Күдіксіз гидроизоляциялаудың теориялық негіздері мен негізгі шарттары

Құрылыс материалдарының жұмыс істеуі кезінде кері әсер ететін факторлардың бірі – ылғалдылық. Ылғал материалдың кеуектері мен капиллярларына ене отырып, материалдың құрамындағы суда еритін заттарды ерітеді, конструкцияның күйреуін қарқындатады, аяздың әсерінен қату нәтижесінде көлемін ұлғайтып, материалда сызаттардың пайда болуына алып келеді. Соның нәтижесінде материал мен бұйымдардың негізгі техникалық және эксплуатациялық қасиеттері нашарлап, төзімділігі төмендейді. Сондықтан құрылыс бұйымдары мен конструкцияларды жұмыс істеу жағдайында судан оқшаулау шараларын қамтамасыз ету, материалдың ұзақтұрақтылығын арттырудың негізгі шарттарының бірі болып табылады.

Жалпы гидроизоляциялық материалдардың сапасын, оның өзіне тән ерекше қасиеттерімен сипаттайды. Соның ішінде гидроизоляциялық материал ретінде қолданылатын заттар, төмендегі негізгі талаптарды қанағатандыруы тиіс: а) гидроизоляциялық материалға судың жұқпауы тиіс; б) оқшаулағыш қабаттың кеуектері мен капиллярлары арқылы судың еркін қозғалу мүмкіндігі болмауы тиіс; в) судың диффузиялық қозғалысының алдын алу қажет; г) гидроизоляциялық материалдың қажетті беріктігі мен деформациялану кабілеті болуы шарт; д) конструкциядағы материалдың ұзақтұрақтылығы сақталуы тиіс. Гидроизоляциялық материалдың жұмыс істеу мерзімі кезінде жоғарыдағы көрсетілген көрсеткіштер мен сипаттамалардың сақталуы, конструкцияны тиімді судан оқшаулауға мүмкіндік береді.

Жоғарыда айтылғандай гидроизоляциялық материал гидрофобты, яғни су нашар жұғуы тиіс, сонда ғана материалдың ұзақтұрақтылығы мен сақталуына әсер ететін сусіңіргіштік, гигроскопиялық шамаларының мәндері төмен болады. Сонымен бірге гидроизоляциялық қабатқа судың жұғуын немесе нашар жұғуын қамтамасыз ету тек қана өзекті ғана емес, сонымен бірге өте қиын мәселе. Сұйықтың қатты бетке жұғуы, үнемі бос энергияның болуымен сипатталатын, сұйықтың полярлылығына тәуелді болады. Бір-бірімен жанасушы фазалардың беттік бос энергияларының арасындағы айырмашылық, яғни беттік кернеуліліктердің айырмасы аз болған сайын, қатты денеге сұйықтың жұғуы оңай және толық жүреді. Температура артқан сайын, фазалар шекарасындағы молекулярлық күштердің кернеулілігі төмендейді және заттардың бір-бірінде еруі артады. Жұғылатын дененің бетіне әсер етуші күштердің теңесу жағдайын ескере отырып, төмендегі теңдеуді жазуға болады:

2 cosq = (s_2–3 – s_1–3) / s_1–2 (2.1)

бұндағы s_2–3, s_1–3, s_1–2 – сәйкес фазалар шекарасындағы беттік кернеуліліктер.

Гидроизоляциялық материалдың сулы ортамен жанасуы кезінде, 1 фаза – су, 2 фаза – ауа және 3 фаза – гидроизоляциялық материал болып табылады. 2.1 теңдеуден, материалға судың жұғуын төмендету, q > 90⁰ шарты орындалған жағдайда болатындығы көрінеді. Бұл жағдай (s_2–3 – s_1–3) айырмасы теріс, және s_1–2 мәні төмен болған жағдайда орындалады. Бірақ та су мен газды-ауа шекарасындағы s_1–2 беттік кернеулілік, 20⁰С яғни 72,8 эрг/см² температурада біршама тұрақты шама. Сондықтан материалға судың жұғуын төмендету үшін s_2–3 қатты фаза мен газ фазасы арасындағы беттік кернеулілікті төмендетіп, s_1–3 қатты фаза мен сұйық фаза арасындағы беттік кернеулілікті арттыру қажет, яғни гидроизоляциялық қабат пен ауа арасындағы беттік кернеулілікті төмендету дегеніміз, гидроизоляциялық материал ретінде полярлылығы төмен затты таңдау қажеттігін көрсетеді.

Полярлылық шамасы ретінде материалдың диэлектрлік қасиеттерін, бірінші кезекте диэлектрлік өткізгіштікті қабылдау қажет. Қазіргі кезде гидроизоляциялық материал ретінде кең қолданылатын полимерлердің диэлектрлік өткізгіштігі төмен болады. Бұл материалдар диэлектрик болып табылады. Полимерлердің құрамында полярлы атом топтары көп болса, диэлектрлік өткізгіштігі 4...8, полярлы атом топтары аз болса 2...3 дейін төмендейді.

Кесте 2.1 – Заттардың диэлектрлік қасиеттері

2.1 – кестеден көрінгендей полярлығы ең төмен заттар полиэтилен, полиизобутилен және полистирол. Битумның құрамына белгілі бір концентрацияға дейін минералды ұнтақтарды енгізу, битумның диэлектрлік қасиеттерін арттырады. Демек, q шеттік мәнін арттыру үшін полимерлік материалдарды қолданған тиімді. Негізінен гидроизоляциялық материал мен ауа арасындағы беттік кернеулікті (s_2–3) өлшеу салыстырмалы түрде қиын, сондықтан гидроизоляциялық материалдарды таңдауда, гидроизоляция – су арасындағы s_1–3 беттік кернеулікті арттыруға көңіл бөлу қажет. Судың полярлығы шамамен тұрақты болғандықтан, бұған гидроизоляциялық материал ретінде полярлығы төмен материалдарды қолдану арқылы қол жеткізуге болады.

Су жұқпайтын гидроизоляциялық қабатты түзу – конструкцияны судың агрессивті әсерінен сақтаудың қажетті, бірақ жеткіліксіз шарты болып табылады. Себебі су материалға капиллярлық сору арқылы да енуі мүмкін. Капиллярлар қабырғасының гидрофильдігі мен қабырғаның сумен шайылу дәрежесіне сәйкес судың сорылу тереңдігі де түрліше болады. Егер капилляр қабырғасы гидрофодты болса, су капиллярларға енбейді және капиллярлардағы бар судың деңгейі, сыртқы сулы орта деңгейінен төмен орналасады.

Физикалық заңдылықтарға сәйкес капиллярлардағы судың қысымы төмендегі формуламен анықталады:

р = 2σ · cosq/ g · r (2.2)

бұндағы – σ су-ауа шекарасындағы беттік кернеулік, g – еркін түсу үдеуі, q - жұғудың шеттік бұрышы, r – кеуектер мен капиллярлардың радиусы.

Бұл теңдіктен гидроизоляциялық қабатты жақсарту үшін, r – кеуектер мен капиллярлардың радиусын кішірейтіп, q - жұғудың шеттік бұрышын арттыру қажет екендігі көрінеді. Ал деңдіктің қалған шамаларын тұрақты деп қабылдауға болады. r – кеуектер мен капиллярлардың радиусын кішірейтудің практикалық жолдары төмендегілер: а) гидроизоляциялық массаны мүмкіндігінше тығыздау; б) материалдың құрамын жобалау кезінде оның түйіршікті компоненттерінің арасындағы қуыстылықты мүмкіндігінше төмендету.

Демек, судың капиллярларға енуін болдырмау үшін, гидроизоляциялық қабаттың тығыздығын мүмкіндігінше арттырып, капиллярлар мен ішкі кеуек қабырғаларының полярлығын төмендету қажет. Бірақ та материалдың денесіне су диффузиялану арқылы, яғни судың концентрациясы жоғары жақтан, концентрациясы төмен жаққа қозғалуы арқылы да енуі мүмкін. Диффузия әрқашан жылулық қозғалыспен байланысты болады. Температура артқанда және материал дефекттерінің ішкі қабырғаларының сумен шайылуы жоғары болған жағдайда диффузия қарқындайды. Судың құрамында беттік-белсенді заттар болса да судың диффузиясына қолайлы әсер етеді.

Судың диффузиялануын гидроизоляцияның сапасына әсер етпейтіндей дәрежеде төмендетуге болады. Бірақ диффузия процесін толық тоқтату мүмкін емес. Диффузияны төмендету үшін: байланыстырғыш затта суда еритін қосылыстардың болмауын қамтамасыз ету; байланыстырғыш заттың құрамындағы табиғи немесе жасанды беттік-белсенді заттардың мөлшерін мүмкіндігінше азайту; байланыстырғыш зат пен толтырғыштарды таңдау кезінде олардың химиялық және кристалды-химиялық ерекшеліктерін ескеру қажет.