Swobodna energia powierzchniowa jako czynnik kształtujący skuteczność hydrofobizacji w ochronie konstrukcji budowlanych
Type
Book
Subtype
Monograph
Authors/Creators
Ministerial publisher
Politechnika Lubelska
ISBN
978-83-7947-216-1
Date
2016
Abstract PL
W monografii podjęto zagadnienie skuteczności hydrofobizacji w ochronie powierzchni porowatych materiałów budowlanych. Podstawowym celem przeprowadzonych prac eksperymentalnych oraz analiz wyników badań było pozyskanie
i pogłębienie wiedzy, mającej istotne znaczenie podczas ochrony porowatych, nasiąkliwych powierzchni budowlanych przed korozją. W tym celu zrealizowano badania laboratoryjne związane zarówno z określeniem charakterystyki materiałów
konstrukcyjnych, jak i z określeniem właściwości adhezyjnych ich powierzchni,
przed i po hydrofobizacji. Badania rozszerzono o analizę modeli matematyczno-
-eksperymenalnych hydrofobizowanych powierzchni budowlanych.
W pracy nazwy hydrofobizacja użyto jako skrótu myślowego, oprócz wody rozważając również inne ciecze np. roztwory soli rozpuszczalnych w wodzie.
Przedmiotem pracy są związki krzemoorganiczne stosowane do hydrofobizacji materiałów budowlanych. Ze względu na nieskuteczność lub szkodliwy wpływ
innych środków hydrofobizujących, jak mydła, woski, szkło wodne, czy niektóre żywice sztuczne nie zaleca się ich do stosowania na obiektach budowlanych.
W związku z tym, nie zostały one objęte badaniami prezentowanymi w monografii.
Dążeniem autorki pracy było, aby wyniki badań mogły przyczynić się do jeszcze
efektywniejszego stosowania hydrofobizacji w ochronie powierzchni budowlanych.
Analizie poddano dwa rodzaje hydrofobizacji – powierzchniową i jako domieszkę hydrofobizującą zastosowaną w mieszankach betonowych i zaprawach.
W tym celu wykorzystano preparaty różniące się m.in. rozpuszczalnikiem, lepkością, stężeniem substancji czynnej, budową i wielkością cząsteczki. Badania dotyczyły nowych materiałów budowlanych, jak lekkie zaprawy ciepłochronne z różnymi kruszywami, betony wysokiej wytrzymałości z odpadami przemysłowymi, jak
i różnymi rodzajami włókien. Analizie poddano również stosowaną powszechnie
w obiektach budowlanych cegłę ceramiczną oraz betony zwykłe i lekkie.
W ocenie fizykochemicznych cech powierzchni budowlanych kluczowym parametrem jest swobodna energia powierzchniowa (SEP). Interakcja pomiędzy powierzchnią materiału, a środkiem hydrofobizującym wpływa na stopień adhezji.
W zależności od charakterystyki preparatów impregnujących można wpływać na
zmniejszenie lub zwiększenie SEP, a tym samym napięcia powierzchniowego materiałów, powodując ich niezwilżalność, co związane jest m.in. z odpornością na korozję chemiczną i mrozoodpornością. Analiza modeli matematyczno-eksperymentanych umożliwia poszerzenie interpretacji wyników badań doświadczalnych, w których istotna była ocena właściwości adhezyjnych, poprzez uwzględnienie właściwości fizycznych powierzchni budowlanych.
Przeprowadzono weryfikację metod obliczania SEP, ze względu na potwierdzone
w literaturze różnice w wynikach, gdyż metody z zastosowaniem pary cieczy uzyskują
wyniki uzależnione od rodzaju cieczy. Najbardziej wiarygodne wyniki uzyskano stosując metody Owensa-Wendta i Neumanna. Główną zaletą metody Neumanna jest możliwość stosowania jednej cieczy pomiarowej w celu określenia kąta zwilżania. Znacznie
ogranicza to możliwość powstania błędów związanych z badaniami eksperymentalnymi i obliczeniami.
W pracy wykazano, że SEP pozostaje w ścisłych korelacjach z innymi cechami
fizycznymi materiałów budowlanych przed i po hydrofobizacji. Zauważono, że hydrofobizacja ma znaczący wpływ na zmniejszenie połączeń adhezyjnych pomiędzy
powierzchnią materiału a czynnikami korozji. Wykazano, że właściwości adhezyjne
powierzchni materiałów są silnie skorelowane z mrozoodpornością i odpornością
na krystalizację soli.
Uzyskane wyniki badań pozwoliły na sformułowanie wniosków na temat skuteczności zabezpieczeń hydrofobowych rekonstruowanych obiektów ceglanych, jak
i nowych materiałów budowlanych. Badania przeprowadzone przez autorkę pozwoliły na dobór rodzaju hydrofobizacji, która zapewni uzyskanie możliwie najlepszej ochrony powierzchni przed korozją. W monografii udowodniono, że SEP jest
czynnikiem kształtującym skuteczność hydrofobizacji w ochronie konstrukcji budowlanych. W podsumowaniu zwrócono uwagę na aplikacyjne znaczenie wyników
badań.
Abstract EN
In the monograph, the issue of the effectiveness of hydrophobisation in the surface
protection of porous building materials was addressed. The primary objective of the
conducted experimental work and the analysis of the research results the was to acquire and widen knowledge essential for the protection of porous, absorbent construction surfaces from corrosion. For this purpose, laboratory studies were performed
connected with both identifying the characteristics of construction materials, as well
as with determining the adhesive properties of their surfaces before and after hydrophobisation. The study was expanded with the analysis of mathematical-experimental
models of hydrophobised building construction.
In the paper the term ‘hydrophobisation’ is used as a mental shortcut; in addition
to water, other liquids such as solutions of water-soluble salts are also considered.
The work regards organosilicon compounds used for the surface and structural
hydrophobisation of construction materials. Due to the ineffectiveness or harmful influence of other hydrophobizing agents, as soaps, waxes, water glass or some synthetic
resins, their use in construction works is not recommended. Therefore, they are not
covered by the study presented in the monograph. The aim of the author of the work
was that the research results could lead to more efficient use of hydrophobisation in
the protection of construction surfaces.
We analyzed two types of hydrophobization – surface hydrophobization as well as
a hydrophobizing admixture used in concrete mixes and mortars.
The formulations used for this purpose differ in such parameters including solvent
viscosity, active substance concentration, particle structure and size. The research
concerned new building materials such as lightweight heat-insulating mortar with
various aggregates, high-strength concrete with industrial waste and various types of
fibers. Ceramic bricks as well as conventional and light concrete widely used in construction works were also analyzed.
In the assessment of the physicochemical characteristics of construction surfaces,
the key parameter is surface free energy (SFE). The interaction between the surface
material and the hydrophobic agent affects the degree of adhesion. Depending on the
characteristics of the impregnating preparations, one can affect a reduction or increase in SFE, thus the surface tension of materials, causing their non-wetting, which is
connected, among other factors, with resistance to chemical corrosion and frost resistance. The analysis of mathematical-experimental models enables broadening the interpretation of experimental results, in which evaluation of the adhesion properties was
essential, by taking into account the physical properties of construction surfaces.
The SFE calculation methods were verified due to the differences in the obtained results confirmed in the literature, since methods using a vapour obtain results
depending on the type of liquid. The most reliable results were obtained using the
Owens-Wendt and Neumann methods. The main advantage of the Neumann method is the possibility of using a measuring fluid in order to determine the contact
angle. This significantly reduces the possibility of errors related to the experimental
studies and calculations.
It was shown in the work that SFE remains in close correlation with other physical
characteristics of building materials before and after hydrophobization. It was observed that hydrophobization has a considerable impact on reducing the adhesive connection between the material surface and corrosion factors. It has been shown that
the adhesive properties of material surfaces are highly correlated with the frost resistance and resistance to salt crystallization.
The obtained results enabled the drawing of conclusions about the effectiveness
of hydrophobic safeguards of reconstructed brick buildings as well as new building
materials. The research conducted by the author allowed for selection of the type of
hydrophobizing, which helps ensure the best possible surface protection against corrosion. In the monograph it has been proven that SFE is a factor affecting the effectiveness of hydrophobisation in the protection of construction surfaces. In summary,
attention was drawn to the application significance of the research results.
Keywords PL
swobodna energia powierzchniowa
hydrofobizacja
korozja
związki krzemoorganiczne
Keywords EN
surface free energy
hydrophobization
corrosion
organosilicon compounds
Statistics
16Views
34Downloads Barnat-Hunek, D. (2016). Swobodna energia powierzchniowa jako czynnik kształtujący skuteczność hydrofobizacji w ochronie konstrukcji budowlanych. https://hdl.handle.net/20.500.14629/378
Loading...
Files
swobodna.pdf
PDF 18.38 MB
Licence
Except as otherwise noted, this item is licensed under the Attribution-ShareAlike licence 4.0
Accessibility issue?Request a WCAG-compliant file
Publication available in collections: