В строительстве зданий гидроизоляция является фундаментальным аспектом создания ограждающей конструкции здания, которая представляет собой контролируемую среду. Материалы для покрытия кровли, сайдинг, фундаменты и все различные проходы через эти поверхности должны быть водостойкими, а иногда и водонепроницаемыми. Технологии гидроизоляции и спрос на них со временем меняются. По мере расширения отрасли строительным подрядчикам необходимо предлагать своим клиентам более долговечные и высокопроизводительные решения, чтобы оставаться конкурентоспособными. Высококачественная гидроизоляция необходима для предотвращения повреждения конструкций и поддержания здоровой комфортной среды.
С конца 1990-х по 2010-е годы в строительной отрасли были достигнуты технологические успехи в производстве гидроизоляционных материалов, включая встроенные гидроизоляционные системы и более совершенные мембранные материалы. За последние несколько лет произошел технологический прогресс в продуктах и системах гидроизоляции; производители выводят на рынок новые, долговечные и экологически чистые продукты, уделяя первостепенное внимание вопросам охраны окружающей среды, безопасности и здоровья.
Ниже приведены некоторые из инноваций в области гидроизоляции, происходящих по всему миру.
Нанотехнологии в гидроизоляции
В последние годы наблюдается рост исследований в области нанотехнологий, и нанотехнологии нашли применение во многих областях повседневной жизни.
Нанотехнологии больше не являются просто многообещающей областью исследований. Многие нанотехнологические решения вошли в повседневную жизнь – одним из наиболее заметных является использование керамического покрытия для гидроизоляции. Нанопокрытие представляет собой гидрофобный (водоотталкивающий), олеофобный (маслоотталкивающий) поверхностный слой, который отталкивает воду, масло, грязь и другие сухие частицы. Супергидрофобные покрытия используются при нанесении на сухие поверхности. Они естественным образом образуются в листьях некоторых растений, таких как лист лотоса, и крыльях некоторых насекомых. Нанопокрытие представляет собой гидрофобный (водоотталкивающий), олеофобный (маслоотталкивающий) поверхностный слой, который отталкивает воду, масло, грязь и другие сухие частицы.
Супергидрофобные покрытия используются для нанесения на сухие поверхности. Они естественным образом содержатся в листьях некоторых растений, таких как лист лотоса, и крыльях некоторых насекомых. Подробнее о супергидрофобных покрытиях.
Экологически чистое нанопокрытие с высокой гидрофобностью может наноситься на объекты, чтобы сделать их водонепроницаемыми на длительный срок. Продукт устойчив к коррозии или окислению, обледенению, ультрафиолетовому излучению, высоким температурам, а также химическим соединениям. Он обладает способностью к самоочищению во время дождя и может использоваться на различных поверхностях. Нанопокрытия не меняют цвет поверхности, на которую они наносятся. Они невидимы невооруженным глазом.
В настоящее время нанотехнологи Nanex черпают вдохновение в природе для создания нового покрытия для гидроизоляции. Покрытие, созданное Nanex, черпает вдохновение в свойствах растения лотос. Растения лотоса растут в илистой, полуводной среде, но обладают врожденной способностью не загрязняться, поскольку их листья водоотталкивающие и имеют самоочищающуюся поверхность. Когда капля воды падает на поверхность листа лотоса, она собирается в почти идеальную сферу и легко скатывается с листа. Когда вода стекает с листа, она поднимает и уносит с собой грязь или пыль, в результате чего поверхность самоочищается. Покрытия Nanex действуют аналогично покрытию lotus leaf. Покрытие покрывает каждое волокно оригинальной ткани и образует наноструктуры на поверхности ткани. Когда вода попадает на поверхность, наноструктуры задерживают воздух, а поскольку силы притяжения между молекулами воды больше, чем силы притяжения между поверхностью и водой, образуется капля, которая соскальзывает с поверхности, унося с собой всю присутствующую грязь.
Кристаллическая гидроизоляция
Бетон, наиболее часто используемый материал в строительстве, впитывает воду и часто повреждается. Во время формирования бетона образуются крошечные отверстия и капилляры, которые делают бетон пористым. Пористость бетона делает его водопроницаемым. Кристаллические гидроизоляционные химикаты предотвращают движение воды в бетоне, создавая собственный гидроизоляционный барьер. Таким образом, химикат снижает водопроницаемость и пористость обычного бетона и увеличивает его прочность и срок службы, а также снижает затраты на техническое обслуживание. Когда какая-либо жидкость контактирует с поверхностью, между поверхностью и краем капли жидкости образуется угол соприкосновения. Этот угол соприкосновения должен быть выше, чтобы сделать любую поверхность гидрофобной, или очень высоким, чтобы сделать ее супергидрофобной. Поверхность, которая не обладает никакими гидрофобными свойствами, обычно имеет угол соприкосновения с водой ниже 80 градусов. Напротив, супергидрофобная поверхность создает угол соприкосновения с водой не менее 150 градусов. Любая поверхность обладает своей поверхностной энергией, в то время как жидкость обладает поверхностным натяжением. Жидкости проникают на любую поверхность, когда; поверхностная энергия> поверхностное натяжение. Низкая поверхностная энергия и хорошая микрошероховатость делают поверхность гидрофобной. Лист лотоса считается супергидрофобной поверхностью и очень хорошо отталкивает воду.
При добавлении или нанесении на бетон кристаллическая технология вступает в химическую реакцию с водой и частицами неводненного цемента, образуя нерастворимые кристаллы игольчатой формы, которые заполняют капиллярные поры и микротрещины в бетоне и блокируют пути проникновения воды и переносимых водой загрязнений. Любая влага, попадающая в течение срока службы бетона, инициирует кристаллизацию, обеспечивая постоянную гидроизоляционную защиту.
Гидроизоляционные мембраны
Гидроизоляционные мембраны выпускаются в виде листов или в жидкой форме. Жидкие мембраны распыляются, раскатываются или затираются на бетонную поверхность и отверждаются, образуя эластичное водонепроницаемое покрытие. Листовые мембраны выпускаются в виде листов и приклеиваются к бетонной поверхности, создавая водонепроницаемый барьер, предотвращающий проникновение воды в конструктивные элементы здания или его готовые помещения.
Столичная транспортная служба (МТС) недавно представила новую высокоэффективную систему для выравнивания колес, обеспечивающую плавное движение вагонов. В рамках этого проекта яма для выравнивания пола под полом с помощью металлорежущего станка позволяет одновременно перепрофилировать колеса пассажирских или грузовых вагонов, в то время как колесная пара прикреплена к подвижному составу.
Во время земляных работ в спецификациях была указана глубина котлована, которая должна составлять почти три фута под уровнем грунтовых вод. Когда генеральный подрядчик начал копать, вода быстро хлынула внутрь, заполнив дно котлована. Для завершения земляных работ потребовалось семь водоотливных насосов, чтобы осушить территорию и не допустить попадания воды. Первоначальные параметры предусматривали установку гидроизоляционной мембраны. Однако руководитель проекта искал лучшее решение для предотвращения просачивания воды через бетон. Решение включает в себя ряд кристаллических продуктов для обработки всего бетона для фундаментов, плит и стен котлована. Он также герметизирует все холодные швы и помогает заделать любые оставшиеся трещины и дефекты в новой конструкции.
Это уменьшает проницаемость за счет постоянной герметизации микротрещин, а также помогает защитить бетон от проникновения воды даже при высоком гидростатическом давлении. Это только один пример. Строительные материалы продолжают совершенствоваться, позволяя рабочим возводить конструкции, водонепроницаемые от внешних воздействий, обеспечивая долговечность конструкции.
Самовосстанавливающееся водоотталкивающее напыляемое покрытие
Самовосстанавливающееся водоотталкивающее напыляемое покрытие, разработанное в Мичиганском университете, в сотни раз долговечнее своих аналогов. Это может обеспечить гидроизоляцию транспортных средств, одежды, крыш и множества других поверхностей, для которых существующие гидроизоляционные покрытия слишком хрупки. Это также могло бы снизить прочность корпусов судов, что позволило бы снизить расход топлива на массивных судах, перевозящих 90 процентов мировых грузов.
Разработчики говорят, что новая смесь является прорывом в области, где десятилетия исследований не позволили создать долговечное покрытие. Хотя в настоящее время доступны водоотталкивающие покрытия, они, как правило, недостаточно прочны для таких применений, как одежда или корпуса судов. Это открытие меняет ситуацию.
Покрытие изготовлено из смеси материала под названием “фторированный полиуретановый эластомер” и специальной водоотталкивающей молекулы, известной как “F-POSS”. Его можно легко наносить практически на любую поверхность, и оно имеет слегка резиновую текстуру, что делает его более эластичным, чем его предшественники.
При повреждении покрытие может самоизлечиваться сотни раз. Она может восстановиться “даже после истирания, царапин, ожогов, очистки плазмой, сплющивания, обработки ультразвуком и химического воздействия”, — пишут исследователи в статье, недавно опубликованной в ACS Applied Materials & Interfaces.
Помимо физического восстановления, покрытие может самоизлечиваться химически. Если молекулы водоотталкивающего средства F-POSS соскребаются с поверхности, новые молекулы естественным образом мигрируют туда, чтобы заменить их. Именно так покрытие может обновляться сотни раз. Его способность к заживлению ограничена только толщиной.
Новые покрытия делают натуральные ткани водонепроницаемыми
Ткани, устойчивые к воздействию воды, необходимы для всего, от дождевиков до военных палаток, но было показано, что обычные водоотталкивающие покрытия сохраняются в окружающей среде и накапливаются в нашем организме, и поэтому, вероятно, будут постепенно отменены по соображениям безопасности. Это оставляет большой пробел, который необходимо заполнить, если исследователи смогут найти безопасные замены.
Теперь команда Массачусетского технологического института предложила многообещающее решение: покрытие, которое не только придает водоотталкивающие свойства натуральным тканям, таким как хлопок и шелк, но и более эффективно, чем существующие покрытия. Новые результаты описаны в журнале Advanced Functional Materials (“Покрытия iCVD с коротким фторированием для не смачиваемых тканей”), в статье профессоров MIT Крипы Варанаси и Карен Глисон, бывшего постдока MIT Дэна Сото и двух других.
Использование процесса нанесения покрытий iCVD, который не требует использования каких-либо жидкостей и может быть выполнен при низкой температуре, позволяет получить очень тонкое, однородное покрытие, повторяющее контуры волокон и не приводящее к закупорке пор, что устраняет необходимость во второй стадии обработки для повторного открытия пор. Затем в качестве дополнительного процесса можно добавить дополнительный этап, своего рода пескоструйную обработку поверхности, чтобы еще больше повысить водоотталкивающие свойства. “Самой большой проблемой было найти оптимальное решение, при котором производительность, долговечность и совместимость с iCVD могли бы работать вместе и обеспечивать наилучшую производительность.
Ткани с покрытием были подвергнуты множеству испытаний в лаборатории, включая стандартное испытание на дождь, используемое промышленностью. Материалы подвергались бомбардировке не только водой, но и различными другими жидкостями, включая кофе, кетчуп, гидроксид натрия и различные кислоты и щелочи, и все они хорошо отталкивались. Материалы с покрытием подвергались многократным промывкам без разрушения покрытий, а также прошли серьезные испытания на истирание без повреждения покрытий после 10 000 повторений.
Сверхводостойкая поверхность
Группа исследователей из Массачусетского технологического института недавно объявила о потрясающем прорыве в разработке чрезвычайно водостойкой поверхности. Их исследования были сосредоточены на отталкивании капель воды. Они объявили, что обнаружили способ увеличить внешние выступы в кремнии таким образом, чтобы отклонять воду, падающую на поверхность.
Их исследования могут привести в конечном итоге к производству очень “гидрофобной”, то есть водостойкой одежды, механических и электронных деталей. Ультрагидрофобные (или супергидрофобные) поверхности обладают высокой гидрофобностью, то есть их чрезвычайно трудно намочить. Углы соприкосновения капли воды с ультрагидрофобным материалом превышают 150°.Это также называют эффектом лотоса, в честь супергидрофобных листьев растения лотос.Поскольку мелкий рисунок ребер сокращает время контакта капель воды с поверхностью, он может иметь большое значение с точки зрения повышения ледостойкости. Замерзшая вода, прилипающая к деталям самолетов, представляет серьезную проблему для авиации во многих ситуациях. Устанавливая более водостойкое покрытие, производители могут придать изделиям превосходные противогололедные свойства. Аналогичным образом, сверхводостойкие ткани помогли бы более эффективно защитить людей от воздействия непогоды в некоторых условиях.
Гидроизоляция распылением — это процедура, при которой на поверхность наносится жидкое гидроизоляционное средство. Как указано в названии, этот метод гидроизоляции наносится, как правило, знающим и опытным специалистом с помощью пульверизатора. Гидроизоляционное средство выпускается в виде пистолета и наносится в жидком виде, но при высыхании образует податливую, закупоренную мембрану, через которую вода просто не может проникнуть. Это гидроизоляционное решение не только экономично и нетоксично, но и может наноситься на любую поверхность и очень хорошо сцепляться с ней. Сюда входят бетон, каменная кладка, камень, фиброцемент, стекловолокно, сталь, плитка и т.д. Эта “связуемость” означает, что гидроизоляция, наносимая напылением, не будет сниматься.
Поскольку спрей-он настолько прост в нанесении, его можно использовать на больших площадях без лишних хлопот и в короткие сроки. Это означало бы, что проекты могут быть завершены вовремя, без привлечения большого количества рабочей силы. Это также означает, что рабочая сила становится дешевле и что клиенты получают гидроизоляцию своих домов и сооружений в кратчайшие сроки. Лучшими продуктами для распыления являются силикон, полимочевины, полиуретаны и их смеси. Из этих вариантов силикон обычно является наиболее экономичным, но и наименее долговечным. При выборе силикона было бы лучше использовать его в местах, где не требуется большого количества транспорта. В противном случае, если требуется более прочная смесь, лучше всего выбрать более прочную и немного более дорогую полимочевину и полиуретан. Это также требует надлежащей герметизации всех мелких деталей. Все, что необходимо, — это распылить покрытие на требуемую площадь, а распылительный аппликатор гарантирует, что ни одно пространство не останется неиспользованным.
Австралийский национальный университет (“ANU”) сообщил о значительном прорыве в технологии гидроизоляции на этой неделе. Представитель научно-исследовательской лаборатории нанотехнологий учебного заведения сообщил, что команде ученых удалось смешать два разных пластика для создания нового напыляемого покрытия с высокой водостойкостью. Капли воды не останутся на поверхностях, покрытых продуктом.
Антонио Триколи и Уильям Вонг работали над разработкой сложного нанотехнологического состава. Они надеются, что их исследования в конечном итоге внесут вклад в создание множества новых эффективных напыляемых водонепроницаемых поверхностей в различных отраслях промышленности. Например, Антонио Триколи объяснил, что новый состав предотвратит запотевание окон в ванных комнатах. Он выразил надежду, что покрытие также поможет дольше сохранять видимость чистоты стеклянных окон. Ученые из ANU видят множество полезных применений для своего изобретения.
Факел по гидроизоляции
Современные методы гидроизоляции зданий привели к уменьшению протечек в конструкциях. Одним из основных достижений в области гидроизоляции стало изобретение технологии «факел на мембране». Torch on membrane, как следует из названия, представляет собой мембрану, которая наносится на поверхность с помощью горелки, что обеспечивает водонепроницаемость участка. В основном используется для гидроизоляции плоских крыш, работает за счет использования такого вещества, как полиуретан или битум, и термического сплавления (сварки) различных кусков этого вещества вместе, образуя одну сплошную мембрану. Швы или участки мембраны внахлестку также могут быть оплавлены растворителями вместо нагревания и могут быть такими же прочными, как и остальная часть мембраны.
У мембранной кровли есть несколько основных преимуществ. В прошлом использовались асфальт и гравий, но у этих применений часто были недостатки. Во-первых, может быть очень сложно создать надлежащую герметизацию во всех швах и точках соединения. Это может привести к протечке многих кровель в начале срока их службы и потребовать гораздо большего ухода. Однако мембранные материалы либо бесшовные, либо имеют швы такой же прочности, как и корпус. Это может предотвратить проблемы с протечками, которые часто связаны с плоскими кровельными системами.
Ремонт гравийных и асфальтобетонных систем также может быть затруднен, главным образом потому, что трудно определить точное место утечки. Однако мембранные материалы можно легко заделать, а разрывы или протечки обнаружить гораздо проще.
Новые гидроизоляционные и противообрастающие материалы
Ученые из Исследовательского института энергетической безопасности (ESRI) при Университете Суонси разработали новые материалы, которые нетоксичны, экономичны и обещают заменить более дорогие и опасные материалы, используемые для гидроизоляции и защиты от обрастания / запотевания. Новый класс наноматериалов с регулируемой смачиваемостью находит широкое применение — от противообрастающих до гидроизоляционных поверхностей. Материалы, изготовленные учеными из Университета Суонси, недороги, нетоксичны и могут наноситься на различные поверхности методом распыления или отжима.
Исследователи под руководством доктора Ширин Александер и профессора Эндрю Бэррона сообщили о своем открытии в журнале открытого доступа Американского химического общества ACS Omega. Наноматериалы с напылением придают поверхностям текстуру, независимо от основания, и химические свойства, которые могут изменять поверхность от супергидрофильной (смачиваемой водой) до супергидрофобной (водоотталкивающей) в зависимости от выбранной индивидуальной функциональности.
Изготовление и тестирование материалов с низкой и высокой поверхностной энергией проводила Вафаа Аль-Шатти, магистрант Исследовательского института энергетической безопасности в кампусе университета Суонси в заливе. Там она синтезировала наночастицы оксида алюминия с использованием углеводородных линейных и разветвленных карбоновых кислот (с различной поверхностной энергией), чтобы продемонстрировать, что гидрофобность можно легко регулировать в зависимости от природы химической функциональности. Исследование демонстрирует, что незначительные изменения в органической цепи позволяют контролировать смачиваемость поверхности, шероховатость, поверхностную энергию и способность наночастиц вести себя как поверхностно-активные вещества.
Шероховатость усиливает как гидрофобность, так и гидрофильность. Наночастицы с функциональностью метокси (-OCH3) обладают высокой поверхностной энергией и, следовательно, супергидрофильными свойствами. С другой стороны, разветвленные углеводороды снижают поверхностную энергию. Колючие (разветвленные) цепочки являются первой линией защиты от воды наряду с шероховатостью поверхности (в обоих случаях вызванной наночастицами). Это сводит к минимуму контакт между поверхностью и каплями воды, что позволяет им соскальзывать.
Чтобы быть супергидрофобным, материал должен иметь угол соприкосновения с водой больше 150 градусов, в то время как супергидрофильные поверхности — это материалы, у поверхностей которых угол соприкосновения с водой меньше 10 градусов. Угол соприкосновения — это угол, под которым поверхность воды соприкасается с поверхностью материала. Супергидрофобный материал на основе углеводородов может стать “зеленой” заменой дорогостоящим и опасным фторуглеродам, обычно используемым для супергидрофобных применений.
Акриловая полимерная эмульсия для печати и упаковочных барьерных покрытий
Технология консервации Акриловая кровельная система предназначена для постоянной гидроизоляции большинства новых или существующих крыш с хорошим дренажом, включая крыши с низкими уклонами и сложными прогонами. Система состоит из двух основных компонентов: высококачественного эластомерного жидкого акрилового покрытия и полиэфирной армирующей ткани. Компания Mallard Creek Polymers выпустила на рынок Tykote®6152 для использования в различных упаковках пищевых продуктов, где требуются превосходные барьерные свойства и проходимость при прессовании. Этот инновационный продукт демонстрирует способность MCP использовать технологии других рынков для обслуживания поставщиков упаковочных покрытий и чернил. Научно-исследовательская организация компании способна помочь клиентам в разработке рецептур и тестировании продукции, предлагая широкий спектр вариантов продукции. Этот новый продукт, Tykote®6152, и все барьерные продукты компании описаны в новом руководстве по выбору латексных продуктов для барьерного покрытия из бумаги и картона.
Гигиеническое порошковое покрытие
Кроме того, метод нанесения порошковых покрытий обеспечивает ряд экологических и экономических преимуществ. Поскольку в процессе не используются растворители, в атмосферу выбрасывается мало летучих органических соединений (ЛОС) или их вообще нет. А поскольку это порошковый процесс, неконтролируемые остатки покрытия можно собирать и повторно использовать. Помимо необходимости соблюдения все более строгих экологических норм, рост сегмента порошковых покрытий обусловлен постоянным развитием инноваций, которые помогают производителям преодолевать проблемы прошлого.
Инновационные порошковые покрытия AkzoNobel помогают поддерживать поверхности в гигиенической чистоте круглый год, одновременно устраняя невидимую угрозу перекрестного загрязнения. Подходит для широкого спектра применений, обычно используется в гигиенических помещениях, таких как больницы, поликлиники, раздевалки, школы и общественный транспорт. Антимикробная технология BioCote®, действующая в Interpon AM, не знает пощады. Это уменьшает до 99,99% бактерий и плесени на защищаемой поверхности, облегчая поддержание гигиенической чистоты и снижая риск перекрестного загрязнения.
Заключение
Эффективная система гидроизоляции должна быть долговечной как во время, так и после строительства, а также надежной и долговечной в течение всего срока службы конструкции. Преждевременный выход из строя системы гидроизоляции может быть катастрофическим и дорогостоящим. Идеальная гидроизоляция — это сочетание качественного продукта, поддерживаемого отличной и обученной командой специалистов по нанесению, который в настоящее время нелегко приобрести на сельских рынках, что вызывает беспокойство. Поэтому важно быть в курсе инноваций, происходящих по всему миру.