ±5% по сравнению с необработанным контролем. Гидрофобная модификация происходит на поверхности пор и не нарушает существенным образом гидратацию цемента или образование C–S–H-геля. В некоторых рецептурах наблюдается небольшое повышение прочности за счет снижения испарения и улучшения внутреннего отверждения.

Для цементных систем не рекомендуется использовать дозировки выше 1,0%. При превышении этого порога гидрофобный эффект перестает расти, в то время как обрабатываемость, адгезия и механические свойства могут начать ухудшаться. Для экстремальных условий, таких как длительное гидростатическое давление, следует сочетать встроенную гидрофобность с плотноградиентной рецептурой смеси и дополнительными цементными материалами.

Да. Данный продукт совместим с эфирами целлюлозы, поликарбоксилатными суперпластификаторами, редиспергируемыми полимерными порошками (RDP), ускорителями, замедлителями, воздухововлекающими добавками и полипропиленовыми волокнами. При сочетании нескольких добавок всегда следует проводить испытания на совместимость, особенно при использовании доз, близких к верхней границе диапазона, поскольку в некоторых случаях могут возникать эффекты конкурентной адсорбции.

Гидрофобные средства на основе стеаратов действуют по иному механизму — они образуют нерастворимые соли кальция, которые физически блокируют поры. Хотя они эффективны при более высоких дозировках (1%–3%), они могут значительно снижать прочность и не обеспечивают такой же наномасштабной модификации поверхности. Гидрофобные средства на основе силикона, как правило, обеспечивают эквивалентную или даже лучшую водоотталкивающую способность при дозировке на 50%–70% ниже, при этом меньше влияя на механические свойства.

Хранить в оригинальной герметичной упаковке в прохладном сухом месте, защищенном от прямых солнечных лучей. При соблюдении рекомендуемых условий хранения (температура < 35 °C, относительная влажность < 65%) срок годности составляет более 12 месяцев с даты изготовления. После вскрытия упаковки плотно закройте её и используйте продукт в кратчайшие сроки. Порошок должен оставаться сыпучим; образование комков может свидетельствовать о попадании влаги и требует проверки качества перед использованием.

Заключение

Силиконовый гидрофобный порошок означает качественный прорыв в области гидроизоляции в строительстве — перенос защиты с хрупкого поверхностного слоя на уровень внутренних свойств самого материала. При дозировке 0,1%–1,0% гидрофобный силиконовый порошок Michem превращает обычные цементные растворы, штукатурки, затирки и шпатлевки в водоотталкивающие системы, которые сохраняют свои эксплуатационные характеристики на протяжении десятилетий, несмотря на воздействие погодных условий, истирание и деформации конструкции.

Для разработчиков рецептур, стремящихся выделить свои линейки продукции благодаря превосходным водоотталкивающим свойствам без необходимости сложной многоэтапной установки или риска повторных обращений, связанного с обработкой поверхностей, интегральный силиконовый гидрофобный порошок является технически обоснованным и коммерчески выгодным выбором.

Ваш Надежный Партнер Для Целлюлоза Эфиры

Пожалуйста, свяжитесь со мной, чтобы получить актуальную цену или запросить пробный тест (наши образцы бесплатны и включают доставку).

Запросить бесплатный образец + цены производителя

Мы ответим на ваши вопросы в течение 6 часов. Для получения индивидуального предложения укажите тип вашего завода и ежемесячный объем производства.

Мы оперативно предоставим вам профессиональные решения!

Запросить бесплатный образец + цены производителя

Ответы на запросы из Индии предоставляются в течение 4 часов. Пожалуйста, укажите тип вашего завода и ежемесячный объем производства, чтобы мы могли подготовить для вас индивидуальное предложение.