§ 2.2. Пропиточная гидроизоляция сборных элементов (ч. 2)

Пропитка в открытых ваннах. Такая пропитка при атмосферном давлении наиболее проста — органическая жидкость проникает в поры камня только под действием капиллярных сил. При этом сочетаются два физико-химических процесса: двухмерная миграция наиболее поверхностно-активных компонентов пропитывающей жидкости и вязкое течение ее по порам камня под действием капиллярных сил.

В свое время акад. П.А. Ребиндером была доказана адсорбционная природа первоначального движения пропитывающей жидкости. В дальнейшем нами было показано, что при пропитке битумами происходит избирательная адсорбция наиболее поверхностно-активных компонентов битума — асфальтенов, которые в результате двухмерной миграции несколько опережают битум, заполняющий капилляры камня, создавая зону адсорбционного смачивания, где содержание асфальтенов на 5—6 % выше, чем в объемном битуме. Это очень важно, так как способствует гидрофобизации поверхности камня, смачиванию его битумом и образованию вогнутых менисков в капиллярах камня, которые и создают втягивающее капиллярное давление; это явление иллюстрируется данными табл. 2.13 по пропитке мела.

Таблица 2.13

Характеристика гидрофобизации мела при пропитке его нефтяным битумом

Возникающее капиллярное давление, развивающееся от вогнутого мениска и вызывающее впитывание пропитывающей жидкости в пору-капилляр, можно выразить законом Пуазейля:

,

(2.1)

где σ — поверхностное натяжение жидкости; θ — краевой угол смачивания на границе с порой в камне. Тогда глубину пропитки l_пр в зависимости от времени t выражают формулой

;

(2.2)

здесь η — вязкость пропитывающей жидкости; r — радиус поры капилляра.

Применимость последней формулы была доказана в результате изучения пропитки мела разжиженным битумом при разном соотношении битума и бензина, однако непосредственное решение этого уравнения из-за трудности определения констант, входящих в него, действия противодавления внутри пропитываемого изделия, полидисперсности пор-капилляров и мозаичности внутренней поверхности пор в бетоне затруднено; поэтому нами было предложено аппроксимировать данную зависимость степенной формулой:

,

(2.3)

где k_пр и n — эмпирические коэффициенты пропитки (рис. 2.4 и табл. 2.14).

Скорость пропитки достаточно мала и зависит главным образом от вязкости пропитывающей жидкости, что видно из первых строк табл. 2.14, где зависимость скорости от времени аппроксимирована по квадратичной параболе. Еще более медленно идет пропитка мелкопористого бетона, поэтому ее технология развивается путем повышения температуры пропитки, создания дополнительного перепада давления.

Таблица 2.14

Характеристики процесса пропитки пористых камней

Повышение температуры термопластичных веществ весьма существенно снижает их вязкость, однако предел допустимого нагрева определяется термоокислительными процессами карбонизации и полимеризации органических веществ, которые приводят к увеличению вязкости со временем. Например, при температуре 220° С уже через 2 ч прогрева вязкость битума возрастает на 10 %. Поэтому температуру пропитки ограничивают (табл. 2.15), а пропитываемое изделие тщательно высушивают, причем скорость его нагрева и остывания после пропитки также должна быть ограничена во избежание появления в нем избыточных температурных напряжений.

Таблица 2.15

Температурный режим ванн для горячей пропитки

В комплект пропиточной установки входят: камера нагрева или сушильная камера; пропиточная ванна и камера охлаждения; битумоплавильня для подготовки и нагрева органического вяжущего; система обогреваемых циркуляционных битумопроводов и насосов для перекачки вяжущего. Для этой цели во ВНИИГе и Ленинградском отделении «Теплоэлектропроект» разработаны специальные (рис. 2.5) установки [25].