§ 1.1. Окрасочная гидроизоляция из мастик и красок (ч. 5)

Весьма эффективна битумно-полиэтиленовая композиция (БИПЭ), получаемая путем смешения равных количеств строительного битума БН 70/30, низкомолекулярного («воскового») полиэтилена и каменноугольного сольвента. Покрытия из БИПЭ обладают достаточно высокими гидроизоляционными свойствами, широким интервалом пластичности, дешевы и недефицитны [97]. Однако все битумно-полимерные покрытия имеют невысокую механическую прочность и адгезию к бетонному основанию, поэтому в подземных конструкциях их защищают цементной штукатуркой или набрызгиваемой цементно-латексной суспензией от механического воздействия грунта [112]. Необходимость создания окрасочных гидроизоляционных покрытий, обладающих достаточно высокой прочностью при статических и динамических нагрузках, привела к разработке эпоксидных мастик и красок. Наиболее водоустойчивыми являются композиции на основе диановых эпоксидных смол ЭД-20 и ЭД-16, однако для придания им трещиноустойчивости получающиеся полиэпоксиды нужно обязательно пластифицировать, вводя в них особые пластификаторы, обеспечивающие пластичность окрасочного покрытия и релаксацию температурных напряжений, которые достаточно велики, поскольку разность значений КЛРТ эпоксидного покрытия и бетонного или металлического основания достигает 20·10–5 1/° С [46, 54, 86, 108].

По характеру действия различают внешние и внутренние пластификаторы.

Внешние пластификаторы не образуют сополимеров с эпоксидами, вследствие чего пластифицирующее действие их только временно; к ним относятся дибутил- и диоктилфталаты, различные полиэфиры и фурановые композиции, битумы и тиоколы; такие композиции нельзя применять на открытых поверхностях, подвергающихся воздействию переменных температур или вибрации [85].

Модификаторами, или внутренними пластификаторами, для эпоксидных композиций являются каменноугольные смолы и сланцевые фенолы, а также карбоксилатные каучуки, образующие сополимерные соединения с эпоксидными смолами, обладающие постоянным пластифицирующим эффектом, не исчезающим при полном отверждении эпоксидов [86, 107].

Вид пластификатора-модификатора влияет весьма значительно и на иные свойства покрытий: например, каучуковые добавки повышают не только деформативную способность, но и динамическую прочность и кавитационную стойкость, износоустойчивость покрытий, а добавки фурановых смол повышают теплостойкость и теплоустойчивость при длительном нагреве.

Каменноугольные смолы и сланцевые фенолы дешевы. Во всех эпоксидных композициях, помимо основного вяжущего и модификатора, применяются отвердители: полиэтилен-полиамин (ПЭПА), а при сложных температурно-влажностных условиях — аминофенольный отвердитель АФ-2, органические растворители: толуол, сольвент, ацетон и т.п., а также наполнители и пигменты — чаще всего железный сурик и алюминиевая пудра.

Составы и свойства эпоксидных красок и покрытий, разработанных во ВНИИГе, приведены в табл. 1.10 и 1.11, причем в последней показано изменение их свойств при длительном пребывании на воздухе или в воде.

Таблица 1.10

Составы и свойства эпоксидных композиций, разработанных во ВНИИГе

Составы и свойства ЭФ АЖС ЭСФКС ЭП-23 ЭКС ЭКК-25 ЭКК-100
Состав, ч. м.:
   смола ЭД-20
   пластификатор-модификатор

100
20

100
40

100
30

100
100

100
25

100
100
Вид пластификатора Мономер ФА Сланцевые фенолы Кузбасслак Каменно-
угольная смола
Каучук — 10А СКН
Растворитель (толуол, сольвент № 646) 30 60 10 60 90 180
Отвердитель (ПЭПА) 10 20 10 15 10 10
Наполнитель (железный сурик) 50 100 60 100 20 25
Предел прочности при разрыве, МПа 4—5 5-6 5—6 4—12 5—6 3—4
Растяжимость при разрыве, % 3—4 4-5 4—5 3—6 6—10 8—10
Адгезия к бетону через 6 мес., МПа 3,0 2,0 1,5—3 2—3 1,5 2,5
Коэффициент водоустойчивости по адгезии 1,0 1,3 0,5 1—2,2 1,6 1,8
Коэффициент отверждения через 3 года 0,3 0,4 0,8 0,5 0,45 0,65
УОЭС через 6 мес. пребывания в воде Ом·см 1014 1012 1011 1012 1013 1012
Водопоглощение через 6 мес. пребывания в воде, % 0,9 0,9 0,9 0,4 0,15 1,0
КЛРТ через 3 года, 1/°С·10–5 20,4 20 12 16 12 10
 

Таблица 1.11

Структурно-механические свойства эпоксидно-каучуковых композиций повышенной эластичности (по А.Н. Дыманту)

Свойства ЭКН-100 ЭКН-150 ЭКН -200
начальное через год начальное через год начальное через год
Изменение массы в воде, % –0,39 2,59 –1,23 7,80 –0,07 25,6
Адгезия к бетону, МПа:
   на воздухе
   в воде

2,76
2,06

3,22
2,43

3,31
2,51

3,57
3,57

2,83
1,95

3,25
1,78
Коэффициент водоустойчивости 0,75 0,75 0,76 1,0 0,69 0,55
Модуль упругости, Мпа 500 400 200 1100 100 100
Модуль эластичности, МПа 150 400 120 370 210
Эластическая вязкость, Па·с 4·1014 4,9·1014 9·1014 7,8·1014 1,7·1014
Время релаксации при разрыве, с 7·105 1,2·105 7,4·105 2·105 7,9·105 3·105
Растяжимость:
   при разрыве, %
   v — 10 мм/мин, на воздухе
   в воде

2,5
13
14

0,7
1,0
2,0

3,15
18
19

1,3
8,0
11

10,7
38
38

4,0
15
18
Коэффициент водоустойчивости 1,08 2,0 1,05 1,38 1,0 1,2
Коэффициент отверждения:
   в воде
   на воздухе

0,14—0,28
0,08

0,14—0,28
0,08

0,58
0,45

0,58
0,45

0,47
0,39

0,47
0,39
 

Как видим, с увеличением содержания каучука в композиции эластичность покрытий повышается, однако их водоустойчивость несколько снижается, причем вода оказывает на покрытие своеобразное пластифицирующее воздействие, что позволяет применять более жесткие эпоксидные композиции для защиты сооружений в подводной зоне при постоянном действии воды. Например, для защиты напорных граней уникальных бетонных плотин Чиркейской ГЭС высотой 220 м и Ингури ГЭС высотой 315 м были применены эпоксидно-каменноугольные и эпоксидно-дибутилфталатные краски и получены достаточно трещиноустойчивые покрытия, так как вначале действовали пластификаторы, а затем уже сказывалось пластифицирующее влияние воды; какие-либо протечки не наблюдались.